Kaliumstroom

Kaliumstroom, afgekort I_K, is de stroom van kaliumionen door een celmembraan. Het vindt plaats mainly via kaliumkanalen en speelt een cruciale rol bij het bepalen van de elektrische eigenschappen van cellen, vooral zenuwcellen en hartcellen.

Kaliumkanalen komen in diverse typen voor. Leakse kanalen zorgen voor een constante kaliumdoorlaat maar minimaliseren wanneer de membraanpotentiaal verandert; voltage-afhankelijke kaliumkanalen openen bij depolarisatie en dragen bij aan repolarisatie. Calcium-afhankelijke kaliumkanalen reageren op intracellulair calcium en kalmeren cellen door extra kalium uit te stromen. Naast deze zijn er rectifiërende kanalen die de richting en grootte van de stroom beïnvloeden, afhankelijk van het membraanpotentiaal en de ionenconcentraties. De kaliumstroom wordt bepaald door de elektrochemische gradient: ik_K = g_K·(V_m − E_K), waarbij g_K de conductantie van kaliumkanalen is, V_m het membraanpotentiaal en E_K het evenwichtsvermoedingspotentiaal van kalium.

E_K kan worden berekend met de Nernst-vergelijking en ligt meestal negatief ten opzichte van het rustpotentiaal. De kaliumstroom is essentieel voor het in stand houden van het rustmembraan en voor het repolarisatiepad na een actiepotentiaal. In zenuwcellen helpt I_K bij het bepalen van de frequentie en sterkte van signalen; in hartcellen draagt het bij aan de duur van het actiepotentiaal en aan de herstelfase na contractie.

Regulatie en farmacologie: kaliumstroom kan worden beïnvloed door intracellulaire signaalroutes, metabolische toestand en verschillende medicijnen. Blokkers zoals tetraethylammonium en 4-aminopyridine remmen bepaalde kaliumkanalen, terwijl sommige kanalen opening kunnen krijgen onder specifieke conditions. KATP-kanalen reageren op ATP/ADP-niveaus en spelen een rol bij metabole stress.

Relevantie: veranderingen in kaliumstroom zijn betrokken bij aandoeningen zoals aritmieën en kunnen elektrische excitabiliteit in zenuw- en hartweefsel beïnvloeden. In onderzoek en klinische toepassingen vormen kaliumkanalen een belangrijk aandachtsgebied voor begrip van excitabiliteit en farmacologische interventies.