Натрієво-калієвий насос

The Натрієво-калієвий насос являє собою трансмембранний білок, міцно закріплений у клітинній мембрані. За допомогою цього білка іони натрію можуть транспортуватися з клітини, а іони калію - до клітини.

Що таке натрієво-калієвий насос?

Натрієво-калієвий насос - це насос, який знаходиться в клітинній мембрані. Транспортуючи іони натрію та калію, він забезпечує збереження так званого мембранного потенціалу спокою.

У кожному циклі накачування він обмінює три іони натрію (іони Na ​​+) на два іони калію (іони К +). Це створює негативний потенціал у внутрішньоклітинному просторі. При транспортуванні цих іонів натрієво-калієвий насос споживає енергію у вигляді аденозинтрифосфату (АТФ).

Функція, ефект та завдання

Натрієво-калієвий насос діє головним чином як білок-носій. Він має три місця зв’язування іонів натрію та два сайти зв'язування для іонів калію. Також є прив'язуючий сайт для ATP. Використовуючи АТФ, іонний насос може транспортувати три іони натрію з плазми клітин у позаклітинний простір. Натомість він переносить два іони калію з цитоплазми в клітину. Цей процес відбувається в кілька етапів.

Спочатку білок-носій відкритий до цитоплазми. Три іони натрію вводять білок через отвір і зв'язуються зі специфічними місцями зв'язування. На внутрішній стороні білкової мембрани молекула АТФ також осідає на визначеному місці зв'язування. Потім ця молекула розщеплюється з виділенням води. Отримана фосфатна група на короткий час зв’язується амінокислотою натрієво-калієвої помпи. Енергія вивільняється при руйнуванні молекули АТФ. Це змінює просторове розташування натрієво-калієвого насоса і білок-носій відкривається в напрямку позаклітинного простору.

Три іони натрію потім відриваються від своїх місць зв’язування і, таким чином, потрапляють у зовнішнє середовище. Два іони калію зараз надходять у білок через відкритий проміжок. Вони також прикріплюються до сайтів зв'язування. Зв'язана фосфатна група тепер розщеплюється.Це змінює конформацію натрієво-калієвого насоса до початкового стану. Зараз іони калію розчиняються і надходять у внутрішні клітини. Завдяки цьому процесу натрієво-калієвий насос підтримує те, що відомо як мембранний потенціал спокою.

Освіта, виникнення та властивості

Мембранний потенціал спокою описує мембранний потенціал потенційно збудливих клітин у стані спокою. Мембранні потенціали, зокрема, знаходяться в нервових клітинах або м’язових клітинах. Залежно від типу клітини потенціал мембрани спокою становить від -100 до -50 мВ. Для більшості нервових клітин це -70 мВ. Внутрішня частина клітини негативно заряджена порівняно із зовнішньою стороною клітини.

Потенціал спокою клітини є необхідною умовою проведення збудження в нервах і контролю скорочення м'язів. Натрієво-калієвий насос може гальмуватися різними речовинами. Наприклад, серцеві глікозиди інгібують білок-носій. Серцеві глікозиди призначаються при хронічній серцевій недостатності та фібриляції передсердь. Пригнічуючи насос, більше натрію залишається в клітинах. Внутрішньоклітинна концентрація натрію та позаклітинна концентрація натрію сходяться.

Пригнічуючи натрієво-кальцієвий обмінник, в клітині залишається більше кальцію. Це збільшує скоротливість серця. Інгібування натрієво-калієвої помпи також може призвести до гіперкаліємії. І навпаки, натрієво-калієвий насос також може бути стимульований фармакологічно. Це робиться, наприклад, шляхом введення інсуліну або адреналіну. Стимуляція насоса може спричинити гіпокаліємію.

Хвороби та розлади

Дуже рідкісне захворювання, яке ґрунтується на дефекті натрієво-калієвої помпи, - це гострий початок синдрому паркінсонізму-дистонії. Це захворювання, яке успадковується як аутосомно-домінантна ознака. Зазвичай це починається в дитинстві або підлітковому віці.

Дистонія з тремором, судомами і мимовільними рухами виникає протягом години. Через короткий час виникає сильна відсутність фізичних вправ аж до нерухомості. Ефективна терапія захворювання поки не відома.

Деякі дослідження на тваринах припускають, що дефекти натрієво-калієвого насоса можуть бути можливою причиною епілепсії. Під час пошуку генетичних дефектів, які можуть викликати епілепсію, дослідники натрапили на мутацію гена ATP1a3. Це відповідає за роботу натрієво-калієвого насоса. Німецькою мовою епілепсія також відома як судоми або епілепсія. Залежно від регіону мозку, який виписується під час судом, існують різні симптоми.

Наприклад, можуть виникати посмикування або напруження м’язів, постраждалі можуть виразити себе голосно в нападах або сприймати блискавку, смуги або тіні. Також можуть виникати неприємні розлади запаху або порушення акустичного сприйняття. Зокрема, так званий статус епілептик може бути небезпечним для життя. Це узагальнені тонічно-клонічні припадки, які можуть тривати десь від 5 до 30 хвилин.

Дефект натрієво-калієвої помпи також може стати можливим пусковим механізмом мігрені. Дослідники виявили генетичні зміни на хромосомі 1 у мігреньорів. Цей ген призводить до дефекту натрієво-калієвої помпи в мембранах клітин. В результаті отримують роздуті і округлі клітини. Це повинно викликати характерний біль від мігрені. Мігрень - це неврологічне захворювання, яке вражає близько 10% населення. Жінки страждають значно частіше, ніж чоловіки. Клінічна картина мігрені дуже мінлива.

Зазвичай бувають судоми, пульсуючі та односторонні головні болі. Вони повторюються періодично. Крім того, можуть виникати такі симптоми, як нудота, блювота, чутливість до шуму або чутливість до світла. Деякі пацієнти повідомляють про зорові або сенсорні порушення сприйняття до фактичного нападу мігрені. Тут говорять про ауру мігрені. Мігрень - це діагноз виключення, і наразі її неможливо вилікувати.