Википедија

Natrijumski kanali

Natrijumski kanali su transmembranski proteini koji propuštaju jone natrijuma kroz ćeliju. Akcioni potencijali u nervima i mišićima sisara prenose se natrijumovim strujama kroz naponsko-zavisne natrijumove kanale. Ovi proteini su deo veće familije naponsko vođenih kanala koja uključuje dobro poznate kalcijumove i kalijumove kanale, kao i niz drugih tipova kanala.[1] Kako je transport jona pasivna aktivnost koja zavisi samo od elektrohemijskog potencijala jona ona ne zahteva energiju u obliku ATP molekula. U neuronima natrijumovi kanali su odgovorni za uzlaznu fazu akcionog potencijala (depolarizaciju), a u srcu za brzo povećanje srčanog akcionog potencijala i za brzo provođenje impulsa kroz srčano tkivo. Pošto su u stanju mirovanja Na+ kanali zatvoreni, promene u koncentraciji ekstraćelijskog Na+ ne utiču značajno na potencijal membrane u mirovanju, za razliku od promena u ekstracelularnoj koncentraciji K+.[1]

Funkcije i struktura jonskih kanala uredi

Ćelijska membrana svake ekscitabilne ćelije, koja razdvaja vanćelijsku tečnost bogatu natrijumom i kalcijumom od citosola bogatog kalijumom, sadrži ogroman broj kanala sličnih porama, koji mogu biti zatvoreni i tada su nepropustljivi za jone. Iza osnovnih ćelijskih procesa, poput lučenja neurotransmitera ili prenosa električnih signala, stoje jonski kanali ili proteini koji formiraju pore koje pomažu u uspostavljanju i kontroli naponskog gradijenta preko ćelijske membrane što omogućavanja protoka jona niz njihov elektrohemijski gradijent, jer deluju kao sistem kapija za regulisanje prolaska jona (kalijum, natrijum, kalcijum, hlor itd.). Glavna funkcija naponski usmerenih jonskih kanala je stvaranje akcionih potencijala i njihovo širenje, kroz proces propuštanja milione jona u svakoj sekundi, čiji je pravac kretanja određen koncentracijskim gradijentom, pa zbog toga, natrijum i kalcijum ulaze u ćeliju, a kalijum izlazi iz ćelije.

Kapacitet prenosa jona kroz ove kanale je veliki, pa tako svaki kalcijumski (ili natrijumski) kanal može da transportuje tri miliona jona kalcijuma (ili Na+) u jednoj sekundi. Jonski kanali se, na osnovu svoje jonske specifičnosti, osetljivosti prema blokatorima, kao i na osnovu brzine njihove aktivacije, klasifikuju na brze i spore kanale. Aktivacija brzih kanala se vrši za svega nekoliko milisekundi, a aktivacija sporih kanala za nekoliko stotina milisekundi. Brzi kanali predominantno propuštaju jone natrijuma, pa se ponekad nazivaju samo natrijumovi kanali.

Jonski kanali sa fiziološke tačke gledišta, omogućavaju homeostatsku ravnotežu našeg tela, jer daju ćelijama električne i uzbudljive kapacitete. Kada ne uspeju u tome mogu se javiti brojna patološka stanja (ili bolesti, poznate kao kanalopatije). Ove promene mogu se proizvesti kroz dve vrste mehanizama: genetskih promena i autoimunih bolesti.

Funkcija natrijumskih kanala uredi

Natrijumski kanali su integralni membranski proteini koji formiraju Na+ propustljive pore kroz plazma membranu i omogućavaju protok jona. U porodici jonskih kanala postoje dva veoma različita tipa natrijumovih kanala:[2]

  • Natrijumski kanali sa naponom (NaV) - visoko su selektivni Na+ kanali lokalizovani na polarizovanim epitelnim ćelijama, odnosno membrani većine ekscitabilnih ćelija i postoje kao heterodimeri ili heterotrimeri 1 α- i 1 ili 2 β-podjedinice. Oni su odgovorni za iniciranje i širenje akcionog potencijala u ekscitabilnim ćelijama, uključujući tipove nervnih,[3] mišićnih i neuroendokrinih ćelija. Takođe su izraženi na niskim nivoima u neekscitabilnim ćelijama, gde je njihova fiziološka uloga nejasna.[2]
  • Epitelni natrijumski kanali (ENaC) - prisutni su u apsorptivnom epitelu, kao što su distalni tubul bubrega, alveolarni epitel i distalni kolon, i odgovorni su za reapsorpciju natrijuma. Oni postoje kao heterotetrameri α-, β- i γ-podjedinica, od kojih je dominantna 2α:1β:1γ.[2]

