משאבת נתרן-אשלגן

ה משאבת נתרן-אשלגן הוא חלבון טרנסממברני המעוגן היטב בקרום התא. בעזרת חלבון זה ניתן להעביר יוני נתרן אל מחוץ לתא ויוני אשלגן לתא.

מהי משאבת האשלגן?

משאבת הנתרן אשלגן היא משאבה שנמצאת בקרום התא. על ידי הובלת יוני נתרן ואשלגן, הוא מבטיח כי נשמר פוטנציאל הממברנה המנוחה.

בכל מחזור שאיבה הוא מחליף שלושה יוני נתרן (יוני + Na) לשני יוני אשלגן (K + יוני). זה יוצר פוטנציאל שלילי במרחב התאי. בעת הובלת יונים אלו, משאבת הנתרן אשלגן צורכת אנרגיה בצורה של אדנוזין טריפוספט (ATP).

פונקציה, אפקט ומשימות

משאבת הנתרן אשלגן פועלת בעיקר כחלבון נשא. יש לו שלושה אתרי קשירה ליוני נתרן ושני אתרי כריכה ליוני אשלגן. יש גם אתר מחייב ל- ATP. באמצעות ATP, משאבת היונים יכולה להעביר שלושה יוני נתרן מפלסמת התא לחלל החוץ תאי. בתמורה הוא מבריח שני יוני אשלגן מהציטופלזמה לתא. תהליך זה מתרחש במספר שלבים.

בתחילה, חלבון הנשא פתוח לציטופלזמה. שלושה יוני נתרן נכנסים לחלבון דרך הפתח ונקשרים לאתרי הכריכה הספציפיים. בחלק הפנימי של קרום החלבון, מולקולת ATP מתמקמת באתר הכריכה המיועד. לאחר מכן מתפצלת מולקולה זו עם שחרור המים. קבוצת הפוספט המתקבלת נקשרת לזמן קצר על ידי חומצת אמינו של משאבת האשלגן. אנרגיה משתחררת כאשר מולקולת ה- ATP מתפרקת. זה משנה את הסידור המרחבי של משאבת הנתרן אשלגן וחלבון הנשא נפתח לכיוון החלל החוץ תאי.

שלושת יוני נתרן ואז מתנתקים מנקודות הכריכה שלהם ובכך נכנסים למדיום החיצוני. שני יוני אשלגן נכנסים כעת לחלבון דרך הפער הפתוח. אלה מצורפים גם לאתרי הכריכה. קבוצת הפוספט הכבולה מפוצלת כעת.זה משנה את הקונפורמציה של משאבת נתרן אשלגן חזרה למצב המקורי שלה. יוני האשלגן מתמוססים וזורמים אל פנים התא. בתהליך זה משאבת נתרן-אשלגן שומרת על מה שמכונה פוטנציאל הממברנה המנוחה.

חינוך, אירועים ונכסים

פוטנציאל הממברנה המנוחה מתאר את פוטנציאל הממברנה של תאים שעשויים לרגש במצב מנוחה. פוטנציאלים ממברניים נמצאים בעיקר בתאי עצב או בתאי שריר. תלוי בסוג התא, פוטנציאל הממברנה המנוחה הוא בין -100 ל -50 mV. עבור מרבית תאי העצב הוא -70 mV. החלק הפנימי של התא טעון באופן שלילי לעומת החלק החיצוני של התא.

פוטנציאל המנוחה של תא הוא תנאי הכרחי להולכה של עירור בעצבים ולבקרת התכווצות שרירים. ניתן לעכב את משאבת הנתרן אשלגן על ידי חומרים שונים. לדוגמא, גליקוזידים לבביים מעכבים את חלבון הנשא. גליקוזידים לבביים נקבעים לאי ספיקת לב כרונית ולפרפור פרוזדורים. על ידי עיכוב המשאבה, נותר יותר נתרן בתאים. ריכוז הנתרן התאי וריכוז הנתרן החוץ תאי מתכנסים.

על ידי עיכוב מחליף הנתרן-סידן, נותר יותר סידן בתא. זה מגביר את התכווצות הלב. עיכוב משאבת נתרן אשלגן עלול להוביל גם להיפרקלמיה. לעומת זאת, משאבת נתרן-אשלגן יכולה להיות מעוררת גם מבחינה פרמקולוגית. זה נעשה, למשל, על ידי מתן אינסולין או אדרנלין. גירוי המשאבה עלול לגרום להיפוקלמיה.

מחלות והפרעות

מחלה נדירה ביותר המבוססת על פגם במשאבת הנתרן אשלגן היא הופעתה החריפה של תסמונת פרקינסוניזם-דיסטוניה. זו מחלה שעוברת בירושה כתכונה דומיננטית אוטוזומלית. זה בדרך כלל מתחיל בילדות או בגיל ההתבגרות.

דיסטוניה עם רעידות, עוויתות ותנועות לא רצוניות מתרחשת תוך שעות. לאחר זמן קצר, קיים חוסר פעילות גופנית קשה עד וכולל חוסר תנועה. טרם ידוע טיפול יעיל למחלה.

כמה מחקרים בבעלי חיים מראים כי פגמים במשאבת הנתרן אשלגן עשויים להיות גורם אפשרי לאפילפסיה. במהלך חיפוש אחר מומים גנטיים העלולים לגרום לאפילפסיה, החוקרים נתקלו במוטציה בגן ATP1a3. זה אחראי לתפקוד משאבת הנתרן אשלגן. בגרמנית אפילפסיה ידועה גם כפרכוסים או אפילפסיה. תלוי באזור המוח המשתחרר במהלך ההתקף, ישנם תסמינים שונים.

לדוגמא, עוויתות או מתח של השרירים יכולים להתרחש, מי שנפגע יכול להתבטא בקול בהתקפות או שהם תופסים ברקים, פסים או צללים. הפרעות ריח לא נעימות או הפרעות בתפיסה אקוסטית יכולות להופיע. מה שמכונה אפילפטיקוס סטטוס בפרט יכול להיות מסכן חיים. אלה הם התקפים טוניים-קלוניים כללית שיכולים להימשך בין 5 ל 30 דקות.

פגם במשאבת הנתרן אשלגן יכול גם להיות גורם טריגר אפשרי למיגרנות. חוקרים גילו שינויים גנטיים בכרומוזום 1 אצל מיגרנות. גן זה מוביל לפגם במשאבת הנתרן-אשלגן בקרומי התאים. התוצאה היא תאים נפוחים ומעוגלים. זה אמור לגרום לכאב האופייני של מיגרנות. מיגרנה היא מחלה נוירולוגית הפוגעת בכ- 10% מהאוכלוסייה. נשים נפגעות באופן משמעותי לעתים קרובות יותר מגברים. התמונה הקלינית של מיגרנות משתנה מאוד.

בדרך כלל, ישנם כאבי ראש של התקף, פועם וחד-צדדי. אלה חוזרים על עצמם מדי פעם. בנוסף, יכולים להופיע תסמינים כמו בחילה, הקאות, רגישות לרעש או רגישות לאור. חלק מהמטופלים מדווחים על הפרעות ראייה או חושית בתפיסה לפני התקף המיגרנה בפועל. אחד מדבר כאן על הילה מיגרנה. מיגרנה היא אבחנה של הדרה וכיום לא ניתן לרפא אותה.