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Le Natrium-kalium-atpase (plus précise: N / A ⁺ / K ⁺ -Atpase ), aussi comme Pompe de sodium-potassium ou Pompe de sodium Décrit est une protéine transmembranaire ancrée dans la membrane cellulaire. Sous l’hydrolyse de l’ATP (ATPase), l’enzyme catalyse le transport des ions sodium à partir de la cellule et le transport d’ions potassium vers la cellule contre les gradients électrochimiques et sert ainsi leur entretien.

Le à ⁺ / K ⁺ -Tpase a été découverte en 1957 par le docteur danois Jens Christian Skou. ^[d’abord] En 1997, Skou a reçu le prix Nobel de chimie ” Pour la découverte de l’enzyme de transport ionique «. ^[2]

Après la classification TCDB pour les protéines de transport membranaire, la pompe de sodium-potassium fait partie de la famille des attaques de type P (type 2). ^[3]

L’ATPase sodium-pootassium se compose d’une sous-unité α et β-protéine qui forment ensemble une enzyme stable et fonctionnelle.
La sous-unité α se compose de 10 marques transmemiques liées par des boucles intra et extracellulaires. Il est hydrolysé pendant le cycle de réaction ATP, est phosphorylé dans la zone de la grande boucle cytoplasmique M4-M5 et transporte les ions sodium et potassium. C’est pourquoi il est également appelé l’unité catalytique. Jusqu’à présent, quatre isoformes sont connues dans la sous-unité α: α _d’abord – un ₄ . ^[4]

La sous-unité β est une glycoprotéine de type II avec un seul passage membranaire. Dans l’enzyme fonctionnelle, il se trouve à proximité des marques transmémiques M7 et M10 de la sous-unité α et interagit avec son M7 / M8 en boucle M7 / M8 extracellulaire et avec ses régions intracellulaires. Pendant la maturation de la protéine, la sous-unité β remplit la fonction d’un chaperon moléculaire en soutenant le pliage correct et l’intégration de la membrane du sous-trlet α et en le protégeant de la dégradation. Il affecte également l’affinité avec laquelle la sous-unité α se lie aux ions de potassium et de sodium. Quatre isoformes ont été connues dans la sous-unité β: β _d’abord , b ₂ , b ₃ et β _m . ^[5]

Une troisième molécule associée à la sous-unité α et β et précédemment appelée sous-unité γ appartient à la famille des protéines FXYD et module l’affinité de la pompe de sodium pour les ions sodium et potassium ainsi que l’ATP. Il joue également un rôle dans la stabilisation de l’enzyme. ^[6] La présence d’une sous-unité γ n’est pas nécessaire pour la formation de l’enzyme fonctionnelle. ^[7]

La sodium-pootassium-ATPase se produit dans plusieurs combinaisons d’isoformes des sous-unités α et β, qui ont des différences de distribution, l’affinité avec les glycosides cardiaques et la fonction. Le α _d’abord -Les types d’isozype peuvent être trouvés dans toutes les cellules de l’homme, α ₂ – et α ₃ -Types dans les cellules nerveuses et les cellules musculaires cardiaques (MyOkard). Mutations rares dans le ATP1A2 – et ATP1A3 -Les gènes peuvent entraîner des migraines héréditaires, une hémiplégie alternée et une dystonie. ^{[8] [9] [dix]}

Le transport inverse (antiporte) de 3 na ⁺ Environ 2 k ⁺ Via la membrane cellulaire contre les classes de concentration respectives et au total contre le potentiel de membrane au repos électrique (électrogène); Cela dépend deux fois de l’énergie fournie (transport dépendant de l’énergie / actif). Dans ce cas, cela est mis à disposition en tant qu’énergie de liaison chimique par l’hydrolyse de l’ATP.

Le phénomène du transport axé sur l’ATP est pour le NA ⁺ / K ⁺ -Transion à travers la membrane plasmique mieux examinée. Les deux cations sont inégalement réparties dans les cellules:

• Le à ⁺ -Concentration à l’intérieur de la cellule est faible (7–11 mmol / L);
• Le K ⁺ – La centation à l’intérieur est élevée (120–150 mmol / L).

Ce gradient de concentration vitale est causé par des canaux potassiques d’une part (voir le système de capteur de glycémie), d’autre part par l’échelle électrogénique de sodium-potassium.