Toksini i hemikalije koje bolokiraju Na+ kanale u istraživanju uredi

Naponski vođeni natrijumovi kanali prisutni su u većini ekscitabilnih ćelijskih membrana i igraju važnu ulogu u stvaranju akcionih potencijala. Poznato je da različiti toksini[4] i hemikalije blokiraju ili moduliraju natrijumove kanale i pokazali su se neprocenjivim u istraživanju fizioloških karakteristika ovih kanala:[5]

Natrijumski kanali prisutni u mozgu, zajedno sa onima koji se nalaze u perifernim nervima i skeletnim mišićima, veoma su osetljivi na TTX/STX u nanomolarnim koncentracijama, dok su neki natrijumovi kanali u srcu blokirani u koncentracijama u mikromolarnom opsegu,

Strukturno, natrijumski kanali mozga se sastoje od jedne α podjedinice od 260 kDa, jedne β1 podjedinice od 36 kDa i jedne β2 podjedinice od 33 kDa, formirajući heterotrimernu strukturu. β3 može da zameni β1 i β4 za β2 u ovim kompleksima moždanih natrijumovih kanala.

Natrijumski kanali skeletnih mišića sastoje se od jedne α i jedne podjedinice slične β1, dok su oni u srcu i perifernim neuronima verovatno kompleksi α, β i verovatno drugih proteina/podjedinica, u nepoznatoj stehiometriji.

Neuroni senzornih ganglija (npr. dorzalni koren i ganglije čvorova), posebno oni povezani sa aferentnim vlaknima malog prečnika, eksprimiraju natrijumove kanale koji su visoko otporni na TTX i igraju važnu ulogu u nociceptivnim mehanizmima. Nedavni istraživački napori su se fokusirali na razvoj agenasa selektivnih za natrijumove kanale otporne na TTX ganglija dorzalnog korena, u očekivanju da bi se to moglo pokazati kao novi analgetički lekovi.

Brojni klinički korišćeni lekovi blokiraju natrijumove kanale. Lokalni anestetici koji se koriste za kontrolu akutnog bola, antiaritmički lekovi koji se koriste u terapiji srčanih aritmija i neki antiepileptici koji se koriste u kontroli napadaja se vezuju za zajedničko mesto lokalnog anestetičkog receptora na natrijumovim kanalima. Mnogi od ovih lekova pokazuju blokadu zavisnu od upotrebe, karakteristiku ključnu za njihove terapeutske efekte, jer blok kanala postaje snažniji tokom brzog pucanja u aritmičkim ili epileptičnim uslovima.[8]

Blokatori natrijumskog kanala uredi

Blokatori natrijumskog kanala su agensi koji umanjuju provodljivost jona natrijuma (Na+) kroz natrijumske kanale. Blokada natrijumovih kanala usporavaju brzinu i amplitudu početne brze depolarizacije, smanjuje ekscitabilnost ćelije i smanjuje brzinu provodljivosti.[9]

Napomene uredi

  1. ^ Ove ribe se smatraju jednim od najotrovnijih kičmenjaka na svetu, odmah posle zlatne otrovne žabe.

