ΑΝΤΛΙΕΣ ΡΥΘΜΙΣΗΣ ΤΗΣ ΟΜΟΙΟΣΤΑΣΙΑΣ ΤΟΥ ΚΑΛΙΟΥ ...

Αντλίες ομοιοστασίας ΚΑντλίες ομοιοστασίας Κ++

Na+/K+ATPάση

Η+/K+ATPάση

Κανάλια καλίου

Συμμεταφορέας Κ+/Cl-

Na+/K+ATPάση

Υπάρχει σε όλα τα κύτταρα

Απωθεί 3Na+ και εισάγει 2Κ+ με 1 ATP

Ενδοκυττάρια κατανομή του Κ+ και η εξωκυττάρια του Na+

Αποτελείται πάντοτε από α και β υποομάδες και σε κάποιους ιστούς από μια γ υποομάδα

Άλλες δράσεις Πολικότητα του κυττάρου, tight junctions, κινητικότητα του

κυττάρου, δομή και διατήρηση του κυτταροσκελετού, επικοινωνία μεταξύ των κυττάρων, καρκινογένεση

3Na3Na++

2K2K++

NaNa++-K-K+ +

ATPaseATPase

ATP

ADP +P

Na+/K+ATPάση

Η+/K+ATPάση

Βρίσκεται στο στόμαχο, στο κόλον, στα νεφρικά σωληνάρια και στον προστάτη

Εισάγει στο κύτταρο 1 Κ+ για κάθε Η+ που εκκρίνει

Αποτελείται από 2 υποομάδες α και β

KK++

HH++

HH++-K-K+ +

ATPaseATPaseATP

ADP +P

Η+/K+ATPάση

Κανάλια καλίου

Βρίσκονται σχεδόν σε όλα τα κύτταρα

Χωρίζονται σε 3 οικογένειες

6 ή 7 περιοχές στην μεμβράνη και 1 πόρο (6/7TM-1P)

4 περιοχές στην μεμβράνη και 2 πόρους (4TM-2P)

2 περιοχές στην μεμβράνη και 1 πόρο (2TM-1P)

KK++

Κανάλια K+

Αντλίες γαστρεντερικού σωλήνα• Σιελογόνοι αδένες

• Στόμαχος

• Παχύ έντερο

«Αισθητήρες» Κ+ της τροφήςΉπαρ και σκελετικοί μύεςΙδρωτοποιοί αδένεςΝεφρός

• Εγγύς εσπειραμένο σωληνάριο

• Παχύ ανιόν σκέλος της αγκύλης του Henle

• Άπω νεφρώνας

Αντλίες ομοιοστασίας ΚΑντλίες ομοιοστασίας Κ++

Αντλίες γαστρεντερικού σωλήνα• Σιελογόνοι αδένες

• Στόμαχος

• Παχύ έντερο

«Αισθητήρες» Κ+ της τροφήςΉπαρ και σκελετικοί μύεςΙδρωτοποιοί αδένεςΝεφρός

• Εγγύς εσπειραμένο σωληνάριο

• Παχύ ανιόν σκέλος της αγκύλης του Henle

• Άπω νεφρώνας

Αντλίες ομοιοστασίας ΚΑντλίες ομοιοστασίας Κ++

Σιελογόνοι αδένες

Έκκριση ~ 20-25 mEq/L Κ+

Μέσω καναλιών Κ+ KCNN4 KCNMA1 (ή MaxiK)

Ρύθμιση μέσω ακετυλοχολίνης

Πόρος σιελογόνου αδένα

Βασική πλευράΒασική πλευράΚύτταροΚύτταρο πόρου πόρου σιελογόνου αδένασιελογόνου αδένα

