Potenziale di azione: fisiologia

IL POTENZIALE D’AZIONE

il potenziale d’azione (o spike) è un particolare tipo di variazione del potenziale di membrana. si

innesca nelle cellule eccitabili se la variazione di potenziale supera un certo valore detto

potenziale soglia.

Si definiscono elettricamente eccitabili quelle cellule che sono caratterizzate dalla genesi di segnali

elettrici rapidi, i cosiddetti potenziali d'azione, come avviene nelle cellule nervose, sensoriali e

muscolari. questi brevi impulsi di differenza di potenziale che si ripetono in maniera stereotipata si

propagano rapidamente.

nelle cellule eccitabili una volta superato il valore soglia si innesca il potenziale d’azione. questo è

indipendente dall’intensità dello stimolo, segue l’effetto del tutto-o-nulla.

è costituito da una rapida depolarizzazione seguito da una rapida ripolarizzazione.

La fase di depolarizzazione rapida del potenziale d’azione viene mediata dei canali del sodio.

Questi pori, quando la cellula riposo, non sono aperti e vengono sbloccati soltanto dopo una

variazione positiva del potenziale di membrana, per cui prendono il nome di canali ionici

voltaggio-dipendenti.

Al fine di garantire un'elaborazione precisa del segnale elettrico, è d’obbligo che i canali ionici

vengono nuovamente disattivati in momenti ben precisi. Nel caso del canale del sodio, si giunge a

un’ inattivazione spontanea entro 1-2 ms dopo l'apertura. Per questo, i canali del sodio sono

attivabili da una nuova depolarizzazione della membrana cellulare soltanto dopo alcuni millisecondi

(periodo di refrattarietà del potenziale d’azione). tale proprietà limita la frequenza massima di

potenziali d’azione.

Nella fase di ripolarizzazione del potenziale d'azione si ha l'apertura di canali ionici voltaggio

+

dipendenti selettivi per gli ioni K . Ciò porta un avvicinamento del potenziale di membrana al

+

potenziale di equilibrio dello ione K , porta cioè a valori negativi.

+

Questi canali prendono il nome di canali del K voltaggio-dipendenti a rettificazione ritardata.

Tale denominazione esprime il fatto che questi canali conducono soltanto corrente in uscita di ioni

potassio e che, rispetto ai canali del sodio, agiscono in maniera decisamente più lenta. I canali del

potassio si richiudono una volta che, mediante il loro intervento, la membrana è stata

iperpolarizzata nella misura sufficiente a neutralizzare lo stimolo depolarizzante. Si disattivano non

prima di un certo intervallo di tempo (disattivazione ritardata).

Dopo un potenziale d'azione, sono necessari alcuni millisecondi affinché venga annullata

l'inattivazione dei canali del sodio. In questo periodo refrattario la cellula non è eccitabile,

soprattutto nella fase immediatamente successiva al potenziale d'azione, nella quale anche le

depolarizzazioni più intense non sono in grado di scatenare alcun potenziale d'azione (periodo

refrattario assoluto). Subito dopo sia un periodo refrattario relativo nel quale è attivabile

soltanto una parte dei canali, per cui il potenziale soglia risulta aumentato ed è necessario uno

stimolo più intenso per poter avviare un potenziale d'azione. Il periodo refrattario determina la

massima frequenza di scarica dei potenziali d’azione.

I potenziali d'azione spesso devono necessariamente coprire delle lunghe distanze.

In linea di principio, le variazione del potenziale di membrana sono in grado di propagarsi lungo le

membrane cellulari in maniera passiva. mediante questa cosiddetta conduzione passiva-

elettrotonica del potenziale di azione, tuttavia, il segnale elettrico si attenua fortemente al

crescere della distanza dal sito di origine dell'impulso. La propagazione elettrotonica

dell'eccitazione elettrica lungo la membrana non è quindi in grado di garantire la comunicazione tra

cellule distanti.

Nelle membrane delle cellule nervose muscolari si trova un alto numero di canali del sodio del

potassio. In tal modo, il potenziale d'azione può avere origine in ogni punto lungo la membrana e

senza perdite di cariche elettriche per lunghi tragitti. la conduzione elettrotonica di un potenziale