钠钾的吸收与代谢

组员:薛鹏程郭庆祥高行空傅彬贺阳王超内容提要钠钾ATP酶简述钠钾ATP酶信号转导功能自由基与钠钾ATP酶钠钾与健康钠钾ATP酶简述基本概念构结分布功能钠钾ATP酶是位于细胞膜上的一种糖蛋白，与ATP的分解和细胞内外钠、钾离子的转运密切相关，哺乳动物各种组织细胞的钠钾ATP酶的免疫学特性基本相同。并且可能作为内源性洋地黄物质的受体参与信号转导，通过在质膜上与小窝蛋白、Src激酶之间的相互作用，并在细胞内借助Src激酶反式激活上皮生长因子受体，组装信号转导的复合物激活信号转导的级联反应，从而介导内源性洋地黄物质增加心脏和血管的收缩性、促进正常细胞肥大或增殖、促进肿瘤细胞的凋亡等作用基本概念构结钠钾ATP酶位于细胞膜中，不溶于水，用十二烷基磺酸钠处理后，行等密度梯度离心可从组织中得到纯度为90~100%的钠钾ATP酶该酶总长度为10．5～12．5nm，由αβγ三个亚单位组成。电镜和计算机影像分析表明，α亚单位呈致密椭圆形β亚单位为淡染的小球形，二者之间有一较小的联接部，推测γ亚单位。环状二色光谱图提示，钠钾ATP酶是α一螺旋，β一片层和随意螺旋(randomco~t)三种次级结构的混合体，三者在该酶中的含量大致相等。分布广泛存在于动物的各种细胞膜中，尤以肾脏为甚，是研究该酶的重要组织来源胎儿期钠钾ATP酶首先出现在近曲和远曲小管，新生儿和成年时，远端小管垒段含丰富的钠钾ATP酶，而近端小管和集合管含该酶较少钠钾ATP酶括性在髓质外侧带最高，肾皮质次之，肾髓质内侧带最低酶蛋白不对称地分布于脂膜双层中，α亚单位犬部分暴露于胞浆面，β亚单位多暴露于细胞外面功能α亚单位在膜内侧有分解ATP和绪台Na＋的活性位点，在膜外侧有结合哇巴园和K＋的位点，是催化性亚单位β亚单位可能与维持钠钾ATP酶的构型有关γ亚单位与酶活性无关，可能起离子通道作用一般认为钠钾ATP酶主要以二聚体(α2β2)的形式存于细胞膜中发挥作用。但也有人发现其单体(αβ)即具有功能，故对其最小活性单位尚未定论自然界钠钾ATP酶抑制剂强心甙类药物包括地高辛、哇巴因和其他类毛地黄化合物，属于强心烯羟内酯，均是源于自然界的外源性钠钾ATP酶抑制剂。它们均可与钠钾ATP酶仅亚基哇巴因特异性位点可逆性的结合，抑制钠钾ATP酶活性。地高辛－强心甙类药物内源性洋地黄物质钠钾ATP酶的信号转导功能钠钾ATP酶与Src激酶钠钾ATP酶钠钾ATP酶与膜穴转导钠钾ATP酶的下游信号及其效应钠钾ATP酶参与信号转导的病理生理意义钠钾ATP酶与Src激酶钠钾ATP酶研究者观察到，在原代培养的犬血管平滑肌细胞、大鼠血管平滑肌Ar5细胞系、HeLa细胞系、小鼠L929细胞系和猪肾LLC—PK。近端小管细胞系等多种细胞系中，在不改变细胞内离子浓度的情况下，哇巴因都促进Src激酶418位酪氨酸磷酸化，而对529位酪氨酸无作用，从而激活Src激酶。而且在LLC—PK．细胞系，免疫沉淀钠钾ATP酶仅。亚基时，观察到哇巴因可剂量和时间依赖性增加Src激酶与钠钾ATP酶信号复合物的结合；免疫沉淀Src激酶时，则又观察到哇巴因可明显增加钠钾ATP酶亚基与Src激酶的共沉淀。谷氨酰胺转移酶(Transglutaminase，GST)pull—down沉淀也显示：在哇巴因作用下，分离完整的钠钾ATP酶与GST—Src融合蛋白的结合呈哇巴因剂量依赖性的增加，并且证实GST—Src融合蛋白是通过Src的激酶结构域、SH和SH，结构域，与钠钾ATP酶Ot。