De ontlading van de zenuwcel: Depolarisatie en repolarisatie

Zenuwcellen zijn belangrijke cellen in je lichaam. Ze zorgen ervoor dat elektrische signalen geïnitieerd en voortgeleid worden. Daarnaast kunnen ze ook stoffen produceren. Hoe werkt een zenuwcel precies?

Opbouw van een zenuwcel

Een zenuwcel ligt het meest van de tijd in rust, klaar om geactiveerd te worden en een signaal af te geven. Dit kan zijn in de vorm van een elektrisch signaal dat voorgeleid moet worden, maar het kan ook een stof zijn die geproduceerd wordt. Voorbeelden van dit soort stoffen zijn serotonine en acetylcholine.

Als de zenuwcel in rust is, heeft hij een bepaalde eclectische lading ten opzichte van zijn omgeving. Deze elektrische lading wordt bepaald door ionen (elektrisch geladen deeltjes) binnen en buiten de cel. We noemen dit de ''membraanpotentiaal'. Dit wil dus eigenlijk zeggen; het verschil tussen de lading binnen en buiten de cel. Als er meer negatieve ionen en minder positieve ionen binnen de cel zijn dan erbuiten, zal de cel een negatieve elektrische lading hebben. De 'rustpotentiaal' van een normale zenuwcel is ongeveer -70 millivolt (mV). De zenuwcel is dus negatief geladen.

Depolarisatie

Een zenuwcel heeft, net als andere cellen in het lichaam, veel kaliumionen (K+) en weinig natriumionen (Na+) in zich. Er heerst dus een hoge [K+] en een lage [Na+] in de cel. Buiten de cel is dit omgekeerd, dus [K+] is laag en [Na+] is hoog.

Nu gaan we kijken wat er gebeurt als de cel aan het werk moet en een signaal (hetzij elektrisch, hetzij endocrien) moet produceren. Als de cel in actie komt, wordt de celwand wat permeabeler voor Na+. Hierdoor kan Na+ door de celwand naar binnen diffunderen. Deze instroom veroorzaakt een verandering in de membraanpotentiaal. De membraanpotentiaal zal stijgen, aangezien er (positief geladen!) Na+ deeltjes de cel in stromen. Als de membraanpotentiaal tot een zekere waarde (ongeveer -50mV) gestegen is, wordt er door de cel zelf een cascade in werking gezet om het proces van instroom van Na+ nog verder te bevorderen. Het Na+ kan dus nog beter naar binnen stromen. De elektrische lading binnen de cel is dus gestegen door de instroom van Na+, uiteindelijk stijgt de membraanpotentiaal naar ongeveer +25mV. Dit wordt depolarisatie van de cel genoemd. De depolarisatie zorgt ervoor dat de zenuwcel een elektrisch signaal of een stofje afgeeft.

Repolarisatie

Nadat dit is gebeurd, moet de cel weer herstellen, het zogenaamde repolariseren. Het kost een cel energie om de toestand van relatief veel positieve lading binnenin te handhaven. Om de situatie weer te krijgen zoals in rust, wordt er positieve lading in de vorm van K+ naar buiten de cel getransporteerd. De K+-kanaaltjes gaan open en K+ stroomt (passief) de cel uit. Als er voldoende K+ de cel uitgestroomd is, zit de membraanpotentiaal weer op de rustpotentiaal van -70mV. Dan moeten de K+-kanalen weer dicht. Dit gaat echter met enige vertraging, dus er stroomt nog gedurende een korte periode K+ uit de cel, terwijl deze al op de -70mV zit. Door dit laatste beetje 'extra' K+-efflux, daalt de membraanpotentiaal iets onder de rustpotentiaal. Dit wordt 'hyperpolarisatie' genoemd. Tijdens deze hyperpolarisatie is de cel even 'buiten werking'. Hij moet weer even opnieuw opladen voor hij weer kan 'vuren'. Als de cel weer in zijn begintoestand is, kan hij weer opnieuw depolariseren.