La hiperpolarización es un proceso biológico en el que el voltaje de la membrana aumenta y supera el valor de reposo. Este mecanismo es importante para la función de los músculos, los nervios y las células sensoriales del cuerpo humano. A través de él, acciones como el movimiento muscular o la visión pueden ser habilitadas y controladas por el cuerpo.
¿Qué es la hiperpolarización?
La hiperpolarización es un proceso biológico en el que el voltaje de la membrana aumenta y supera el valor de reposo. Este mecanismo es importante para la función de los músculos, los nervios y las células sensoriales del cuerpo humano. Las células del cuerpo humano están rodeadas por una membrana. También se llama membrana plasmática y consta de una bicapa lipídica. Separa el área intracelular, el citoplasma, del área circundante. La tensión de la membrana de las células del cuerpo humano, como las células musculares, nerviosas o sensoriales del ojo, tiene un potencial de reposo en el estado de reposo. Este voltaje de membrana es causado por el hecho de que hay una carga negativa dentro de la célula y una carga positiva en el área extracelular, es decir, fuera de las células. El valor del potencial de reposo varía según el tipo de célula. Si se excede este potencial de reposo del voltaje de la membrana, se produce una hiperpolarización de la membrana. Como resultado, el voltaje de la membrana se vuelve más negativo que durante el potencial de reposo, es decir, la carga dentro de la celda se vuelve aún más negativa. Esto suele ocurrir después de la apertura o incluso el cierre de canales iónicos en la membrana. Estos canales de iones son potasio, calcio, cloruro y sodio canales, que funcionan de manera dependiente del voltaje. La hiperpolarización se produce debido a la tensión dependiente potasio canales que tardan en cerrarse una vez superado el potencial de reposo. Transportan los cargados positivamente potasio iones en la región extracelular. Esto da como resultado brevemente una carga más negativa dentro de la célula, la hiperpolarización.
Función y tarea
La hiperpolarización del membrana celular es parte de la llamada potencial de acción. Este consta de varias etapas. La primera etapa es el cruce del potencial umbral de la membrana celular, seguida de la despolarización, hay una carga más positiva dentro de la celda. A esto le sigue la repolarización, lo que significa que se alcanza de nuevo el potencial de reposo. A esto le sigue la hiperpolarización antes de que la célula vuelva a alcanzar el potencial de reposo. Este proceso sirve para transmitir señales. Las células nerviosas forman potenciales de acción en el axón región de la colina después de recibir una señal. Esto luego se transmite a lo largo del axón en forma de potenciales de acción. La sinapsis de las células nerviosas luego transmiten la señal a la siguiente neurona en forma de neurotransmisores. Estos pueden tener un efecto activador o inhibidor. El proceso es fundamental en la transmisión de señales en el cerebro, por ejemplo. La visión también ocurre de manera similar. Las células del ojo, los llamados bastones y conos, reciben la señal del estímulo de luz externa. Esto da como resultado la formación de potencial de acción y el estímulo luego se transmite a la cerebro. Curiosamente, aquí el desarrollo del estímulo no se produce por despolarización como en otras células nerviosas. Las células nerviosas tienen un potencial de membrana de -65 mV en su posición de reposo, mientras que los fotorreceptores tienen un potencial de membrana de -40 mV en un potencial de reposo. Por lo tanto, ya tienen un potencial de membrana más positivo que las células nerviosas en su estado de reposo. En las células fotorreceptoras, el desarrollo del estímulo se produce por hiperpolarización. Como resultado, los fotorreceptores liberan menos neurotransmisor y las neuronas aguas abajo pueden determinar la intensidad de la señal luminosa basándose en la reducción del neurotransmisor. A continuación, esta señal se procesa y evalúa en el cerebro. La hiperpolarización desencadena un potencial postsináptico inhibitorio (IPSP) en el caso de la visión o de ciertas neuronas. En el caso de las neuronas, por otro lado, a menudo activa potenciales postsinápticos.
(APSP). Otra función importante de la hiperpolarización es que evita que la célula vuelva a activar una potencial de acción demasiado rápido debido a otras señales. Por lo tanto, inhibe temporalmente la formación de estímulos en el neurona.
Enfermedades y trastornos
Corazón y las células musculares tienen canales de HCN. HCN aquí significa canales catiónicos activados por hiperpolarización cíclicos activados por nucleótidos, que son canales catiónicos regulados por la hiperpolarización de la célula. En los seres humanos, se conocen 4 formas de estos canales de HCN. Se denominan HCN-1 a HCN-4. Están involucrados en la regulación del ritmo cardíaco, así como en la actividad de las neuronas que se activan espontáneamente. En las neuronas, contrarrestan la hiperpolarización para que la célula pueda alcanzar el potencial en reposo más rápidamente. De este modo, acortan el llamado período refractario, que describe la fase posterior a la despolarización. En corazón células, por otro lado, regulan la despolarización diastólica, que se genera en el nódulo sinusal del corazón. En estudios con ratones, se ha demostrado que la pérdida de HCN-1 produce un defecto en los movimientos motores. La ausencia de HCN-2 conduce a daños neuronales y cardíacos, y la pérdida de HCN-4 provoca la muerte de los animales. Se especula que estos canales pueden estar asociados con epilepsia Inhumanos. Además, se sabe que las mutaciones en la forma HCN-4 causan arritmia cardiaca Inhumanos. Esto significa que ciertas mutaciones del canal HCN-4 pueden Lead a arritmia cardiaca. Por lo tanto, los canales de HCN también son el objetivo de las terapias médicas para arritmia cardíaca, sino también para defectos neurológicos en los que la hiperpolarización de las neuronas dura demasiado. Pacientes con arritmia cardíaca debido a la disfunción del canal de HCN-4 se tratan con inhibidores específicos. Sin embargo, debe mencionarse que la mayoría de las terapias relacionadas con los canales de HCN aún se encuentran en la etapa experimental y, por lo tanto, aún no son accesibles para los humanos.
