Funkcioniranje organa i tkiva našeg tijela ovisi o mnogim čimbenicima. Neke stanice (kardiomiociti i živci) ovise o prijenosu živčanih impulsa koji nastaju u posebnim staničnim komponentama ili čvorovima. Osnova živčanog impulsa je stvaranje specifičnog vala ekscitacije, nazvanog akcijski potencijal.
Što je ovo?
Akcijski potencijal se obično naziva val ekscitacije koji se kreće od stanice do stanice. Zbog njezina stvaranja i prolaska kroz stanične membrane dolazi do kratkotrajne promjene njihovog naboja (normalno je unutarnja strana membrane negativno nabijena, a vanjska pozitivno). Generirani val pridonosi promjeni svojstava ionskih kanala stanice, što dovodi do ponovnog punjenja membrane. U trenutku kada akcijski potencijal prođe kroz membranu, dolazi do kratkotrajne promjene njenog naboja, što dovodi do promjene svojstava stanice.
Nastanak ovog vala je u osnovi funkcioniranja živčanog vlakna, kao i sustava puteva srca.
Kada je poremećeno njegovo formiranje, razvijaju se mnoge bolesti, zbog čega je potrebno određivanje akcijskog potencijala ukompleks dijagnostičkih i terapijskih mjera.
Kako nastaje akcijski potencijal i što je za njega karakteristično?
Povijest istraživanja
Proučavanje pojave ekscitacije u stanicama i vlaknima započeto je dosta davno. Prvi koji su primijetili njegovu pojavu bili su biolozi koji su proučavali učinke različitih podražaja na žabini izloženi tibijalni živac. Primijetili su da se prilikom izlaganja koncentriranoj otopini kuhinjske soli uočava kontrakcija mišića.
U budućnosti su istraživanja nastavili neurolozi, ali glavna znanost nakon fizike koja proučava akcijski potencijal je fiziologija. Fiziolozi su dokazali postojanje akcijskog potencijala u srčanim stanicama i živcima.
Kako smo dublje ušli u proučavanje potencijala, dokazana je i prisutnost potencijala mirovanja.
Od početka 19. stoljeća počele su se stvarati metode za otkrivanje prisutnosti ovih potencijala i mjerenje njihove veličine. Trenutno se fiksacija i proučavanje akcijskih potencijala provodi u dvije instrumentalne studije - uklanjanje elektrokardiograma i elektroencefalograma.
Mehanizam potencijalnih radnji
Do stvaranja ekscitacije dolazi zbog promjena unutarstanične koncentracije natrijevih i kalijevih iona. Normalno, stanica sadrži više kalija nego natrija. Izvanstanična koncentracija natrijevih iona mnogo je veća nego u citoplazmi. Promjene uzrokovane akcijskim potencijalom pridonose promjeni naboja na membrani, što rezultira protokom natrijevih iona u stanicu. Zbog ovogamijenjaju se naboji izvan i unutar stanice (citoplazma je nabijena pozitivno, a vanjsko okruženje negativno.
Ovo je učinjeno kako bi se olakšao prolazak vala kroz ćeliju.
Nakon što se val prenese kroz sinapsu, naboj je obrnut zbog struje unutar ćelije negativno nabijenih kloridnih iona. Početne razine naboja izvan i unutar ćelije se obnavljaju, što dovodi do stvaranja potencijala mirovanja.
Izmjenjuju se razdoblja odmora i uzbuđenja. U patološkoj ćeliji, sve se može dogoditi drugačije, a formiranje AP ondje će se pokoravati nešto drugačijim zakonima.
PD faze
Tjek akcijskog potencijala može se podijeliti u nekoliko faza.
Prva faza traje sve dok se ne formira kritična razina depolarizacije (prolazni akcijski potencijal stimulira sporo pražnjenje membrane, koje doseže maksimalnu razinu, obično oko -90 meV). Ova faza se naziva prespike. Provodi se zbog ulaska natrijevih iona u stanicu.
Sljedeća faza, vršni potencijal (ili šiljak), tvori parabolu s oštrim kutom, gdje uzlazni dio potencijala znači depolarizaciju membrane (brzu), a silazni dio znači repolarizaciju..
Treća faza - negativni potencijal traga - pokazuje depolarizaciju traga (prijelaz iz vrha depolarizacije u stanje mirovanja). Uzrokuje ulazak kloridnih iona u stanicu.
U četvrtoj fazi, faza pozitivnogpotencijal u tragovima, razine naboja membrane vraćaju se na izvornu vrijednost.
Ove faze određene akcijskim potencijalom striktno slijede jedna za drugom.
Funkcije potencijala djelovanja
Nesumnjivo je da je razvoj akcijskog potencijala važan u funkcioniranju određenih stanica. Uzbuđenje igra veliku ulogu u radu srca. Bez njega bi srce jednostavno bilo neaktivan organ, ali zbog širenja vala kroz sve stanice srca ono se skuplja, što pomaže guranju krvi kroz krvožilni krevet, obogaćujući njome sva tkiva i organe.
