Nama : Dini Nur Azizah Kelas : A12D NIM : D1A151206 Resume Farmakologi Molekuler Transporter membran adalah protein membran integral yang mampu menengahi transportasi ion menengah atau molekul polar, seperti asam amino, gula, atau nukleotida ke dalam sel. Fungsi utama adalah untuk memungkinkan molekul melewati membran plasma, sehingga memungkinkan sel untuk berkomunikasi dengan lingkungan ekstraseluler, untuk memenuhi kebutuhan metabolisme mereka dan untuk menjaga homeostasis ion. Uniporters memediasi transportasi zat tunggal mengeksploitasi perbedaan potensial elektrokimia yang dibuat oleh transporter lainnya. Cotransporters mencapai transportasi simultan dari dua spesies ionik atau zat terlarut lain dan dapat diklasifikasikan menjadi antiporters dan symporters. Antiporters memediasi transportasi simultan dari dua spesies ionik atau zat terlarut lainnya bergerak ke arah yang berlawanan melalui membrane yang tergantung pada gradien konsentrasi. Proses ini menyediakan energi untuk mempertahankan pengangkutan zat terlarut lainnya terhadap gradien konsentrasinya. Demikian pula untuk antiporters, symporters mengeksploitasi aliran zat terlarut bawah gradien untuk bergerak molekul lain terhadap gradien konsentrasi, tetapi antara dua zat terlarut bergerak ke arah yang sama. TRANSPORTER KLASIFIKASI ATP-Dependent Transporters Aktif Transport aktif memungkinkan zat terlarut melintasi membran plasma terhadap gradien konsentrasi dan dimediasi oleh protein membran yang disebut ATP-dependent transporter, karena mereka memerlukan ATP untuk pasokan energi. Dibagi menjadi ATP-binding cassette (ABC) transporter, transporter P, dan F dan pengangkut V. ABC transporter memanfaatkan energi yang dilepaskan oleh hidrolisis ATP untuk mengangkut berbagai zat (seperti lipid, ion, molekul kecil, polipeptida besar, dan obat-obatan) melalui membran sel dan transportasi empedu, dan respon obat yang abnormal. P transporter diutus ke ion transportasi terdiri dari rantai polipeptida tunggal yang secara bersamaan dapat menghidrolisis molekul ATP dan transportasi. F dan V transporter yang ATPase terlibat secara eksklusif di transportasi proton. kelas ini ATPase secara struktural lebih kompleks dibandingkan dengan dua lainnya, yang dibentuk oleh subunit protein lebih yang berkumpul di membran kompartemen intraseluler yang berbeda. Transporters ATP-Independen Berbeda dengan transpor aktif, transpor pasif berlangsung sesuai dengan gradien konsentrasi dan karenanya tidak memerlukan energi biokimia dari ATP. Ini mungkin dimediasi oleh protein membran yang disebut zat terlarut pembawa (SLC) transporter. Superfamili transporter SLC meliputi gen yang mengkode protein mediasi yang disebut transportasi difasilitasi dan gen yang mengkode protein mediasi transport aktif sekunder digabungkan ke pertukaran ion. Kepentingan farmakologi di ini transporter membran berada dalam kenyataan bahwa senyawa yang mampu memodulasi aktivitas mereka dapat b erkontribusi untuk mengubah farmakokinetik dan sifat farmakodinamik obat. NA1K + ATPase Pompa NalK-LATPase adalah kompleks protein ubiquitously dinyatakan dalam tubuh manusia, yang memainkan peran yang relevan dalam pemeliharaan Na + dan K + homeostasis . Struktur Na + / K + -ATPase. NalK + -ATPase adalah heterodimer, yang terdiri dari subunit (kiri) dan fl-subunit (kanan), yang mungkin berhubungan dengan subunit ketiga yang disebut y. Sistem transportasi ini menggunakan 40-70% dari seluruh energi yang dibutuhkan untuk mempertahankan transportasi ion yang digunakan untuk bertukar natrium seluler dan ekstraseluler kalium dengan stoikiometri 3 Na ±: 2K ±. Struktur Na ± / K + -ATPase milik P-jenis ATPase keluarga, yang juga terdiri dari H + / K + pompa dan Ca2 + ATPase. Berikut hidrolisis ATP, anggota keluarga ini mengalami autofosforilasi memicu perubahan konformasi penting untuk fungsi yang benar. Walaupun semua P-jenis ATPase berbagi struktur yang sama dan terdiri dari kompleks heterodimeric, perbedaan fungsional yang signifikan timbul dari perbedaan dalam komposisi mereka. Secara khusus, Nat / KtATPase terdiri dari inti heterodimeric, terdiri dari alpha dan beta subunit, yang mungkin berhubungan dengan subunit ketiga yang disebut gamma. Subunit alphadalah protein 112 kDa yang mengandung 10 segmen trans-membran, dengan N- intraseluler dan C-terminal. Subunit beta adalah glikosilasi protein 35 kDa yang mengandung segmen tunggal transmembran. Subunit gamma adalah protein membran 6,5 kDa yang rekan untuk Na ÷ / K + -ATPase dengan cara spesifik jaringan. Properti biofisik dan Keterlibatan dalam intraseluler Signaling Nat / K + -ATPase modus operasinya menunjukkan bahwa alternatif pompa antara dua negara mungkin, bernama El dan E2, memiliki konformasi yang berbeda dan afinitas untuk Nat dan Kt ion. Na ± / K + -ATPase mengangkut Nat dan Kt ion dalam rasio 3: 2 yang bekerja sebagai transporter electrogenic, karena setiap siklus aktivitas menentukan transportasi bersih dari muatan positif di luar sel. Secara khusus, aktivasi Nat / K + -ATPase telah dikaitkan sinyal intraseluler diperantarai oleh kinase dari Src, Ras, MEK, dan keluarga ERK atau oleh faktor-faktor transkripsi seperti NF-KB. Sifat multifungsi Na ± / K + -ATPases mungkin karena jumlah besar isoform yang ada untuk setiap subunit yang merupakan pompa ini. Farmakologi dari NalK ± ATPase Sejumlah besar obat yang mampu secara khusus berinteraksi dengan Na ± / K + ATPase pump dan menghambat aktivitas katalitik telah diisolasi dari tumbuhan dan hewan. Kelompok terbesar diwakili oleh steroid kardiotonik, juga disebut glikosida jantung atau steroid jantung (lihat Tambahan E 28,2, "Jantung Glikosida"). Senyawa dan beberapa turunannya terutama digunakan dalam pengobatan penyakit jantung. Secara khusus, glikosida digitalis dan derivatif digunakan untuk pengobatan gagal jantung dan beberapa fenomena takikardi dan kardiomiopati dilatasi. 1-11K + ATPase 1-1 + / K + -ATPase milik P-jenis ATPase keluarga transporter. Pompa ini diidentifikasi sekitar 50 tahun yang lalu dalam ragi, ketika diamati bahwa, selama fermentasi, sel mampu mengeluarkan jumlah besar zat asam, dan pH lebih lanjut diturunkan setelah penambahan glukosa ke dalam media kultur. . Pentingnya 348 t ran s p ort er ME MBR A N E subunit subunit b The beta subunit adalah glikosilasi protein 35 kDa yang mengandung segmen tunggal transmembran. Hal ini memainkan peran kunci dalam Nat / K + -ATPase pematangan, transportasi, dan stabilisasi dan juga menyajikan residu kunci K ± dan ouabain mengikat. Subunit gamma adalah protein membran 6,5 kDa yang rekan untuk Na ÷ / K + -ATPase dengan cara spesifik jaringan. Meskipun tidak penting untuk ekspresi dan aktivitas pompa, subunit ini hadir dalam rasio 1: 1 dengan alpha subunit dan beta subunit, dan itu mempengaruhi Nat / K + ATPase fungsi dan distribusi dan dapat meningkatkan afinitas untuk ATP. GAMBAR 28.1 Struktur Na + / K + -ATPase. NalK + -ATPase adalah heterodimer, yang terdiri dari subunit (kiri) dan fl-subunit (kanan), yang mungkin berhubungan