A Na+/K+ ATP-áz (NKA)

A vese IR károsodása során az ATP szint csökkenése az energiaigényes NKA enzim működését is nagymértékben befolyásolja.

A NKA fiziológiás körülmények között szinte minden humán sejtben jelen van, központi szerepet játszik a szervezet víz és elektrolit homeosztázisának fenntartásában. Az enzim egy α (112 kDa), ß (53 kDa) és γ (10 kDa) alegységből áll; az α alegység felelős a NKA katalitikus aktivitásáért, a ß biztosítja az α alegységek stabilizációját és membrán integrációját, míg a vesében expresszálódó γ alegység szerepe egyelőre nem tisztázott (142). Az alegységeknek számos izoformáját különítették el, melyek előfordulása, aránya szervenként és szövetenként változó. A vesében elsődlegesen az α1 és ß1 alegység izoformák fordulnak elő (143).

Az enzim aktivitása és mennyisége szövetenként eltérő, legnagyobb mennyiségben az agyban és a vesében van jelen. A vesében a NKA aktív transzportja a sejtek energiafelhasználásának 50-70%-át teszi ki (144). Működése során egy molekula ATP hidrolízisével két K⁺-ot transzportál az extracelluláris térből az intracelluláris térbe, miközben három Na⁺-ot juttat ki a sejtből. A sejtmembrán két oldala között így kialakult elektrokémiai potenciálgrádiens biztosítja a sejtmembránon keresztül zajló, másodlagosan

aktív transzportfolyamatok (pl. Na⁺/Ca²⁺ antiport, Na⁺/glükóz ko-transzport stb.) számára az energiát. Az enzim ezért alapvetően befolyásolja a szervezet folyadéktereinek összetételét és a sejtek térfogatát (145).

A vese proximális tubulusának epitélsejtjeiben egyirányú transzportfolyamatok (víz, ionok és makromolekulák) zajlanak a vér és glomeruláris filtrátum között. A tubulussejteken az apikális oldal tekint a vizeletelvezető rendszer lumene felé, míg a bazális membrán a belső rész (vér) felé. A két membrán fizikokémiai szerkezete, transzport tulajdonságai alapvetően különböznek. Az újonnan szintetizált membránalkotórészek és citoszkeletális struktúrák - melyek barrierként szolgálnak az apikális és bazális membrán között - eltérő eloszlást mutatnak a membrán két oldalán. A NKA a membrán bazális oldalán található, így tudja biztosítani a Na⁺intracelluláris térből történő kielégítő reabszorpcióját (146). Ez a polaritás szükséges a tubuláris transzport megfelelő működéséhez.

A renális ischémia hatására bekövetkező folyamatok közül szinte elsőként, a proximális tubulussejtek vesztik el polaritásukat. Ennek következtében a NKA molekulák elszakadnak az aktin-alapú citoszkeletonról és egy részük eredeti bazálmembránhoz kötött helyéről a citoszólba, illetve az apikális membránra kerül át (147). A glomerotubuláris feedback mechanizmus miatt csökken a GFR, károsodik a Na⁺ és víz visszaszívás illetve számos ko-transzporter molekula (K⁺, glükóz, P³⁺) intracelluláris koncentrációja. Ezt a jelenséget renális IR károsodást követően mind kísérletes, mind klinikai körülmények között megfigyelték (3. ábra).

Az ischémia hatására nemcsak a NKA molekulák kihelyeződése következik be, de változik a NKA alegységek mRNS és fehérje szintézise is. A változás mértéke szövetenként eltérő és nagymértékben függ az ischémiás periódus hosszától. Vesében 30-60 perces ischémiát követően hím patkányokban az α1 és ß1 mRNS szint jelentős csökkenését mutatta ki több munkacsoport (148, 149, 150), de a folyamat hátterében álló molekuláris szintű változások legnagyobb részt ismeretlenek. A reperfúzió periódusa alatt, az mRNS szint lassú folyamatos növekedéssel néhány nap alatt eléri a kiindulási értéket és az enzimaktivitás is normalizálódik ( 148, 151).