ΑυλόςΑυλός

NHE1NHE1ΗΗ++

NaNa++

3Na3Na++

2K2K++

NaNa++-K-K+ +

ATPaseATPase

NBC

NaNa++

HCOHCO33

--

ClCl--

KK++

NHE2-3NHE2-3ΗΗ++

NaNa++

NaNa++ENaC

CFTR

HCOHCO33

--

ClCl--

KK++

KK++KCNN4

MaxiK

Αντλίες γαστρεντερικού σωλήνα• Σιελογόνοι αδένες

• Στόμαχος

• Παχύ έντερο

«Αισθητήρες» Κ+ της τροφήςΉπαρ και σκελετικοί μύεςΙδρωτοποιοί αδένεςΝεφρός

• Εγγύς εσπειραμένο σωληνάριο

• Παχύ ανιόν σκέλος της αγκύλης του Henle

• Άπω νεφρώνας

Αντλίες ομοιοστασίας ΚΑντλίες ομοιοστασίας Κ++

Στόμαχος

Βασική πλευράΒασική πλευράΚαλυπτήριο Καλυπτήριο κύτταροκύτταρο στομάχουστομάχου

ΑυλόςΑυλός

3Na3Na++

2K2K++

NaNa++-K-K+ +

ATPaseATPase

ΑΕ

HCOHCO33

--

ClCl--

KK++

ClCl--

HH22OO +CO+CO22

ΚΚ++

ΗΗ++

ΗΗ++-K-K+ +

ATPaseATPase

ΚΚ++

KCNQ1/Ε2

ΗΗClCl

Αντλίες γαστρεντερικού σωλήνα• Σιελογόνοι αδένες

• Στόμαχος

• Παχύ έντερο

«Αισθητήρες» Κ+ της τροφήςΉπαρ και σκελετικοί μύεςΙδρωτοποιοί αδένεςΝεφρός

• Εγγύς εσπειραμένο σωληνάριο

• Παχύ ανιόν σκέλος της αγκύλης του Henle

• Άπω νεφρώνας

Αντλίες ομοιοστασίας ΚΑντλίες ομοιοστασίας Κ++

Ανιόν κόλονΒασική πλευράΒασική πλευράΚύτταροΚύτταρο κολικής κολικής

κρύπτηςκρύπτηςΑυλόςΑυλός

3Na3Na++

2K2K++

NaNa++-K-K+ +

ATPaseATPase

NBCNaNa++

HCOHCO33

--

NHENHE

ΗΗ++

NaNa++

KK++

KK++ KCNN4

DRAClCl--

HCOHCO33

--

KK++ KCNQ1/E3

NKCC1

NaNa++

KK++

2Cl2Cl--

ClCl--

Ανιόν κόλονΒασική πλευράΒασική πλευράΕπιφανειακό Επιφανειακό

κύτταρο ανιόντος κύτταρο ανιόντος κόλουκόλου

ΑυλόςΑυλός

3Na3Na++

2K2K++

NaNa++-K-K+ +

ATPaseATPase

NBCNaNa++

HCOHCO33

--

NHENHE

ΗΗ++

NaNa++

KK++

KK++ KCNN4DRAClCl--

HCOHCO33

--

KK++ KCNQ1/E3

NKCC1

NaNa++

KK++

2Cl2Cl--

ClCl--CFTR

KCNK5

ClC 2ClCl--

KK++

HCOHCO33

-- ή ή ClCl--

SCFASCFA

MaxiK

KK++MaxiK

Κατιόν κόλον και σιγμοειδέςΒασική πλευράΒασική πλευράΕπιφανειακό Επιφανειακό

κύτταρο κατιόντος κύτταρο κατιόντος κόλουκόλου

ΑυλόςΑυλός

3Na3Na++

2K2K++

NaNa++-K-K+ +

ATPaseATPase

NBCNaNa++

HCOHCO33

--

KK++

KK++ KCNN4

DRAClCl--

HCOHCO33

--

KK++ KCNQ1/E3

NKCC1

NaNa++

KK++

2Cl2Cl--

ClCl--CFTR

KCNK5

ClC 2ClCl--

KK++

HCOHCO33

-- ή ή ClCl--

SCFASCFA

MaxiK

ΚΚ++

ΗΗ++

ΗΗ++-K-K+ +

ATPaseATPase

NaNa++ENaC

Αντλίες γαστρεντερικού σωλήνα• Σιελογόνοι αδένες

• Στόμαχος

• Παχύ έντερο

«Αισθητήρες» Κ+ της τροφήςΉπαρ και σκελετικοί μύεςΙδρωτοποιοί αδένεςΝεφρός

• Εγγύς εσπειραμένο σωληνάριο

• Παχύ ανιόν σκέλος της αγκύλης του Henle

• Άπω νεφρώνας

Αντλίες ομοιοστασίας ΚΑντλίες ομοιοστασίας Κ++

«Αισθητήρες» Κ+ της τροφής

«Αισθητήρες» στο έντερο και την πυλαία κυκλοφορία

Feedforward μηχανισμός ρύθμισης Κ+

Γεύμα ΚΓεύμα Κ++

↑ ↑ ΚΚ+ + ορούορού

επινεφρίδιαεπινεφρίδια

αλδοστερόνηαλδοστερόνη

Καλιούρηση

+

+

+

-

Παλίνδρομη ρύθμιση “feedback”

Ρύθμιση “feedforward” Γεύμα ΚΓεύμα Κ++

Καλιούρηση

Ηπατοπυλαίος αισθητήρας

Εντερικός αισθητήρας

+

+ +

+

Χωρίς αύξηση Κ

Χωρίς αύξηση Κ

++ ορού ή αύξηση αλδοστερόνης

ορού ή αύξηση αλδοστερόνης

?