dengan subunit ketiga yang disebut y (tidak ditampilkan dalam gambar). Sistem transportasi ini disorot oleh fakta bahwa ia menggunakan 40-70% dari seluruh energi yang dibutuhkan untuk mempertahankan transportasi ion. Energi ini digunakan untuk bertukar natrium intraseluler dan ekstraseluler kalium dengan stoikiometri 3 Na ±: 2K ±. Nat / K + -ATPase juga dari pentingnya untuk menjaga Kt dan Nat transmembran gradien. Saldo gradien ini sangat penting untuk transportasi sekunder ion lain seperti Ca2 + melalui NCX dan proton melalui NHE. Selain itu, Nat / K + -ATPase sangat penting untuk melestarikan osmolaritas sel dan potensial istirahat. Meskipun fungsi-fungsi ini sangat penting untuk neuronal, jantung, dan sel-sel ginjal, semua sel tubuh manusia pada akhirnya tergantung pada fungsi yang benar dari pompa ion ini. Struktur Na + / K + -ATPase adalah transporter membran pertama yang diidentifikasi lebih dari 50 tahun yang lalu, dan masih salah satu transporter membran yang paling banyak dipelajari. Karakterisasi sistem transportasi ini dilakukan pada tahun 1957 oleh Jens Christian Skou, yang pada tahun 1997 dianugerahi Penghargaan Nobel dalam Kimia untuk pekerjaan ini. Na ± / K + -ATPase milik P-jenis ATPase keluarga, yang juga terdiri dari H + / K + pompa dan Ca2 + ATPase. Berikut hidrolisis ATP, anggota keluarga ini mengalami autofosforilasi memicu perubahan konformasi penting untuk fungsi yang benar. Walaupun semua P-jenis ATPase berbagi struktur yang sama dan terdiri dari kompleks heterodimeric, perbedaan fungsional yang signifikan timbul dari perbedaan dalam komposisi mereka. Secara khusus, Nat / KtATPase terdiri dari inti heterodimeric, terdiri dari alpha dan beta subunit, yang mungkin berhubungan dengan subunit ketiga yang disebut gamma (Gambar. 28,1). subunit ini memiliki sifat yang berbeda dan karakteristik. The alpha subunit adalah protein 112 kDa yang mengandung 10 segmen trans-membran, dengan N- intraseluler dan C-terminal. Ini berisi situs untuk ATP mengikat dan fosforilasi serta untuk transportasi ion dan karena itu adalah inti katalitik dari pompa. Properti biofisik dan Keterlibatan dalam intraseluler Signaling Nat / K + -ATPase modus operasi umumnya digambarkan sesuai dengan model Albers-Post. Model ini menunjukkan bahwa alternatif pompa antara dua negara mungkin, bernama El dan E2, memiliki konformasi yang berbeda dan afinitas untu k Nat dan Kt ion. Transisi antara dua tahap ini tergantung pada tegangan dan Nat, K ±, dan ATP konsentrasi dan disertai dengan ekspor bert urutturut ion natrium dan impor ion kalium (Gambar. 28,2). Sejak Na ± / K + -ATPase mengangkut Nat dan Kt ion dalam rasio 3: 2, ia bekerja sebagai transporter electrogenic, karena setiap siklus aktivitas menentukan transportasi bersih dari muatan positif di luar sel. sistem transportasi aktif seperti melibatkan kedua 02 konsumsi dan hidrolisis ATP. Selain mewakili mekanisme penting transportasi ion, Nal- / K + -ATPase juga dapat mengaktifkan beberapa jalur transduksi sinyal intraseluler. Secara khusus, aktivasi Nat / K + -ATPase telah dikaitkan sinyal intraseluler diperantarai oleh kinase dari Src, Ras, MEK, dan keluarga ERK atau oleh faktor-faktor transkripsi seperti NF-KB. Sifat multifungsi Na ± / K + -ATPases mungkin karena jumlah besar isoform yang ada untuk setiap subunit yang merupakan pompa ini. Farmakologi dari NalK ± ATPase Sejumlah besar obat yang mampu secara khusus berinteraksi dengan Na ± / K + ATPase pump dan menghambat aktivitas katalitik telah diisolasi dari tumbuhan dan hewan. Kelompok terbesar diwakili oleh steroid kardiotonik, juga disebut glikosid a jantung atau steroid jantung (lihat Tambahan E 28,2, "Jantung Glikosida"). Senyawa dan beberapa turunannya terutama digunakan dalam pengobatan penyakit jantung. Secara khusus, glikosida digitalis dan derivatif digunakan untuk pengobatan gaga l jantung dan beberapa fenomena takikardi dan kardiomiopati dilatasi. Misalnya, pengobatan dengan dosis rendah digoxin (0,5-0,9 ng / ml) secara signifikan meningkatkan kondisi klinis umum pasien gagal jantung. Namun, meskipun memperbaiki kondisi klinis secara keseluruhan dari pasien ini, derivatif digitalis tidak meningkatkan tingkat kelangsungan hidup mereka. Dari sudut pandang kimia, struktur senyawa ini terdiri 1-1-1K + ATPase El -P 349 1 • (E. CD - El -ATP L Sodium Kalium 1) ATP ® Fosfat GAMBAR 28.2 Na + / K-LATPase Model operasi. Modus operasi NalKLATPase umumnya dijelaskan menurut model Albers-Post. Dalam model ini, bergantian pompa antara dua negara mungkin, bernama El dan E2, yang berbeda dalam konformasi dan Nat dan IC + afinitas. Transisi antara dua negara ini tergantung pada tegangan dan Na +, IC-, dan ATP konsentrasi dan digabungkan dengan berturut-turut Na + ekspor dan IC + impor. dua bagian: gula dan steroid disebut aglycone. senyawa farmakologis seperti telah ditemukan di daun, bunga, biji, akar, dan kulit dari berbagai macam tanaman. Asam atau hidrolisis enzimatik derivatif tersebut menimbulkan aglikon steroid, yang adalah racun convulsant. Di antara glikosida steroid utama, ada beberapa turunan dari Digitalis purpurea, digoxin dan digitoxin, yang saat ini digunakan sebagai cardiotonics, dan turunan dari Scilla maritima, yang digunakan sampai abad ketiga belas sebagai racun tikus. aglycone yang mengandung gugus R yang mendefinisikan kelas kimia glikosida cardioactive dan penting untuk fungsi mereka. Bagian gula bukannya tidak mempengaruhi mekanisme kerja dari molekul tetapi penting bagi yang mengikat pompa, untuk kegiatan modulatory, dan untuk farmakokinetik. glikosida jantung bertindak dengan mengikat bagian ekstraseluler dari a-subunit. Ini mengikat memunculkan perubahan konformasi yang mengarah ke tergantung dosis penghambatan pompa. Penghambatan ini kemudian mengarah ke peningkatan Na + intraseluler konsentrasi yang pada gilirannya menginduksi aktivasi NCX dalam modus kebalikan dari operasi, sehingga Na + ekstrusi dan Ca "entri. Ca" masuknya melalui jalur ini mengaktifkan Ca'-diinduksi Ca" reseptor (CICRs ) atau reseptor Ryanodine (RyRs) yang terletak di membran ER, yang mengarah ke peningkatan konsentrasi Ca' intraseluler (lihat juga Bab 12). ini Peningkatan bertanggung jawab untuk efek inotropik positif dari glikosida jantung. Selain itu, digoxin juga mampu mengurangi nada simpatik dan meningkatkan tonus vagus, mungkin karena aksinya pada baroreseptor. tonus vagus meningkat dan, pada tingkat lebih rendah, depresi yang digoxin diberikannya langsung pada atrioventrikular (AV) konduksi nodal menentukan respon ventrikel lebih lambat selama fibrilasi atrium. Saat ini, digoxin dianggap sebagai terapi lini kedua untuk pengobatan gagal jantung, setelah ACE inhibitor dan beta blocker. efek samping Digoxin telah ditandai dengan baik dan termasuk mual, gangguan penglihatan, kelelahan, ginekomastia, dan aritmia. Sejak digoxin mengikat Na + / K + ATPase pump dengan bersaing dengan K + ion mengikat, kondisi hipokalemia memperburuk efek samping. Oleh karena itu, penting untuk menyesuaikan dosis digoxin ketika pemberian itu bersamaan dengan obat yang mengganggu K + darah konsentrasi atau fungsi ginjal. 