Potencial de ação e excitabilidade da membrana
Em 30 segundos
A célula excitável em repouso (cerca de -70 mV) dispara um potencial de ação quando a despolarização chega ao limiar (cerca de -55 mV): os canais de Na+ dependentes de voltagem abrem, o K+ repolariza e o período refratário dá sentido único à propagação, mais rápida no axônio mielinizado.
Escopo e método deste resumo
A célula excitável em repouso (cerca de -70 mV) dispara um potencial de ação quando a despolarização chega ao limiar (cerca de -55 mV): os canais de Na+ dependentes de voltagem abrem, o K+ repolariza e o período refratário dá sentido único à propagação, mais rápida no axônio mielinizado. A unidade liga essa cadeia ao K+ extracelular (a hipercalemia e a hipocalemia mudam o repouso; a hipercalemia muda também a excitabilidade) e ao alvo dos anestésicos locais, o canal de Na+. Ficam de fora potenciais graduados, Nernst/GHK, potencial cardíaco e canalopatias.
Material educacional escrito com apoio de IA e conferido por revisão automatizada, sem revisão médica nomeada. Não substitui o livro-texto nem orientação clínica.
Essencial
- Um estímulo (por exemplo, um neurotransmissor ou uma deformação mecânica) abre canais de Na+ e a membrana, que em repouso está a cerca de -70 mV, fica menos negativa (despolariza).
- Ao chegar a cerca de -55 mV (o limiar), os canais de Na+ dependentes de voltagem se abrem; o Na+ entra e o potencial sobe até cerca de +30 mV.
- No pico, a porta de inativação dos canais de Na+ fecha e cessa a entrada de Na+; os canais de K+ dependentes de voltagem, de abertura mais lenta, estão abrindo.
- O K+ sai da célula levando carga positiva e o potencial volta em direção ao repouso (repolarização), passando brevemente abaixo de -70 mV (hiperpolarização) enquanto os canais de K+ ainda estão abertos.
- Os canais de K+ fecham e a membrana retorna ao potencial de repouso graças aos canais sem comporta e à bomba Na+/K+.
- O Na+ que entra no segmento inicial do axônio começa a se espalhar ao longo do segmento do axônio.
- Não há canais de Na+ dependentes de voltagem até o primeiro nó de Ranvier; sem abertura constante de canais ao longo do segmento, a despolarização se espalha numa velocidade ótima.
- A distância entre os nós é a ideal para manter a membrana ainda despolarizada acima do limiar no nó seguinte.
- O potencial de ação basicamente salta de um nó para o seguinte (condução saltatória), mais veloz que a condução contínua, em que há sempre canais de Na+ dependentes de voltagem abrindo.
Canal de Na+ dependente de voltagem (comportas de ativação e de inativação)
Membrana do axônio, com alta densidade no segmento inicial
O K+ é muito mais concentrado dentro do que fora das células, e esse gradiente é o principal determinante e regulador do potencial de repouso.
Como o gradiente de K+ governa o potencial de repouso, mudar o K+ extracelular muda o repouso: a hipercalemia despolariza as membranas (o repouso fica menos negativo). Em hipercalemia leve a moderada o repouso se aproxima mais do limiar do que o limiar se desloca, a diferença entre os dois diminui e a excitabilidade e a velocidade de condução aumentam; na hipercalemia grave a diferença aumenta e a excitabilidade e a condução diminuem.
O gradiente de K+ entre o citosol e o líquido extracelular é o principal determinante do potencial de repouso.
No sentido oposto ao da hipercalemia, a queda do K+ extracelular reduz a permeabilidade da membrana ao K+ e hiperpolariza o potencial de repouso (o repouso fica mais negativo).
A propagação do potencial de ação pelo axônio depende da abertura sucessiva de canais de Na+ dependentes de voltagem à medida que a despolarização se espalha.
Os anestésicos locais bloqueiam de modo reversível os canais de Na+ dependentes de voltagem dos neurônios; o sítio de ligação fica no lado intracelular do canal, e a ligação provoca uma mudança de conformação que inativa o canal (o efeito principal). A lidocaína liga-se sobretudo a canais de Na+ inativados.
Na clínica
As manifestações da hipercalemia resultam da alteração da excitabilidade e da velocidade de condução de todas as células excitáveis; no músculo esquelético podem aparecer fraqueza e paralisia flácida, com reflexos tendíneos profundos diminuídos ou ausentes. A hipercalemia tem consequências potencialmente fatais, embora os sintomas sejam muitas vezes ausentes ou leves; este bloco trata só do efeito sobre a excitabilidade e o músculo esquelético.
Este bloco trata só do efeito da hipocalemia sobre o potencial de repouso, descrito acima.
O bloqueio reversível desses canais interrompe, de forma reversível, a propagação do impulso nervoso no nervo infiltrado.
Teste-se antes de seguir
Uma célula excitável em repouso tem o interior negativo em relação ao exterior, cerca de -70 mV. Como o Na+ e o K+ estão distribuídos entre os dois lados da membrana, e o que sustenta essa distribuição?
A resposta fica na Avaliação, sem spoiler aqui.
Responder na AvaliaçãoFontes (4)
- Betts JG, Young KA, Wise JA, Johnson E, Poe B, Kruse DH, Korol O, Johnson JE, Womble M, DeSaix P. Anatomy and Physiology 2e. Houston: OpenStax; 2022. Section 12.4, The Action Potential.
Sodium starts to enter the cell and the membrane becomes less negative.
- Campese VM, et al. Electrophysiological and clinical consequences of hyperkalemia. Kidney Int Suppl (2011). 2016;6(1):16-19.
Potassium concentration is much greater inside ([K + ] i ) than outside ([K + ] o ) the cells, and this gradient is the most important determinant and regulator of the resting membrane potential (RMP).
- Verlinde M, et al. Local Anesthetic-Induced Neurotoxicity. Int J Mol Sci. 2016;17(3):339.
These methods primarily rely on the injection of local anesthetics (LA) to reversibly block neuronal voltage-gated sodium channels (VGSC) and to thereby reversibly interrupt nerve impulse propagation
- Güler S, et al. Lidocaine as an anti-arrhythmic drug: Are there any indications left? Clin Transl Sci. 2023;16(12):2429-2437.
Lidocaine binds primarily to inactivated sodium channels, decreases the action potential duration, and increases the refractory period.
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