Hydrolyse ATP et Na ⁺ / K ⁺ -Les transports sont strictement couplés (principe électrogène):

• Par molécule ATP sera trois nA ⁺ -Ion vers l’extérieur et deux k ⁺ -Ions promues vers l’intérieur. Dans le bilan, l’espace intracellulaire est retiré d’un porte-charge positif. Ce mécanisme est la force motrice de la préservation du potentiel de membrane au repos électrique qui est fonctionnellement important pour les cellules nerveuses et musculaires. Cependant, ce n’est pas l’enregistrement de charge de la pompe seule qui conduit à la génération du potentiel de membrane au repos. La perméabilité élevée de la membrane cellulaire pour k ⁺ -On ions donnés par les canaux potassiques et la faible perméabilité pour Na ⁺ Les ionions pendant le potentiel de membrane au repos sont également nécessaires pour sa conservation.
• Pour le mécanisme de pompage, des changements de conformation sont nécessaires, qui sont générés par la phosphorylation d’une aspartité (ASP) restant de la sous-unité α.
  • Dans ce processus, trois na sont initialement ⁺ Inclus;
  • Leur extérieur doit être livré à deux K en échange ⁺ -Ionions, dont la liaison active une phosphatase qui déphosphoryle à nouveau le repos Asp.

Le principe d’action de la pompe à sodium potassium (Na ⁺ / K ⁺ -Atpase). Une unité fonctionnelle est représentée, composée d’une chaîne α et β. Le cycle de déphosphosphorylation de phosphoryation d’un repos pour l’aspartité, c’est-à-dire H. La force motrice du processus de pompage est réalisée schématiquement; Ce processus peut être bloqué par vanadat et donc démontré. Le transporteur de calcium illustré dans la section supérieure (na ⁺ /Changement ²⁺ -Antiporter) utilise indirectement l’énergie de l’ATP par un NA existant ⁺ -Pente. Les dérivés de digitalis bloquent le (na ⁺ / K ⁺ -Atpase), paralyser toute la chaîne d’activité et laisser l’intracellulaire env. ²⁺ -Spiegel Rise.

Les glycosides du groupe Digitis (digoxine, digitoxine et son aglycon digitoxigénine) et le groupe des plantes strophanthus (G-strophanthine (synonyme: ouabain) et de la k-strophanthine) – mais ce dernier uniquement à des concentrations élevées bloquez le k ⁺ -Conction de l’ATPase toujours dans la condition phosphorylée. Avec cela, vous inhibe le transport d’ions.

De cette façon, la concentration d’intracellulaire env. ²⁺ Et avec lui la contraction du muscle cardiaque, parce que

• Le transport de l’env. ²⁺ dépend du principe de l’antoporte sur le na ⁺ – Concentration de grade (échangeur de sodium-calcium).
• Si cela est réduit, env. ²⁺ De plus en plus dans la cellule musculaire, leur contraction a augmenté.

Puisque les cellules musculaires cardiaques d’une personne souffrant d’insuffisance cardiaque contiennent trop de calcium ( surcharge de calcium , ce qui conduit à la réduction de la contractilité), il était récemment incompréhensible pourquoi une nouvelle augmentation de la teneur en calcium cellulaire peut entraîner une augmentation de la contractilité.
Une hypothèse explicative possible: le α ₂ – et α ₃ -Les isoformes des pompes de sodium-potassium sont localisées avec les échangeurs de calcium de sodium directement sur les contreforts de la mémoire de calcium de la cellule (réticulum sarcoplasmique). Cette unité fonctionnelle est appelée plasmerosome. En conséquence, la concentration locale de sodium ou de calcium ne peut être augmentée que des pompes relativement moins de sodium-potassium par les glycosides cardiaques par inhibition, ce qui stimule le réticulum sarcoplasmique pour libérer des quantités beaucoup plus importantes de calcium aux protéines contractiles (par exemple chaque rythme cardiaque) sans la concentration globale de la cellule de sodium et de calcium significativement. Ceci est plus susceptible d’être régulé par l’isoforme α1 de la pompe de sodium-potassium. Les osomes de plasmer ont déjà été détectés pour les cellules nerveuses et les cellules musculaires artérielles et sont probablement également disponibles dans les cellules squelettes et cardiaques. ^[11]

La G-strophanthine est un glycoside cardiaque endogène produit par le cortex surrénal chez les mammifères. La synthèse endogène, l’apport oral ou l’administration intraveineuse lente à faible dose, qui conduit uniquement à de faibles concentrations plasmatiques, ce qui entraîne initialement une stimulation de la pompe de sodium potassium avec la réduction résultante de la teneur en sodium cellulaire et du calcium. Cela peut conduire à un effet inotrope négatif tel qu’une préparation nitro ou un effet inotrope positif (probablement en fonction du point de départ de la concentration de calcium des cellules musculaires cardiaques). ^{[douzième] [13] [14]}

