היפרפולריזציה היא תהליך ביולוגי בו מתח הממברנה עולה ועולה על ערך המנוחה. מנגנון זה חשוב לתפקודם של תאי שריר, עצב כמו גם חישה בגוף האדם. באמצעותו ניתן לאפשר ולשלוט על ידי הגוף פעולות כמו תנועת שרירים או ראייה.
מהי היפרפולריזציה?
היפרפולריזציה היא תהליך ביולוגי בו מתח הממברנה עולה ועולה על ערך המנוחה. מנגנון זה חשוב לתפקודם של תאי שריר, עצב כמו גם חישה בגוף האדם. תאים בגוף האדם מוקפים על ידי קרום. זה נקרא גם קרום פלזמה ומורכב משכבה דו-שכבתית. הוא מפריד בין האזור התוך-תאי, הציטופלזמה, לבין האזור שמסביב. למתח הממברנה של תאים בגוף האדם, כמו תאי שריר, תאי עצב או תאי חישה בעין, יש פוטנציאל מנוחה במצב מנוחה. מתח קרום זה נגרם מכך שיש מטען שלילי בתוך התא ומטען חיובי באזור החוץ תאי, כלומר מחוץ לתאים. הערך לפוטנציאל המנוחה משתנה בהתאם לסוג התא. אם חורגים מפוטנציאל המנוחה הזה של מתח הממברנה, מתרחשת היפרפולריזציה בקרום. כתוצאה מכך, מתח הממברנה הופך להיות שלילי יותר מאשר במהלך פוטנציאל המנוחה, כלומר המטען בתוך התא הופך לשלילי עוד יותר. זה קורה בדרך כלל לאחר פתיחה או אפילו סגירה של תעלות יונים בקרום. תעלות יונים אלה הן אשלגן, סידן, כלוריד , ו נתרן ערוצים, המתפקדים באופן תלוי מתח. היפרפולריזציה מתרחשת עקב תלות במתח אשלגן ערוצים שלוקח זמן להיסגר לאחר חריגה מפוטנציאל המנוחה. הם מעבירים את המטענים החיוביים אשלגן יונים לאזור החוץ תאי. זה מביא בקצרה למטען שלילי יותר בתוך התא, היפרפולריזציה.
פונקציה ומשימה
ההיפרפולריזציה של קרום תא הוא חלק מהמה שנקרא פוטנציאל פעולה. זה מורכב מכמה שלבים. השלב הראשון הוא חציית פוטנציאל הסף של קרום תא, ואחריו דפולריזציה, יש מטען חיובי יותר בתוך התא. לאחר מכן קוטב מחדש, כלומר פוטנציאל המנוחה מושג שוב. לאחר מכן היפרפולריזציה לפני שהתא יגיע שוב לפוטנציאל המנוחה. תהליך זה משמש להעברת אותות. תאי עצב יוצרים פוטנציאל פעולה ב אקסון אזור גבעה לאחר קבלת אות. זה מועבר לאחר מכן לאורך אקסון בצורה של פוטנציאל הפעולה. ה סינפסות של תאי העצב ואז מעבירים את האות למשנהו תא עצב בצורה של נוירוטרנסמיטרים. אלה יכולים להיות בעלי השפעה מפעילה או השפעה מעכבת. התהליך חיוני בהעברת האותות במערכת מוֹחַ, לדוגמה. חזון מתרחש גם בצורה דומה. תאים בעין, מה שמכונה מוטות וקונוסים, מקבלים את האות מגירוי האור החיצוני. התוצאה היא היווצרות של פוטנציאל פעולה והגירוי מועבר אז ל מוֹחַ. מעניין שכאן התפתחות הגירוי אינה מתרחשת על ידי דפולריזציה כמו בתאי עצב אחרים. לתאי עצב יש פוטנציאל ממברני של -65mV במצב המנוחה שלהם, ואילו לקולטני האור פוטנציאל הממברנה הוא -40mV בפוטנציאל מנוחה. לפיכך, יש להם כבר פוטנציאל קרום חיובי יותר מתאי עצב במצב מנוחה. בתאי קולטי האור, התפתחות הגירוי מתרחשת באמצעות היפרפולריזציה. כתוצאה מכך, קולטני האור משתחררים פחות נוירוטרנסמיטר ותאי העצב במורד הזרם יכולים לקבוע את עוצמת אות האור על בסיס הפחתת הנוירוטרנסמיטר. אז אות זה מעובד ומוערך ב- מוֹחַ. היפרפולריזציה מפעילה פוטנציאל פוסט-סינפטי מעכב (IPSP) במקרה של ראייה או נוירונים מסוימים. לעומת זאת, במקרה של נוירונים, לעיתים קרובות הוא מפעיל פוטנציאלים פוסט-סינפטיים
(APSP). תפקיד חשוב נוסף של היפרפולריזציה הוא בכך שהוא מונע מהתא להפעיל מחדש פוטנציאל פעולה מהר מדי בגלל אותות אחרים. לפיכך, זה מעכב באופן זמני את היווצרות הגירוי ב תא עצב.
מחלות והפרעות
לֵב ולתאי השריר יש ערוצי HCN. HCN כאן מייצג תעלות קטיון מחזורי המופעלות על ידי היפרפולריזציה מחזורית. הם ערוצי קטיון המווסתים על ידי היפרפולריזציה של התא. בבני אדם ידועות 4 צורות של ערוצי HCN אלה. הם מכונים HCN-1 דרך HCN-4. הם מעורבים בוויסות קצב הלב וכן בפעילות של נוירונים המפעילים באופן ספונטני. בתאי עצב הם מנוגדים להיפרפולריזציה כדי שהתא יוכל להגיע במהירות רבה יותר למנטר המנוחה. כך הם מקצרים את מה שמכונה תקופת עקשן, המתארת את השלב לאחר הדפולריזציה. ב לֵב לעומת זאת, תאים מווסתים את הדה-פולריזציה הדיאסטולית, שנוצרת ב צומת סינוס של הלב. במחקרים עם עכברים, אובדן של HCN-1 הוכח כמייצר פגם בתנועות המוטוריות. היעדר HCN-2 מוביל לנזק עצבי ולב, ואובדן HCN-4 גורם למוות בבעלי החיים. משערים כי ניתן לשייך ערוצים אלה אֶפִּילֶפּסִיָה בבני אדם. בנוסף ידוע כי מוטציות בצורת HCN-4 גורמות הפרעות קצב לב בבני אדם. משמעות הדבר היא כי מוטציות מסוימות של ערוץ HCN-4 יכולות עוֹפֶרֶת ל הפרעות קצב לב. לכן, ערוצי HCN הם גם המטרה של טיפולים רפואיים עבור הפרעות בקצב הלב, אך גם למומים נוירולוגיים בהם היפרפולריזציה של נוירונים נמשכת זמן רב מדי. חולים עם הפרעות בקצב הלב עקב תפקוד לקוי של ערוץ HCN-4 מטופלים במעכבים ספציפיים. עם זאת, יש להזכיר שרוב הטיפולים הנוגעים לערוצי HCN נמצאים עדיין בשלב הניסוי ולכן עדיין אינם נגישים לבני אדם.
