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カリウムと活動電位

 

どうも生理学オタクの理学療法士藤原翔です

 

今回は

 

ミネラルの内でも

 

カリウムについて触れていきます

 

 

ナトリウムは良く耳にするけれど

 

カリウムってなかなか馴染みが無いですよね?

 

 

カリウムは

 

果物や野菜、芋類、海藻に

 

多く含まれています

 

 

人体中ではほとんどが

 

細胞内部に存在しています

 

 

カリウムの役割は

 

①身体の水分量の調節(血圧の調節)

 

②神経・筋肉の調節

 

 

①の水分量に関しては

 

以前からも触れているように

 

腎臓で

 

ナトリウムとカリウムを

 

交換することによって

 

調整しています

 

今回はまず割愛しますね

 

 

 

人が動くためには

 

神経の働きが必要不可欠ですよね

 

人が電気信号で動いているのは

 

皆さんがご存知の通りです

 

 

カリウムは

 

この電気信号を発生させるために

 

必要なミネラルなのです

 

 

 

人はどうやって動くのか⁉

 

以前からちょこちょこ登場してはいましたが

 

詳しくは触れていなかった

 

活動電位について言及していきたいと思います

 

 

まずヒトの細胞は

 

静止膜電位といって

 

細胞がOFFの状態では

 

細胞内部は-60~-90mVに保たれています

 

これを分極している状態と言います

 

 

この静止膜電位は

 

何によって決められているのかと言うと

 

ナトリウム(Na)イオン

 

カリウム(K)イオン

 

塩化物(Cl)イオンの

 

細胞内外の濃度差に依存します

 

 

 

事前知識として

 

ミネラルは体内ではイオンの形をとっています

 

イオン(電解質)とは

 

水に溶けると

 

電気を帯びて

 

電気を通す物質のことを指します

 

 

なので

 

プラスかマイナスの

 

どちらかの電気を帯びているということです

 

プラス・マイナスの性質から

 

Na⁺、K⁺、Cl⁻と表記されます

 

 

これらの イオンは

 

細胞膜の働きにより

 

基本的には自由に行き来できないようになっています

 

それぞれ必要な時に

 

細胞内外を行き来できるように

 

各チャネルが存在します

 

Na⁺チャネル・K⁺チャネル・Cl⁻チャネルなどなど

 

 

 

ここからが活動電位の説明です

 

活動電位は

 

①細胞への刺激

 

②脱分極

 

③活動電位のピーク

 

④再分極

 

⑤過分極

 

という一連の流れを辿ります

 

 

 

まず最初に

 

細胞に対して

 

光でも圧力でも

 

何らかの刺激が加わると

 

静止膜電位が

 

プラスの方向へ反応します

 

この電位が

 

-70~-50mVといった

 

一定の値を越えると

 

Na⁺チャネルが活性化して開き

 

細胞外から細胞内に

 

Na⁺が流入します

 

Na⁺は電気的に

 

プラスの性質を持っていますから

 

細胞はONの状態となります

 

この状態を

 

分極状態から脱するので

 

脱分極と言います

 

 

 

細胞にもよりますが

 

大体+35mVが活動電位のピークとなります

 

活動電位が+30mV程度になると

 

Na⁺チャネルは閉じて

 

今度はK⁺チャネルが開きます

 

K⁺は細胞内に多いですから

 

今度はプラスの電荷を持った

 

K⁺が細胞外に出ていくのです

 

 

そのため

 

細胞内は再びマイナスの方向へ変化していきます

 

再び分極状態に戻るので

 

再分極と言います

 

 

 

再び元の静止膜電位に戻るのですが

 

K⁺チャネルは

 

膜電位の変化にすぐには応答しないようで

 

十分再分極しても

 

少しの間細胞外へK⁺が流出します

 

なので

 

静止膜電位の値よりも下がってしまいます

 

これを過分極と呼びます

 

 

以上の流れが

 

隣同士の細胞に順々に伝わっていき

 

脳に情報が送られたり

 

脳から筋肉に情報が伝えられて

 

動くことができるという訳です

※神経の間では伝達という過程を経ます

 

 

ここで一つ疑問が生まれませんか?

 

入ってきたナトリウムや

 

出て行ってしまったカリウムはどうなるの?

 

 

細胞には

 

ナトリウム-カリウムポンプという機構があり

 

この機構によって濃度が保たれているのです

 

細胞から

 

3つのNa⁺を排出し

 

2つのK⁺が取り込まれるため

 

細胞内は

 

常に負の電荷でいられるのです

 

 

 

 

 

 

通常は

 

身体のカリウム量は

 

腎臓によって調節されているため

 

そこまで神経質になる必要はないです

 

 

ですが

 

腎臓や心臓に問題のある方は

 

摂取量に気を付けましょう

 

高カリウム血症は

 

重篤な不整脈を生じるため

 

注意が必要です

 

 

何事もバランスが大事ですね!

 

 

以上

 

カリウムと活動電位のお話でした

 

 

 

ではでは