La pompe Na-K peut également stimuler la k-strophanthine, mais pas la digoxine. ^[13] Cela explique, par exemple, l’effet inverse de la strophanthine et de la digoxine chez l’angine de poitrine, par lequel la strophanthine a un effet positif sur l’EKG et la fréquence de crise, comme on le sait, la digoxine. ^{[13] [15]}

En plus de la digitalis, une inhibition de la sodium-pootassium-ATPase peut également avoir lieu par ouabain.

Inversement, l’activation de la camionnette peut être activée par l’influence de l’insuline ou de l’adrénaline. Le premier est souvent utilisé dans la vie clinique quotidienne afin d’atteindre un décalage du potassium extracellulaire avec du glucose en même temps qu’une hyperkalémie par l’administration d’insuline en augmentant l’activité du potassium de sodium-potassium. Cet effet ne contribue qu’à l’hyperkalaémie à court terme, car le potassium n’est décalé qu’en fonction de par voie intracellulaire et revient dans le sang après un certain temps.

1. ↑ Skou, J.C. (1957): L’influence de certains cations sur une adénosine triphosphatase des nerfs périphériques. Dans: Biochim. Biophys. Acta. Bd. 23, S. 394–401. PMID 13412736
2. ↑ information du Nobelshiftung pour la cérémonie de récompense de 1997 à Jens Christian Skou (anglais)
3. ↑ Entrée de la famille de l’ATPase de type P sur le Page d’accueil du TCDB . Consulté le 4 janvier 2014.
4. ↑ G. Blanco: n L’hétérogénéité des sous-unités A, K-ATPase comme mécanisme de régulation des ions spécifiques tissus. Dans: Séminaires en néphrologie. 2005, S. 292–303.
5. ↑ N. Pestov, N. Ahmad, T. Kornenko, et al .: Toute saruation de celui-ci, Dot Syem est Syem. _m -Ubunité dans un coregulateur de la transcription chez les mammifères placentaires . Dans: Actes de l’Académie nationale des sciences. 2007, S. 11215–11220.
6. ↑ D. Jones, T. Li, E. Arystarkova et al .: Na, K-ATPase de souris dépourvu de la sous-unité γ (FXYD2) présente une affinité de Naþ altérée et une diminution de la stabilité thermique. Dans: Journal of Biological Chemistry. 2005 S. 19003–19011.
7. ↑ G. Scheiner-Bos, R. Farley: Exigences de sous-unité pour l’expression des pompes de sodium fonctionnelles dans les cellules de levure. Dans: Biochimie et biophysique faite. 1994, 3 août; 1193 (2), S. 226–234.
8. ↑ Orphanet: Migraines hémiplégiques
9. ↑ Orphanet: Hémiplégie alternée de l’enfance
10. ↑ Orphanet: Dystonia Parkinsonism
11. ↑ Blaustein P, Juhaszova M, Goatnavina, Come, Church P, Stanley FE: Échangeur NA / CA et localisation PMCA dans les neurones et les astrocytes: implications fonctionnelles . Dans: Ann. N. Y. Acad. Sci. 976e année, novembre 2002, S. 356–66 , PMID 12502582 .
12. ↑ Gao J, Wymore RS, Wang Y, et al. : Stimulation spécifique à l’isoforme des pompes cardiaques Na / K par les concentrations nanomolaires de glycosides . Dans: J. Gen. Physiol. 119e année, Non. 4 , Avril 2002, S. 297–312 , PMID 11929882 , PMC 2238186 (Texte complet gratuit).
13. ↑ ^{un b c} Saunders R, semble-bobis G: Ouabain stimule la libération et l’expression de l’endothéline dans les cellules endothéliales humaines sans inhiber la pompe de sodium . Dans: Eur. J. Biochem. 271e année, Non. 5 , Mars 2004, S. 1054–62 , PMID 15009217 .
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15. ↑ Kubicek F, Reisner T: Tolérance à l’hypoxie dans les maladies coronariennes sous l’influence de la digoxine, de la bêta-méthyl digoxine et de la g-strophanthine . Dans: Thérapie du présent . 112e année, Non. 5 , Mai 1973, S. 747–9 passim , PMID 4708582 .