CO JE BUNĚČNÁ VZRUŠIVOST? - BIOLOGIE - 2025

Vzrušivost je vlastnost buněk, které jim umožňuje, aby reakce na stimulaci rychlými změnami membránového potenciálu. Ty jsou vytvářeny tokem iontů přes plazmatickou membránu.

Termín "buněčná excitabilita" je běžně spojován s buňkami, které tvoří nervový systém, nazývané neurony. Existuje však nedávný důkaz, který ukazuje excitabilitu astrocytů díky změnám v cytosolu, pokud jde o koncentrace iontů vápníku.

Zdroj: pixabay.com

Díky aktivnímu transportu a propustnosti biologických membrán mají biologický potenciál. Tato vlastnost je to, co definuje elektrickou excitabilitu článků.

Historická perspektiva

První modely, které tvrdily, že integrují roli iontů a generování elektrických signálů v těle, tvrdily, že neurony byly podobné trubici, skrz kterou procházely látky, které nafouknuté nebo vypuštěné svalové tkáně.

V 1662, Descartes používal principy hydrauliky popisovat potenciální model fungování nervového systému. Později, za přispění Galvaniho, byl učiněn závěr, že elektřina byla schopná vzrušovat svaly a vytvářet kontrakce.

Alessandro Volta byl proti těmto myšlenkám proti a tvrdil, že přítomnost elektřiny nebyla způsobena látkami, ale kovy, které Galvani použil ve svém experimentu. Pro Voltu musela být elektřina aplikována na sval a jeho svědectví dokázalo přesvědčit akademiky té doby.

Trvalo mnoho let, než jsme dokázali Galviniho teorii, kde byly svaly zdrojem elektřiny. V roce 1849 bylo dosaženo vytvoření zařízení s citlivostí nezbytnou pro kvantifikaci generování elektrických proudů ve svalech a nervech.

Vzrušující buňky

Tradičně je excitovatelná buňka definována jako entita schopná propagovat akční potenciál, následovaný mechanismem - chemickou nebo elektrickou - stimulace. Vzrušuje se několik typů buněk, zejména neurony a svalové buňky.

Excitabilita je více obecný termín, interpretovaný jako schopnost nebo schopnost regulovat pohyb iontů přes buněčnou membránu bez potřeby propagovat akční potenciál.

Co dělá buňku vzrušující?

Schopnosti buňky dosáhnout vodivosti elektrických signálů je dosaženo kombinací charakteristických vlastností buněčné membrány a přítomnosti tekutin s vysokou koncentrací soli a různých iontů v buněčném prostředí.

Buněčné membrány jsou tvořeny dvěma vrstvami lipidů, které fungují jako selektivní bariéra vstupu různých molekul do buňky. Mezi tyto molekuly patří ionty.

Uvnitř membrán jsou zabudované molekuly, které fungují jako regulátory průchodu molekul. Iony mají pumpy a proteinové kanály, které zprostředkovávají vstup a výstup do buněčného prostředí.

Čerpadla jsou zodpovědná za selektivní pohyb iontů, vytváření a udržování koncentračního gradientu vhodného pro fyziologický stav buňky.

Výsledek přítomnosti nevyvážených nábojů na obou stranách membrány se nazývá iontový gradient a vede k membránovému potenciálu - který je kvantifikován ve voltech.

Hlavními ionty podílejícími se na elektrochemickém gradientu membrán neuronů jsou sodík (Na ⁺), draslík (K ⁺), vápník (Ca ²⁺) a chlor (Cl ^-).

Excitabilita v neuronech

Co jsou neurony?

Neurony jsou nervové buňky, které jsou zodpovědné za zpracování a přenos chemických a elektrických signálů.

Vytvářejí spojení mezi nimi, zvané synapse. Strukturálně mají buněčné tělo, dlouhý proces zvaný axon a krátké procesy, které začínají od soma zvaného dendrit.

Neurální excitabilita

Elektrické vlastnosti neuronů, včetně pump, tvoří „srdce“ neuronální excitability. To se promítá do schopnosti rozvíjet nervové vedení a komunikaci mezi buňkami.

Jinými slovy, neuron je „vzrušující“ díky své vlastnosti, že mění svůj elektrický potenciál a přenáší jej.

Neurony jsou buňky s několika zvláštními charakteristikami. První je, že jsou polarizované. Jinými slovy, existuje nerovnováha mezi opakováním nábojů, pokud porovnáme vnější a vnitřní prostor buňky.

Variace tohoto potenciálu v čase se nazývá akční potenciál. Nejen jakýkoli stimul je schopen vyvolat nervovou aktivitu, ale musí mít „minimální částku“, která překračuje limit nazývaný excitační práh - podle pravidla všeho nebo nic.

Pokud je dosaženo prahové hodnoty, dojde k potenciální reakci. Dále neuron prožívá období, kdy není vzrušující, například refrakterní období.

To má určitou dobu trvání a přechází k hyperpolarizaci, kde je částečně vzrušující. V tomto případě potřebujete silnější stimul než ten předchozí.

Excitabilita v astrocytech

Co jsou astrocyty?

Astrocyty jsou četné buňky odvozené od neuroektodermální linie. Nazývá se také astroglie, protože jsou nejpočetnější gliové buňky. Podílejí se na velkém počtu funkcí souvisejících s nervovým systémem.

Název tohoto typu buňky je odvozen od jejího hvězdného vzhledu. Jsou přímo spojeni s neurony a zbytkem těla a vytvářejí hranici mezi nervovým systémem a zbytkem těla pomocí intervalových spojů.

Astrocytická vzrušivost

Historicky se předpokládalo, že astrocyty fungují jednoduše jako podpůrná fáze pro neurony, přičemž ty druhé jsou jedinými, které mají jedinou vedoucí roli při organizování nervových reakcí. Díky novým důkazům byla tato perspektiva přeformulována.

Tyto gliové buňky jsou v intimním vztahu k mnoha mozkovým funkcím a tomu, jak mozek reaguje na aktivitu. Kromě účasti na modulaci těchto událostí.

V astrocytech tedy existuje excitabilita, která je založena na variacích iontů vápníku v cytosolu dotyčné buňky.

Tímto způsobem mohou astrocyty aktivovat své glutamatergické receptory a reagovat na signály emitované neurony, které jsou umístěny v blízké oblasti.

Reference

1. Chicharro, JL, a Vaquero, AF (2006). Cvičení z fyziologie. Panamerican Medical Ed.
2. Cuenca, EM (2006). Základy fyziologie. Redakční Paraninfo.
3. Parpura, V. a Verkhratsky, A. (2012). Krátká dráždivost astrocytů: od receptorů po gliotransmitaci. Neurochemistry international, 61 (4), 610-621.
4. Cena, DJ, Jarman, AP, Mason, JO a Kind, PC (2017). Budování mozků: úvod do nervového vývoje. John Wiley a synové.
5. Schulz, DJ, Baines, RA, Hempel, CM, Li, L., Liss, B. a Misonou, H. (2006). Buněčná excitabilita a regulace funkční neuronální identity: od genové exprese po neuromodulaci. Journal of Neuroscience, 26 (41) 10362-10367.