Niveles de calcio e hiperexcitación nerviosa

¿Por qué los niveles más bajos de calcio en sangre (o niveles más bajos de calcio en ECF) causan hiperexcitación nerviosa? ¿Por qué causa sobreestimulación de nervios y músculos y contracciones espasmódicas de los músculos?
Esta es la razón por la cual la secreción insuficiente de parathormona causa tetania paratiroidea.
Soy consciente del papel del calcio en la apertura de las vesículas sinápticas para la transmisión de impulsos y el papel del calcio en la contracción muscular, pero no entiendo cómo eso podría ayudarme a comprender la sobreexcitación de los nervios y la contracción espasmódica de los músculos. De hecho, parece que un nivel más alto de calcio en ECF podría causar sobreestimulación y espasmos de los músculos debido a la contracción sostenida.

Leí sobre dicho artículo, y sí, tiene sentido. Sin embargo, no entiendo cómo un valor ECF bajo de calcio podría causar hiperpolarización. Técnicamente, para que ocurra esa difusión, el ECF Ca tiene que caer por debajo del ICF Ca, que es extremadamente bajo. ¿Hay una disminución desproporcionada en los niveles de Ca, lo que hace que el LEC caiga muy por debajo del nivel de la ICF? También supongamos que no es la permeabilidad de la membrana al Ca lo que está causando los estímulos. ¿Un nivel reducido de ECF Ca causaría un nivel umbral reducido de AP en caso de aplicación de un estímulo externo? En cuyo caso, para que ocurra el tétanos,
Bienvenido a Biología SE. Has escrito esto en un área de respuestas, por lo que será borrado por los moderadores. Realice un recorrido por biology.stackexchange.com/tour para ver cómo funciona el sitio, ya que no es un foro.
Esto no proporciona una respuesta a la pregunta. Una vez que tenga suficiente reputación , podrá comentar cualquier publicación ; en su lugar, proporcione respuestas que no requieran aclaración por parte del autor de la pregunta . - De la revisión

Respuestas (2)

De Actualización sobre las manifestaciones clínicas de la hipocalcemia:

La hipocalcemia aguda aumenta directamente la irritabilidad neuromuscular periférica [1]. Medida electromiográficamente, la tetania consiste en descargas repetitivas de alta frecuencia después de un único estímulo. La hiperexcitabilidad de las neuronas periféricas es probablemente el efecto fisiopatológico más importante de la hipocalcemia, pero la hiperexcitabilidad ocurre en todos los niveles del sistema nervioso, incluidas las placas terminales motoras, los reflejos espinales y el sistema nervioso central.

Libro de texto de fisiología de Guyton y Hall:

La concentración de iones de calcio en el líquido extracelular también tiene un profundo efecto sobre el nivel de voltaje al que se activan los canales de sodio. Cuando hay un déficit de iones de calcio, los canales de sodio se activan (abren) por un aumento muy pequeño del potencial de membrana desde su nivel normal, muy negativo. Por lo tanto, la fibra nerviosa se vuelve muy excitable, a veces descargando repetidamente sin provocación en lugar de permanecer en estado de reposo. De hecho, la concentración de iones de calcio necesita caer solo un 50 por ciento por debajo de lo normal antes de que se produzca una descarga espontánea en algunos nervios periféricos, lo que a menudo causa "tetania" muscular. Esto a veces es letal debido a la contracción tetánica de los músculos respiratorios.

La forma probable en que los iones de calcio afectan los canales de sodio es la siguiente: estos iones parecen unirse a las superficies exteriores de la molécula de proteína del canal de sodio. Las cargas positivas de estos iones de calcio, a su vez, alteran el estado eléctrico de la propia proteína del canal, alterando así el nivel de voltaje necesario para abrir la puerta de sodio.

Es una cuestión de potencial transmembrana. Al ser Ca++ un catión, significa que si disminuye la cantidad de calcio ionizado en el líquido extracelular, conceptualmente es casi equivalente a tener un líquido intracelular cargado más positivamente. Esto, a su vez, significa que la célula estará más cerca de su umbral potencial de despolarización, lo que explica su hiperexcitabilidad.

Lo que debes tener en cuenta, es que cuando decimos algo como: "esta célula tiene un potencial transmembrana de -70 mV", siempre lo definimos en relación al líquido extracelular.

editar: dejo esta respuesta incorrecta debido a los interesantes comentarios a continuación.

Solo lea esta respuesta porque la pregunta fue rechazada ... esta respuesta es muy incorrecta y exhibe un concepto erróneo común sobre lo que establece el potencial de membrana. La reducción de las concentraciones de calcio extracelular, si esto no influyera en otros canales, esencialmente no tendría ningún cambio en el potencial de reposo, porque la permeabilidad al calcio en reposo es muy baja. Incluso si hubiera cierta permeabilidad al calcio, la reducción de las concentraciones de calcio extracelular hiperpolarizaría, en lugar de despolarizar, porque el calcio es bajo en las células.
@BryanKrause No entiendo por qué ocurriría la hiperpolarización en lugar de la despolarización. ¿Podría explicar por favor? Entiendo el problema de la permeabilidad de la membrana, pero ¿cuál es su respuesta a la pregunta original sobre la hipocalcemia?
Diría que los mecanismos aún están bajo estudio, aunque hay buena evidencia experimental de un par de mecanismos: la respuesta de OneFace sugiere uno de estos, particularmente los efectos en los canales de sodio controlados por voltaje. Aquí hay un artículo reciente que parece identificar un mecanismo, y su introducción tiene varias otras citas útiles. Cuando tenga tiempo escribiré una respuesta completa.
En cuanto a su respuesta, la ecuación de Goldman es crucial. La permeabilidad al calcio es efectivamente cero en reposo, por lo que normalmente ignoramos el calcio, pero digamos que por un momento no lo es. Al abrir una conductancia de calcio, el potencial de inversión de la membrana se desplaza hacia el potencial de inversión del calcio, que suele estar muy despolarizado, quizás +100 mV. Si reducimos el calcio extracelular, el potencial de reversión del calcio cae, aunque hay que reducirlo MUCHO para ver un gran efecto, ya que la concentración intracelular es muy baja.
Además, no es necesario que se muevan cargas para cambiar el potencial de equilibrio: puede hacer funcionar la bomba de sodio/potasio durante todo el día y si no hay permeabilidad al sodio o al potasio, no hay cambio en el potencial de membrana. No tiene sentido simplemente "agregar cargas positivas": siempre vendrán con otras especies negativas, es solo que ese otro ion negativo podría no importar si no hay permeabilidad.
También puede jugar con esta calculadora GHK : aunque solo están disponibles los iones Na+, K+ y Cl-, los cambios en la concentración externa de sodio le darán al menos la misma dirección de efecto que los cambios en la concentración externa de calcio, porque ambos son iones positivos. .