Bomba de sódio-potássio

o Bomba de sódio-potássio é uma proteína transmembrana que está firmemente ancorada na membrana celular. Com a ajuda dessa proteína, os íons de sódio podem ser transportados para fora da célula e os íons de potássio para dentro da célula.

O que é a bomba de sódio-potássio?

A bomba de sódio-potássio é uma bomba localizada na membrana celular. Ao transportar íons de sódio e potássio, ele garante que o chamado potencial de membrana em repouso seja mantido.

Em cada ciclo de bombeamento, ele troca três íons de sódio (íons Na +) por dois íons de potássio (íons K +). Isso cria um potencial negativo no espaço intracelular. Ao transportar esses íons, a bomba de sódio-potássio consome energia na forma de trifosfato de adenosina (ATP).

Função, efeito e tarefas

A bomba de sódio-potássio atua principalmente como uma proteína transportadora. Possui três locais de ligação para íons de sódio e dois locais de ligação para íons de potássio. Existe também um sítio de ligação para ATP. Usando ATP, a bomba de íons pode transportar três íons de sódio do plasma da célula para o espaço extracelular. Em troca, contrabandeia dois íons de potássio do citoplasma para a célula. Esse processo ocorre em várias etapas.

Inicialmente, a proteína transportadora é aberta para o citoplasma. Três íons de sódio entram na proteína através da abertura e se ligam aos locais de ligação específicos. No interior da membrana da proteína, uma molécula de ATP também se estabelece no local de ligação designado. Essa molécula é então dividida com a liberação de água. O grupo fosfato resultante é ligado por um curto período de tempo por um aminoácido da bomba de sódio-potássio. A energia é liberada quando a molécula de ATP se quebra. Isso muda o arranjo espacial da bomba de sódio-potássio e a proteína transportadora se abre na direção do espaço extracelular.

Os três íons de sódio então se desprendem de seus locais de ligação e, assim, entram no meio externo. Dois íons de potássio agora entram na proteína através da lacuna aberta. Eles também se ligam aos locais de ligação. O grupo fosfato ligado está agora dividido.Isso altera a conformação da bomba de sódio-potássio de volta ao seu estado original. Os íons de potássio agora se dissolvem e fluem para o interior da célula. Por meio desse processo, a bomba de sódio-potássio mantém o que é conhecido como potencial de membrana em repouso.

Educação, ocorrência e propriedades

O potencial de membrana em repouso descreve o potencial de membrana de células potencialmente excitáveis ​​no estado de repouso. Os potenciais de membrana são encontrados em particular nas células nervosas ou células musculares. Dependendo do tipo de célula, o potencial de membrana em repouso está entre -100 e -50 mV. Para a maioria das células nervosas, é -70 mV. O interior da célula é carregado negativamente em comparação com o exterior da célula.

O potencial de repouso de uma célula é um pré-requisito para a condução da excitação nos nervos e para controlar a contração muscular. A bomba de sódio-potássio pode ser inibida por várias substâncias. Por exemplo, os glicosídeos cardíacos inibem a proteína transportadora. Glicosídeos cardíacos são prescritos para insuficiência cardíaca crônica e fibrilação atrial. Ao inibir a bomba, mais sódio permanece nas células. A concentração de sódio intracelular e a concentração de sódio extracelular convergem.

Ao inibir o trocador sódio-cálcio, mais cálcio permanece na célula. Isso aumenta a contratilidade do coração. A inibição da bomba de sódio-potássio também pode levar à hipercalemia. Por outro lado, a bomba de sódio-potássio também pode ser estimulada farmacologicamente. Isso é feito, por exemplo, pela administração de insulina ou adrenalina. A estimulação da bomba pode resultar em hipocalemia.

Doenças e distúrbios

Uma doença muito rara que se baseia em um defeito na bomba de sódio-potássio é o início agudo da síndrome de parkinsonismo-distonia. É uma doença herdada como traço autossômico dominante. Geralmente começa na infância ou adolescência.

Distonia com tremores, convulsões e movimentos involuntários ocorrem em algumas horas. Depois de um curto período de tempo, há uma grave falta de exercícios, até e incluindo a imobilidade. Uma terapia eficaz para a doença ainda não é conhecida.

Alguns estudos em animais sugerem que defeitos na bomba de sódio-potássio podem ser uma possível causa de epilepsia. Durante a busca por defeitos genéticos que poderiam causar epilepsia, os pesquisadores encontraram uma mutação no gene ATP1a3. É responsável pelo funcionamento da bomba de sódio-potássio. Em alemão, a epilepsia também é conhecida como convulsões ou epilepsia. Dependendo da região do cérebro que é descarregada durante a convulsão, existem diferentes sintomas.

Por exemplo, podem ocorrer espasmos ou tensão dos músculos, as pessoas afetadas podem se expressar em voz alta em ataques ou podem ver raios, listras ou sombras. Também podem ocorrer distúrbios de odor desagradável ou distúrbios de percepção acústica. O chamado status epilepticus em particular pode ser fatal. Essas são crises tônico-clônicas generalizadas que podem durar de 5 a 30 minutos.

Um defeito na bomba de sódio-potássio também pode ser um possível gatilho para enxaquecas. Os pesquisadores descobriram mudanças genéticas no cromossomo 1 em pessoas com enxaqueca. Esse gene leva a um defeito na bomba de sódio-potássio nas membranas das células. O resultado são células inchadas e arredondadas. Supõe-se que isso cause a dor característica das enxaquecas. A enxaqueca é uma doença neurológica que afeta cerca de 10% da população. As mulheres são afetadas com muito mais frequência que os homens. O quadro clínico das enxaquecas é muito variável.

Normalmente, ocorrem convulsões, cefaleias pulsantes e unilaterais. Eles se repetem periodicamente. Sintomas como náuseas, vômitos, sensibilidade ao ruído ou sensibilidade à luz também podem ocorrer. Alguns pacientes relatam distúrbios visuais ou sensoriais na percepção antes do ataque de enxaqueca real. Fala-se aqui de uma aura de enxaqueca. A enxaqueca é um diagnóstico de exclusão e atualmente não pode ser curada.