معلومة

فشل كلوي ← تثبيط مضخة Na + / K + ← قصور في القلب


قرأت في كتاب الأحياء الخاص بي:

بسبب الفشل الكلوي ، فإن تركيز ك+ في الجسم يزيد. هذا يمكن أن يؤدي إلى قصور القلب أيضا.

لكن لم يكن هناك أي تفسير لآلية هذه الظاهرة. لذلك ، طلبت المساعدة من الإنترنت ، واكتشفت أمر Na++ المضخة ودورها في تقلص العضلات على صفحة ويكيبيديا.

لكن ، لم يكن هناك أي ذكر مباشر للعلاقة بين تثبيط Na++ مضخة الأيونات والفشل الكلوي. بعد بعض العصف الذهني ، افترضت الآلية التالية:

بسبب الفشل الكلوي ، آلية الألدوستيرون المحفزة للحفاظ على Na+ تركيز ثابت في مجرى الدم يتوقف. لذا ، نا+ لا يمكن للأيونات التي يتم ترشيحها بواسطة النيفرون أن تعود إلى مجرى الدم ، مما يؤدي إلى انخفاض تركيز الصوديوم+. بعد ذلك ، انخفض فرق الجهد بين الفضاء داخل وخارج الخلية ، من حيث Na+ الأيونات ، يمنع Na++ مضخة. حيث أن تقلص العضلات يعتمد على Na++ ضخ ، عضلات القلب تتوقف عن العمل.

هل فرضيتي صحيحة؟


فرط بوتاسيوم الدم (الكثير من الدم K +) الناجم عن الفشل الكلوي يرجع إلى أن الكلى لا تزيل الفائض من K + ، ومعظم إفراز K + يكون عن طريق الكلى. عادة لا يكون الفشل الكلوي وحده كافيًا للتسبب في فرط بوتاسيوم الدم (Lehnhardt and Kemper ، 2011) ، ولاحظ أن الفشل الكلوي يمكن أن يسبب مشاكل من خلال العديد من الآليات الأخرى إلى جانب فرط بوتاسيوم الدم.

السبب في أن فرط بوتاسيوم الدم يسبب مشاكل في القلب ووظائف العضلات الأخرى ليس بشكل مباشر بسبب مضخة Na + / K + ، ولكن بسبب قدرة الخلايا الكهربائية على التحكم في الانكماش. تتمتع الخلايا العضلية القلبية ، مثل معظم الخلايا ، بإمكانية استراحة سلبية ، مع ارتفاع K + داخل ومنخفض Na و Ca2 + في الداخل ، وموصلية راحة أعلى لـ K + من الأيونات الأخرى. عندما يتم إزالة الاستقطاب من الخلية إلى حوالي -40 مللي فولت ، فإن اندفاع Na + و Ca2 + يأتي في ذلك ويزيد من استقطاب الخلية ويؤدي أيضًا إلى تقلص العضلات.

عادة ، يتم إنهاء "جهد الفعل" هذا بفتح قنوات K + ، والتي تعيد الخلية إلى حالة الاستقطاب المفرط / حالة الراحة عن طريق السماح بتدفق أيونات K + ، لتكون جاهزة لإطلاق جهد فعل آخر والعقد مرة أخرى. ومع ذلك ، يتم تحديد إمكانات الراحة من خلال معادلة جولدمان وتعتمد على تركيز كل أيون داخل وخارج الخلية. تعتمد إمكانية الانعكاس لـ K + على وجود الكثير من K + داخل الخلية ، وقليل جدًا من K + خارج الخلية. لذلك ، يتطلب الأمر إمكانية سلبية كبيرة للحفاظ على K + في حالة توازن. مع زيادة تركيز K خارج الخلايا ، فإن احتمالية التوازن لـ K + تقترب من 0 مللي فولت. في النهاية ، لا يمكن للخلايا استعادة الاستقطاب بعد الانقباض وتبقى بشكل فعال في "وضع الانقباض" دون الاسترخاء.

على الرغم من أن مضخة Na + / K + تعتمد إلى حد ما على تركيزات Na + / K + ، فإن الدور النموذجي لهذه المضخة هو دفع أيونات K + إلى الخلايا وسحب أيونات Na +. إذا كان الدم K + مرتفعًا ، فلن يفعل ذلك أي شيء لمنع مضخة Na + / K + من العمل ، لذا فإن قمع تلك المضخة ليس له أي دور وسيط في هذه العملية.

كملاحظة جانبية ، يتم استخدام KCl في الحقن المميتة في الولايات المتحدة باعتباره الدواء النهائي الذي يتم تناوله ، والذي يوقف القلب عن طريق التسبب في فرط بوتاسيوم الدم الفوري.


أولاً في سلسلة حول فرط بوتاسيوم الدم: فرط بوتاسيوم الدم ومضخة بوتاسيوم الصوديوم والقلب

إنزيم المضخة ATPase الصوديوم الموجود في الغشاء الساركوليمالي للخلايا يحافظ على 98 ٪ من البوتاسيوم داخل الخلايا عن طريق ضخ أيوني بوتاسيوم في الخلية مع التخلص من ثلاثة أيونات الصوديوم. في ظل الظروف العادية ، يتم الحفاظ على التوازن بين تناول البوتاسيوم والتحولات داخل / خارج الخلية وإفراز البوتاسيوم. تم تسجيل اضطراب يسبب فرط بوتاسيوم الدم في ما يصل إلى 10 ٪ من المرضى في المستشفى. تكمن خطورة فرط بوتاسيوم الدم الشديد في العواقب الوخيمة لتشعبه على جهد الفعل ، مما يؤدي إلى اضطراب النظم القلبي والسكتة القلبية. يمكن أن يؤدي التحكم في وظائف مضخة بوتاسيوم الصوديوم إلى إعادة كتابة الإرشادات الخاصة بالإنعاش القلبي الرئوي (CPR) وإدارة السكتة القلبية.