Ηπατοπυλαίος αισθητήρας

Απόδειξη στον άνθρωπο

Ευαίσθητος στη βουμετανίδη συμμεταφορέας Na+/K+/2Cl-

Μεταφορά του ερεθίσματος με το νευρικό σύστημα

Αντλίες γαστρεντερικού σωλήνα• Σιελογόνοι αδένες

• Στόμαχος

• Παχύ έντερο

«Αισθητήρες» Κ+ της τροφήςΉπαρ και σκελετικοί μύεςΙδρωτοποιοί αδένεςΝεφρός

• Εγγύς εσπειραμένο σωληνάριο

• Παχύ ανιόν σκέλος της αγκύλης του Henle

• Άπω νεφρώνας

Αντλίες ομοιοστασίας ΚΑντλίες ομοιοστασίας Κ++

Ήπαρ και σκελετικοί μύες

>90% του σωματικού Κ+

Ενδοκυττάριο Κ+: 140-150meq/L Εξωκυττάριο Κ+: 3,5-5meq/L

Buffer μεταβολών του εξωκυτταρίου Κ+

α2/β Na+/K+ATPάση ευαίσθητη στην ινσουλίνη

Γεύμα ΚΓεύμα Κ++

↑ ↑ ΚΚ+ + ορούορού

+

Ινσουλίνη

+

-

↑ Na+/K+ATPάσηΕίσοδος Κ+

Μυϊκή δραστηριότητα

Έξοδος Κ+

↑ Na+/K+ATPάσηεπανείσοδος Κ+ Καλιούρηση

Αντλίες γαστρεντερικού σωλήνα• Σιελογόνοι αδένες

• Στόμαχος

• Παχύ έντερο

«Αισθητήρες» Κ+ της τροφήςΉπαρ και σκελετικοί μύεςΙδρωτοποιοί αδένεςΝεφρός

• Εγγύς εσπειραμένο σωληνάριο

• Παχύ ανιόν σκέλος της αγκύλης του Henle

• Άπω νεφρώνας

Αντλίες ομοιοστασίας ΚΑντλίες ομοιοστασίας Κ++

Ιδρωτοποιοί αδένες

Έκκριση ~ 9 mEq/L K+

Κανάλια Κ+

Ρύθμιση από αλδοστερόνη

Αντλίες γαστρεντερικού σωλήνα• Σιελογόνοι αδένες

• Στόμαχος

• Παχύ έντερο

«Αισθητήρες» Κ+ της τροφήςΉπαρ και σκελετικοί μύεςΙδρωτοποιοί αδένεςΝεφρός

• Εγγύς εσπειραμένο σωληνάριο

• Παχύ ανιόν σκέλος της αγκύλης του Henle

• Άπω νεφρώνας

Αντλίες ομοιοστασίας ΚΑντλίες ομοιοστασίας Κ++

↑ ή κφ πρόσληψη Κ+

απορρόφηση ~ 67% Κ+

↓ Κ+

απορρόφηση ~ 67% Κ+

ΕΕΣΕΕΣ

↑ ή κφ πρόσληψη Κ+

απορρόφηση ~ 25% Κ+

↓ Κ+

απορρόφηση ~ 25% Κ+

↓ Κ+

απορρόφηση ~ 3% Κ+

↑ ή κφ πρόσληψη Κ+

έκκριση 10-50% Κ+

ΠΑΣΑΗΠΑΣΑΗ

ΑΕΣΑΕΣ

ΑΣΑΣ

↑ ή κφ πρόσληψη Κ+

έκκριση 5-30% Κ+

↓ Κ+

απορρόφηση ~ 10% Κ+

Εγγύς εσπειραμένο σωληνάριο

NaNa++

3HCO3HCO33

--

NHE1NHE1

ΗΗ++

NaNa++ 3Na3Na++

2K2K++

NaNa++-K-K+ +

ATPaseATPase