Živčani sustav također ne bi mogao normalno obavljati svoju funkciju bez akcijskog potencijala. Organi nisu mogli primati signale za obavljanje određene funkcije, zbog čega bi jednostavno bili beskorisni. Osim toga, poboljšanje prijenosa živčanog impulsa u živčana vlakna (pojava mijelina i Ranvierovih presretaka) omogućilo je prijenos signala u djelićima sekunde, što je dovelo do razvoja refleksa i svjesnosti. pokreti.
Pored ovih organskih sustava, akcijski potencijal formira se iu mnogim drugim stanicama, ali u njima igra ulogu samo u obavljanju specifičnih funkcija stanice.
Uspon akcijskog potencijala u srcu
Glavni organ čiji se rad temelji na principu stvaranja akcijskog potencijala je srce. Zbog postojanja čvorova za stvaranje impulsa, obavlja se rad ovog organa čija je funkcija isporuka krvi u tkiva ivlasti.
Akcijski potencijal u srcu stvara se u sinusnom čvoru. Nalazi se na ušću šuplje vene u desni atrij. Odatle se impuls širi duž vlakana provodnog sustava srca - od čvora do atrioventrikularnog spoja. Prolazeći duž snopa Hisa, točnije, duž njegovih nogu, impuls prelazi na desnu i lijevu klijetku. U njihovoj debljini nalaze se manji putevi - Purkinjeova vlakna, kroz koja uzbuđenje dopire do svake stanice srca.
Akcijski potencijal kardiomiocita je složen, tj. ovisi o kontrakciji svih stanica srčanog tkiva. U prisutnosti bloka (ožiljak nakon srčanog udara) poremećeno je stvaranje akcijskog potencijala, što se bilježi na elektrokardiogramu.
Živčani sustav
Kako nastaje PD u neuronima - stanicama živčanog sustava. Ovdje se sve radi malo lakše.
Vanjski impuls percipiraju izrasline živčanih stanica - dendriti povezani s receptorima koji se nalaze kako u koži tako iu svim ostalim tkivima (potencijal mirovanja i akcijski potencijal također se međusobno zamjenjuju). Iritacija izaziva stvaranje akcijskog potencijala u njima, nakon čega impuls prolazi kroz tijelo živčane stanice do njenog dugog procesa - aksona, a od njega kroz sinapse do drugih stanica. Tako generirani val uzbuđenja dopire do mozga.
Obilježje živčanog sustava je prisutnost dvije vrste vlakana - prekrivenih mijelinom i bez njega. Pojava akcijskog potencijala i njegov prijenos u onim vlaknima gdje postoji mijelin,provodi se puno brže nego kod demijeliniziranih.
Ovaj fenomen se opaža zbog činjenice da se širenje AP duž mijeliniziranih vlakana događa zbog "skokova" - impuls skače preko mijelinskih dijelova, što, kao rezultat, smanjuje njegovu putanju i, sukladno tome, ubrzava njegovo širenje.
Potencijal mirovanja
Bez razvoja potencijala mirovanja, ne bi bilo akcijskog potencijala. Potencijal mirovanja shvaća se kao normalno, nepobuđeno stanje stanice, u kojem se naboji unutar i izvan njezine membrane značajno razlikuju (to jest, membrana je pozitivno nabijena izvana, a negativno nabijena iznutra). Potencijal mirovanja pokazuje razliku između naboja unutar i izvan stanice. Normalno se kreće od -50 do -110 meV. U živčanim vlaknima ova vrijednost je obično -70 meV.
To je zbog migracije kloridnih iona u stanicu i stvaranja negativnog naboja na unutarnjoj strani membrane.
Prilikom promjene koncentracije unutarstaničnih iona (kao što je gore spomenuto), PP zamjenjuje PD.
Normalno su sve stanice u tijelu u neuzbuđenom stanju, pa se promjena potencijala može smatrati fiziološki potrebnim procesom, jer bez njih kardiovaskularni i živčani sustav ne bi mogli obavljati svoje aktivnosti.
Značaj istraživanja o potencijalima mirovanja i djelovanja
Potencijal mirovanja i akcijski potencijal omogućuju vam da odredite stanje tijela, kao i pojedinih organa.
Fiksacija akcijskog potencijala iz srca (elektrokardiografija) omogućujeutvrditi njezino stanje, kao i funkcionalnu sposobnost svih njegovih odjela. Ako proučavate normalan EKG, možete vidjeti da su svi zubi na njemu manifestacija akcijskog potencijala i naknadnog potencijala mirovanja (odnosno, pojava ovih potencijala u atrijuma prikazuje P val, a širenje ekscitacije u klijetke - R val).
Što se tiče elektroencefalograma, pojava različitih valova i ritmova na njemu (osobito alfa i beta valova kod zdrave osobe) također je posljedica pojave akcijskih potencijala u neuronima mozga.
Ova istraživanja omogućuju pravovremeno otkrivanje razvoja određenog patološkog procesa i određuju gotovo 50 posto uspješnog liječenja izvorne bolesti.
