Het rustpotentieel is het spanningsverschil van -70 mV dat bestaat tussen het interieur en de omgeving van neuronen in de niet-opgewekte toestand. Het potentieel is relevant voor de vorming van actiepotentialen. Cyanidevergiftiging voorkomt herstel van het rustpotentieel en leidt tot neuronale instorting.
Wat is het rustpotentieel?
Het rustpotentieel is het spanningsverschil van -70 mV dat bestaat tussen het binnenste en het omringende gebied van neuronen in de niet-aangeslagen toestand. Het rustpotentieel is het spanningsverschil dat bestaat tussen het inwendige van een niet-aangesproken neuron en zijn omgeving. Dit spanningsverschil moet actief worden gehandhaafd en is het gevolg van een ongelijkheid distributie of natrium en kalium ionen. Twee elementen van de zenuwcel membraan zijn betrokken bij het handhaven van het rustpotentieel: ten eerste, de natrium-kalium pompen, en ten tweede de ionenkanalen op de geregen ringen van Ranvier. Het rustpotentieel van exciteerbare neuronen vormt de basis voor de saltatorische geleiding van excitatie in menselijke zenuwbanen. Bij excitatie door een actiepotentiaal, wordt de cel gedepolariseerd voorbij zijn drempelpotentiaal en gaan de spanningsafhankelijke ionenkanalen open, wat een verandering in het rustpotentieel veroorzaakt met de instroom van bepaalde ionen. De actiepotentiaal wordt voortgeplant langs de neurale paden door de herverdeling van ladingen. Het rustpotentieel van een menselijk neuron heeft een verschil van -70 tot -80 mV. De binnenkant van de celmembraan is negatief geladen en de buitenkant is positief geladen.
Functie en taak
Bij het celmembraan van een prikkelbare cel tijdens de rustfase. Bij de veterringen van Ranvier zijn axonen niet geïsoleerd met myeline. Op deze knooppunten bevinden zich Na + / K + -pompen die transporteren kalium ionen naar het binnenste van de axon tijdens de rustfase tijdens het consumeren van ATP. Natrium Tegelijkertijd worden ionen uit de cel gepompt. Dus een hogere concentratie van kalium is aanwezig in de axon dan buiten aanwezig is. De membranen van de cellen hebben een verschillende permeabiliteit voor deze ionen vanwege de eiwitachtige ionenkanalen. In rust zijn de natriumkanalen over het algemeen gesloten. Daarentegen zijn de kanalen voor kalium open, zodat diffusie van de kaliumionen optreedt. De ionen diffunderen dus naar buiten. Dit gebeurt totdat er een evenwicht tussen de elektrische krachten en de osmotische drukkrachten. Dit zorgt voor een ladingsverschil tussen de buitenkant en binnenkant van de celmembranen, ook wel bekend als het rustpotentiaal. Wanneer een stimulus arriveert op een zenuwvezels en overschrijdt de drempel, de spanningsafhankelijke natrium- en kaliumkanalen openen. Dit veroorzaakt depolarisatie van de cel, wat op zijn beurt een actiepotentiaal De bio-elektrische impuls wordt aldus langs de zenuwvezels voortgeplant. In eenvoudige bewoordingen omvat de actiepotentiaal de overdracht van een signaal door veranderingen in de membraanpotentiaal. Een waarde van -50 mV wordt beschouwd als de drempelwaarde voor de ontwikkeling van een actiepotentiaal. Excitaties onder +20 mV geven dus geen aanleiding tot een actiepotentiaal en er vinden geen reacties plaats. Na het vormen en verzenden van een actiepotentiaal, sluiten de N + kanalen eerst weer. De K + -kanalen daarentegen gaan open om kaliumionen uit de axon De elektrische spanning in de cel neemt dus weer af. Dit proces wordt ook wel repolarisatie genoemd. Vervolgens sluiten ook de K + -kanalen zich en zakt het potentieel van de cel onder het rustpotentieel. Deze hyperpolarisatie gaat over naar het rustpotentieel, dat na ongeveer twee milliseconden wordt hersteld door de natrium-kaliumpompen. Het axon is dus klaar voor nieuwe actiepotentialen.
Ziekten en aandoeningen
Bij verschijnselen als cyanidevergiftiging doen zich levensbedreigende gevolgen voor, soms door het verlies van het rustpotentieel. Neuronen hebben energie nodig om het rustpotentieel te herstellen. Cyanidevergiftiging blokkeert de energietoevoer, zodat er geen kan worden geleverd voor potentieel herstel in rust. Neuronen blijven dus permanent gedepolariseerd en verliezen hun functionaliteit. Afhankelijk van hoeveel neuronen worden beïnvloed door een tekort aan energie, kan de neuronale regulatie van het hele organisme op deze manier instorten. Zo'n afbraak van neuronale regulatie leidt onvermijdelijk tot de dood. In bredere zin kunnen klachten met het rustpotentieel van een neuron zich ook manifesteren bij ionkanaalziekten. Deze erfelijke ziekten veroorzaken opwindingsstoornissen in het spierstelsel en zenuwstelsel Ionenkanaalziekten beïnvloeden het schakelgedrag van ionenkanalen. Veranderingen in het schakelgedrag van de kanalen kunnen op hun beurt het herstelvermogen in rust beïnvloeden. De ziekten beïnvloeden dus de prikkelbaarheid van het weefsel. In engere zin zijn ziekten van ionenkanalen mutaties van de ionkanalen. Drie vormen van erfelijkheid epilepsie worden verondersteld verband te houden met dit fenomeen, volgens wetenschappelijk bewijs. Hemiplegisch migraine en idiopathisch ventriculaire fibrillatie worden ook op deze manier verklaard volgens modern onderzoek. Natrium-kaliumpompen kunnen ook worden aangetast door ziekten die van invloed zijn op het rustpotentieel van een zenuwcel Volgens veel wetenschappers de moderne westerse dieet zorgt voor een onnatuurlijke natrium-kaliumverhouding in het lichaam. Het teveel aan keukenzout en een tekort aan kalium door te weinig plantenvoeding zouden de natrium-kaliumpompen kunnen aantasten, omdat op deze manier de intracellulaire ionenverhouding kan veranderen. Genetisch bepaalde verstoringen van de natrium-kaliumuitwisseling bij de celmembraan, aan de andere kant, zijn aanwezig in sommige mutaties en zijn door onderzoekers in verband gebracht met vormen van epilepsie, evenals ziekten van het ionkanaal. Storingen in het herstel van het potentieel in rust zijn dus waarschijnlijk relevant voor verschillende ziekten van de centrale zenuwstelsel.
