Ekstrasellüler Sodyum ve Potasyum Konsantrasyonunun Sinir Eksitabilitesine Etkisi: Simülasyon Çalışması
Murat Ayaz1, Funda Arun2
1Selçuk Üniversitesi Tıp Fakültesi Biyofizik AD, Konya
2Sağlık Bakanlığı Konya Beyhekim Devlet Hastanesi Anesteziyoloji ve Reanimasyon Kliniği
GİRİŞ ve AMAÇ: Nöronal iletim, elektriksel formatta aksiyon potansiyelleri (AP) aracılığı ile vücudun bir bölgesinden diğerine bilgi taşınmasının temel yoludur. Nöronal transmisyonda membran çevresi iyon konsantrasyonları önemli rol oynamaktadır. Bu çalışmada ekstrasellüler iyon konsantrasyonunun tek bir sinir lifi aksiyon potansiyeli üzerindeki etkilerini incelemeyi amaçladık.
MATERYAL ve METOD: Testler, bir aksonal simülasyon programı aracılığı ile hipo/hiperkalemik ve hipo/hipernatremik koşulların taklit edilmesi ile yapıldı. Hipo/hipernatremik durumun sağlanması için ekstrasellüler sodyum konsantrasyonu ([Na]o) 125, 142 ve 160 mM konsantrasyonlarda değişken olacak şekilde ayarlandı ve ölçümler sırasıyla 430, 515, 520, 533, 542 ve 605 µm olacak şekilde farklı uzunluktaki aksonlar için tekrarlanarak gerçekleştirildi. Benzer şekilde ekstrasellüler potasyum konsantrasyonu ([K]o) da 3,4 ve 6 mM konsantrasyonlarda değişkendi (1,2). Fizyolojik Na+ ve K+ konsantrasyonları sırasıyla 142 ve 4 mM olarak belirlendi. Ölçümler sırasında uygulanan elektriksel stimulusun amplitüdü 30 mV ve enjekte edilen akım yükü 3,58 nanoQ olarak belirlendi.
BULGULAR ve TARTIŞMA: Her iki ekstrasellüler iyon için de test edilen aksonal benzerdi. Hiponatremik koşullar altında ölçülen tüm repolarizasyon süreleri uzamıştı. Hatta, simüle edilen tek sinir lifinde AP’nin tepe değerine ulaşma süresi ve dinlenim zar potansiyelleri artmıştı ve maksimum depolarizasyon noktaları azalmıştı. Hipokalemik koşullarda ölçülen tüm AP repolarizasyon fazları anlamlı şekilde uzamıştı. Hatta, tepe değerine ulaşma süresi, dinlenim zar potansiyeli ve maksimum depolarizasyon değerleri de ayrıca artmıştı. Repolarizasyon fazındaki artışa paralel olarak potasyum akımları da ayrıca artmıştı. İlginç şekilde bu durumdan sadece potasyum kanal aktivitesinin değil sodyum kanal aktivitesinin de etkilendiği gözlendi.
SONUÇ(LAR): Pek çok nörolojik patolojide aksiyon potansiyelleri ve iyon kanalları önemli roller üstlenmektedir. Sonuçlarımız sodyum iyon kanalı iletkenliğinin ekstrasellüler iyon konsantrasyonundaki değişikliklere daha duyarlı olduğunu göstermektedir. Hiponatremik koşullar altında gerçekleşen tüm değişiklikler ölçülen sodyum akımının kesilmesi ile açıklanabilir. Bununla birlikte hipernatremik koşullar altındaki tüm modifikasyonlar, sodyum iletkenliğinin şiddetinin derecesi dışında, hiponatremik koşullar altında gözlenenlerin tam tersidir. Sodyum kanal iletkenliğine daha duyarlı oluş, en azından nöronal iletimde hipokalemik koşulların daha tehlikeli olmasına neden olabilir.
|