Szívizom transzportfolyamatok

Szívizom transzportok

• A szívizomban zajló transzportok különböző tényezők függvényében osztályozhatók, például az energiaigény, a töltésmozgás és a szállított anyagok száma alapján.
• A részletes transzportfolyamat lépéseit egy ábra mutatja, mely bemutatja a szabad oldatból a sejt citoplazmájába való átjutás lépéseit. A leglassabb lépés határozza meg a transzport sebességét. A membránba való alacsony feloszlás néha lassíthatja a transzport folyamatot.
• A kationpumpa fehérjék leszármazási történetét egy táblázat mutatja, mely megadja a fehérjéket, funkcióikat és az eltérés/divergencia idejét millió évben.

A szívizomban a transzport folyamat további részletei

• A transzport különböző szakaszaiban a különböző molekulák kölcsönhatásba lépnek a membrán glikokalix-szal stb.
• A szállítás során a sejtbe vízvesztés és a receptor/hordozókkal való kölcsönhatás szerepet játszik.
• A szállítandó anyagok a membrán kettősrétegén keresztül áramlanak.
• A receptorok/hordozókról leválasztódnak, majd vízveszteségük után a sejten belüli raktárakban vagy más helyeken eloszlanak.
• A sejten belüli szállítás célhelye a sejten belüli működés/anyagcseréhez kapcsolódik.

Szívizomban a transzport evolúciója

• A kationpumpa fehérjék evolúciós kapcsolata az oxidatív foszforilációhoz, mozgáshoz, nukleotidszállításhoz, szénhidrát-anyagcseréhez, kalcium-transzport, savszekrécióhoz, nátrium- és kálium-transzporttal kapcsolatos.
• 4 000 – 3 000 millió évvel ezelőtt alakult ki az ősi ős.

Szívizomban a transzportok a szívizomban a gerjesztés-összehúzódás kapcsolásban

• A membrán, a szarkolemma, a Na csatorna, a Ca csatorna, a Ca-pumpa, a Na/Ca csere, a Na-pumpa, a transzverzális tubulus, a szarkoplazmatikus retikulum,
• A sejtek a cselekvési potenciál terjedését és a kalcium bejutását közvetítik.
• A kalcium eltávolítására vonatkozó információkat tartalmaz, valamint a sejtben a kalciumtároló képességet.
• A myofilamentumok, troponin C, egyéb fehérjék, a kalcium-receptor és az alloszterikus szabályozás részletes információit is megmutatja.

A Na+/K+ pumpa

• A sejthártyában található α alegység 7 transzmembrán szegmenst, míg a β alegység 1 transzmembrán szegmenst tartalmaz.
• Emberi szívben α₁ és α2, b1, b2, b3 alegységek találhatók.
• A pumpa működését az α,- vagy a β alegységhez kötődő szteroidok befolyásolják.
• Sztochiometria: 3 Na+/2 K+.
• Elektrogen: 3+/2+.

A Na+/K+ pumpa működése

• A két aktív konformáció közötti váltakozó interakció következtében lehetővé válik a pumpa működése.
• A pumpa magában foglalja a magas energia- és nagy affinitású ATP kötése, valamint a kálium kötését, míg a másik alacsony energia- és alacsony affinitású egyidejűleg.

A pumpa működésének módjai

• A pumpa működhet normál pumpálás (ATP hidrolízise) és inverz módként (ATP szintézis) is.
• Más alternatív módokban a pumpa Na+-Na+ és K+-K+ cserét végez cseréje között.
• Egyes esetekben a pumpa nem kötődik ATP-hez.
• Két konformációt mutat, a magas energiájú / nagymértékben ATP affinítású és az alacsony energiájú / alacsony ATP affinitású állapotot.

A pumpa aktivitásának mérésének módszerei

• Rádióizotópokkal történik, ami közvetlen és jó a membránokban, de nehézségeket okozhat a Na-mozgás sok útja, a bonyolult geometria, az organellák és a glikokalix miatt.
• Ion-szelektiv elektródák (K+-szelektív elektródák) használhatók (a szívizomban rosszul működik).
• A pumpa áramlásának mérése végezhető VC-ben (állandó MP).