1-11K + ATPase 1-1 + / K + -ATPase milik P-jenis ATPase keluarga transporter. Pompa ini diidentifikasi sekitar 50 tahun yang lalu dalam ragi, ketika diamati bahwa, selama fermentasi, sel mampu mengeluarkan jumlah besar zat asam, 350 transporter MEMBRANE dan pH lebih lanjut diturunkan setelah penambahan glukosa ke dalam media kultur. Ini adalah indikasi bahwa tidak hanya ragi dapat mengeluarkan + ion H tetapi juga bahwa 1-1 + ekstrusi tergantung energi. Sebenarnya, transportasi proton terjadi secara electroneutral: 1-1 + ion diangkut dari sitoplasma dengan lingkungan ekstraseluler, sedangkan ion IC diangkut dari ruang ekstraseluler ke dalam sitoplasma. Subunit a (sitoplasm a) Struktur, Distribusi, dan Fungsi 1-1 + / K + -ATPase memiliki struktur heterodimeric yang terdiri dari alpha dan beta subunit (Gbr. 28,3). - ._./ Subun it 0 PPI situs mengikat (Ruang ekstraseluler) A-subunit dikodekan oleh gen ATP4A dan terdiri dari sekitar 1000 asam amino. subunit ini, diselenggarakan di 10 segmen transmembran, berisi situs katalitik enzim dan mem bentuk membuka pori-pori dalam membran sel, sehingga memungkinkan transportasi ion. N-subunit dikodekan oleh gen ATP4B dan terdiri dari sekitar 300 asam amino. Ini berisi domain sitoplasmik dari 36 asam amino, satu domain-transmembran, dan domain ekstraseluler yang sangat glikosilasi. subunit ini menstabilkan a-subunit dan diperlukan untuk fungsi yang benar dari pompa proton. Kedua alpha dan beta subunit mengandung beberapa sinyal untuk Beri dirangsang _ stira menargetkan pompa proton untuk membran sel. hat H + / K + -ATPase biasanya didefinisikan sebagai pompa proton lambung. Bahkan, meskipun pompa proton ini telah diidentifikasi di banyak jaringan tumbuhan dan hewan, transporter tersebut sangat terlibat dalam pengasaman isi lambung. Secara khusus, pompa proton terlokalisir di sel -sel parietal mukosa lambung (Gambar. 28,4). P3/r i ___-.--- 1 CA4 + cAMP 2K + 1 + Cl- ■ C H + / K + ATPase merupakan transporter electroneutral yang Ca2 1 + G menggunakan energi yang dilepaskan oleh hidrolisis ATP untuk 3NA + membawa satu proton dari sitoplasma ke ruang ekstraselular K+H+ sambil bergerak satu ion kalium dalam arah yang berlawanan. HCO3 Seperti dalam kasus P-jenis ATPase lainnya, gugus fosfat Baso-lateral permukaan ditransfer dari molekul ATP untuk carrier selama siklus transportasi. fosforilasi ini menyebabkan perubahan konformasi dalam H + / K + -ATPase yang menentukan transfer ion. Mekanisme transportasi analog dengan bahwa dari Na + / K + -ATPase, karena berlangsung melalui pembentukan dua intermediet reaktif, El dan E2, dengan afinitas mengikat yang berbeda untuk dua ion diangkut. Peraturan Pompa Lambung Proton sekresi asam lambung adalah proses yang dinamis dan kompleks yang diatur tidak hanya oleh faktor parakrin dan hormonal, seperti gastrin, histamin, ghrelin, dan somatostatin, tetapi juga oleh faktor-faktor neuronal. Selain itu juga dipengaruhi oleh rangsangan mekanik, seperti dinding distensi dan kimia zat lambung seperti kafein dan etanol. Secara khusus, faktor utama yang mampu merangsang sekresi asam yang histamin, gastrin, dan asetilkolin. GAMBAR 28.3 Struktur pompa 111K + ATPase proton. H + / K + ATPase adalah heterodimer yang terdiri dari a-subunit dan p-subunit. HCI permukaan apikal GAMBAR 28.4 Lambung parietal sel. Di permukaan basolateral reseptor hadir untuk gastrin (G), yang menginduksi pelepasan IP3 dan kemudian Ca2 +; asetilkolin (A), yang meningkatkan Ca2 + permeabilitas; dan histamin (H), yang mengaktifkan produksi cAMP. Selain itu, transporter membran lain seperti Ca2 + -ATPase, Na + / K + -ATPase, Na + / H +, dan C1- / HCO3 serta K + channel juga hadir. H + / K + - ATPase dan K + dan saluran Cl- ditemukan di vesikula dan membran kanalikuli (pembesaran). Setelah stimulasi, organel intraseluler tubulovesicular sekering dengan membran plasma dan membentuk kanalikuli sekretori (sc). Pompa demikian dalam kontak dengan cairan ekstraseluler, yang dapat mengikat ion K + hadir dalam lumen lambung dan melepaskan H + di perut. Histamin, yang dirilis oleh sel-sel yang dikenal sebagai enterochromaffinlike (ECL) sel, mengikat reseptor H2 yang meningkatkan kadar cAMP dengan mengaktifkan adenilat siklase. Gastrin, dilepaskan oleh sel G, mengikat reseptor CCK2, yang mengaktifkan fosfolipase C dan menginduksi Ca2 + rilis dalam sitosol. Gastrin juga mampu merangsang pelepasan histamin dari sel ECL. PLASMA MEMBRAN Ca2 + -ATPase 351 Asetilkolin, dibebaskan dari neuron intramural, mengikat reseptor M3 mengakibatkan peningkatan konsentrasi intraseluler ion Ca'. Aktivasi mekanisme transduksi sinyal ini akhirnya memberikan kontribusi untuk meningkatkan cAMP dan Ca" tingkat intraselular ini pada gilirannya menentukan aktivasi kinase intraseluler, sehingga mendukung transfer pompa proton dari sitoplasma ke membran Bahkan, dalam kondisi istirahat, HIK +.. - ATPase pump terkandung terutama dalam vesikel sitoplasma. Setelah stimulasi, vesikel ini bergerak ke arah dan sekering dengan membran plasma apikal, sehingga penyisipan dari pompa proton di membran sel apikal. Ketika stimulus sekretori berhenti, pompa proton diserap oleh endositosis , dan kompartemen tubular-vesikular dibangun kembali. Selain itu, seperti yang dibahas sebelumnya, Tidak hanya peningkatan, tetapi juga pengurangan sekresi asam oleh pompa proton halus diatur. Beberapa faktor yang mengurangi sekresi asam yang leptin, glucagon-like peptide 1, dan Helicobacter pylori. Secara khusus, regulasi sekresi asam oleh H. pylori terjadi pada tingkat transkripsi, karena bakteri ini mampu menghambat transkripsi HIK + ATPase-encoding gen. Farmakologi dari Pompa Lambung Proton Dua penyakit utama yang terkait dengan hipersekresi lambung ulkus peptikum dan gastroesophageal reflux. Sejak sekresi asam lambung terutama dimediasi oleh HIK + -ATPase, penghambatan sistem transportasi ini merupakan saat yang paling efektif untuk mengobati komplikasi akibat hipersekresi asam. Generasi pertama dari inhibitor pompa proton (PPI) diperkenalkan pada awal 1970-an ketika diamati bahwa Thioacetamide, turunan dari senyawa CMN 131, memiliki sifat antisekresi. perkembangan farmakologi lebih lanjut dari golongan senyawa ini telah menyebabkan sintesis omeprazole, yang telah dipasarkan sejak tahun 1980 dan saat ini merupakan terapi pilihan untuk ulkus peptikum dan gastroesophageal reflux. Pengikatan ini Benzimidazole diganti dengan bagian ekstra seluler dari pompa proton memerlukan lingkungan asam dan tidak dapat diubah. Bahkan, PPI harus diubah menjadi bentuk aktif mereka dengan rendah hadir pH di perut agar dapat mengikat residu sistein hadir di HI K + -ATPase sisi ekstraseluler. Karena mekanisme ini aktivasi, ada waktu latency antara pemberian obat dan respon. Untuk alasan ini, senyawa baru telah dikembangkan yang dapat diaktifkan juga pada pH yang lebih tinggi. Menjadi independen keasaman lambung, obat ini mengerahkan tindakan