Introductie: In de vorige pagina’s hebben we besproken hoe de actiepotentiaal zich langs de membraan in één enkele cel propageert. Maar actiepotentialen kunnen zich ook van de ene naar de volgende cel propageren. Op deze pagina bespreken we een type geleiding van een cel naar de volgende; de elektrische ‘synaps’ (Grieks voor ‘aanraking’).
A. Functie van een elektrische synaps
1.
Er is, in de ‘elektrische’ synaps, een speciale structuur die aangrenzende cellen met elkaar verbindt (of ‘overbrugt’); de connexons.
2.
Deze connexons zijn moleculen in de vorm van lange buisjes die van de ene cel naar de andere lopen; kleine ionen, zoals K+, kunnen door die ‘buisjes’ stromen.
3.
In dit plaatje zijn de cellen verbonden met een aantal connexons.
4.
Een actiepotentiaal is gestart in de linker cel (rode cel). De binnenkant van de cel is daarom (eventjes) positief (+30 mV) en de buitenkant is negatief.
5.
De volgende cel (rechts) zit nog steeds in de rustfase en de membraanpotentiaal binnen is dus nog negatief (licht bruin), meestal –90 mV.
6.
Buiten de cel, in de extracellulaire vloeistof, is de situatie vergelijkbaar met die tijdens elektrische propagatie langs een celmembraan.
7.
Daarom zullen natrium-ionen, die positief geladen zijn, worden aangetrokken door het gedepolariseerde membraan en gaan stromen, in de extracellulaire vloeistof, van de rustende cel naar de geëxciteerde cel.
8.
Binnen de geëxciteerde cel (links) worden de kalium-ionen aangetrokken door de negatieve rustpotentiaal in de rustende cel (rechts). Deze ionen kunnen door de connexons naar die cel toe stromen.
9.
Vanwege deze externe en de interne ionen stromen zal de membraanpotentiaal in de rustende cel gaan afnemen (in dit geval van –90 tot bv. –80 mV; paneel 2).
10.
Deze depolarisatie zal dan de drempel bereiken en zal een actiepotentiaal in deze cel worden geïnitieerd (rechts; paneel 3).
Samengevat:
Een actiepotentiaal in de ene cel zal, door een stroom te induceren van kaliumionen die van deze cel naar de volgende stroomt en daar de cel depolariseert tot de drempel, een nieuw actiepotentiaal in de volgende cel induceren. De actiepotentiaal verspreidt zich daarom in stappen van de ene cel naar de volgende, enz.
1.
Dit proces is bijna net zo snel als de voortplanting langs een membraan en veel sneller dan transmissie in een chemische synaps (zie volgende pagina).
2.
Dat komt omdat bij een elektrische synaps de snelheid afhangt van de stroom van ionen door de connexons.
3.
Net als bij propagatie in een enkele cel, is de propagatierichting bi-directioneel. Als cel 2 eerst was geactiveerd, zou het actiepotentiaal net zo gemakkelijk zijn overgestapt van cel 2 naar cel1 (van rechts naar links in het paneel).
4.
Ook belangrijk: de voortplantingsverhouding is 1: 1. Dit betekent dat propagatie altijd succesvol is (in een normaal weefsel). Als de eerste cel is geactiveerd, wordt na een korte vertraging ook de tweede cel geactiveerd.
5.
Het is belangrijk om te beseffen dat deze elektrische geleiding van de ene cel naar de andere alleen mogelijk is als de connexons open zijn.
6.
Als de connexons niet open zijn, zal er geen intracellulaire stroom van de ene cel naar de volgende stromen, en dan zal de drempel niet worden bereikt en wordt de geleiding gestopt. Dit is niet normaal maar kan zich voordoen in pathologische situaties.
7.
In de hersenen komen chemische synapsen vaker voor dan elektrische synapsen, maar in andere weefsels, vooral in het hart en in gladde spieren (bloedvaten, maag, darmen), zijn elektrische synapsen heel gewoon.
