مضخة الصوديوم والبوتاسيوم

إن غشاء البلازما عبارة عن طبقة ثنائية دهنية يتم ترتيبها بشكل غير متماثل ، تحتوي على الكوليسترول الفوسفوليبيدات و الجليكوليبيدات السفينغوليبيد والبروتينات داخل الغشاء ؛ وتساعد مضخة الصوديوم والبوتاسيوم (Na+ /K+ -ATPase) في الحفاظ على التوازن التناضحي وإمكانات الغشاء في الخلايا ، فهذه المضخة تلعب العديد من الوظائف المختلفة التي يحتاجها الجسم ، فما هي مضخة الصوديوم والبوتاسيوم؟ وما الأدوار التي تقوم بها؟ .
مضخة الصوديوم والبوتاسيوم
مضخة الصوديوم والبوتاسيوم (Na+ K+ pump أو Na+ /K+ -ATPase) عبارة عن غشاء كهربي غشائي ATPase تم اكتشافه لأول مرة عام 1957 ميلاديًا من قبل العالم الدنماركي “ينس كريستيان سكو” ، الذي حصل على جائزة نوبل لعمله في عام 1997 ميلاديًا ، حيث وجدها تقع في غشاء البلازما الخارجي للخلايا؛ على الجانب الخلوي، يقوم مضخة “Na+ /K+ -ATPase” بضخ “3 Na+” خارج الخلية ، بينما تقوم بضخ “2 K+”داخل هذه الخلية، لكل ATP فردي مستهلك .
أهمية مضخة الصوديوم بوتاسيوم
يتحرك الصوديوم والبوتاسيوم ضد تدرجات التركيز،وتحافظ مضخة “Na+ /K+ -ATPase” على تدرج تركيز أعلى من الصوديوم خارج الخلية ومستوى أعلى من البوتاسيوم داخل الخلايا ، وهذا التدرج المستمر للتركيز هو أمر حاسم للعمليات الفسيولوجية في العديد من الأعضاء وله دور مستمر في تثبيت إمكانات الغشاء الباقي للخلية ، وتنظيم حجم الخلية وفي نقل إشارة الخلية .
كما يلعب دورًا حاسمًا في العمليات الفسيولوجية الأخرى ، مثل الحفاظ على ترشيح منتجات النفايات في الكلية (الكلى) ، وحركة الحيوانات المنوية وإنتاج إمكانات العمل العصبي ، علاوة على ذلك فإن النتائج الفسيولوجية لتثبيط “Na+ -K+ ATPase” مفيدة والهدف في العديد من التطبيقات الدوائية .
إن كلاً من الـ Na ، والـ K-ATPase هو بروتين سقالة حاسم يمكن أن يتفاعل مع بروتينات الإشارات مثل بروتين كيناز C (PKC) وفوسفوينوزيتيد 3-كيناز (PI3K) .
تكوين مضخة الصوديوم والبوتاسيوم
من الناحية الهيكلية، يتكون مضخة “Na+ /K+ -ATPase”من وحدة فرعية ألفا تحفيزية ووحدة فرعية بيتا مساعدة ؛ كما تتضمن بعض “Na-K ATPases” وحدة فرعية خاصة بالأنسجة وتنتمي إلى عائلة بروتين “FXYD” .
تحتوي الوحدة الفرعية ألفا على منطقة غشاء تتكون من 10 حلزونات ، يشار إليها باسم MA1-M10 ؛ ضمن هذه الحلقات العشر يوجد مواقع الربط الأيوني ، وتحديدًا ثلاثة مواقع ملزمة ترتبط بـ Na+”” في الحالة “E1” ، وموقعين ملزمين يرتبطان بـ “K+” في الحالة E2 .
ويتكون هيكل Na-K ATPase”” من ثلاثة مواقع ؛ يتداخل الموقع الأول والثاني داخل كل من الحالة “E1” و “E2” ، ومع ذلك فإن الموقع الثالث موجود حصريًا في الحالة E1 ويقع بين حلزون الغشاء “M5” و “M6” و “M8” ، والذي يرتبط بـ “+”Na ويحفزنقل H+”” أيضًا ، ويعتمد على تركيزات “+”Na و “K+”و H+””وفقًا للدراسات السابقة، قد تكون انتقائية حالة المضخة E2 لـ “K+”ناتجة عن بروتون الجيب المرتبط بالأيونات .
وظيفة مضخة الصوديوم والبوتاسيوم
تعمل تدرجات الصوديوم والبوتاسيوم في العمليات الفسيولوجية لأنظمة الأعضاء المختلفة ، وتتمتع الكلى بمستوى عالٍ من التعبير عن “Na”، “K-ATPase” ، مع النبيبة الملتفة البعيدة التي تعبر عن ما يصل إلى 50 مليون مضخة لكل خلية ؛ ويعد تدرج الصوديوم ضروري للكلى ترشيح الفضلات في الدم ، وإعادة امتصاص الأحماض الأمينية وإعادة امتصاص الجلوكوز ، وتنظيم مستويات المنحل بالكهرباء في الدم والحفاظ على درجة الحموضة .
تستخدم خلايا الحيوانات المنوية أيضًا كلاً من الـ”Na” و الـ “”K-ATPase ، ولكنها تستخدم شكلًا مختلفًا ضروريًا للحفاظ على الخصوبة عند الذكور؛ويحتاج الحيوان المنوي إلى “Na” “K ATPase” لتنظيم إمكانات الغشاء والأيونات ، وهو أمر ضروري لحركة الحيوانات المنوية وأداء الأكروسوم الحيوانات المنوية أثناء اختراق البويضة .
