O funcionamento dos órgãos e tecidos do nosso corpo depende de muitos fatores. Algumas células (cardiomiócitos e nervos) dependem da transmissão de impulsos nervosos gerados em componentes celulares especiais ou nódulos. A base do impulso nervoso é a formação de uma onda específica de excitação, chamada potencial de ação.
O que é isso?
Um potencial de ação é comumente chamado de onda de excitação movendo-se de célula para célula. Devido à sua formação e passagem pelas membranas celulares, ocorre uma mudança de curto prazo em sua carga (normalmente, o lado interno da membrana é carregado negativamente e o lado externo é carregado positivamente). A onda gerada contribui para uma mudança nas propriedades dos canais iônicos da célula, o que leva à recarga da membrana. No momento em que o potencial de ação passa pela membrana, há uma mudança de curto prazo em sua carga, o que leva a uma mudança nas propriedades da célula.
A formação desta onda está na base do funcionamento da fibra nervosa, bem como do sistema de vias do coração.
Quando sua formação é perturbada, muitas doenças se desenvolvem, o que torna necessária a determinação do potencial de ação naum complexo de medidas de diagnóstico e tratamento.
Como é formado um potencial de ação e o que é característico dele?
Histórico de pesquisa
O estudo da ocorrência de excitação em células e fibras foi iniciado há muito tempo. Os primeiros a notar sua ocorrência foram os biólogos que estudaram os efeitos de vários estímulos no nervo tibial exposto do sapo. Eles notaram que quando expostos a uma solução concentrada de sal de cozinha, a contração muscular era observada.
No futuro, a pesquisa foi continuada por neurologistas, mas a principal ciência depois da física que estuda o potencial de ação é a fisiologia. Foram os fisiologistas que provaram a existência de um potencial de ação nas células do coração e nos nervos.
À medida que nos aprofundamos no estudo dos potenciais, a presença do potencial de repouso também foi comprovada.
A partir do início do século XIX, começaram a ser criados métodos para detectar a presença desses potenciais e medir sua magnitude. Atualmente, a fixação e estudo dos potenciais de ação é realizado em dois estudos instrumentais - a retirada de eletrocardiogramas e eletroencefalogramas.
Mecanismo de potencial de ação
A formação da excitação ocorre devido a mudanças na concentração intracelular de íons sódio e potássio. Normalmente, a célula contém mais potássio do que sódio. A concentração extracelular de íons sódio é muito maior do que no citoplasma. Mudanças causadas pelo potencial de ação contribuem para uma mudança na carga na membrana, resultando no fluxo de íons sódio para dentro da célula. Por causa dissoas cargas fora e dentro da célula mudam (o citoplasma é carregado positivamente e o ambiente externo é carregado negativamente.
Isso é feito para facilitar a passagem da onda pela célula.
Após a onda ter sido transmitida através da sinapse, a carga é revertida devido à corrente dentro da célula de íons cloreto carregados negativamente. Os níveis iniciais de carga fora e dentro da célula são restaurados, o que leva à formação de um potencial de repouso.
Períodos de descanso e excitação alternam-se. Em uma célula patológica, tudo pode acontecer de forma diferente, e a formação de AP aí obedecerá a leis um tanto diferentes.
PD fases
O curso de um potencial de ação pode ser dividido em várias fases.
A primeira fase prossegue até que um nível crítico de despolarização seja formado (um potencial de ação de passagem estimula uma descarga lenta da membrana, que atinge um nível máximo, geralmente em torno de -90 meV). Esta fase é chamada de prespike. É realizado devido à entrada de íons sódio na célula.
A próxima fase, o potencial de pico (ou pico), forma uma parábola com ângulo agudo, onde a parte ascendente do potencial significa despolarização da membrana (rápida), e a parte descendente significa repolarização.
Terceira fase - potencial traço negativo - mostra despolarização traço (transição do pico de despolarização para o estado de repouso). Causada pela entrada de íons cloreto na célula.
No quarto estágio, a fase depotencial traço, os níveis de carga da membrana retornam ao original.
Estas fases determinadas pelo potencial de ação seguem rigorosamente uma após a outra.
Funções de potencial de ação
Sem dúvida, o desenvolvimento do potencial de ação é importante no funcionamento de certas células. A excitação desempenha um papel importante no trabalho do coração. Sem ele, o coração seria simplesmente um órgão inativo, mas devido à propagação da onda por todas as células do coração, ele se contrai, o que ajuda a empurrar o sangue pelo leito vascular, enriquecendo com ele todos os tecidos e órgãos.
