Propagazione del potenziale d’azione e ripristino dei gradienti ionici

Il potenziale d’azione si propaga in tutta la membrana indipendentemente dal punto in cui insorge, aprendo i canali di sodio lungo tutta la fibra trasmettendo l’impulso nervoso o muscolare. La propagazione del segnale è in altri termini una reazione a catena che, partendo dal punto in cui origina lo stimolo, prosegue in tutte le direzioni della fibra, invadendo anche le sue ramificazioni. Depolarizzando l’intera membrana. Una volta che lo stimolo è partito, tutta la zona si depolarizza se sussistono le condizioni necessarie. Diversamente lo stimolo non si propaga affatto, secondo la regola del tutto o nulla.

In seguito alla trasmissione di un impulso, le concentrazioni di ioni sodio e potassio tendono a mutare, sia all’interno che all’esterno della membrana. Pur essendo minima la variazione, e tale da consentire anche da 100.000 a 50.000.000 di impulsi prima che le differenze di concentrazione siano tali da inibire la trasmissione dei potenziali d’azione, è necessario che, dopo un certo periodo, le differenze di concentrazione dei due elementi, vengano riportate ai valori iniziali in entrambi i distretti. Per tale scopo è deputata la pompa sodio potassio, che ripristina le percentuali di distribuzione in maniera attiva, e quindi con consumo di ATP. L’efficacia della pompa sodio potassio aumenta all’aumentare degli ioni sodio all’interno della membrana, in proporzione alla terza potenza della concentrazione del sodio. In altri termini se il sodio raddoppia, la pompa aumenta di 8 volte la sua efficienza.

In alcuni casi la ripolarizzazione della membrana plasmatica implica un tempo maggiore, definito plateau, durante il quale la depolarizzazione resta quasi nella fase massima per un periodo di 2-3 decimi di secondo. E’ il caso del muscolo cardiaco, che prolunga la contrazione per tutto il plateau. Le ragioni sono imputabili ad un differente sistema di depolarizzazione, che si avvale sia dei canali del sodio a porta voltaggio-dipendente (già esaminati) e molto rapidi, che dei canali del calcio, anch’essi voltaggio-dipendenti ma più lenti. I primi determinao l’inizio della contrazione e lo stimolo all’apertura dei canali calcio, che mantengono il plateau. Una concausa è invece imputabile alla lentezza nell’apertura dei canali del potassio a porte voltaggio-dipendenti, che tendono ad aprirsi completamente solo alla fine del plateau, causando un ritorno rapido del potenziale d’azione.