Sodium-Kalium Pumpe

De Sodium-Kalium Pumpe er et transmembranprotein som er godt forankret i cellemembranen. Ved hjelp av dette proteinet kan natriumioner transporteres ut av cellen og kaliumioner inn i cellen.

Hva er natrium-kalium pumpe?

Natrium-kaliumpumpen er en pumpe som er plassert i cellemembranen. Ved å transportere natrium- og kaliumioner sørger det for at det såkalte hvilemembranpotensialet opprettholdes.

I hver pumpesyklus bytter den ut tre natriumioner (Na + -ioner) for to kaliumioner (K ​​+ -ioner). Dette skaper et negativt potensial i det intracellulære rommet. Ved transport av disse ionene bruker natrium-kaliumpumpen energi i form av adenosintrifosfat (ATP).

Funksjon, effekt og oppgaver

Natrium-kaliumpumpen fungerer først og fremst som et bærerprotein. Den har tre bindingssteder for natriumioner og to bindingssteder for kaliumioner. Det er også et bindende nettsted for ATP. Ved bruk av ATP kan ionepumpen transportere tre natriumioner fra celleplasmaet inn i det ekstracellulære rommet. Til gjengjeld smugler den to kaliumioner fra cytoplasmaen inn i cellen. Denne prosessen foregår i flere trinn.

Opprinnelig er bærerproteinet åpent for cytoplasma. Tre natriumioner kommer inn i proteinet gjennom åpningen og bindes til de spesifikke bindingsstedene. På innsiden av proteinmembranen legger det seg også et ATP-molekyl på det angitte bindingsstedet. Dette molekylet blir deretter delt med frigjøring av vann. Den resulterende fosfatgruppen er bundet i en kort periode av en aminosyre i natrium-kaliumpumpen. Energi frigjøres når ATP-molekylet brytes sammen. Dette endrer det romlige arrangementet av natrium-kaliumpumpen og bærerproteinet åpnes i retning av det ekstracellulære rommet.

De tre natriumionene løsner deretter fra sine bindingspunkter og kommer dermed inn i det ytre mediet. To kaliumioner kommer nå inn i proteinet gjennom det åpne gap. Disse festes også til bindende nettsteder. Den bundne fosfatgruppen er nå delt opp.Dette endrer konformasjonen av natrium-kaliumpumpen tilbake til sin opprinnelige tilstand. Kaliumionene løses nå opp og strømmer inn i celleinteriøret. Gjennom denne prosessen opprettholder natrium-kaliumpumpen det som er kjent som hvilemembranpotensialet.

Utdanning, forekomst og egenskaper

Hvilemembranpotensialet beskriver membranpotensialet til potensielt eksiterbare celler i hviletilstand. Membranpotensialer finnes spesielt i nerveceller eller muskelceller. Avhengig av celletypen er hvilemembranpotensialet mellom -100 og -50 mV. For de fleste nerveceller er det -70 mV. Innsiden av cellen er negativt ladet sammenlignet med utsiden av cellen.

Hvilepotensialet til en celle er en forutsetning for ledning av eksitasjon i nervene og for å kontrollere muskelsammentrekning. Natrium-kaliumpumpen kan hemmes av forskjellige stoffer. For eksempel hemmer hjerteglykosider bæreproteinet. Hjerteglykosider er foreskrevet for kronisk hjertesvikt og atrieflimmer. Ved å hemme pumpen, gjenstår mer natrium i cellene. Den intracellulære natriumkonsentrasjonen og den ekstracellulære natriumkonsentrasjonen konvergerer.

Ved å hemme natrium-kalsiumveksleren, gjenstår mer kalsium i cellen. Dette øker hjertets kontraktilitet. Inhibering av natrium-kaliumpumpe kan også føre til hyperkalemi. Omvendt kan natrium-kaliumpumpen også stimuleres farmakologisk. Dette gjøres for eksempel ved å administrere insulin eller adrenalin. Stimulering av pumpen kan føre til hypokalemi.

Sykdommer og lidelser

En veldig sjelden sykdom som er basert på en defekt i natrium-kaliumpumpen er den akutte utbruddet av parkinsonisme-dystoni-syndrom. Det er en sykdom som arves som en autosomal dominerende egenskap. Det begynner vanligvis i barndommen eller ungdomstiden.

Dystoni med skjelving, kramper og ufrivillige bevegelser forekommer i løpet av timer. Etter kort tid er det en alvorlig mangel på trening til og med immobilitet. En effektiv terapi for sykdommen er foreløpig ikke kjent.

Noen dyrestudier antyder at feil i natrium-kaliumpumpen kan være en mulig årsak til epilepsi. Mens de søkte etter genetiske defekter som kan forårsake epilepsi, kom forskerne over en mutasjon i ATP1a3-genet. Dette er ansvarlig for at natrium-kaliumpumpe fungerer. På tysk er epilepsi også kjent som kramper eller epilepsi. Avhengig av regionen i hjernen som blir utskrevet under anfallet, er det forskjellige symptomer.

For eksempel kan rykninger eller spenninger i musklene forekomme, de berørte kan uttrykke seg høyt i angrep eller de oppfatter lyn, striper eller skygger. Ubehagelige luktforstyrrelser eller akustiske persepsjonsforstyrrelser kan også oppstå. Spesielt den såkalte status epilepticus kan være livstruende. Dette er generaliserte tonisk-kloniske anfall som kan vare alt fra 5 til 30 minutter.

En defekt i natrium-kaliumpumpen kan også være en mulig trigger for migrene. Forskere har oppdaget genetiske endringer på kromosom 1 hos migrene. Dette genet fører til en defekt i natrium-kaliumpumpen i cellens membraner. Som et resultat blir cellene oppblåst og avrundet. Dette er ment å forårsake den karakteristiske smerten ved migrene. Migrene er en nevrologisk sykdom som rammer rundt 10% av befolkningen. Kvinner rammes betydelig oftere enn menn. Det kliniske bildet av migrene er veldig varierende.

Typisk kommer det til anfall, pulserende og ensidig hodepine. Disse gjentas med jevne mellomrom. I tillegg kan symptomer som kvalme, oppkast, følsomhet for støy eller følsomhet for lys oppstå. Noen pasienter rapporterer syns- eller sensoriske forstyrrelser i oppfatningen før selve migrene. Man snakker her om en migrene-aura. Migrene er en diagnose av eksklusjon og kan for øyeblikket ikke kureres.