Saltatorische excitatiegeleiding zorgt voor een voldoende snelle geleidingssnelheid van zenuwbanen voor gewervelde dieren. Actiepotentialen springen van de ene niet-geïsoleerde koordring naar de volgende op geïsoleerde axonen. Bij demyeliniserende ziekten wordt het isolerende myeline afgebroken, waardoor de excitatiegeleiding wordt verstoord.
Wat is saltatorische excitatiegeleiding?
Saltatorische excitatiegeleiding zorgt voor een voldoende snelle geleidingssnelheid van zenuwbanen voor gewervelde dieren. Saltatorische excitatiegeleiding is een vorm van zenuwgeleiding. In het gewervelde organisme worden zenuwvezels elektrisch geïsoleerd van hun omgeving door myeline-omhulsels, waardoor ze de functie vervullen van een omhulde kabel. De opwinding van een zenuwvezels treedt op bij de onderbrekingen van deze isolerende laag, ook wel veterringen of knopen genoemd. Veel zenuwvezels van gewervelde dieren zijn dun van vorm. Dunne axonen hebben een langzamere geleidingssnelheid dan stevige zenuwvezels. Om ervoor te zorgen dat de geleidingssnelheid van zenuwen ondanks hun dunheid voldoende is, excitatiegeleiding door gewervelde dieren is saltatorisch van aard en maakt gebruik van zowel biochemische als bio-elektrische processen om actiepotentialen over te brengen. Bij dit type excitatiegeleiding is de actiepotentiaal springt van de ene koordring naar de andere en laat de omhulde delen van de axonen weg. Spanningsafhankelijk natrium pompen en bio-elektrische biochemische processen worden gebruikt om met dit principe een hogere geleidingssnelheid te bereiken.
Functie en taak
In het perifere zenuwstelsel, Schwann-cellen vormen de myeline die omhult zenuwen Oligodendrocyten voeren deze taak centraal uit zenuwstelsel Axonen in beide systemen zijn omhuld met myeline, wat een elektrisch isolerende werking heeft. De isolatie van de axonen wordt onderbroken op een afstand tussen 0.2 en 1.5 millimeter. Deze onderbrekingen worden ook wel knooppunten of Ranvier's veterringen genoemd. De met myeline omhulde secties daarentegen worden internodiën genoemd en bieden een verminderde membraantijdconstante die een geleidingssnelheid van 100 meter per seconde garandeert. De omhulselloze veterringen bevatten ook voltage-gated natrium+ kanalen. Zolang een axon niet opgewonden is, heerst het zogenaamde rustpotentieel in zijn knooppunt en langs zijn internode. Er bestaat een mogelijk verschil tussen de intracellulaire ruimte en de extracellulaire ruimte van de axon met het rustpotentieel. Wanneer een actiepotentiaal wordt gegenereerd bij de eerste veterring van de excitatie leiden, het membraan depolariserend voorbij zijn drempelpotentiaal, openen de spanningsafhankelijke Na + -kanalen. Door elektrochemische eigenschappen stromen Na + -ionen vervolgens van de extracellulaire ruimte naar de intracellulaire ruimte. Het plasmamembraan ter hoogte van de veterring depolariseert en de condensator van het membraan wordt binnen 0.1 ms weer opgeladen. Er is een intracellulaire overmaat aan positieve ladingsdragers in het gebied van de veterring in vergelijking met het omliggende gebied vanwege de instroom van natrium ionen. Er wordt een elektrisch veld opgewekt. Dit veld genereert een potentiaalverschil langs de axon en heeft invloed op geladen deeltjes op de volgende afstand. De negatief geladen deeltjes bij de volgende rijgring worden aangetrokken door het positieve ladingoverschot in de eerste rijgring. Positief geladen deeltjes tussen de eerste en tweede snaarringen bewegen naar het tweede knooppunt. Deze ladingsverschuivingen zorgen voor een positieve voorspanning van de membraanpotentiaal van de tweede rijgring, ook al hebben de ionen deze niet bereikt. Op deze manier springt de excitatie van rijgring naar rijgring en behoudt het de eigenschap om het membraan van volgende rijgringen voldoende te depolariseren.
Ziekten en aandoeningen
Demyeliniserende ziekten breken de myeline-omhulsels rond zenuwvezels af. Deze myeline-omhulsels zijn echter een voorwaarde voor zoutgeleiding van excitatie. Zonder de myeline schedetreden hoge stroomverliezen op in de internode. Daarom zijn er grotere excitaties nodig voor de axonen om de volgende koordringen te depolariseren via een actiepotentiaal Gewoonlijk is na de verliezen het overgedragen actiepotentiaal te klein om als zodanig door het volgende knooppunt te worden herkend. Als gevolg daarvan geeft de veterring de excitatie niet door. Het fenomeen demyelinisatie is ook bekend als demyelinisatie en behoort tot de degeneratieve ziekten. Leeftijdgerelateerde processen, evenals toxische en ontstekingsprocessen, kunnen de markeringen van axonen ongedaan maken, waardoor de saltatorische overdracht van actiepotentialen in gevaar komt. Vitamine tekortkomingen kunnen ook in verband worden gebracht met dit fenomeen. Specifiek te weinig vitamine B6 en vitamine B12 wordt geassocieerd met demyelinisatie. Zo'n vitaminegebrek is vaak aanwezig in alcoholisme, bijvoorbeeld. Demyelinisatie van de zenuwstelsel kan ook voorkomen in de context van drugsmisbruik. De bekendste inflammatoire oorzaak van demyelinisatie van de zenuwen is de auto-immuunziekte multiple sclerose Van de patiënt immuunsysteem vernietigt zenuwweefsel in het centrale zenuwstelsel als onderdeel van de ziekte. Andere oorzaken van demyelinisatie kunnen zijn suikerziekte, Lyme or genetische ziekten. Genetische ziekten met demyeliniserende eigenschappen zijn bijvoorbeeld de ziekte van Krabbe, de ziekte van Pelizaeus-Merzbacher en het syndroom van Déjérine-Sottas. De symptomen die gepaard gaan met demyelinisatie van zenuwweefsel zijn afhankelijk van de locatie van de demyelinisatie-laesies. In het centrale zenuwstelsel kan bijvoorbeeld demyelinisatie leiden tot aantasting van de sensorische organen, vooral de ogen. Verlamming is ook denkbaar in het geval van demyelinisatie in het centrale zenuwstelsel, aangezien de motorische zenuwbanen en hun controlecentra zich daar bevinden. In het perifere zenuwstelsel wordt demyelinisatie van de zenuwen minder vaak geassocieerd met verlamming. Aan de andere kant kan demyelinisatie van perifere axonen leiden tot gevoelloosheid of andere sensorische stoornissen. De diagnose voor demyeliniserende ziekte wordt gesteld met behulp van beeldvorming zoals MRI MRI-beelden tonen doorgaans witte demyeliniserende haarden wanneer contrast wordt toegepast.