Az mRNS szint változásaival párhuzamosan változik a NKA alegységek protein expressziója. Coux és mtsai kimutatták, hogy renális ischémiát követően jelentős mértékben lecsökken a NKA α1 és ß1 alegységek fehérje expressziója és a pumpa aktivitása (152). Az aktivitás csökkenése magyarázható egyrészt a csökkent proteinszintézissel, másrészt a NKA redisztribúciójával. Triton X-100 extrakcióval Aufricht és mtsai a veseszövet homogenizátumot egy Triton – inszolubilis (citoszkeletális struktúrát reprezentáló) és egy

Triton – szolubilis frakcióra (egyéb sejtalkotók) különítették el (153). Kimutatták, hogy renális ischémiás inzultust követően az inszolubilis frakcióban lecsökken, míg a szolubilis frakcióban megnő a NKA α1 és ß1 alegységek fehérje mennyisége. A reperfúzió során folyamatosan visszaáll a NKA fiziológiás eloszlása, ami a fehérjeszintekben is tükröződik.

Ezek az eredmények tovább erősítik a NKA redisztribúció jelentőségét a posztischémiás vesekárosodás során (154). Bár a nem és a nemi hormonok befolyásolják a NKA működését, a fenti kísérletek mindegyikét hím állatokon végezték, nőstények esetében nincs adat az enzim IR károsodást követő változásairól.

3. ábra Az IR NKA megoszlására és Na⁺ transzportra gyakorolt hatása.

Fiziológiás körülmények (A): Na⁺ az elektrokémiai grádiense mentén az apikális membránon keresztül kerül be a sejtbe, majd a bazolaterális membránon elhelyezkedő NKA pumpálja ki. Ischémiát követően (B): NKA kihelyeződik az apikális membránra is, ezáltal visszapumpálja a lumenbe a Na⁺-ot csökkentve a Na⁺ reabszorpció hatékonyságát és növelve a tubuláris Na⁺ exkréciót.

Na ⁺ Na ⁺

A nem és a nemi hormonok NKA-ra gyakorolt hatásairól ellentmondásos adatok állnak rendelkezésre. A nemi hormonok eltérően befolyásolják a NKA enzim expresszióját és aktivitását az egyes fajokban és szövetekben.

In vitro körülmények között, egér izolált szívizomsejtjein kimutatták, hogy 17-ß ösztradiol kezelés csökkenti a NKA enzim aktivitást. A folyamatban az ösztrogén receptor-2 közvetlen szerepét feltételezik, mivel a receptor blokkoló tamoxifen hatására az aktivitásnövekedés elmarad (155). Ezzel ellentétben humán vörösvértesten (156) és limfocita sejtkultúrákban (157) több, független munkacsoport a 17-ß ösztradiol kezelés serkentő hatását írta le.

Az in vivo modellekben nyert eredmények hasonlóan ellentmondásosak. Míg egér hippocampusában a 17-ß ösztradiol semmilyen hatást nem gyakorolt a pumpa működésére (158), addig könnymirigyben a szintetikus ösztrogén, a dietil-stilbösztrol a NKA aktivitásának kifejezett csökkenését eredményezte (159). Az ösztrogén a NKA aktivitás gátlását váltotta ki egér ductus efferensében is (160).

Ezzel szemben Ziegelhoffer és mtsai 17-ß ösztradiol adását követően a NKA pumpa aktivitásának növekedését figyelték meg patkány szívizomsejteiben. Feltételezéseik szerint az ösztradiol az enzimben részleges konformációváltozást indukál, ezáltal megnő a K⁺ kötő helyek affinitása és erősödik az egyes kötőhelyek közötti kapcsolat. Az aktivitásnövekedés csak in vivo körülmények között, integrált szívizomsejteken észlelhető. Ez arra enged következtetni, hogy nem kizárólag közvetlen hatásról van szó, hanem az ösztrogén adagolását követően valamilyen, még ismeretlen mediátor szabadul fel a miocitákból és ez vezet a pumpafunkció növekedéséhez (161).

A tesztoszteron hatásairól jóval kevesebb adat áll rendelkezésre. A NKA aktivitásának növekedését észlelték patkány agy (162), illetve máj (159) szövethomogenizátumok vizsgálata során is. Más kísérletek azonban tesztoszteron kezelést követően nem találtak változást patkány submandibuláris mirigyének pumpafunkciójában (163).

Bár a NKA működése a vesében kiemelt fontosságú és az enzim működése élettani körülmények között az agyszövet mellett a vesében a legaktívabb, a nem és a nemi hormonok hatását a veseszövetben szinte alig vizsgálták. Quintas és mtsai szerint nőstény patkányokban fiziológiás körülmények között is magasabb a NKA α1 alegységének mRNS expressziója, valamint az enzim aktivitása, mint hímekben (164). Más munkacsoport azonban nem talált különbséget a vese NKA aktivitásában sem élettani körülmények, sem tesztoszeron illetve ösztrogén kezelést követően (165).