Stanične membrane su selektivno propusna. To znači da dopuštaju slobodno kretanje nekih molekula kroz sebe, ali ne dopuštaju slobodan prolaz drugih. Općenito govoreći, postoje tri načina na koje se molekule kreću kroz membrane. To su procesi difuzije, osmoze i aktivnog transporta.
Aktivni transport je kretanje molekula s mjesta manje koncentracije na mjesto veće koncentracije, tj protiv gradijenta koncentracije. To se događa zahvaljujući specijaliziranim membranskim proteinima.
Budući da se ovaj proces odvija protiv gradijenta koncentracije, ne može se odvijati pasivno. Stoga, aktivan transport zahtijeva energiju, koji se dobiva razgradnjom adenozin trifosfata (ATP). Aktivni transport je vrlo zahtjevan metabolički proces, jer neke stanice mogu koristiti i do 50% svoje energije samo za aktivni transport.
Ključni primjer aktivnog transportera je natrij-kalij (Na/KATPaza) pumpa. Funkcija natrij-kalijeve pumpe je izvoz tri iona natrija u zamjenu za dva iona kalija. Ovo je ključno za održavanje potencijala membrane u mirovanju. Membranski potencijal (električni potencijal) predstavlja razliku potencijala između dvije ionske otopine – izvanstanične tekućine (ECT, predstavljena tekućinom izvan stanica) i intracelularne tekućine (ICT, unutarstanična tekućina), odvojene polupropusnom staničnom membranom. Svaka promjena ionskih koncentracija u unutarstaničnom i izvanstaničnom prostoru rezultira promjenom membranskog potencijala.
Neki membranski proteini uključeni u olakšanu difuziju ili aktivni transport mogu transportirati više molekula ili iona odjednom – to je poznato kao “kotransport”. Kada se molekule kreću u istom smjeru, to je poznato kao “simport”. Kada se neke molekule kreću u jednom smjeru, a druge u suprotnom smjeru, to je poznato kao ‘antiport’. Natrij-kalijeva pumpa je primjer antiportera.
Natrij-kalijeva pumpa neophodna je za više fizioloških procesa a njegovo kontroliranje lijekovima može biti klinički korisno. Nasuprot tome, lijekovi koji uz svoje primarno djelovanje djeluju na pumpu mogu uzrokovati neželjene nuspojave. Primjeri lijekova koji utječu na natrij-kalijevu pumpu uključuju:
- Spironolakton – antagonist aldosteronskih receptora, blokira natrij-kalijevu pumpu u distalnom zavojitom tubulu i sabirnom kanalu (nefrona). To smanjuje reapsorpciju natrija kroz epitelni natrijev kanal (ENaC) i stoga smanjuje reapsorpciju vode. Ovo djelovanje je korisno kod zatajenja srca i bolesti jetre;
- Digoksin – blokira natrij-kalijevu pumpu, uglavnom u miokardu, što dovodi do nakupljanja intracelularnog kalcija, smanjujući otkucaje srca produžujući akcijski potencijal kardiomiocita (stanice srčanog mišića). Također povećava snagu kontrakcije miokarda. Koristan je kod zatajenja srca i fibrilacije atrija;
- Glukokortikoidi – imaju određeni stupanj unakrsne reakcije na mineralokortikoidni receptor u distalnom zavojitom tubulu/sabirnom kanalu (nefrona). To povećava aktivnost natrij-kalijeve pumpe, što dovodi do suprotnog učinka od spironolaktona (diuretik koji se koristi za liječenje nakupljanja tekućine zbog zatajenja srca, ožiljaka na jetri ili bolesti bubrega). S vremenom to dovodi do zadržavanja vode i naknadnog oticanja (edema) kod ovih pacijenata.
Reference:
1. TeachMePhysiology. Aktivni transport
2. Biološki rječnik. Aktivni transport
3. Nacionalni centar za biotehnološke informacije (NCBI). Fiziologija, Aktivni transport