lebih cepat terapi. Selanjutnya, beberapa amina tersier berasal dari SCH28080 disintesis untuk meningkatkan farmakodinamik dan mengurangi efek samping dari senyawa awal. Kelas baru inhibitor dapat memblokir sekresi asam dengan bersaing dengan kalium ekstraseluler (PCAB). Lebih khusus, karena PCABs memusuhi K + mengikat HIK + ATPase, mereka mengikat ke sisi luminal membran reversibel. Mengingat mekanisme kerjanya, PCABs bertindak lebih cepat dari inhibitor pompa yang lama karena mereka tidak memerlukan aktivasi sebelumnya. Namun, karena noncovalent mereka mengikat HIK + -ATPase, dosis yang lebih tinggi dari obat ini diperlukan untuk mendapatkan efek blocking yang sama diamati dengan omeprazole dan turunannya. Meskipun kele mahan ini sedikit, PCABs (seperti soraprazan) masih mewakili kelas yang menjanjikan senyawa untuk mengobati penyakit yang berhubungan dengan hipersekresi asam lambung. overdosis mungkin senyawa ini dapat mengurangi aktivitas pompa proton, sehingga mengarah ke hypergastrinemia kompensasi, yang jika berkepanjangan, dapat menghasilkan parietal dan hiperplasia sel enterochromaffin. Konsekuensi klinis adalah sekresi asam Rebound yang dapat menyebabkan gejala dispepsia pada subyek sehat dan memperburuk gejala pada pasien dengan gastroesophageal reflux atau ulkus peptikum. PLASMA MEMBRAN Ca2 + -ATPase Membran plasma Ca2 + ATPase (PMCA) merupakan protein membran integral milik keluarga P-jenis ATPase. Hal ini bertanggung jawab untuk transportasi searah dari Ca "dari sitosol ke ruang ekstraselular. Fungsi yang tepat dari transporter ini adalah sangat penting untuk semua sel eukariotik untuk mempertahankan sitosol Ca" konsentrasi dalam rentang fisiologis (bekerjasama dengan NCX). PMCA dinyatakan dalam semua jaringan tubuh manusia, termasuk otak. energi untuk Ca" ekstrusi disediakan oleh hidrolisis ATP (satu ion Ca' diekstrusi untuk setiap molekul ATP dihidrolisis). transporter ini memiliki afinitas tinggi untu k Ca" (Km 100-200 nM) tetapi rendah Vmax. Sebaliknya, NCX, transporter lain mampu mengusir ion Ca', memiliki afinitas rendah untuk Ca 'tapi V tinggi .. PMCA afinitas untuk Ca' dapat lebih meningkat (20-30 kali lipat) oleh Celcalmodulin mengikat. Di CNS, PMCA, selain terlibat dalam intraseluler Ca" regulasi, juga terlibat dalam regulasi aktivitas sinaptik dan pelepasan neurotransmitter dari vesikel sinaptik. Dari sudut topologi pandang, PMCA berisi 10 segmen transmembran dengan C- intraseluler dan N-terminal. Segmen 70-200asam amino panjang di wilayah C-terminal berpartisipasi dalam regulasi pompa (Gambar. 28,5). Sejauh ini, empat isoform PMCA telah diidentifikasi, yaitu, PMCA1-PMCA4, dinyatakan dalam jaringan tubuh yang berbeda dan dikodekan oleh empat gen yang berbeda, mata uang ATP2B 1 ATP2B4. Lebih dari 20 varian dari protein ini ada, yang dihasilkan dari peristiwa splicing alternatif. 352 t ran s p o rt er M EMB R AN E GAMBAR 28,5 Struktur membran plasma Ca2 + ATPase. pompa terdiri dari 10 segmen transmembran dan intraseluler C dan N-terminal. Wilayah C-terminal berisi segmen 70-200aminoasam memiliki fungsi regulasi. PKC dan PKA menunjukkan protein kinase C dan protein kinase A situs fosforilasi, masing-masing. Nterminal situs fosforilasi (PKC) PMCA1 adalah protein di mana-mana dan tidak adanya tidak sesuai dengan kehidupan. PMCA2 dan PMCA3 bukan terutama C-terminal-GCO situs fosforilasi (PKA) dinyatakan dalam otot dan SSP. PMCA4 adalah isoform mana-mana lain; Namun, tidak seperti PMCA1, itu tidak penting bagi kehidupan tetapi dapat menentukan infertilitas pria. PMCA2 dan PMCA3 diaktifkan jauh lebih cepat daripada dua isoform lainnya. Hal ini penting dalam sel-sel yang memungkinkan masuknya jumlah tinggi Ca" ion ketika gembira, seperti halnya dari SSP dan sel-sel otot, di mana isoform ini sangat disajikan. Kegiatan PMCA cacat telah dijelaskan dalam sejumlah penyakit seperti tuli, diabetes, hipertensi, dan iskemia otak. Namun, masih belum jelas apakah defisit tersebut dalam kegiatan PMCA adalah penyebab sebenarnya dari penyakit atau peristiwa sekunder dan apakah defisit tersebut disebabkan oleh cacat pada PMCAs sendiri atau dalam protein entah bagaimana terkait dengan PMCAs. Tidak ada obat selektif mampu menghambat atau mengaktifkan PMCA. Sejauh ini, hanya dua modulator diketahui menghambat PMCA: vanadat (1-5 mM) dan eosin (1.510 TIM). Kedua modulator bertindak pada konsentrasi tinggi dan secara nonselektif dan telah digunakan hanya dalam stu di praklinis. Sarkoplasma / retikulum endoplasma Ca2 + -ATPase ER adalah intraseluler organel terbesar. Dalam UGD, sejumlah proses seluler kritis terjadi, seperti sintesis dan transportasi protein. Selain itu, merupakan situs utama dari fosfolipid, fosfatidilinositol, dan sintesis leukotrien. Selain mekanisme penting, ER juga mengambil bagian dalam penerimaan dan produksi sinyal sangat penting untuk aktivitas sel dan kelangsungan hidup. ER yang benar-benar terlibat dalam semua mekanisme diaktifkan oleh intraseluler Ca"(lihat juga Bab 12). Secara khusus, menjadi Ca terbesar 'toko, dapat menghasilkan Ca' arus antara sitosol dan lumen dalam respon terhadap rangsangan ekstraseluler. gerakan Ca' juga penting untuk kegiatan ER; memang, sintesis protein dan perakitan dikendalikan oleh Ca" ion hadir dalam lumen ER. ER Ca' homeostasis diatur oleh sistem molekuler banyak mampu menengahi fluks ion melalui membran intraseluler. Sistem ini meliputi: 1. Keluarga Ca'-ATPase hadir pada membran retikulum sarkoplasma disebut sarkoplasma / endoplasma ATPase retikulum kalsium (SERCAs). 2. Saluran mengendalikan intraseluler Ca" rilis ke dalam sitoplasma, seperti RyRs, inositol 1,4,5-trisphosphate reseptor (IP3Rs), dan saluran Ca' mungkin lain sebagai reseptor TRPV1. 3. saluran ion yang berkontribusi terhadap pemeliharaan potensial membran ER, menyeimbangkan arus yang dihasilkan oleh Ca" rilis dari toko ER Identitas saluran ini sebagian besar tidak diketahui;. Namun, trimerik saluran kation intraseluler (Trics) tampaknya memiliki peran penting dalam proses ini . Di antara sistem yang berbeda berkontribusi Ca" homeostasis dalam ER dan sitoplasma, SERCA memainkan peran paling penting. Struktur, Distribusi, dan Peraturan Mekanisme SERCA Struktur SERCA mencakup empat domain: domain transmembran (M domain) yang terdiri dari 10 segmen transmembran yang mengandung Ca "situs -binding dan tiga daerah sitoplasma disebut A, P, dan N domain A (aktuator) dan P (fosforilasi) domain yang digabungkan. ke domain M, sedangkan N (nukleotida mengikat) terkait dengan P domain (Gbr. 28,6). Pompa milik keluarga SERCA yang ubiquitously didistribusikan di semua sel tubuh. Perbedaan terjadi pada distribusi isoform SERCA. SERCA1 sebuah diungkapkan terutama di otot rangka dewasa dan SERCAlb adalah bentuk neonatal nya alternatif disambung. SERCA2a dinyatakan dalam otot rangka dan jantung dan pada tingkat yang sangat rendah di jaringan Nonmuscle. Sebaliknya, SERCA2b adalah ubiquitously dinyatakan. Peran SERCA3 belum ditentukan, dan ablasi genetik tidak menentukan konsekuensi