Repolarisation
Synonym: Erregungsrückbildung
Englisch: repolarisation
Definition
Unter Repolarisation versteht man die Wiederherstellung des Ruhepotentials einer Zelle, insbesondere einer Nervenzelle durch Umverteilung von Ionen an der Zellmembran. Die Repolarisation ist ein physiologischer Prozess, der während eines Aktionspotentials auf die Depolarisation folgt.
Physiologie
Während der Depolarisation werden immer mehr spannungsabhängige Natriumkanäle durch das Schließen von Inaktivierungstoren undurchlässig für Natriumionen, wodurch es zu keinem weiteren Anstieg des Membranpotentials kommt. Das Schließen erfolgt zeitabhängig.
Durch die Depolarisation werden auch die in der Zellmembran befindlichen, spannungsaktivierten Kaliumkanäle (HERG-Kanäle) aktiviert. Sie werden leicht verzögert geöffnet, und erhöhen dann die Leitfähigkeit der Membran für Kaliumionen. Diese erhöhte Leitfähigkeit senkt das Membranpotential schnell ab. Nach einer kurzen, überschießenden Hyperpolarisation stellt sich wieder das Ruhepotential ein. Dabei schließen sich die spannungsaktivierten Kaliumkanäle aufgrund der Hyperpolarisation und ein Kaliumkanal, der als Einwärtsgleichrichter fungiert, stabilisiert das Ruhemembranpotetial.
Durch die Natrium-Kalium-Pumpe wird der ursprüngliche Ionengradient wiederhergestellt. Dadurch, dass Natriumionen im Austausch gegen Kaliumionen die Zellmembran passieren, stellt sich die ursprüngliche Ionenverteilung des Ruhepotentials (extrazellulär mehr Natriumionen, intrazellulär mehr Kaliumionen) wieder ein. Weil die Natrium-Kalium-Pumpe die Natrium- und Kaliumionen jeweils gegen den elektrochemischen Gradienten transportiert, ist das ein energieverbrauchender, aktiver Stofftransport.
Die spannungsabhängigen Natriumkanäle sind nach der Depolarisation inaktiv und werden durch die Hyperpolarisation wieder aktivierbar. Die Zeit bis zum Öffnen der Inaktivierungstore nennt man Refraktärzeit. Die Zeit in der alle Natriumkanäle noch inaktiviert sind, ist die absolute Refraktärzeit. Sobald wieder einzelne Natriumkanäle aktivierbar sind, spricht man von der relativen Refraktärzeit. In der relativen Refraktärzeit ist zwar ein Aktionspotenzial auslösbar, jedoch wird eine höhere Reizstärke benötigt, um das Schwellenpotential zu erreichen und die Amplitude des Aktionspotenzials ist kleiner. Verantwortlich hierfür ist die kontinuierliche, also nicht sofortige Öffnung aller Natriumkanäle.
Quellen
- Jan C. Behrends, Josef Bischofberger, Rainer Deutzmann et al.: Duale Reihe Physiologie, 2. Auflage, Kap. 2.3 Erregungsvorgänge an Nervenzellen