Pompe de sodium-potassium

le Pompe de sodium-potassium est une protéine transmembranaire fermement ancrée dans la membrane cellulaire. Avec l'aide de cette protéine, les ions sodium peuvent être transportés hors de la cellule et les ions potassium dans la cellule.

Qu'est-ce que la pompe sodium-potassium?

La pompe sodium-potassium est une pompe située dans la membrane cellulaire. En transportant des ions sodium et potassium, il assure le maintien du potentiel de membrane dit de repos.

Dans chaque cycle de pompage, il échange trois ions sodium (ions Na +) contre deux ions potassium (ions K +). Cela crée un potentiel négatif dans l'espace intracellulaire. Lors du transport de ces ions, la pompe sodium-potassium consomme de l'énergie sous forme d'adénosine triphosphate (ATP).

Fonction, effet et tâches

La pompe sodium-potassium agit principalement comme une protéine porteuse. Il possède trois sites de liaison pour les ions sodium et deux sites de liaison pour les ions potassium. Il existe également un site de liaison pour l'ATP. En utilisant l'ATP, la pompe ionique peut transporter trois ions sodium du plasma cellulaire dans l'espace extracellulaire. En retour, il fait passer deux ions potassium du cytoplasme dans la cellule. Ce processus se déroule en plusieurs étapes.

Initialement, la protéine porteuse est ouverte au cytoplasme. Trois ions sodium pénètrent dans la protéine par l'ouverture et se lient aux sites de liaison spécifiques. À l'intérieur de la membrane protéique, une molécule d'ATP se dépose également sur le site de liaison désigné. Cette molécule est ensuite scindée avec la libération d'eau. Le groupe phosphate résultant est lié pendant une courte période par un acide aminé de la pompe sodium-potassium. L'énergie est libérée lorsque la molécule d'ATP se décompose. Cela modifie la disposition spatiale de la pompe sodium-potassium et la protéine porteuse s'ouvre dans la direction de l'espace extracellulaire.

Les trois ions sodium se détachent alors de leurs points de liaison et pénètrent ainsi dans le milieu extérieur. Deux ions potassium pénètrent maintenant dans la protéine à travers l'espace ouvert. Ceux-ci s'attachent également aux sites de liaison. Le groupe phosphate lié est maintenant séparé.Cela ramène la conformation de la pompe sodium-potassium à son état d'origine. Les ions potassium se dissolvent maintenant et s'écoulent à l'intérieur de la cellule. Grâce à ce processus, la pompe sodium-potassium maintient ce que l'on appelle le potentiel de membrane de repos.

Éducation, occurrence et propriétés

Le potentiel de membrane au repos décrit le potentiel de membrane de cellules potentiellement excitables à l'état de repos. Les potentiels membranaires se retrouvent notamment dans les cellules nerveuses ou musculaires. Selon le type de cellule, le potentiel de membrane au repos est compris entre -100 et -50 mV. Pour la plupart des cellules nerveuses, il est de -70 mV. L'intérieur de la cellule est chargé négativement par rapport à l'extérieur de la cellule.

Le potentiel de repos d'une cellule est une condition préalable à la conduction de l'excitation dans les nerfs et au contrôle de la contraction musculaire. La pompe sodium-potassium peut être inhibée par diverses substances. Par exemple, les glycosides cardiaques inhibent la protéine porteuse. Les glycosides cardiaques sont prescrits pour l'insuffisance cardiaque chronique et la fibrillation auriculaire. En inhibant la pompe, plus de sodium reste dans les cellules. La concentration intracellulaire de sodium et la concentration extracellulaire de sodium convergent.

En inhibant l'échangeur sodium-calcium, plus de calcium reste dans la cellule. Cela augmente la contractilité du cœur. L'inhibition de la pompe sodium-potassium peut également entraîner une hyperkaliémie. Inversement, la pompe sodium-potassium peut également être stimulée pharmacologiquement. Cela se fait, par exemple, en administrant de l'insuline ou de l'adrénaline. La stimulation de la pompe peut provoquer une hypokaliémie.

Maladies et troubles

Une maladie très rare basée sur un défaut de la pompe sodium-potassium est l'apparition aiguë du syndrome de parkinsonisme-dystonie. C'est une maladie héritée comme un trait autosomique dominant. Cela commence généralement dans l'enfance ou l'adolescence.

La dystonie avec tremblements, convulsions et mouvements involontaires survient en quelques heures. Après une courte période, il y a un grave manque d'exercice jusqu'à et y compris l'immobilité. Une thérapie efficace pour la maladie n'est pas encore connue.

Certaines études animales suggèrent que des anomalies de la pompe sodium-potassium peuvent être une cause possible d'épilepsie. En recherchant des anomalies génétiques susceptibles de provoquer l'épilepsie, les chercheurs ont découvert une mutation du gène ATP1a3. Ceci est responsable du fonctionnement de la pompe sodium-potassium. En allemand, l'épilepsie est également connue sous le nom de convulsions ou d'épilepsie. Selon la région du cerveau qui est déchargée pendant la crise, il existe différents symptômes.

Par exemple, des contractions ou des tensions musculaires peuvent survenir, les personnes touchées peuvent s'exprimer bruyamment lors d'attaques ou elles perçoivent des éclairs, des rayures ou des ombres. Des troubles de l'odorat désagréables ou des troubles de la perception acoustique peuvent également survenir. Le soi-disant état de mal épileptique en particulier peut mettre la vie en danger. Ce sont des crises tonico-cloniques généralisées qui peuvent durer de 5 à 30 minutes.

Un défaut de la pompe sodium-potassium pourrait également être un déclencheur possible de migraines. Les chercheurs ont découvert des changements génétiques sur le chromosome 1 chez les migraineux. Ce gène conduit à un défaut de la pompe sodium-potassium dans les membranes des cellules. En conséquence, les cellules deviennent gonflées et arrondies. Ceci est censé provoquer la douleur caractéristique des migraines. La migraine est une maladie neurologique qui touche environ 10% de la population. Les femmes sont beaucoup plus souvent touchées que les hommes. Le tableau clinique des migraines est très variable.

En règle générale, il s'agit de crises d'épilepsie, de maux de tête pulsés et unilatéraux. Celles-ci se reproduisent périodiquement. Des symptômes tels que nausées, vomissements, sensibilité au bruit ou sensibilité à la lumière peuvent également apparaître. Certains patients rapportent des troubles visuels ou sensoriels de la perception avant la véritable crise de migraine. On parle ici d'une aura migraineuse. La migraine est un diagnostic d'exclusion et ne peut actuellement pas être guérie.