亚基的M4和M5跨膜区之间的中心大环结构域结合。这些实验都说明不仅细胞内酪氨酸蛋白激酶Src激酶能够和钠钾ATP酶直接发生相互作用，而且提示哇巴因与钠钾ATP酶结合后，可进一步促进Src激酶与钠钾ATP酶之间的相互作用，而且还可以磷酸化Src的418位酪氨酸，从而使Src变构为激活构象。钠钾ATP酶与膜穴研究者观察到膜穴内富集了异三聚体G蛋白、G蛋白偶联受体、酪氨酸蛋白激酶受体、酶偶联受体、蛋白激酶c(proteinkinaseC，PKC)、细胞内酪氨酸蛋白激酶Src家族成员、中介蛋白(adaptorpro—tein)、MAPK途径组分、钙泵、肌醇145一三磷酸受体、EGFR、胰岛素受体，以及生长因子等一系列与信号转导密切相关的蛋白，而且这些信号分子通过小窝蛋白结合基序(caveolinbindingmotif，CBM)与小窝蛋白的CSD相连接。因此有学者推测膜穴是具有组装含有受体和相关信号转导蛋白的复合体的高选择性区室化信号转导体(compartmentalizingsigna-1osomes)。有趣的是CBM保守存在于人钠钾ATP酶仅亚基和B亚基蛋白质序列中。转导钠钾ATP酶的下游信号及其效应早就有实验提示钠钾ATP酶参与调控基因的表达和细胞的长。近几年来，随着细胞生物学和分子生物学的进展，开始对钠钾ATP酶参与基因表达调控及调节细胞生长的信号转导机制给予关注并进行了系统的研究。1992年Nakagawa等在人黑色素瘤SKMEL-28细胞系、Hela细胞系及NIH3T3细胞系观察到10-6moL／L哇巴因可以诱导细胞c—f0s和c-jun的缓慢但持续的转录，并且通过基因突变的方法证实了血清反应元件和转录起始点123到222之间的序列是哇巴因上述诱导作用所必需的。随后Golombe等1994年又观察到在原代培养的大鼠血管平滑肌细胞和大鼠血管平滑肌A10细胞系，哇巴因可以增强血清促细胞增殖和促进c—f0s及C—myc的转录。而且Aizman等2001年用哇巴因作用于原代培养的大鼠肾近端小管细胞，可诱发细胞内钙离子振荡，核因子KB的转录增加。这些都提示部分抑制钠钾ATP酶剂量的哇巴因可诱导细胞表达与细胞生长有关的转录因子。钠钾ATP酶参与信号转导的病理生理意义心血管疾病细胞凋亡及抗肿瘤心血管疾病如前所述，在大鼠心肌细胞哇巴因可诱导与心肌肥大相关的早期和晚期基因表达，而且还能增加细胞内蛋白的合成和线粒体的氧化应激。Manunta等1999年的一项临床横断面研究则提示体内EDLS浓度与高血压患者左心室的肥大程度呈正相关。而且在多种血管平滑肌细胞系，哇巴因及其它EDLS可刺激细胞增殖。晚近的实验提示，哇巴因在促进原代培养的人脐静脉内皮细胞增殖的同时，还可刺激内皮细胞产生和释放内皮素增加。Fe~afi等2003年还观察到每天50~g／kg剂量的哇巴因可造成大鼠高血压，而且新开发出哇巴因拮抗剂PST2338可降低大鼠高血压模型的血压这些初步研究都提示哇巴因和钠钾ATP酶结合后，通过上述信号转导途径引发的效应可能与心肌的肥大和高血压的发生有着密切关系。细胞凋亡及抗肿瘤在体外哇巴因与钠钾TP酶结合后，刺激正常心肌细胞、肾脏近端小管上皮细胞、小脑颗粒细胞和血管及前列腺细胞增殖，并能对抗凋亡诱导剂的诱导凋亡效应。但是高浓度的哇巴因对于人前列腺癌Pc一3细胞系则是表现为促进细胞凋亡效应。