A pumpa aktivitásának szabályozása

• A Na+-koncentráció növekedését szabályozó lineáris és szigmoid kapcsolat a szívizom-pumpa aktivitásával.
• Az EC50 értéke 1–2 mmol a szívizom-pumpában.
• ATP/ADP/Pi arány növeli a pumpa aktivitását.
• ATP hidrolízisének energia-felszabadulása szívizom pumpában: normál esetben 61 kJ/mol, de hipoxiás körülmények között 49 kJ/mol.
• Membránpotenciál, elektrogen szállítás befolyásolja a pumpa aktivitását.

A pumpák száma és aktivitásának szabályozása

• A pumpa aktivitásának fordulatszáma 5 óra.
• A katekolaminok, a T3, az aldoszteron és a kortikoszteron növeli a pumpa aktivitását.
• A pumpa aktivitását a cAMP és a PKA foszforilációja növeli.
• Az ANP gátolja a pumpa aktivitását.

Szívglikozidok hatása

• A szívglikozidok (sztrüphantin, cymarin, digitoxin, digitális, scilla glikozidok, proszcilláridin, peruvoside) a Na+/K+-pumpa aktivitását csökkentik.
• Az EC50 értékük 10⁻⁹ – 10⁻⁷ M körüli.
• A szívglikozidok hatásának egyértelmű magyarázata az, hogy a katekolaminok felszabadulása és az endogén blokkoló (EDLF, az agyalapi mirigytől) versenyképes gátlása.

Endogén kardiotonikus szteroidok

• A rövid távú hatások között szerepel a nátriurezis.
• A hosszú távú adaptációk közé tartozik a hipertrófia és a glomeruloszklerózis.
• Az agyalapi mirigy, a koleszterol és a szteroidok kulcsszerepet játszanak.
• A különböző szteroidok hatnak az érrendszerre (vasoconstriction), és a hosszú távú adaptációk is (hypertrophy, arterial hypertension).

Na+/K+ pumpa szerepe a szívizomban

• A Na és K gradiens kialakítása és fenntartása és a membránpotenciál.
• A másodlagos aktív transzportok (NCX) meghajtóerejének biztosítása.
• A szívizom sejtek gerjesztése.

A Na+/K+ pumpa lokalizációja a szívizom sejtekben

• A pumpa nagy része a szarkolemmában van (88%), de kisebb mennyiségben a T-tubulusokban (25–50%) és az izomrostokban (50–75 %) is található.
• A Na+/K+ pumpa a szarkolemmában és a T-tubulusokban található, aktivitását a sejt membráni potenciálja szabályozza.

A Na+/K+ pumpa foszfolemman általi szabályozása

• A szívizom Na+/K+ pumpa működésében a foszfolemman (PLM) fontos szerepet játszik.
• A PLM jelenléte megváltoztatja a folyamatok működését, például a Na+/K+ pompa aktivitása a sejtekben.
• A foszfolemman-kal kiemelkedő interakció-szabályozó szerepet töltenek be a sejt funkciói.

Na+/K+ pumpa szabályozása

• A Na+/K+ pumpa működtetésének paraméterei folyamatosan változók.
• A pumpa aktivitását a Na+ és a K+ koncentrációja, a membránpotenciál, az ATP koncentrációja, és a gyógyszerek és/vagy más endogén szignálok is befolyásolják.

NCX szerepe a szívizomban

• A NCX a szívizom kalcium eltávolításában jut szerephez (extrusion).
• Egy ábra a szívizom NCX működését mutató folyamatait ismerteti.
• A sejteken a kalcium felszabadulást és a NCX által történő Na+-kal történő kicserélődését mutatja.
• A pulzusszámban a NCX is rendelkezik alapvető szereppel.
• A NCX aktivitását ionok (Na+/Ca2+), membránpotenciál, és egyéb endogén/exogén szignálok is befolyásolják.
• A NCX-et károsodáshoz gyakran (szívkontrakció problémái miatt) is felfedezték az arrhythmia esetekben.

