A sejtmembránok olyanok szelektíven áteresztő. Ez azt jelenti, hogy lehetővé teszik egyes molekulák szabad mozgását rajtuk keresztül, de nem teszik lehetővé mások szabad áthaladását. Általánosságban elmondható, hogy a molekulák háromféle módon mozognak a membránokon. Ezek a diffúzió, az ozmózis és az aktív transzport folyamatai.
Az aktív transzport a molekulák mozgása egy alacsonyabb koncentrációjú helyről egy magasabb koncentrációjú helyre, azaz koncentráció gradienssel szemben. Ez a speciális membránfehérjéknek köszönhetően történik.
Mivel ez a folyamat a koncentráció-gradiens ellenében megy végbe, passzívan nem mehet végbe. Ezért aktív közlekedés energiát igényel, amelyet az adenozin-trifoszfát (ATP) lebontása biztosít. Az aktív transzport nagyon megterhelő anyagcsere-folyamat, mivel egyes sejtek energiájuk akár 50%-át is felhasználhatják önmagában az aktív transzportra.
Az aktív transzporter kulcsfontosságú példája az nátrium-kálium (Na/KATPáz) szivattyú. A nátrium-kálium szivattyú feladata, hogy három nátriumiont exportáljon két káliumionért cserébe. Ez kulcsfontosságú a nyugalmi membránpotenciál fenntartásában. A membránpotenciál (elektromos potenciál) a potenciálkülönbséget jelenti két ionos oldat – az extracelluláris folyadék (ECT, amelyet a sejteken kívüli folyadék képvisel) és az intracelluláris folyadék (ICT, intracelluláris folyadék) között, amelyeket a féligáteresztő sejtmembrán választ el egymástól. Az intracelluláris és extracelluláris térben az ionkoncentrációk bármilyen változása a membránpotenciál változását eredményezi.
Egyes membránfehérjék, amelyek részt vesznek a megkönnyített diffúzióban vagy aktív transzportban, több molekulát vagy iont is képesek egyszerre szállítani – ezt „kotranszportnak” nevezik. Amikor a molekulák ugyanabba az irányba mozognak, ezt „szimportnak” nevezik. Amikor egyes molekulák az egyik irányba, mások pedig az ellenkező irányba mozognak, ezt „antiportnak” nevezik. A nátrium-kálium pumpa egy példa az antiporterre.
A nátrium-kálium pumpa elengedhetetlen ahhoz többféle fiziológiai folyamat és annak gyógyszeres szabályozása klinikailag hasznos lehet. Ezzel szemben azok a gyógyszerek, amelyek elsődleges hatásukon túlmenően hatnak a pumpára, nem kívánt mellékhatásokat okozhatnak. Példák a nátrium-kálium pumpát befolyásoló gyógyszerekre:
- Spironolakton – aldoszteron-receptor antagonista, blokkolja a nátrium-kálium pumpát a disztális tekercses tubulusban és a gyűjtőcsatornában (a nefronban). Ez csökkenti a nátrium-reabszorpciót az epiteliális nátriumcsatornán (ENaC) keresztül, és ezáltal csökkenti a víz reabszorpcióját. Ez a művelet hasznos szívelégtelenség és májbetegségek esetén;
- Digoxin – blokkolja a nátrium-kálium pumpát, főként a szívizomban, ami az intracelluláris kalcium felhalmozódásához vezet, csökkenti a szívfrekvenciát a kardiomiociták (szívizomsejtek) akciós potenciáljának meghosszabbításával. Ezenkívül növeli a szívizom összehúzódási erejét. Hasznos szívelégtelenség és pitvarfibrilláció esetén;
- Glükokortikoidok – ezek bizonyos fokú keresztreaktivitást mutatnak a mineralokortikoid receptorral a (nefron) disztális, csavarodott tubulusában/gyűjtőcsatornájában. Ez növeli a nátrium-kálium pumpa aktivitását, ami a spironolakton (szívelégtelenség, májhegesedés vagy vesebetegség miatti folyadékfelhalmozódás kezelésére használt vízhajtó) ellentétes hatását eredményezi. Idővel ez vízvisszatartáshoz és ezt követő duzzanathoz (ödémához) vezet ezeknél a betegeknél.
Referenciák:
1. TeachMePhysiology. Aktiv szállitás
2. Biológia szótár. Aktiv szállitás
3. Nemzeti Biotechnológiai Információs Központ (NCBI). Élettan, aktív közlekedés
