Ruhepotential

Ruhepotential bezeichnet das stabile Membranpotential einer Zelle, wenn sie keine aktiven elektrischen Signale sendet. Bei Erregungszellen wie Neuronen oder Muskelzellen entsteht es durch das Zusammenspiel von Ionenkonzentrationen innen und außen sowie der selektiven Membrankonzentration für verschiedene Ionen.

Die Ionengradienten werden vor allem durch die Na+/K+-ATPase aufrechterhalten, die Na+ aus der Zelle und K+ in die Zelle pumpt. Die Membran ist deutlich durchlässiger für K+ als für Na+, wodurch positive Ladung eher nach außen strömt und das Zellinnere negativ bleibt. Die resultierende Potentialhöhe ergibt sich aus den Gleichgewichten der beteiligten Ionen und der jeweiligen Permeabilität, oft beschrieben durch die Goldman-Hodgkin-Katz-Gleichung. Typische Werte liegen bei Neuronen ca. −60 bis −70 mV; Ruhepotentiale in Skelett- und Herzmuskeln liegen häufig bei etwa −85 bis −90 mV.

Das Ruhepotential bildet die Basis für die Reizbarkeit der Zelle und die Entstehung von Aktionspotentialen. Es beeinflusst, wie Eingaben integrieren werden, und bestimmt die Wahrscheinlichkeit der Freisetzung von Neurotransmittern bzw. die Erregbarkeit der Muskelzellen.

Messung und Variation erfolgen mithilfe intrazellulärer Elektrodenmessungen oder Patch-Clamp-Techniken. Das Ruhepotential variiert je nach Zelltyp, Spezies, Temperatur und Ionenzusammensetzung der Umgebung; auch pathologische Zustände können es verändern.

Störungen des Ruhepotentials haben physiologische und klinische Relevanz. Beispielsweise neigt Hyperkaliämie dazu, das Ruhepotential zu depolarisieren, Hypokaliämie zu hyperpolarisieren; Energieverlust (Ischämie) kann die Na+/K+-Pumpe beeinträchtigen und die Membranpotenziale destabilisieren.