CE ESTE EXCITABILITATEA CELULARĂ? - BIOLOGIE - 2025

Excitabilitatea este o proprietate de celule care le permite să răspundă la stimularea prin schimbări rapide în potențialul membranei. Acestea sunt produse de fluxul de ioni pe membrana plasmatică.

Termenul „excitabilitate celulară” este asociat în mod obișnuit cu celulele care alcătuiesc sistemul nervos, numite neuroni. Cu toate acestea, există dovezi recente care arată excitabilitatea în astrocite, datorită modificărilor citosolului în ceea ce privește concentrațiile ionilor de calciu.

Sursa: pixabay.com

Datorită transportului activ și a permeabilității membranelor biologice, acestea au un potențial bioelectric. Această caracteristică este ceea ce definește excitabilitatea electrică a celulelor.

Perspectiva istorica

Primele modele care pretindeau să integreze rolul ionilor și generarea de semnale electrice în organism au argumentat că neuronii erau similari cu un tub prin care circulau substanțele care umflau sau deflau țesutul muscular.

În 1662, Descartes a folosit principii ale hidraulicii pentru a descrie un model potențial al funcționării sistemului nervos. Ulterior, cu contribuțiile lui Galvani, s-a ajuns la concluzia că energia electrică a fost capabilă să excite mușchii, producând contracții.

Alessandro Volta s-a opus acestor idei, argumentând că prezența energiei electrice nu se datorează țesăturilor, ci metalelor folosite de Galvani în experimentul său. Pentru Volta, electricitatea trebuia aplicată mușchiului, iar mărturia lui a reușit să-i convingă pe academicienii vremii.

A fost nevoie de mulți ani pentru a demonstra teoria lui Galvini, unde mușchii erau sursa de electricitate. În 1849, s-a realizat crearea unui dispozitiv cu o sensibilitate necesară pentru cuantificarea generarii curenților electrici în mușchi și nervi.

Celule excitabile

În mod tradițional, o celulă excitabilă este definită ca o entitate capabilă să propage un potențial de acțiune, urmat de un mecanism - fie chimic, fie electric - de stimulare. Mai multe tipuri de celule sunt excitabile, în principal neuroni și celule musculare.

Excitabilitatea este mai mult un termen general, interpretat ca abilitatea sau capacitatea de a regla mișcarea ionilor de-a lungul membranei celulare, fără a fi necesară propagarea unui potențial de acțiune.

Ce face o celulă excitabilă?

Capacitatea unei celule de a realiza conducerea semnalelor electrice se realizează prin combinarea proprietăților caracteristice ale membranei celulare și prezența lichidelor cu concentrații mari de sare și a diferitor ioni în mediul celular.

Membranele celulare sunt alcătuite din două straturi de lipide, care acționează ca o barieră selectivă la intrarea diferitelor molecule în celulă. Printre aceste molecule se numără ioni.

În interiorul membranelor sunt încorporate molecule care funcționează ca regulatori ai trecerii moleculelor. Ionii au pompe și canale proteice care mediază intrarea și ieșirea în mediul celular.

Pompele sunt responsabile de mișcarea selectivă a ionilor, stabilind și menținând un gradient de concentrare adecvat stării fiziologice a celulei.

Rezultatul prezenței sarcinilor dezechilibrate pe ambele părți ale membranei este denumit gradient ionic și are ca rezultat un potențial al membranei - care este cuantificat în volți.

Principalii ioni implicați în gradientul electrochimic al membranelor neuronilor sunt sodiu (Na ⁺ ), potasiu (K ⁺ ), calciu (Ca ²⁺ ) și clor (Cl ^- ).

Excitabilitate la neuroni

Ce sunt neuronii?

Neuronii sunt celule nervoase, care sunt responsabile de prelucrarea și transmiterea semnalelor chimice și electrice.

Ei fac conexiuni între ele, numite sinapse. Structurale au un corp de celule, un proces lung numit axon și procese scurte care pornesc de la soma numite dendrite.

Excitabilitate neuronală

Proprietățile electrice ale neuronilor, inclusiv pompele, formează „inima” excitabilității neuronale. Aceasta se traduce prin capacitatea de a dezvolta conducere nervoasă și comunicare între celule.

Cu alte cuvinte, un neuron este „excitabil” datorită proprietății sale de a-și schimba potențialul electric și de a-l transmite.

Neuronii sunt celule cu mai multe caracteristici particulare. Primul este că sunt polarizate. Cu alte cuvinte, există un dezechilibru între repetarea sarcinilor, dacă comparăm exteriorul și interiorul celulei.

Variația acestui potențial în timp se numește potențial de acțiune. Nu doar orice stimul este capabil să provoace activitate neuronală, ci trebuie să aibă o „cantitate minimă” care depășește o limită numită pragul de excitație - urmând regula totală sau nimic.

Dacă se atinge pragul, are loc răspunsul potențial. În continuare, neuronul experimentează o perioadă în care nu este excitabil, cum ar fi o perioadă refractară.

Aceasta are o anumită durată și trece la hiperpolarizare, unde este parțial excitabilă. În acest caz, aveți nevoie de un stimul mai puternic decât cel precedent.

Excitabilitatea în astrocite

Ce sunt astrocitele?

Astrocitele sunt numeroase celule derivate din linia neuroectodermică. Numite și astroglia, deoarece sunt cele mai numeroase celule gliale. Aceștia participă la un număr mare de funcții legate de sistemul nervos.

Numele acestui tip de celule provine de la aspectul său înstelat. Sunt asociați direct cu neuronii și restul corpului, stabilind o graniță între sistemul nervos și restul corpului, prin joncțiunile gap.

Excitabilitate astrocitică

Istoric, s-a crezut că astrocitele au funcționat pur și simplu ca o etapă de susținere a neuronilor, acestea din urmă fiind cele care au singurul rol principal în orchestrarea reacțiilor nervoase. Datorită noilor dovezi, această perspectivă a fost reformulată.

Aceste celule gliale se află într-o relație intimă cu multe dintre funcțiile creierului și modul în care creierul reacționează la activitate. Pe lângă participarea la modularea acestor evenimente.

Astfel, există o excitabilitate la astrocite, care se bazează pe variații ale ionului de calciu din citosolul celulei în cauză.

În acest fel, astrocitele își pot activa receptorii glutamatergici și răspunde la semnalele emise de neuroni care sunt localizați într-o regiune apropiată.

Referințe

1. Chicharro, JL, & Vaquero, AF (2006). Fiziologia exercițiului. Editura Medicală Panamericană.
2. Cuenca, EM (2006). Fundamentele fiziologiei. Editorial Paraninfo.
3. Parpura, V., & Verkhratsky, A. (2012). Scurtabilitatea astrocitelor sumar: de la receptori la gliotransmisie. Neurochimie internațională, 61 (4), 610-621.
4. Preț, DJ, Jarman, AP, Mason, JO, & Kind, PC (2017). Creierul clădirii: o introducere în dezvoltarea neuronală. John Wiley & Sons.
5. Schulz, DJ, Baines, RA, Hempel, CM, Li, L., Liss, B., & Misonou, H. (2006). Excitabilitatea celulară și reglarea identității neuronale funcționale: de la expresia genelor până la neuromodulare. Journal of Neuroscience, 26 (41) 10362-10367.