Местноанестезирующие средства: Общие сведения о развитии потенциала действия в клетках
Общие сведения о развитии потенциала действия в клетках
В соответствие с мембранной теорией, возбуждение (повышение функциональной активности) в клетке развивается, как правило, в ответ на взаимодействие биологически активного соединения (нейромедиатора, гормона, лекарственного средства и т.д.) с рецептором и, наиболее часто, связано с изменением проницаемости ионных каналов. Рассмотрим этот процесс на примере изменений, происходящих на постсинаптической мембране синапса. В состоянии покоя наружная поверхность постсинаптической мембраны заряжена положительно, в то время как внутренняя поверхность имеет отрицательный заряд. Разность потенциалов между наружной и внутренней поверхностью постсинаптической мембраны составляет от -90 до -60 мВ (потенциал покоя). Наличие потенциала покоя связано с различной концентрацией ионов натрия (Nа+) и калия (К+) внутри и вне клеток. Внутри клетки концентрация ионов калия примерно в 30 раз выше, чем в экстрацеллюлярной жидкости. Содержание ионов натрия и хлора в цитоплазме в 8-10 и 15-20 раз, соответственно ниже, чем в окружающей клетку среде. Таким образом, в состоянии покоя существует ионная асиметрия: избыток ионов К+ и органических анионов на внутренней поверхности мембраны и преобладание ионов Na+ и Cl- на внешней поверхности. Причинами ионной асиметрии являются:
- - различная скорость пассивной диффузии ионов через каналы мембраны - в состоянии покоя ее проницаемость для ионов натрия приблизительно в 50 раз ниже, чем для ионов калия;
- - наличие специальных механизмов трансмембранного переноса ионов на наружных мембранах клеток, которые обеспечивают активный перенос ионов против градиента концентрации: ионы калия входят в клетку, а ионы натрия выходят из нее.
При взаимодействии биологически активного соединения (БАВ) с рецептором резко изменяются свойства мембраны. Натриевые каналы открываются и ионы натрия поступают в клетку. Скорость поступления ионов натрия превышает примерно в 20 раз данный показатель для ионов калия. Отрицательный заряд внутренней поверхности не только полностью компенсируется притоком ионов натрия, но она даже приобретает положительный заряд (+30 мВ). Этот скачок потенциала от -80 мВ до +30 мВ называется фазой деполяризации.
Важно отметить, что конформационные изменения ионных (Nа+ и К+) каналов регулируются ионами кальция (Са2+), которые оказывают значительное влияние на их активность. Ионы кальция взаимодействуют со специфическими структурными единицами клеточной мембраны. В результате чего повышается ее проницаемость для ионов.
Процесс диффузии ионов натрия в клетку заканчивается после прекращения взаимодействия БАВ с рецептором (натриевые каналы инактивируются). Проницаемость мембраны для ионов возвращается в исходное состояние, а именно - вновь становится низкой для ионов натрия и высокой для ионов калия (калиевые каналы открываются). Механизмы активного транспорта ионов (натриевый насос) начинают осуществлять выброс ионов натрия из клетки, вход ионов калия в клетку и восстанавливается ионная асиметрия мембраны. Эта фаза называется реполяризацией.
Развитие потенциала действия в клетках сопровождается изменением их функциональной активности, в частности осуществляется проведение нервного импульса по нервному волокну и т.д.
28.06.2015