يتطلب الدماغ أيضًا نشاط NA K ATPase ، حيث تحتاج الخلايا العصبية إلى مضخة Na K ATPase لعكس تدفق الصوديوم بعد المشبكي لإعادة تكوين تدرجات البوتاسيوم والصوديوم اللازمة لإطلاق إمكانات العمل ؛ كما تحتاج الخلايا النجمية أيضًا إلى مضخة Na K ATPase للحفاظ على تدرج الصوديوم ، حيث يحافظ تدرج الصوديوم على امتصاص الناقل العصبي .
“Na K ATPases” في المادة الرمادية تستهلك كمية كبيرة من الطاقة ، ويتم امتصاص ما يصل إلى ثلاثة أرباع الطاقة بواسطتها في المادة الرمادية بينما يتم استخدام ربع الطاقة الإجمالية فقط لتخليق البروتين والتوليف الجزيئي .
الفيزيولوجيا المرضية لـ مضخة الصوديوم والبوتاسيوم
تلعب مضخة “Na+ /K+ -ATPase”دورًا بارزًا في الفيزيولوجيا المرضية للغدة الدرقية ؛ حيث أنه في فرط نشاط جارات الدرقية ، تكون هناك زيادة في عدم تحمل الحرارة وزيادة التعرق ، وزيادة فقدان الوزن بسبب زيادة توليف مضخة “Na+ /K+ -ATPase” الناجم عن هرمون الغدة الدرقية المفرط .
يؤدي هذا التوليف المتزايد لمضخة “Na+ /K+ -ATPase” إلى زيادة معدل التمثيل الغذائي الأساسي ، مما يزيد من استهلاك الأكسجين، ومعدل التنفس، ودرجة حرارة الجسم، وتولد السعرات الحرارية .
مضخة الصوديوم والبوتاسيوم والتشخيص السريري
نظرًا لأن مضخة”Na+ /K+ -ATPase”ضرورية للحفاظ على الوظائف الخلوية المختلفة ، فقد يؤدي تثبيطه إلى حالات مرضية متنوعة ؛ وتظهر الدراسات أن المرضى الذين يعانون من قصور في القلب لديهم تركيز أقل بنسبة 40٪ من الـ”Na” و الـ “”K-ATPase .
وأحد التطبيقات السريرية الهامة هو علم الأدوية القلبية الوعائية على سبيل المثال “Ouabain” هو جليكوسيد قلبي يثبط مضخة”Na+ /K+ -ATPase”عن طريق الارتباط بموقع K+ ؛ الجليكوسيدات القلبية الأخرى مثل “Digoxin” والـ “Digitoxin” تعمل على تثبيط مضخة “Na+ /K+ -ATPase” مباشرة ؛ ويتسبب هذا التثبيط في تراكم الـ”K+”خارج الخلية بشكل مفرط، وتراكم “Na+” المفرط خارج الخلية ، بحيث لم يعد بإمكان مضخة الصوديوم والبوتاسيوم بضخ K+ في الخلية مرة أخرى أو ضخ “Na+”خارج الخلية مرة أخرى .
ويؤدي تراكم “Na+”داخل الخلايا إلى إعاقة تدرج التركيز الذي يدفع عادة مبادل قناة “Na+ /Ca2+” ، والذي يضخ “Na+” عمومًا في الخلية و “Ca2+” خارج الخلية لأن تدرج التركيز غير مفضل لـ”Na+” لدخول الخلية كما تراكمت “Na+”المفرطة داخل الخلايا لذلك يؤدي هذا التثبيط غير المباشر لتبادل “Na+ /Ca2+” إلى تراكم “Ca2+” داخل الخلايا لأن المبادل لا يسمح لـ “Ca2+” بالخروج من الخلية لأنه لا يمكنه قبول “Na+” في الخلية هذه الزيادة داخل الخلايا “Ca2+” تزيد من انقباض القلب ويحفز هذا التقلص العضلي الإيجابي العصب المبهم، مما يتسبب في انخفاض معدل ضربات القلب .
أهمية علم وظائف الاعضاء
علم وظائف الأعضاء هذا مهم سريريًا في علاج قصور القلب لأنه يزيد من انقباض القلب ؛ كما أنه مهم سريريًا في علاج الرجفان الأذيني لأنه يقلل من توصيل العقدة الأذينية البطينية ويسبب انخفاضًا في العقدة الجيبية الأذينية ؛ وقد ثبت أيضًا أن العلاج بمدرات البول يقلل منالـ”Na” و الـ “”K-ATPase في عضلة القلب وذلك عند فقدان البوتاسيوم وفي المقابل يمكن لمثبطات الإنزيم المحول للأنجيوتنسين تحفيز نشاط مضخة الصوديوم والبوتاسيوم
عندما تم اكتشاف مضخة الصوديوم والبوتاسيوم في عام 1957 ميلاديًا ، كان اكتشافها بمثابة خطوة مهمة إلى الأمام في فهم كيفية دخول الأيونات إلى الخلايا والخروج منها ، فضلًا عن أهميتها الخاصة للخلايا المثيرة مثل الخلايا العصبية ، والتي تعتمد على هذه المضخة للاستجابة للمنبهات لنقل النبضات .
تحتوي جميع الثدييات على أربعة أنواع فرعية مختلفة من مضخات الصوديوم ، أو أشكال إيزوفورم ولكل منها خصائص فريدة وأنماط تعبير نسيجية مختلفة .