fenotipik yang jelas, kecuali untuk defisit kecil dalam mekanisme relaksasi pembuluh darah dan otot polos trakea. isoform ini dinyatakan dengan besar NalCa2 + EXCHANGER 353 GAMBAR 28,6 Struktur sarkoplasma / endoplasma retikulum Ce ATPase (SERCA). Struktur SERCA terdiri dari empat domain: domain transmembran (M) yang terdiri dari 10 segmen transmembran dan mengandung Ca2 + -binding situs dan tiga domain sitoplasma domain disebut A (aktuator), P (fosforilasi), dan N (nukleotida mengikat). A dan P digabungkan ke domain utama (M), sedangkan N domain terkait dengan P. M sitoplasma ? Ffliititit? Lumen retikulum sarkoplasma N IUM 133 NH 2 S E B U A H N sejauh di usus, paru-paru, dan limpa, serta di banyak jaringan lain seperti otot rangka. Ca "ion dalam ER adalah faktor utama yang mengatur aktivitas SERCA. Secara khusus, peningkatan ER Ca" konsentrasi efektif dapat menghambat Ca' masuk ke UGD, sedangkan penurunan ER Ca" konsentrasi nikmat masuknya. mekanisme pengaturan ini melibatkan interaksi antara SERCA dan dua protein dalam mata uang calreticulin dan ERp57. Pada tinggi ER Ca" konsentrasi, calreticulin membentuk kompleks dengan ERp57 yang menghambat aktivitas SERCA. Sebaliknya, pada konsentrasi Ca' rendah, berdisosiasi calreticulinERp57 kompleks, yang menyebabkan peningkatan aktivitas pompa. Fisiologis Properties dan Farmakologi Modulation ER memainkan peran ganda dalam kontrol Ca' homeostasis menjadi baik toko dan sumber Ca" ion untuk lingkungan sitoplasma. Pompa SERCA menjaga Ca 'homeostasis dengan mempromosikan Ca' ekstrusi dari UGD ketika konsentrasi yang tinggi dan dengan membiarkan ca "- akumulasi dalam ER ketika ca". konsentrasi rendah Oleh karena itu, SERCA sangat penting dalam semua proses kehidupan, karena Ca" bertindak sebagai utusan kedua kritis mengontrol beberapa fungsi. Untuk alasan ini, SERCA tampaknya cukup penting pada mereka patologi, seperti infark miokard dan iskemia serebral, melibatkan perubahan Ca" konsentrasi intraseluler. obat terapi dapat selektif memodulasi aktivitas SERCA belum dijelaskan. Namun, senyawa yang mampu menghambat SERCA dengan potensi tinggi dan selektivitas, seperti thapsigargin, asam cyclopiazonic, dan 2,5-di- (t-butil) -dihydroxybenzene, barubaru ini telah diidentifikasi. Sejumlah obat (misalnya, artemisinin, rapamycin, siklosporin, coxibs, ivermectin) juga dapat menghambat SERCA, tetapi belum ditetapkan apakah properti penghambatan ini memberikan kontribusi untuk efek terapi mereka. NalCa2 + EXCHANGER The NCX adalah kapasitas tinggi dan rendah-afinitas transporter ion yang pertukaran tiga ion Na + untuk satu Ca" ion. Ketika konsentrasi intraseluler Ca'([Cani) meningkat dan sel perlu kembali ke tingkat beristirahat, ini pasangan mekanisme transportasi penukar Ca" penghabisan melawan gradien elektrokimia untuk Na + masuknya bawah gradien elektrokimia. modus operasi, yang didefinisikan sebagai modus maju atau Ca "penghabisan atau, lebih tepatnya, Ca" mekanisme -Keluar, membuat perbedaan 10.000 kali lipat konsentrasi Ca' antara kedua sisi membran sel. Dalam kondisi fisiologis atau patofisiologis lainnya, ketika konsentrasi Na + intraseluler ([Na]) saya naik atau depolarisasi membran terjadi mengurangi transmembran Na + elektrokimia gradien, NCX membalikkan modus operasinya dan memediasi Na + ekstrusi dan Ca" entri. Struktur dan Distribusi Tiga gen coding untuk tiga protein NCX yang berbeda, NCX1, NCX2, dan NCX3, telah diidentifikasi pada mamalia. Setiap gen dapat menimbulkan beberapa varian sambatan; 15 NCX1 dan 6 NCX3 varian sambatan telah dijelaskan sejauh ini. isoform ini berbagi homologi urutan sekitar 70%. Meskipun homologi urutan tinggi ini, tiga protein berbeda dalam sifat biokimia serta dalam sel dan jaringan distribusi. Na + / Ca" penukar NCX1 memiliki berat molekul 120 kDa dan terdiri dari 938 asam amino tersusun dalam 9 segmen transmembran (TMS 1-TMS9) dibagi menjadi domain hidrofobik N-terminal yang mengandung pertama 5 TMSs (TMS 1- TMS5) dan domain C-terminal hidrofobik yang mengandung terakhir 4 (TMS6-TMS9) (Gambar. 28,7). NCX2 dan NCX3 isoform terdiri dari 921 dan 927 asam amino dengan berat molekul 102 dan 105 kDa, masing-masing. The intervensi daerah antara TMS2 dan TMS3 disebut al-ulang, sementara wilayah antara TMS7 dan TMS8 disebut a2-repeat. Sementara al-repeat adalah ekstraseluler, a2-repeat adalah intraseluler; baik berpartisipasi dalam transportasi ion. N-terminal dan domain C-terminal dipisahkan oleh loop intraseluler 500amino-asam panjang, bernama f lingkaran. lingkaran ini memiliki fungsi regulasi tetapi tidak terlibat dalam transportasi ion. Kegiatan NCX langsung diatur oleh pH intraseluler dan 354 t r an s p ort er ME MBR A N E Li +, Co2, Ni2+, KBR7943, SEA0400 saya NH2 CHOSebuahl a2 ulangi 0441 Giu-X1P, bepridil, amiodaron, derivatif amiloride situs Ca2tregulatory GAMBAR 28,7 Struktur Na + / Ca2 + exchanger (NCX). Daerah yang disebut aldan a2-pengulangan mengambil bagian dalam transportasi ion. Domain N-terminal dipisahkan dari domain C-terminal oleh loop f intraseluler, yang memiliki fungsi regulasi dan tidak terlibat dalam transportasi ion. Situs mengikat untuk agen farmakologis yang paling umum berinteraksi dengan NCX juga ditampilkan. banyak molekul yang mengikat ke situs tertentu di f lingkaran. Molekulmolekul ini termasuk Ca' dan ion Na +, nitrat oksida (NO), protein kinase C, protein kinase A, ATP, dan phosphatidylinositol 4,5-bifosfat (PIP2). Sebuah hipotesis yang sangat baru-baru ini menunjukkan bahwa 938 aminoacids yang merupakan NCX diselenggarakan di 10 TMS. The NCX hampir ada di semua jenis sel. NCX1 hampir di mana-mana yang dinyatakan dalam banyak jaringan seperti SSP, jantung, otot rangka, otot polos, ginjal, mata, sistem kekebalan tubuh, dan sel-sel darah. Sebaliknya, NCX2 dan NCX3 diekspresikan secara eksklusif di sel otot saraf dan tulang. Pada tingkat sel, studi terbaru telah mengidentifikasi NCX di mitokondria dan inti. Peran NCX di organel -organel intraseluler saat ini sedang dipelajari. Properti biofisik dan Peran Fisiologis NCX pertukaran tiga Na + untuk satu Ca'. Ini memiliki afinitas untuk Ca' 10 kali lebih rendah dibandingkan dengan Ca 'ATPase pump. Namun, ketika diaktifkan untuk kapasitas maksimum, hal itu menunjukkan laju aliran 10-50 kali lebih tinggi dari Ca' ATPase. Oleh karena itu, NCX adalah afinitas rendah, kapasitas tinggi Ca" sistem penghabisan. Sebuah kepadatan dari sekitar 400 molekul NCX untuk milimeter membran plasma menghasilkan arus 30 pA / F. arah tergantung pada amplitudo arus yang dihasilkan o leh potensial membran sel (V.) dan Na + dan gradien Ca'. gradien ini menentukan NCX potensi pembalikan (ENcx) yang mewakili nilai V. di mana NCX membalikkan modus operasinya. NCX memainkan peran penting dalam repolarisasi sel jantung setelah kontraksi jant ung. Bahkan, otot kontraksi sel yang menentukan denyut jantung fisiologis sangat dipengaruhi oleh intraseluler Ca dapat baik masuk ke dalam sel melalui tegangan-gated Ca' saluran (VGCCs; lihat juga Bab 27) atau dapat dilepaskan dari