Περισωληναριακό Περισωληναριακό τριχοειδέςτριχοειδές

Κύτταρο εγγύς Κύτταρο εγγύς εσπειραμένου εσπειραμένου σωληναρίουσωληναρίου

Αυλός Αυλός σωληναρίουσωληναρίου

KK++

KK++

V0+ -

KK++

Παχύ ανιόν σκέλος της αγκύλης του Henle

3Na3Na++

2K2K++

NaNa++-K-K+ +

ATPaseATPase

Περισωληναριακό Περισωληναριακό τριχοειδέςτριχοειδές

Κύτταρο ΠΑΣΑ Κύτταρο ΠΑΣΑ HenleHenle

Αυλός Αυλός σωληναρίουσωληναρίου

KK++

NaNa++ KK+ +

CaCa2+ 2+

MgMg2+2+

V0+ -

KK++

NKCC1

NaNa++

NHNH44++ ή ή KK++2Cl2Cl--

Ca2+CaR

V2 AVP

ClCl--

↑cAMP

KCNJ1PKA

NO-cGMP

PKC↑pH↓

20-HETEATP↑ ↑AA

Περισωληναριακό τριχοειδές

α-εμβόλιμο κύτταρο

Αυλός σωληναρίου

3Na3Na++

2K2K++

NaNa++-K-K+ +

ATPaseATPase

NBCHCOHCO

33--

KK++

KCNK1

ClCl--

KK++

MaxiK

ΚΚ++

ΗΗ++

ΗΗ++-K-K+ +

ATPaseATPase

Άπω νεφρώναςΆπω νεφρώνας

ClCl--

ΗΗ++

Ταχύτητα Ταχύτητα ροήςροήςCaCa2+2+

MAPK

Άπω νεφρώναςΆπω νεφρώναςΠερισωληναριακό

τριχοειδέςΒασικό κύτταρο

3Na3Na++

2K2K++

NaNa++-K-K+ +

ATPaseATPase

KK++

KCNK1KK++

MaxiK

KK++

ClCl--

KK++KCNJ1

Αυλός σωληναρίου

Cl-

HCO3-

pH

Ταχύτητα Ταχύτητα ροήςροήςCaCa2+2+ AVP

ATP↑Ca2+ ↑pH↓

AVPAVP

MAPK

pH↓ATP↑AA

WNK

CamKIIPKA

MAPKPKC

PKASGKATP↑AVP

PD↑PKApH↑NO

cGMPpPKC

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ

Οι κυριότερες αντλίες ρύθμισης της ομοιοστασίας του καλίου είναι η Na+/K+ATPάση, η Η+/K+ATPάση και τα κανάλια καλίου

Η Na+/K+ATPάση υπάρχει σε όλα τα κύτταρα και σε αυτήν οφείλεται η ενδοκυττάρια κατανομή του Κ+ και η εξωκυττάρια του Na+. Σμιλεύει τις οξείες μεταβολές του Κ+, ρυθμίζοντας την ενδο-εξωκυττάρια κατανομή του

Ο αντιμεταφορέας Η+/K+ATPάση βοηθά στην κατακράτηση Κ+, όταν χρειάζεται, από το παχύ έντερο και κυρίως από τον άπω νεφρώνα

Τα κανάλια Κ+ βρίσκονται σχεδόν σε όλα τα κύτταρα και σε αυτά κυρίως οφείλεται η έκκριση Κ+ από το παχύ έντερο και τον άπω νεφρώνα, σε περιπτώσεις περίσσειας Κ+

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