初步的研究表明：哇巴因在正常细胞对抗凋亡诱导剂的诱导凋亡效应与肌醇三磷酸激酶的活化有关；而在肿瘤细胞促进细胞凋亡效应与增加细胞内氧化应激和激活半胱天冬蛋白酶一3有关¨。但是EDLS与凋亡的关系还存在争议，Yu等在2003年指出EDIS通过对钠钾ATP酶的抑制，打乱了细胞内钾离子的稳态，诱发细胞凋亡、坏死或两者同时发生，而上述哇巴因的“抗凋亡效应”是由于预处理(Pre—condition)的缘故。自由基对钠钾ATP酶的损伤自由基对钾、钠ATP酶的影响自由基对钠钾ATP酶损伤的可能机制自由基对钠钾ATP酶作用的两面性自由基对钾、钠ATP酶的影响有人将犬鼠心肌纳胞膜和脑突触体膜与抗坏血酸和亚铁离子孵育，所产生的羟基自由基引起了膜的脂质过氧化，同时，也使膜上的钠钾ATP酶活性下降，MDA浓度越高，抑制作用越强加入自由基清除剂4一甲基一2，6-一2叔丁基苯后，既抑制脂质过氧化，又保护了钠钾ATP酶的活性K~amer等将犬心肌细胞膜和微粒体膜与二羟延嘏索酸和Fe—ADP在37℃孵育2O分钟时，MDA含量为7lnmol／mg蛋白，70的钠钾ATP酶活性被抑制。当孵育90分钟后，MDA高达138nmol／mg蛋白的酶活性被抑制。Myung等报道，豚鼠心脏缺血2小时，再灌注1小时后，心肌组织的MDA含量比对照组上升205，心肌细胞钠钾ATP酶活性比对照组下降33．9，用S0D、cAt，维生素E、别瞟呤醇、二甲亚砜可不同程度地抑制MDA的产生，保护钠钾ATP酶活性。因此认为在缺血一再灌注过程中，钠钾ATP酶损伤与超氧阴离子、过氧化氢、羟基自由基和脂质过氧化物密切相关。试验证明钠钾ATP酶的损伤与自由基关系密切。自由基对钠钾ATP酶损伤的可能机制钠钾ATP酶不对称地镶嵌于细胞膜内，而胞膜姓最易受自由基攻击的部位之一。因为氧在非极性溶剂中的溶解度比在水中大7倍。细胞膜中由磷脂酰基链和胆固醇组成的区域，是细胞中极性最小的区域，氧具较高浓度，有利于脂质过氧化的进行，当胞膜发生脂质过氧化后，脂质自冉基可能从蛋白质分子中夺球氢原子，形戒酶蛋白质自由基，通过自由基链式反应，使酶分子发生聚合；或经MDA的作用，使酶分子发生交联，由于膜的流动性和完整性改变，继发影响酶活性等发现，缺血一再灌注引起肾脏近曲小管上皮细胞的钠钾ATP酶由碴底侧移向顶端，膜的脂质成份亦改变推测与自由基的作用有关自由基对钠钾ATP酶作用的两面性细胞内产生的自由培并不都对细胞有害，有些还可被细胞利用Dubinia等发现，新生儿脐带血中红细胞在缺氧时，其SCD、Ca1、钠钾ATP酶、6～磷酸葡萄糖脱氢酶活性与脂质过氧化速率同向增加钠钾的吸收与代谢口服吸收慢，生物利用度不高，蛋白结合率高达95%体内分布广泛，可蓄积在多种器官和组织内起效极慢–一般在一周左右才出现作用半衰期长9.33～44天肾排钾图人体内钠钾比例失衡就能诱发很多种疾病，例如高血压、冠心病、中风、脑血栓等心脑血管疾病，还会增加糖尿病、骨质疏松和肾结石的发病率不仅如此，最新研究发现，钠钾比例不当，还能引发癌症美国安德林医院的琼斯博士在纽约附近的一个名叫赛卡的小镇调查发现，该镇居民与其相邻小镇居民生活习性相同，但患癌人数明显减少。这是什么原因?经调查发现，该镇有一个含钾量很高的湖，成为当地居民饮用水的来源。他结合世界其它20多个国家的资料分析，发现摄取高量钾的地区，患癌人数就少。由此认为钾对癌细胞有重要影响。