retikulum sarkoplasma melalui Ca "- "Ca." diaktifkan saluran Ryanodine. Untuk menjaga Ca' homeostasis dan menjamin relaksasi kontraksi otot jantung, Ca" mekanisme penghabisan diperlukan. Di antara Ca ini "mekanisme penghabisan hadir dalam membran sel jantung, NCX memainkan peran utama. Memang, dengan beroperasi di 'mode ke depan,' itu mengatur intraseluler Ca" konsentrasi dan kontraktilitas jantung berikutnya. Sebaliknya, peran fisiologis NCX beroperasi di "modus terbalik" masih menjadi bahan perdebatan. Namun, diketahui bahwa modus seperti operasi terlibat dalam aksi mekanisme glikosida jantung (lihat Tambahan E 28,2, = Ea "Jantung Glikosida"). Pada sel otot polos, NCX memicu penurunan kadar kalsium intraseluler dengan bekerja dalam modus maju, sehingga menghasilkan relaksasi otot. ginjal mengekspresikan konsentrasi tinggi NCX, yang terlibat dalam Ca' reabsorpsi di distal dan proksimal tubulus berbelit belit, dan memberikan kontribusi untuk mempertahankan homeostasis ion di tungkai ascending loop Henle. Sama pentingnya tampaknya peran NCX di sel beta pankreas, di mana ia memfasilitasi pelepasan insulin. Otak adalah satu-satunya organ ubiquitously mengungkapkan semua tiga isoform NCX. Meskipun sejumlah besar studi menyelidiki peran masing-masing, masih belum jelas apakah mereka memiliki tindakan berlebihan. Namun, hal ini juga diketahui bahwa dalam SSP, NCXs depolarisasi sel kontrol dengan berkontribusi terhadap ion pemeliharaan homeostasis. Selanjutnya, transporter ini terlibat dalam pelepasan neurotransmiter seperti dopamin, noradrenalin, dan serotonin dan dalam proses fisiologis yang berkaitan dengan pembelajaran serta short dan memori jangka panjang. NCX di patologi dan Farmakologi Modulation Mengingat peran penting yang dimainkan oleh NCXs di pemeliharaan intraseluler Na + dan Ca" homeostasis, mudah untuk memprediksi bahwa perubahan dalam ekspresi dan aktivitas transporter ini dapat berkontribusi untuk patofisiologi beberapa penyakit manusia. Pada tingkat jantung, kurangnya ekspresi NCX1 pada hewan dewasa meningkatkan pemulihan setelah iskemia miokard dan mengurangi frekuensi terjadinya aritmia. Di sisi lain, overekspresi NCX1 muncul untuk memperbaiki penyakit jantung lainnya seperti gagal jantung. Selain itu, pada beberapa jenis hipertensi, NCX1 hiperaktif pada modus masuknya Ca' mempromosikan peningkatan tekanan darah dengan menginduksi vasokonstriksi sel otot dan selanjutnya Ca" entri. Penelitian terbaru telah menetapkan bahwa NCX memiliki peran saraf yang kuat dalam penyakit neurodegenerative seperti iskemia serebral (lihat Tambahan E 28,4, "The Na ± / Ca" Exchanger sebagai Sasaran Baru Molekuler untuk Pembangunan N e a l + E X C H A N GE R 3 5 5 TABEL 28.3 Inhibitor dari Nat / Ca' penukar derivatif amilorida CB: DMB, DCB, DMB Pyrrolidine derivatif bepridil Isotiourea derivatif KB-R7943 Ethoxyaniline SEA-0400 Benzofuran obat yang mengandung Amiodarone Quinazoline derivatif SM-15811 Tiazolidin senyawa SN-6 derivatif fenoksi piridin JP11092454 derivatif nicotinamide 6- [4 - [(3-Fluorobenzyl) -oxy] fenoksi] nicotinamide derivatif piperidin TM-252.077 derivatif acetamide YM-270.951 Peptida XIP, Glu-XIP, FMRFa, FRCRCF gangguan kecil RNA siRNA-NCX1, siRNA-NCX3 Antisense oligonukleotida AS-NCX1, AS-NCX2, AS-NCX3 kation anorganik Ni', Le, Cd2 + Obat untuk Mengobati Cerebral Iskemia "). Bahkan, penelitian pada hewan model iskemia serebral telah mengungkapkan bahwa baik blokade farmakologis dari NCX atau ablasi genetik memperburuk hasil iskemia serebral. Oleh karena itu, dapat dibayangkan bahwa NCX peningkatan aktivitas baru-baru ini menunjukkan dengan neurounina-1, senyawa benzodiazepin seperti, dapat mengurangi konsekuensi dari kerusakan otak iskemik. Dalam 40 tahun terakhir, banyak senyawa organik dan anorganik baru yang mengganggu aktivitas NCX telah diidentifikasi. Ini termasuk derivatif pirolidin (misalnya, bepridil) dan turunannya benzofuranic (misalnya, amiodaron). Namun, senyawa tersebut, selain bertindak atas NCX, juga mampu mengganggu transporter membran lainnya dan saluran ion. Baru-baru ini, turunan isotiourea telah disintesis. Di antara senyawa ini, ada KB-R7943, yang telah terbukti secara selektif menghambat NCX beroperasi dalam modus terbalik. Namun, bahkan senyawa ini memiliki sedikit selektivitas untuk NCX. Oleh karena itu, pencarian senyawa selektif baru mampu memodulasi aktivitas terus dari waktu ke waktu memungkinkan identifikasi molekul lebih kuat dan selektif baru seperti mereka yang termasuk kelas ethoxyan iline (misalnya, SEA0400) dan turunannya tiazol (misalnya, SN-6; lihat Tabel 28,3). Baru-baru ini, neurounina-1, benzodiazepin turunan mampu mengaktifkan NCX, telah dijelaskan. Untuk klasifikasi yang sistematis dari senyawa diidentifikasi sejauh yang memodulasi aktivitas NCX, penting untuk memperhitungkan (i) spesifisitas tindakan menuju isoform tertentu, karena beberapa senyawa menghambat sebuah isoform yang lebih baik daripada yang lain; (Ii) selektivitas untuk modus tertentu aksi NCX, karena beberapa senyawa bertindak lebih baik pada mode sebaliknya; dan (iii) lokalisasi situs mengikat exchanger. Singkatnya, ada kebutuhan untuk mengembangkan obat yang bertindak selektif pada masing-masing tiga isoform dan mengerahkan efek mereka pada NCX maju dan mundur mode operasi. Na + / H + EXCHANGER Keluarga NHEs yang terlibat dalam berbagai kondisi patofisiologis. Ini terdiri dari sekelompok protein membran integral yang memediasi pertukaran electroneutral antara satu intraseluler H + ion dan satu ion Na + ekstraseluler, sehingga mengatur pH intraseluler dan volume sel. Sampai saat ini, sembilan NHE isoform telah diklon. Mereka berbagi amino acid homologi dari 25-70% dan struktur sekunder yang sama. isoform ini berbeda dalam jaringan dan distribusi seluler, sifat kinetik, fungsi fisiologis, dan kepekaan terhadap inhibitor. Saat ini, untuk berbagai implikasi patofisiologis nya, NHE1 adalah isoform paling banyak dipelajari. Struktur, Distribusi, dan Fungsional Properti Gen NHE1 terletak di manusia kromosom 1p36.1-P35, sekitar 70kb panjang, dan diselenggarakan di 12 ekson dan intron 11. promotor yang diatur oleh beberapa faktor transkripsi, seperti AP-1, AP-2, dan C / EBP, dan menanggapi reaktif spesies oksigen (ROS). NHE1 adalah protein membran dari 815 asam amino dengan berat molekul 85 kDa. analisis topologi telah memungkinkan para ilmuwan untuk menetapkan bahwa NHE1 terdiri dari dua domain, domain N-terminal hidrofobik dari 500 asam amino dan sitoplasma domain C-terminal hidrofilik dari 315 asam amino. Domain N-terminal terdiri dari 12 segmen transmembran dan terlibat dalam Na + dan H + ion transfer. Selain itu, domain ini berisi situs yang mengikat bagi sebagian besar obat yang bekerja pada protein ini. Domain C-terminal memiliki fungsi regulasi penting dan mengandung sensor II + ion (Gambar. 