Hyperpolarization: หน้าที่งานบทบาทและโรค

Hyperpolarization เป็นกระบวนการทางชีววิทยาที่แรงดันไฟฟ้าของเมมเบรนเพิ่มขึ้นและเกินค่าพัก กลไกนี้มีความสำคัญต่อการทำงานของกล้ามเนื้อเส้นประสาทและเซลล์ประสาทสัมผัสในร่างกายมนุษย์ การกระทำเช่นการเคลื่อนไหวของกล้ามเนื้อหรือการมองเห็นสามารถเปิดใช้งานและควบคุมได้โดยร่างกาย

Hyperpolarization คืออะไร?

Hyperpolarization เป็นกระบวนการทางชีววิทยาที่แรงดันไฟฟ้าของเมมเบรนเพิ่มขึ้นและเกินค่าพัก กลไกนี้มีความสำคัญต่อการทำงานของกล้ามเนื้อเส้นประสาทและเซลล์ประสาทสัมผัสในร่างกายมนุษย์ เซลล์ในร่างกายมนุษย์ถูกปิดล้อมด้วยพังผืด เรียกอีกอย่างว่าพลาสมาเมมเบรนและประกอบด้วย lipid bilayer มันแยกพื้นที่ภายในเซลล์ไซโทพลาสซึมออกจากบริเวณโดยรอบ ความตึงของเยื่อหุ้มเซลล์ในร่างกายมนุษย์เช่นเซลล์กล้ามเนื้อเซลล์ประสาทหรือเซลล์ประสาทสัมผัสในดวงตามีศักยภาพในการพักผ่อนในสภาวะพักผ่อน แรงดันไฟฟ้าของเยื่อหุ้มเซลล์นี้เกิดจากการที่มีประจุลบอยู่ภายในเซลล์และมีประจุบวกอยู่ในบริเวณนอกเซลล์นั่นคือภายนอกเซลล์ ค่าของศักยภาพในการพักจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับชนิดของเซลล์ หากแรงดันไฟฟ้าของเมมเบรนที่อยู่นิ่งเกินนี้เมมเบรนไฮโพลาไรเซชันจะเกิดขึ้น เป็นผลให้แรงดันไฟฟ้าของเมมเบรนกลายเป็นลบมากกว่าในช่วงที่มีศักย์พักคือประจุภายในเซลล์จะกลายเป็นลบมากยิ่งขึ้น สิ่งนี้มักเกิดขึ้นหลังจากการเปิดหรือแม้กระทั่งการปิดช่องไอออนในเมมเบรน ช่องไอออนเหล่านี้คือ โพแทสเซียม, แคลเซียม, คลอไรด์ และ โซเดียม ช่องซึ่งทำหน้าที่ในลักษณะที่ขึ้นกับแรงดันไฟฟ้า Hyperpolarization เกิดขึ้นเนื่องจากขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้า โพแทสเซียม ช่องที่ใช้เวลาในการปิดหลังจากเกินศักยภาพในการพักผ่อน พวกเขาขนส่งประจุบวก โพแทสเซียม ไอออนเข้าสู่บริเวณนอกเซลล์ สิ่งนี้ส่งผลให้เกิดประจุลบมากขึ้นภายในเซลล์โดยย่อคือ hyperpolarization

ฟังก์ชั่นและงาน

hyperpolarization ของ เยื่อหุ้มเซลล์ เป็นส่วนหนึ่งของสิ่งที่เรียกว่า ศักยภาพในการดำเนินการ. ซึ่งประกอบด้วยหลายขั้นตอน ขั้นตอนแรกคือการข้ามขีด จำกัด ศักยภาพของ เยื่อหุ้มเซลล์ตามด้วยดีโพลาไรเซชันจะมีประจุบวกมากขึ้นภายในเซลล์ ตามด้วย repolarization ซึ่งหมายความว่าถึงศักยภาพในการพักผ่อนอีกครั้ง ตามมาด้วย hyperpolarization ก่อนที่เซลล์จะถึงจุดพักอีกครั้ง กระบวนการนี้ทำหน้าที่ในการส่งสัญญาณ เซลล์ประสาทก่อให้เกิดศักยภาพในการดำเนินการในไฟล์ ซอน บริเวณเนินเขาหลังจากได้รับสัญญาณ จากนั้นจะถูกส่งไปตามไฟล์ ซอน ในรูปแบบของศักยภาพในการดำเนินการ ประสาท ของเซลล์ประสาทแล้วส่งสัญญาณไปยังเซลล์ถัดไป เซลล์ประสาท ในรูปของสารสื่อประสาท สิ่งเหล่านี้สามารถมีผลกระตุ้นหรือฤทธิ์ยับยั้ง กระบวนการนี้มีความสำคัญในการส่งสัญญาณในไฟล์ สมอง, ตัวอย่างเช่น. การมองเห็นยังเกิดขึ้นในลักษณะเดียวกัน เซลล์ในดวงตาซึ่งเรียกว่าแท่งและกรวยรับสัญญาณจากสิ่งกระตุ้นด้วยแสงภายนอก ซึ่งส่งผลให้เกิดการก่อตัวของไฟล์ ศักยภาพในการดำเนินการ จากนั้นสิ่งกระตุ้นจะถูกส่งไปยัง สมอง. ที่น่าสนใจที่นี่การพัฒนาสิ่งกระตุ้นไม่ได้เกิดขึ้นจากการลดขั้วเช่นเดียวกับในเซลล์ประสาทอื่น ๆ เซลล์ประสาทมีศักยภาพของเมมเบรนที่ -65mV ในตำแหน่งพักขณะที่เซลล์รับแสงมีศักยภาพของเยื่อหุ้ม -40mV ที่ศักยภาพในการพัก ดังนั้นพวกมันจึงมีศักยภาพในการเป็นพังผืดในเชิงบวกมากกว่าเซลล์ประสาทในสภาวะพักผ่อน ในเซลล์รับแสงการพัฒนาของสิ่งกระตุ้นเกิดขึ้นผ่าน hyperpolarization เป็นผลให้เซลล์รับแสงปลดปล่อยออกมาน้อยลง สารสื่อประสาท และเซลล์ประสาทปลายน้ำสามารถกำหนดความเข้มของสัญญาณแสงได้โดยอาศัยการลดลงของสารสื่อประสาท จากนั้นสัญญาณนี้จะถูกประมวลผลและประเมินผลในรูปแบบ สมอง. Hyperpolarization ก่อให้เกิดการยับยั้งโพสซินแนปติก (IPSP) ในกรณีของการมองเห็นหรือเซลล์ประสาทบางชนิด ในกรณีของเซลล์ประสาทในทางกลับกันมันมักจะกระตุ้นศักยภาพของโพสต์ซินแนปติก

