De natrium-kalium pomp is een transmembraaneiwit dat stevig verankerd is in de celmembraan Met behulp van dit eiwit, natrium ionen kunnen uit de cel worden getransporteerd en kalium ionen in de cel.
Wat is de natrium-kaliumpomp?
De natrium-kalium pomp is een pomp die zich in de celmembraan Het handhaaft het zogenaamde rustmembraanpotentieel door natrium- en kaliumionen te transporteren. In elke pompcyclus wisselt het drie natriumionen (Na + -ionen) uit voor twee kaliumionen (K + -ionen). Op deze manier zorgt het voor een negatief potentieel in de intracellulaire ruimte. Bij het transporteren van deze ionen verbruikt de natrium-kaliumpomp energie in de vorm van adenosine trifosfaat (ATP).
Functie, actie en rollen
De natrium-kaliumpomp functioneert voornamelijk als dragerproteïne. Het heeft drie bindingsplaatsen voor natriumionen en twee bindingsplaatsen voor kaliumionen. Evenzo is er ook één bindingsplaats voor ATP. Door ATP te verbruiken, kan de ionenpomp drie natriumionen van het cytoplasma naar de extracellulaire ruimte transporteren. In ruil daarvoor transporteert het twee kaliumionen van het cytoplasma naar de cel. Dit proces verloopt in verschillende stappen. Ten eerste staat het dragereiwit open voor het cytoplasma. Drie natriumionen komen het eiwit binnen via de opening en binden zich aan de specifieke bindingsplaatsen. Aan de binnenkant van het eiwitmembraan hecht ook een ATP-molecuul zich aan de aangewezen bindingsplaats. Dit molecuul wordt vervolgens gesplitst met het vrijkomen van water. Een resultaat fosfaat groep is voor korte tijd gebonden door een aminozuur van de natrium-kaliumpomp. Energie komt vrij tijdens de splitsing van het ATP-molecuul. Dit verandert de ruimtelijke opstelling van de natrium-kaliumpomp en het dragereiwit opent zich naar de extracellulaire ruimte. De drie natriumionen worden dan losgemaakt van hun bindingsplaatsen en komen in het externe medium terecht. Twee kaliumionen komen nu via de open opening het eiwit binnen. Deze hechten zich ook aan de bindingsplaatsen. De gebonden fosfaat groep is nu afgesplitst. Dit verandert de conformatie van de natrium-kaliumpomp terug naar zijn oorspronkelijke staat. Nu worden de kaliumionen losgemaakt en stromen ze naar het binnenste van de cel. Door dit proces houdt de natrium-kaliumpomp het zogenaamde rustmembraanpotentieel in stand.
Vorming, voorkomen en eigenschappen
Rustmembraanpotentiaal verwijst naar het membraanpotentieel van potentieel prikkelbare cellen in rust. Membraanpotentialen worden vooral aangetroffen in zenuwcellen of in spiercellen. Afhankelijk van het celtype varieert de rustmembraanpotentiaal van -100 tot -50 mV. In de meeste zenuwcellen is het -70 mV. De binnenkant van de cel is dus negatief geladen in vergelijking met de buitenkant van de cel. Het rustpotentieel van een cel is een voorwaarde voor de excitatiegeleiding van zenuwen en voor de beheersing van spiercontractie. De natrium-kaliumpomp kan door verschillende stoffen worden geremd. Bijvoorbeeld, Cardiale glycosiden remmen het dragereiwit. Cardiale glycosiden worden voorgeschreven voor chronisch hart- mislukking en boezemfibrilleren Door de pomp te remmen blijft er meer natrium in de cellen. Het intracellulaire natrium concentratie en de extracellulaire natriumconcentratie convergeert. Remming van de natrium-calcium wisselaar zorgt ervoor dat er meer calcium in de cel achterblijft. Dit verhoogt de contractiliteit van de hart- Remming van de natrium-kaliumpomp kan echter ook leiden naar hyperkaliëmie Omgekeerd kan farmacologisch gezien ook de natrium-kaliumpomp gestimuleerd worden. Dit gebeurt bijvoorbeeld door af te nemen insuline of epinefrine. Stimulatie van de pomp mag leiden naar hypokalemia.
Ziekten en aandoeningen
Een zeer zeldzame aandoening die ten grondslag ligt aan een defect in de natrium-kaliumpomp, is het acuut optredende parkinsonisme-dystonie-syndroom. Het is een aandoening die op autosomaal dominante wijze wordt overgeërfd. Het begint meestal in jeugd of adolescentie. Binnen enkele uren treedt dystonie op met tremoren, spasmen en onvrijwillige bewegingen. Dit wordt na korte tijd gevolgd door een hoogwaardig gebrek aan beweging en zelfs immobiliteit. Een effectief therapie want de ziekte is nog niet bekend. Sommige dierstudies suggereren dat defecten in de natrium-kaliumpomp een mogelijke oorzaak hiervan kunnen zijn epilepsie Op zoek naar gen defecten die kunnen veroorzaken epilepsie, ontdekten onderzoekers een mutatie in de ATP1a3 genDit is verantwoordelijk voor de werking van de natrium-kaliumpomp. Epilepsie is in het Duits ook bekend als Krampfleiden of Fallsucht. Afhankelijk van de regio van de hersenen die bij de aanval ontlaadt, treden verschillende symptomen op. Bijvoorbeeld, spiertrekkingen of de spieren kunnen worden gespannen, de getroffen persoon kan luide aanvallen maken, of flitsen, strepen of schaduwen waarnemen. Onaangenaam geur misvattingen of akoestische waarnemingsstoringen kunnen ook voorkomen. Met name de zogenaamde status epilepticus kan levensbedreigend worden. Deze zijn gegeneraliseerd tonic-clonische aanvallen die tussen de 5 en 30 minuten kunnen duren. Een defect in de natrium-kaliumpomp kan ook een mogelijke trigger zijn migraine Onderzoekers hebben ontdekt gen veranderingen op chromosoom 1 in migraine patiënten. Dit gen leidt tot een defect in de natrium-kaliumpomp in de membranen van de cellen. Als gevolg hiervan ontwikkelen zich opgezwollen en ronde cellen. Aangenomen wordt dat dit het kenmerk veroorzaakt pijn of migraine Migraine is een neurologische aandoening die ongeveer 10% van de bevolking treft. Vrouwen worden significant vaker getroffen dan mannen. Het klinische beeld van migraine is erg wisselend. Meestal gaat het om aanvalsachtig, pulserend en hemiplegisch hoofdpijn Deze komen periodiek terug. Bovendien symptomen zoals misselijkheid, brakenkan ook gevoeligheid voor geluid of licht optreden. Sommige patiënten melden visuele of sensorische stoornissen van de waarneming vóór de feitelijke migraineaanval Dit wordt ook wel migraine-aura genoemd. Migraine is een diagnose van uitsluiting en kan momenteel niet worden genezen.