28,8). NHE1 adalah ubiquitously dinyatakan pada membran plasma dari semua sel mamalia. Pada beberapa jenis sel, NHE1 tidak merata di membran plasma tapi terakumulasi istimewa dalam beberapa microdomains; misalnya, terletak di membran basolateral sel epitel terpolarisasi, di cakram diselingi, dalam tubulus transversal dari kardiomiosit, dan, terakhir, di tonjolan membran serat sel otot. Karena fluks ion melalui NHE1 dihasilkan oleh gradien Na + diarahkan dalam sel dan oleh II + gradien diarahkan di luar sel, penukar ini tidak memerlukan energi untuk bekerja. Menurut kinetika Michaelis-Menten, NHE1 tergantung pada ekstraseluler Na + dengan Km dari 5-50mM. Secara khusus, ekstraseluler Li + dan 1-1 + ion bersaing dengan Na + untuk NHE1 mengikat; akibatnya, tinggi ekstraseluler H + konsentrasi menghambat aktivit as NHE1. Sebaliknya, penurunan pH intraseluler allosterically merangsang aktivitas NHE1 dengan koefisien Bukit sama dengan 3. NHE1 diaktifkan oleh berbagai rangsangan termasuk pengasaman intraseluler, beberapa faktor pertumbuhan, hormon, dan sitokin. Secara umum, adalah mungkin untuk meringkas mekanisme 356 t ran s p ort er ME MBR A N E GAMBAR 28,8 Struktur / H + penukar Na + (NHE). NHE didasari oleh dua domain. Domain N-terminal terdiri dari 12 segmen transmembran, terlibat dalam Na + dan transfer H +, dan berisi situs pengikatan untuk sebagian besar obat yang bekerja pada protein ini. Domain C-terminal memiliki fungsi regulasi penting. modulasi NHE1 menjadi tiga kategori: (i) mekanisme fosforilasi, dimediasi oleh ERK, CaMK, dan MAPK dan mempengaruhi beberapa residu asam amino C-terminal; (Ii) interaksi dengan protein regulasi; dan (iii) alosterik modulasi mempengaruhi H + afinitas untuk situs yang mengikat. C terminal - Signifikansi fungsional dan Farmakologi Modulation NHE1 memiliki beberapa peran fisiologis. Pertama, mengatur intraseluler pH, memang, NHE1 diaktifkan oleh pengasaman intraseluler dan memediasi H + penghabisan, sehingga secara efektif memulihkan pH intraseluler. Kedua, ia akan menyesuaikan volume sel; pada kenyataannya, aktivitas NHE1 dirangsang oleh penyusutan sel dan memediasi Na + masuknya, sehingga volume sel normalisasi. Ketiga, mengatur proliferasi sel; khususnya, meningkat NHE1diinduksi dalam pH intraseluler mempromosikan transisi dari G2 ke fase M siklus sel, sehingga memfasilitasi progresi siklus sel. Keempat, mengatur pertumbuhan sel dan diferensiasi. Akhirnya, ia berpartisipasi dalam proses apoptosis dan kekebalan tubuh. Oleh karena itu, NHE1 berfungsinya adalah terlibat dalam semua penyakit yang melibatkan perubahan pH, homeostasis ion, dan volume sel. Secara khusus, kegiatan NHE1 sangat penting untuk respon tubuh yang tepat terhadap stres mekanik, osmotik, atau gangguan metabolisme. Hipoksia atau rangsangan anoxic mewakili kondisi patologis yang, lebih dari yang lain, dapat mempengaruhi aktivitas NHE1. Memang, setelah onset iskemia, penghinaan menyebabkan serangkaian kompleks peristiwa patofisiologi termasuk menurunkan pH intraseluler, perubahan bentuk sel sebagai akibat dari ketidakseimbangan dalam homeostasis ion, dan aktivasi kinase. Untuk alasan ini, obat memblokir aktivitas NHE1 telah diuji dalam uji klinis pada pasien iskemia miokard. Namun, hasil klinis yang sangat sederhana telah muncul, NHE1 inhibitor diklasifikasikan menj adi tiga kelompok: (i) amiloride dan benzamide analog, (ii ) benzoil guanidin dan turunann ya, dan (iii) guanidines bisikl ik. Amilorida, yang termasuk kelas diuretik hemat kalium, adalah yang pertama inhibitor NHE1 akan di sintesis. Menjadi obat sebagian selektif, amiloride juga bekerja pada epitel Na + saluran, NCX, dan Na + / K + ATPase pump. Di antara berbagai derivatif guanidin benzoil, HOE -694, cariporide, dan eniporide adalah orang -orang yang paling representatif. Senyawa ini, menjadi lebih selektif dibandingkan amiloride, tidak mengganggu baik aktivitas NCX atau saluran Na +. Selain itu, mereka lebih efektif dalam menghambat NHE1 dan NHE3 daripada NHE5. derivatif bisiklik, memiliki struktur guanidin seperti zoniporide dan BMS-284.640, bisa juga selektif menghambat NHE 1. Dalam beberapa dekade terakhir, NHE1 blockers telah menghasilkan hasil yang menjanjikan pada model binatang dari iskemia / cedera reperfusioninduced. Untuk lebih memperkuat temuan ini, studi klinis telah dilakukan untuk memvalidasi efektivitas terapi obat ini dalam pasien yang menderita kerusakan hipoksia / reperfusi. Namun, hasil agak mengecewakan telah diperoleh sejauh; Oleh karena itu, studi baru yang melibatkan senyawa yang lebih selektif dan ampuh saat ini sedang dilakukan (lihat Tambahan E 28,3, "Obat diuretik"). COTRANSPORTER The NKCC bumetanide-sensitif milik superfamili dari cotransporters kation-klorida (CCC). Ini menengahi cotransport electroneutral dari 1NA +, 1K +, dan 20- dari ekstraseluler ke ruang intraseluler. Proses ini juga dapat terjadi dalam arah yang berlawanan. Dua isoform NKCC telah dijelaskan: NKCC1 dinyatakan ubiquitously d i semua sel mamalia dan NKCC2 menyatakan selektif dalam sel ginjal. NKCC1 nikmat pemeliharaan gradien klorida di sel bersemangat, sehingga mempengaruhi konsentrasi intraseluler ion Cl- dan membantu untuk memodifikasi rangsangan saraf. Juga, NKCC2 adalah cukup penting dari perspektif fisiologis dan farmakologis. Bahkan, 30% dari natrium disaring oleh glomeruli ginjal diserap dalam sel melalui aksi dari NKCC2s hadir di bagian ascending loop Henle. Ada, cotransporter merupakan target farmakologi diuretik loop, kelas yang paling ampuh diuretik yang tersedia sampai saat ini. Struktur dan Distribusi NKCC1 dan NKCC2 berbagi homologi urutan sekitar 70-90%. Mereka dikodekan oleh gen terletak pada kromosom 15 dan 5, masing-masing, dan terdiri dari sekitar 1300 asam amino NaVICIC1- COTRANSPORTER lingkaran ekstraseluler wilayah NKCC2 Penyambung an Tempat kerja obat diuretik 4 41 4" • •• •• • • • • fk, d kami. Nasib •, e'D sehingga o • • •• NH2 terminal ••••••• ∎ Pengatur 1► treonin int 357 COOH-terminal, situs dimerisasi GAMBAR 28,9 Struktur cotransporter NalKIC1- (NKCC). struktur topologi NKCCC terdiri dari 12 segmen transmembran diapit oleh dua N- sitoplasma dan C-terminal ujung besar, yang memiliki fungsi regulasi dan tunduk kinase fosforilasi. Antara segmen transmembran 7 dan 8, ada loop ekstraseluler besar yang memiliki fungsi regulasi dan mengandung beberapa situs glikosilasi. silinder putih mewakili situs kerja obat diuretik. dan memiliki berat molekul 130 kDa. Struktur topologi meliputi 12 segmen transmembran diapit oleh dua N- sitoplasma dan C-terminal ujung besar yang memiliki fungsi regulasi dan mengalami fosforilasi oleh kinase (Gbr. 28,9). PP1 situs mengikat SPAK situs mengikat Antara segmen transmembran 7 dan 8, ada loop ekstraseluler besar yang memiliki fungsi regulasi dan mengandung banyak situs glikosilasi. Protein dapat hadir dalam bentuk homodimers, di mana dua monomer bergabung bersama-sama melalui domain Cterminal mereka. NKCC1 adalah ubiquitously dinyatakan; Konsentrasi tertinggi ditemukan dalam sel epitel membran basolateral, di mana NKCC 1 kontribusi untuk transportasi ion transelular. Di CNS, NKCC1 dinyatakan dalam neuron, glia, dan endotel. Keberadaannya di