O sistema nervoso também não poderia realizar sua função normalmente sem um potencial de ação. Órgãos não poderiam receber sinais para desempenhar uma função específica, o que os tornaria simplesmente inúteis. Além disso, a melhora na transmissão de um impulso nervoso nas fibras nervosas (aparecimento da mielina e interceptações de Ranvier) possibilitou a transmissão de um sinal em questão de frações de segundo, o que levou ao desenvolvimento de reflexos e consciência movimentos.
Além desses sistemas orgânicos, o potencial de ação também é formado em muitas outras células, mas nelas desempenha um papel apenas no desempenho de funções específicas da célula.
Ascensão de um potencial de ação no coração
O principal órgão cujo trabalho se baseia no princípio da formação do potencial de ação é o coração. Devido à existência de nós para a formação de impulsos, é realizado o trabalho deste órgão, cuja função é fornecer sangue aos tecidos eautoridades.
O potencial de ação no coração é gerado no nó sinusal. Localiza-se na confluência da veia cava no átrio direito. A partir daí, o impulso se propaga ao longo das fibras do sistema de condução do coração - do nó à junção atrioventricular. Passando ao longo do feixe de His, mais precisamente, ao longo de suas pernas, o impulso passa para os ventrículos direito e esquerdo. Em sua espessura há caminhos menores - fibras de Purkinje, através das quais a excitação atinge todas as células do coração.
O potencial de ação dos cardiomiócitos é composto, ou seja, depende da contração de todas as células do tecido cardíaco. Na presença de um bloqueio (uma cicatriz após um ataque cardíaco), a formação de um potencial de ação é perturbada, que é registrada no eletrocardiograma.
Sistema nervoso
Como a DP é formada nos neurônios - células do sistema nervoso. Tudo é feito um pouco mais fácil aqui.
O impulso externo é percebido por protuberâncias de células nervosas - dendritos associados a receptores localizados na pele e em todos os outros tecidos (potencial de repouso e potencial de ação também se substituem). A irritação provoca a formação de um potencial de ação neles, após o qual o impulso passa pelo corpo da célula nervosa para seu longo processo - o axônio, e dele através das sinapses para outras células. Assim, a onda de excitação gerada atinge o cérebro.
Uma característica do sistema nervoso é a presença de dois tipos de fibras - cobertas com mielina e sem ela. A ocorrência de um potencial de ação e sua transmissão naquelas fibras onde há mielina,realizado muito mais rápido do que em desmielinizados.
Esse fenômeno é observado devido ao fato de que a propagação do AP ao longo das fibras mielinizadas ocorre devido a “s altos” - o impulso s alta sobre as seções de mielina, o que, como resultado, reduz seu caminho e, consequentemente, acelera sua propagação.
Potencial de repouso
Sem o desenvolvimento do potencial de repouso, não haveria potencial de ação. O potencial de repouso é entendido como o estado normal, não excitado da célula, no qual as cargas dentro e fora de sua membrana são significativamente diferentes (ou seja, a membrana é carregada positivamente por fora e negativamente por dentro). O potencial de repouso mostra a diferença entre as cargas dentro e fora da célula. Normalmente, varia de -50 a -110 meV. Nas fibras nervosas, esse valor costuma ser -70 meV.
É devido à migração de íons cloreto para dentro da célula e à criação de uma carga negativa no interior da membrana.
Ao alterar a concentração de íons intracelulares (como mencionado acima), PP substitui PD.
Normalmente, todas as células do corpo estão em estado não excitado, então a mudança de potenciais pode ser considerada um processo fisiologicamente necessário, pois sem elas os sistemas cardiovascular e nervoso não poderiam realizar suas atividades.
Significação da pesquisa sobre potenciais de repouso e ação
Potencial de repouso e potencial de ação permitem determinar o estado do corpo, bem como órgãos individuais.
A fixação do potencial de ação do coração (eletrocardiografia) permitedeterminar sua condição, bem como a capacidade funcional de todos os seus departamentos. Se você estudar um ECG normal, poderá ver que todos os dentes nele são uma manifestação do potencial de ação e do potencial de repouso subsequente (respectivamente, a ocorrência desses potenciais nos átrios exibe a onda P e a propagação da excitação em os ventrículos - a onda R).
Quanto ao eletroencefalograma, a ocorrência de várias ondas e ritmos nele (em particular, ondas alfa e beta em uma pessoa saudável) também se deve à ocorrência de potenciais de ação em neurônios cerebrais.
Esses estudos permitem a detecção oportuna do desenvolvimento de um determinado processo patológico e determinam quase 50% do sucesso do tratamento da doença original.