مـخـمـلـيـة معجب بهذا

المصدر : منتديات عبق الياسمين

 

لا يمكنكم مشاهده باقي المشاركة لأنك زائر ...
فإذا كنت مشترك مسبقا معنا  فقم بتسجيل دخول بعضويتك للمتابعة وإذا لم تكن  فيمكنك تسجيل عضوية جديدة مجانا ً ( من هنا )

اسم العضوية		حفظ معلومات الدخول
كلمة المرور

لا يمكنكم مشاهده باقي المشاركة لأنك زائر ...
فإذا كنت مشترك مسبقا معنا  فقم بتسجيل دخول بعضويتك للمتابعة وإذا لم تكن  فيمكنك تسجيل عضوية جديدة مجانا ً ( من هنا )

اسم العضوية		حفظ معلومات الدخول
كلمة المرور

لا يمكنكم مشاهده باقي المشاركة لأنك زائر ...
فإذا كنت مشترك مسبقا معنا  فقم بتسجيل دخول بعضويتك للمتابعة وإذا لم تكن  فيمكنك تسجيل عضوية جديدة مجانا ً ( من هنا )

اسم العضوية		حفظ معلومات الدخول
كلمة المرور

لا يمكنكم مشاهده باقي المشاركة لأنك زائر ...
فإذا كنت مشترك مسبقا معنا  فقم بتسجيل دخول بعضويتك للمتابعة وإذا لم تكن  فيمكنك تسجيل عضوية جديدة مجانا ً ( من هنا )

اسم العضوية		حفظ معلومات الدخول
كلمة المرور

لا يمكنكم مشاهده باقي المشاركة لأنك زائر ...
فإذا كنت مشترك مسبقا معنا  فقم بتسجيل دخول بعضويتك للمتابعة وإذا لم تكن  فيمكنك تسجيل عضوية جديدة مجانا ً ( من هنا )

اسم العضوية		حفظ معلومات الدخول
كلمة المرور

لا يمكنكم مشاهده باقي المشاركة لأنك زائر ...
فإذا كنت مشترك مسبقا معنا  فقم بتسجيل دخول بعضويتك للمتابعة وإذا لم تكن  فيمكنك تسجيل عضوية جديدة مجانا ً ( من هنا )

اسم العضوية		حفظ معلومات الدخول
كلمة المرور

لا يمكنكم مشاهده باقي المشاركة لأنك زائر ...
فإذا كنت مشترك مسبقا معنا  فقم بتسجيل دخول بعضويتك للمتابعة وإذا لم تكن  فيمكنك تسجيل عضوية جديدة مجانا ً ( من هنا )

اسم العضوية		حفظ معلومات الدخول
كلمة المرور

لا يمكنكم مشاهده باقي المشاركة لأنك زائر ...
فإذا كنت مشترك مسبقا معنا  فقم بتسجيل دخول بعضويتك للمتابعة وإذا لم تكن  فيمكنك تسجيل عضوية جديدة مجانا ً ( من هنا )

اسم العضوية		حفظ معلومات الدخول
كلمة المرور

لا يمكنكم مشاهده باقي المشاركة لأنك زائر ...
فإذا كنت مشترك مسبقا معنا  فقم بتسجيل دخول بعضويتك للمتابعة وإذا لم تكن  فيمكنك تسجيل عضوية جديدة مجانا ً ( من هنا )

اسم العضوية		حفظ معلومات الدخول
كلمة المرور