Vidi još uredi

Izvori uredi

  1. ^ a b Liebeskind, Benjamin J. (2016-07-18). „What makes a sodium channel?”. Journal of General Physiology. 148 (2): 89—90. ISSN 0022-1295. doi:10.1085/jgp.201611652. 
  2. ^ a b v „Sodium Channels”. www.tocris.com. Pristupljeno 6. 6. 2023. 
  3. ^ Dib-Hajj SD, Tyrrell L, Black JA, Waxman SG. 1998. NaN, a novel voltage-gated Na channel, is expressed preferentially in peripheral sensory neurons and down-regulated after axotomy. Proceedings of the National Academy of Sciences. 95 (15): 8963—8968.  Nedostaje ili je prazan parametar |title= (pomoć).
  4. ^ Narahashi T. 1988. Handbook of Natural Toxins, Marine toxins and Venoms. 3. New York: Marcell Dekker, Inc..
  5. ^ „Sodium Channels”. www.sigmaaldrich.com/. Pristupljeno 6. 6. 2023. 
  6. ^ Tate S, Benn S, Hick C, Trezise D, John V, Mannion RJ, Costigan M, Plumpton C, Grose D, Gladwell Z, et al. 1998. Two sodium channels contribute to the TTX-R sodium current in primary sensory neurons. Nat Neurosci. 1 (8): 653—655.  Nedostaje ili je prazan parametar |title= (pomoć).
  7. ^ Akopian AN, Sivilotti L, Wood JN. 1996. A tetrodotoxin-resistant voltage-gated sodium channel expressed by sensory neurons. Nature. 379 (6562): 257—262.  Nedostaje ili je prazan parametar |title= (pomoć)
  8. ^ Zuliani V, Fantini M, Rivara M. 2012. Sodium Channel Blockers as Therapeutic Target for Treating Epilepsy: Recent Updates. CTMC. 12 (9): 962—970.  Nedostaje ili je prazan parametar |title= (pomoć)
  9. ^ „Sodium Channel Blockers | Harvard Catalyst Profiles | Harvard Catalyst”. connects.catalyst.harvard.edu. Pristupljeno 2023-06-07. 

Literatura uredi

  • Gosselin-Badaroudine, P., A. Moreau, L. Simard, T. Cens, M. Rousset, C. Collet, P. Charnet, and M. Chahine. 2016. Biophysical characterization of the honeybee DSC1 orthologue reveals a novel voltage-dependent Ca2+ channel subfamily: CaV4. J. Gen. Physiol.
  • Gur Barzilai, M., A.M. Reitzel, J.E.M. Kraus, D. Gordon, U. Technau, M. Gurevitz, and Y. Moran. 2012. Convergent evolution of sodium ion selectivity in metazoan neuronal signaling. Cell Reports. 2:242–248.
  • Hille, B. 1989. The Sharpey-Schafer lecture. Ionic channels: evolutionary origins and modern roles. Q. J. Exp. Physiol. 74:785–804.
  • Hille, B. 2001. Ion Channels of Excitable Membranes. Third edition. Sinauer Associates, Sunderland, MA. 814 pp.
  • Liebeskind, B.J., D.M. Hillis, and H.H. Zakon. 2011. Evolution of sodium channels predates the origin of nervous systems in animals. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 108:9154–9159.
  • Liebeskind, B.J., D.M. Hillis, and H.H. Zakon. 2012. Phylogeny unites animal sodium leak channels with fungal calcium channels in an ancient, voltage-insensitive clade. Mol. Biol. Evol. 29:3613–3616.
  • Liebeskind, B.J., D.M. Hillis, and H.H. Zakon. 2013. Independent acquisition of sodium selectivity in bacterial and animal sodium channels. Curr. Biol. 23:R948–R949.
  • Moran, Y., M.G. Barzilai, B.J. Liebeskind, and H.H. Zakon. 2015. Evolution of voltage-gated ion channels at the emergence of Metazoa. J. Exp. Biol. 218:515–525.
  • Payandeh, J., and D.L. Minor Jr. 2015. Bacterial voltage-gated sodium channels (BacNaVs) from the soil, sea, and salt lakes enlighten molecular mechanisms of electrical signaling and pharmacology in the brain and heart. J. Mol. Biol. 427:3–30.
  • Ren, D., B. Navarro, H. Xu, L. Yue, Q. Shi, and D.E. Clapham. 2001. A prokaryotic voltage-gated sodium channel. Science. 294:2372–2375.
  • Senatore, A., W. Guan, A.N. Boone, and J.D. Spafford. 2014. T-type channels become highly permeable to sodium ions using an alternative extracellular turret region (S5-P) outside the selectivity filter. J. Biol. Chem. 289:11952–11969.
  • Wang, X., X. Zhang, X.P. Dong, M. Samie, X. Li, X. Cheng, A. Goschka, D. Shen, Y. Zhou, J. Harlow, et al 2012. TPC proteins are phosphoinositide-activated sodium-selective ion channels in endosomes and lysosomes. Cell. 151:372–383.

Spoljašnje veze uredi


 Molimo Vas, obratite pažnju na važno upozorenje
u vezi sa temama iz oblasti medicine (zdravlja).
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Натријумски_канали&oldid=27783840”