neuron sensorik pendengaran sangat penting. Memang, hewan rekayasa genetika kurang NKCC1 benar-benar tuli. Sebaliknya, NKCC2 diekspresikan hanya pada sel epitel ginjal dari anggota badan naik tebal loop Henle. Secara umum, adalah mungkin untuk menegaskan bahwa NKCC1 diungkapkan ke tingkat yang lebih besar dalam sel yang terlibat dalam sekresi, sedangkan NKCC2 dinyatakan dalam sel yang terlibat dalam reabsorpsi. Properti fungsional transportasi NKCC-dimediasi membutuhkan Nat, K +, dan Cl- secara simultan hadir di sisi yang sama dari membran. Karena transportasi NKCC-dimediasi ditandai dengan stoikiometri 1Nat: 1K +: 2C1-, itu adalah electroneutral. Ketika tinggi konsentrasi Na + dan konsentrasi Kt rendah bertahan, NKCC juga dapat beroperasi dengan membawa Nat daripada ion K +. Kegiatan NKCC sangat dipengaruhi oleh kinase yang memfosforilasi asam amino dalam N - sitoplasma dan domain Cterminal. implikasi fisiologis dan patofisiologis penting berasal dari fosforilasi dimediasi oleh kinase Ste20 -terkait prolinealanine kaya kinase (SPAK) dan oksidatif stres respon kinase (OSR1). Memang, SPAK dan OSR1 kinase terkait dengan berbagai proses seluler penting seperti penataan ulang sitoskeletal, diferensiasi sel, dan proliferasi sel. Peran dalam sel Fisiologi dan Patologi Dalam kelenjar eksokrin, NKCC1 terlokalisir di bagian membran sel yang paling dekat dengan pembuluh darah. lokalisasi ini memungkinkan NKCC untuk mengangkut Nat, Kt, dan Cl- dari darah ke dalam sel. tindakan tersebut dilakukan bekerja sama dengan operator lain yang berkontribusi terhadap pergerakan zat terlarut tersebut ke arah yang sama. Selain distribusi di kelenjar eksokrin, NKCC1 juga ditemukan pada organ -organ lain seperti telinga bagian dalam, di mana fungsi yang tepat diperlukan untuk endolymph koklea kaya akan ion Kt. Memang, NKCC1 penghambatan dengan furosemide atau lingkaran lainnya diuretik bisa menyebabkan ketulian. Secara konsisten, data eksperimen menunjukkan bahwa hewan NKCC1 KO mengalami gangguan pendengaran. Selain itu, NKCC1 juga memiliki peran penting dalam SSP. Bertanggung jawab untuk menyesuaikan Nat, Kt, dan homeostasis intraseluler Cl- dalam sel bersemangat termasuk sel saraf, NKCC1 juga tampaknya terlibat dalam beberapa fenomena lain seperti hyperpolarization membran, sebuah fenomena yang mengambil bagian dalam banyak fungsi CNS termasuk memori, belajar, dan pertumbuhan faktor rilis. Menjadi lokal di medula ginjal dalam korespondensi loop Henle dan aparat juxtaglomerular, NKCC2 fungsi fisiologis dibatasi untuk proses yang terkait dengan ginjal homeostasis ion. Secara khusus, NKCC2 kontribusi untuk regulasi volume cairan ekstraseluler dan osmolaritas. Bahkan, isoform ini mewakili utama mekanisme mediasi Na + reabsorpsi di tungkai ascending loop Henle. penghambatan NKCC2 mendasari efek antihipertensi dari diuretik loop, seperti furosemide dan asam ethacrynic, yang secara efektif menangkal hipertensi dengan mempromosikan diuresis. Efek ini berhubungan dengan hipokalemia dan hipokloremia. Sejak NKCCs terlibat dalam berbagai proses fisiologis dalam SSP dan perifer organ, perubahan fungsi dan / atau ekspresi mereka mungkin terlibat dalam beberapa 358 t r an s p ort er ME MBR A N E patologi. Memang, mutasi NKCC1 telah berhubungan dengan beberapa penyakit seperti sindrom herediter Gitelman, Bartter jenis sindrom I, dan sindrom Andermann. Selain itu, perubahan mekanisme yang mengatur regulasi NKCC1 tampaknya terkait dengan patofisiologi penyakit keturunan lain, yaitu, penyakit Gordon. Akhirnya, beberapa hasil eksperimen lain menunjukkan bahwa transporter ini berpotensi terlibat dalam beberapa gangguan poligenik yang paling penting seperti hipertensi, iskemia otak, epilepsi, dan osteoporosis. ilmu farmasi Obat yang mampu menghambat NKCC milik loop diuretik kelas uw (lihat Tambahan E 28,3). Saat ini, tidak ada obat mampu bertindak selektif pada dua isoform NKCC. Namun, beberapa senyawa yang tersedia yang dapat menghambat kedua NKCC isoform tapi dengan khasiat farmakologi yang berbeda. Salah satu senyawa yang paling sering digunakan termasuk dalam kelas ini adalah bumetanide. Obat ini memiliki IC50 untuk NKCC1 dan NKCC2 antara 100 dan 300 nM. turunan lainnya yang furosemide (IC50 10mm) dan piretanide (IC50 1 mM). senyawa yang lebih selektif harus mengurangi efek samping. TAKE-RUMAH PESAN transportasi transmembran dapat ATP dependent atau independent. transporter ATP-dependent menggunakan energi yang disediakan oleh hidrolisis ATP untuk mentranslokasi ion, obat, dan substrat lainnya. transporter ATP-independen menggunakan energi yang disediakan oleh gradien elektrokimia ion lawan untuk mentranslokasi ion, neurotransmiter, dan substrat lainnya. Beberapa kelas obat bertindak atas transporter membran, termasuk diuretik, glikosida jantung, dan inhibitor pompa proton. glikosida jantung menghambat NalKt-ATPase dan mengganggu Nat, IC, dan konsentrasi Ca2 + intraseluler, sehingga menghasilkan depolarizing dan efek inotropik. Inhibitor pompa proton lambung telah merevolusi terapi ulkus lambung. diuretik yang berbeda bekerja pada transporter ion hadir dalam segmen yang berbeda dari nefron. BACAAN LEBIH LANJUT Annunziato L., Pignataro G., Di Renzo GF (2004). Farmakologi otak Na + / Ca2 + penukar: dari biologi molekuler untuk perspektif terapeutik. Ulasan farmakologi, 56, 633-654. Chan GN, Hogue MT, Bendayan R. (2013). Peran reseptor nuklir dalam regulasi transporter obat di otak. Tren Farmakologi Ilmu, 34, 361-372. Hillgren KM, Keppler D., Zur AA, Giacomini KM, Stieger B., Cass CE, Zhang L., Konsorsium Transporter Internasional. (2013). Muncul transporter penting secara klinis: update dari Konsorsium Transporter Internasional. Farmakologi Klinik dan Terapi, 94, 52-63. Kell DB, Dobson PD, Bisland E., Oliver SG (2012). Pengikatan promiscuous obat farmasi dan mereka serapan transporterdimediasi ke dalam sel: apa yang kita (perlu) tahu dan bagaimana kita dapat melakukannya. Penemuan Obat Hari ini, 18, 218239. Kiihlbrandt W. (2004). Biologi, struktur dan mekanisme P-jenis ATPase. Ulasan Nature Molecular Biology Seluler, 5, 282-295. Li Y., Lu J., Paxton JW (2012). Peran transporter ABC dan SLC di farmakokinetik fitokimia makanan dan herbal dan interaksi mereka dengan xenobiotik. Saat Metabolisme Obat, 13, 624-639. Molinaro P., Cuomo 0, Pignataro G. et al. (2008). gangguan ditargetkan dari Na + / Ca2 + penukar 3 (NCX3) gen menyebabkan memburuknya kerusakan otak iskemik. Journal of Neuroscience, 28, 1179-1184. Molinaro P., Cantile M., Cuomo 0. et al. (2012). Neurounina-1, suatu senyawa baru yang meningkatkan Na + / Ca2 aktivitas ÷ penukar, secara efektif melindungi terhadap kerusakan stroke. Farmakologi Molekuler, 83, 142 -156. Mruk DD, Su L., Cheng CY (2011). Muncul peran transporter obat di penghalang darah-testis. Tren Farmakologi Ilmu, 32, 99-106. Sun D. "loop" Diuretik Obat bumetanide-Sensitif NaWC1- Cotransporter di Cerebral Iskemia. di Annunziato L. Strategi Baru di Stroke Intervensi, Springer, Totowa, NJ. 2010, p. 85-108.