(APSP). หน้าที่ที่สำคัญอีกประการหนึ่งของการเกิดไฮโพลาไรเซชันคือการป้องกันไม่ให้เซลล์กระตุ้นอีกครั้ง ศักยภาพในการดำเนินการ เร็วเกินไปเนื่องจากสัญญาณอื่น ๆ ดังนั้นจึงยับยั้งการก่อตัวกระตุ้นใน เซลล์ประสาท.

โรคและความผิดปกติ

หัวใจสำคัญ และเซลล์กล้ามเนื้อมีช่อง HCN HCN ในที่นี้ย่อมาจากช่องไอออนบวกที่เปิดใช้งานไซลิกนิวคลีโอไทด์ที่มีการเปิดใช้งานไฮเปอร์โพลาไรเซชันช่องเหล่านี้เป็นช่องไอออนบวกที่ควบคุมโดยไฮโพลาไรเซชันของเซลล์ ในมนุษย์เรารู้จักช่อง HCN 4 รูปแบบเหล่านี้ พวกเขาเรียกว่า HCN-1 ถึง HCN-4 พวกเขามีส่วนร่วมในการควบคุมจังหวะการเต้นของหัวใจและในกิจกรรมของเซลล์ประสาทที่กระตุ้นโดยธรรมชาติ ในเซลล์ประสาทพวกมันต่อต้านการเกิด hyperpolarization เพื่อให้เซลล์สามารถเข้าถึง pontential ที่เหลือได้เร็วขึ้น ดังนั้นพวกเขาจึงทำให้ระยะเวลาทนไฟสั้นลงซึ่งจะอธิบายถึงระยะหลังจากการลดขั้ว ใน หัวใจ ในทางกลับกันเซลล์เหล่านี้ควบคุมการลดขั้วของไดแอสโตลิกซึ่งสร้างขึ้นที่ โหนดไซนัส ของหัวใจ ในการศึกษากับหนูพบว่าการสูญเสีย HCN-1 ทำให้เกิดข้อบกพร่องในการเคลื่อนไหวของมอเตอร์ การขาด HCN-2 นำไปสู่ความเสียหายของเซลล์ประสาทและหัวใจและการสูญเสีย HCN-4 ทำให้สัตว์เสียชีวิต มีการคาดเดาว่าช่องเหล่านี้อาจเกี่ยวข้องกับ โรคลมบ้าหมู ในมนุษย์ นอกจากนี้การกลายพันธุ์ในรูปแบบ HCN-4 เป็นที่ทราบกันดีว่าเป็นสาเหตุ จังหวะการเต้นของหัวใจ ในมนุษย์ ซึ่งหมายความว่าการกลายพันธุ์บางอย่างของช่อง HCN-4 สามารถทำได้ นำ ไปยัง จังหวะการเต้นของหัวใจ. ดังนั้นช่อง HCN จึงเป็นเป้าหมายของการรักษาทางการแพทย์ด้วยเช่นกัน ภาวะหัวใจวายแต่ยังรวมถึงข้อบกพร่องทางระบบประสาทซึ่งการเกิด hyperpolarization ของเซลล์ประสาทเป็นเวลานานเกินไป ผู้ป่วยที่มี ภาวะหัวใจวาย เนื่องจากความผิดปกติของช่อง HCN-4 ได้รับการรักษาด้วยสารยับยั้งเฉพาะ อย่างไรก็ตามต้องระบุว่าการรักษาส่วนใหญ่เกี่ยวกับช่อง HCN ยังอยู่ในขั้นทดลองดังนั้นมนุษย์จึงยังไม่สามารถเข้าถึงได้