NCX szerepe a szívritmuszavarokban

• Sérült vagy károsodott NCX aktivitás esetén, vagy a többi összetevő megváltozása esetén, növekedhet a Ca2+ koncentráció a sejtben a sejten belüli Ca2+-szint, ami arrhythmiákhoz vezethet.
• A Na+/K+-pumpa és/vagy a kalcium-pumpák nem elég hatékonyak és hatástalanok a Ca2+ gyors eltávolítására, ami a sejtben az arrhythmia kialakulásához vezet.
• A foszfolemman hipopfoszforilációja is előfordul a betegségek során.

Kísérleti bizonyítékok a NCX-ről

• A kísérletek a szívizom sejteken keresztüli kalcium mozgásra, és a NaCL koncentrációjának hatására, valamint a különböző kémiai és ion koncentrációk hatására vonatkoznak.

A NCX szerepe a ritmusképzésben

• A különleges megfigyelések egyértelműen felépítik az elméletet a ritmusképzésre vonatkozó szerepéről és a szívritmuszavarokkal való összefüggéseiről
• Egy kísérleti bizonyításból következtetnek az aktivitás változására a különböző stimuláló anyagok esetén.
• Egyéni alkalmazásokat mutatnak be a folyamatok aktivitására, ami hatással lehet különböző mértékben egyazon sejt különböző területein.

PMCA szerepe

• A PMCA a sejthártyán található, kalcium-pumpát jelenti a citoplazmából a lumenbe.
• A szerkezete 10 transzmembrán szegmensből és kalcium-kötő helyekből áll.
• A működése ATP függvénye, és 1 ATP-hez 2 Ca2+ ion jut.
• Ez a szerkezet a sejtek Ca 2+ homeosztázisának fenntartásában és Ca2+ eltávolításában jut szerephez, illetve szabályozása jelentős,
• Megtalálható az izmokban, a szívben, stb.

PMCA szabályozása

• A PMCA-t a C-terminális gátlása, a PKC foszforilációja a CaM kötőhelyén, a La³+, a Vanadát-ionok gátolják.
• Nagyon fontos szerepet játszik a Ca²+ érzékelésben, aminek következményei vannak a sejtfunkciókra,
• A negatív visszacsatolás is fontos szabályozó tényező.

PMCA szerepe a kalcium-extrúzió finombeállításában

• A PMCA nagy szerepet játszik a kalcium-extrúzióban, és finom szabályozási szerepet tölt be a membránpotenciál és kalcium homeosztázisának szabályozásában.
• A PMCA extrúzióval a kalcium-pumpa aktivitásának finombeállításában van szerepe, mely lassú, de nagy hatékonyságú mechanizmus.

SERCA szerepe

• A SERCA kalcium pumpát jelent.

• A szerkezete 10 transzmembrán szegmensből és kalcium kötőhelyekből áll

• A működése ATP függvénye, és 1 ATP-hez 2 Ca²+-ion jut.

• A kalcium-kötő helyeket a szerkezetben egyértelműen azonosítani lehet,

• A kalcium kötőhelyeken a kalcium eltávolítása a citoplazmából és a SERCA aktivitása közvetlen kapcsolatban állnak,

• 3 gén és alternatív splicing adja a 5 izoformát, ami fontos szerepet tölt be.

Ez a kvíz a szívizomban zajló transzportfolyamatokkal foglalkozik, különös figyelmet szentelve az energiaigénynek, a töltésmozgásnak és a szállított anyagoknak. A részletes lépések és mechanizmusok megértése segít a szívizom funkciójának alaposabb megismerésében. Továbbá, a kationpumpák szerepe és a membrán kölcsönhatások is kiemelt témák.