Ruolo dei canali calcio LVA e HVA nella dinamica neuronale

Ruolo dei canali calcio LVA

I canali calcio LVA sono presenti in molti tipi neuronali. Durante un potenziale d’azione essi si aprono, partecipando quindi, insieme ai canali Na voltaggio-dipendenti e DRK, a stabilire la dinamica del potenziale di membrana. Ad esempio una elevata espressione di canali LVA è stata osservata nei neuroni talamici.

Depolarizzazione postuma nei neuroni

Si è stabilito, sia con dati sperimentali che con simulazioni numeriche, che in questi neuroni i canali LVA contribuiscono alla depolarizzazione postuma che segue il potenziale d’azione (nella maggior parte dei casi si assiste invece ad una iperpolarizzazione postuma, dovuta alla lenta cinetica di deattivazione dei canali DRK). L’entrata massiva degli ioni Ca che si verifica durante la depolarizzazione postuma ha un ruolo funzionale estremamente importante. Inoltre durante la fase di depolarizzazione postuma il neurone si trova in uno stato più depolarizzato rispetto alla sua condizione di riposo, e ciò causa una sua maggiore eccitabilità (durante questa fase stimoli relativamente piccoli sono in grado di generare un altro potenziale d’azione).

Modello matematico di eccitabilità

Al fine di studiare i meccanismi attraverso i quali i canali Ca LVA partecipano a stabilire la forma del potenziale d’azione, immetteremo nel modello matematico di eccitabilità che abbiamo costruito una corrente le cui proprietà corrispondono a quelle dei canali Ca LVA, studiate in dettaglio nei neuroni talamici. Vedremo quindi in che modo l’attività di questi canali modifica la forma del potenziale d’azione, e cercheremo di capirne le ragioni.

Caratteristiche dei canali calcio HVA

I canali calcio HVA hanno una conduttanza di singolo canale di circa 10 pS, ed un potenziale di inversione di circa +100 mV (la concentrazione del Ca intracellulare è estremamente bassa), a causa del fatto che essi sono estremamente selettivi per gli ioni Ca rispetto a tutti gli altri ioni fisiologici. La relazione IV per questi canali può essere approssimata da una retta.

Cinetica dei canali Ca LVA

Al contrario dei canali K, e analogamente ai canali Na voltaggio-dipendenti eai canali del calcio HVA, i canali Ca LVA conducono una corrente negativa nel range dei potenziali di membrana raggiunti fisiologicamente, causata dal flusso degli ioni Ca dall’esterno all’interno della cellula. La cinetica dei canali Ca LVA può essere descritta da uno schema cinetico che presenta 2 stati chiusi in sequenza, l’ultimo dei quali è connesso ad un unico stato aperto, ed uno stato inattivo. All’aumentare di V, ovvero in seguito alla depolarizzazione della membrana, ka aumenta e kd diminuisce. Ciò significa che i canali, all’aumentare di V, tenderanno ad aprirsi. KO e Kc sono invece voltaggio-indipendenti, con valori di 3000 s−¹ e 750 s−¹. Da notare che Kcè relativamente piccola, e ciò determinerà una chiusura di questi canali piuttosto lenta. Questa proprietà, come vedremo, è importante per far si che si generi la depolarizzazione postuma.