خلفية

البوتاسيوم هو الكاتيون الناعم ذو اللون الأبيض الفضي شديد التفاعل الذي ينتمي إلى عائلة مجموعة الفلزات القلوية في الجدول الدوري. إنه أكثر الكاتيونات وفرة في جسم الإنسان ككل ، والأيون الأكثر انتشارًا في حجراته داخل الخلايا.

في المتوسط ​​، يحتوي النظام الغذائي الغربي على 80-100 ميلي مكافئ من البوتاسيوم يوميًا ، وفي ظل الظروف الفسيولوجية العادية ، يتم امتصاص 90٪ منه بشكل سلبي ، تاركًا 9.0 ملي مول فقط للتخلص من البراز. إن 3500-4000 مليمول المخزنة في الجسم غير متناسبة مع مستويات البوتاسيوم في البلازما النهارية والتي يتم الحفاظ عليها عادة في نطاق 3.5-5.3 مليمول / لتر من خلال آليات توازن محكمة مع أدنى المستويات تكون في الليل وفي ساعات الصباح الباكر وأعلى مستوى ذروة في ساعات بعد الظهر. [1]

بمجرد امتصاصه في مجرى الدم ، يصبح دور الكلى لمطابقة مدخول البوتاسيوم مع إنتاج البوتاسيوم الذي يتطلب عدة ساعات ، وخلال هذه الفترة يحافظ توازن البوتاسيوم الداخلي تحت تأثير الأنسولين والكاتيكولامينات على التوازن المؤقت عن طريق تحويل البوتاسيوم بين الخلايا وداخل الخلايا. المساحات خارج الخلية. يؤدي تحفيز مستقبلات ألفا إلى إعاقة دخول البوتاسيوم إلى الخلايا ، كما أن تحفيز مستقبلات بيتا يعززها عن طريق تنشيط مضخة الصوديوم ATPase.

مضخة ATPase الصوديوم والبوتاسيوم هي إنزيم حارس البوابة الموجود في غمد الليف العضلي. يساعد على حماية 98٪ من البوتاسيوم (حوالي 144.0 ملي مول) المحتفظ به داخل الخلية. هذا يضمن الحفاظ على فرق الجهد الحيوي عبر أغشية الخلايا اللازمة لوظيفة الخلية المناسبة ، وخاصة الخلايا المثيرة مثل الخلايا العصبية وخلايا عضلة القلب. [2،3،4]

الفسيولوجيا الطبيعية والفيزيولوجيا المرضية للبوتاسيوم

بعد امتصاصه السريع ، يساعد البوتاسيوم في تنظيم مستوياته في الجسم من خلال إفراز الأنسولين والألدوستيرون. منبهات الجسم المتأصلة الأخرى التي تم العثور عليها أيضًا للتحكم في مستويات البوتاسيوم في الجسم تشمل مستقبلات الأدرينالية بيتا 2 ، ودرجة الحموضة القلوية في الدم ، والتمنيع الخلوي.

إطلاق الأنسولين والألدوستيرون: البوتاسيوم الذي يتم تناوله يدخل الدورة الدموية بسرعة. عند وصوله إلى الدورة الدموية البابية ، فإنه يحفز البنكرياس على إفراز الأنسولين. في الوقت نفسه ، يؤدي وصول البوتاسيوم المنتشر إلى الخلايا المجاورة للكبيبات إلى إطلاق الرينين. الرينين ، عند وصوله إلى الكبد ، يتحول إلى أنجيوتنسين 1. ينتقل أنجيوتنسين 1 إلى الرئتين حيث يتحول إلى أنجيوتنسين 2. ثم يكمل أنجيوتنسين 2 رحلته عائداً إلى الكلى من خلال الدورة الدموية لتحفيز المنطقة الكبيبة على إفراز الألدوستيرون.

توازن البوتاسيوم الداخلي: يعمل الأنسولين الذي تم إطلاقه بعد الأكل بشكل أساسي على عضلات الهيكل العظمي ، وينشط مسارين ، المسار المعتمد على AKT المسؤول عن إدخال ناقل الجلوكوز GLUT4 ومسار APK الذي ينشط الصوديوم الخلوي ATPase لتحويل البوتاسيوم إلى الفضاء داخل الخلايا . على عكس المسار المعتمد على AKT ، فإن مسار APK لا يتأثر بأي من متلازمة التمثيل الغذائي أو مرض الكلى المزمن [4] (الشكل 1).

إفراز: يعاد امتصاص البوتاسيوم المفلتر بواسطة الكبيبات الكلوية بشكل سلبي في النبيب القريب وحلقة Henle بما يتناسب مع كمية الصوديوم والماء التي يتم توصيلها. عادةً ما يصل حوالي 10 ٪ فقط من الحمل المفلتر إلى النيفرون البعيد.

الشكل 1. عمل الأنسولين على خلية عضلية هيكلية. الأنسولين الذي تم إطلاقه بعد تناول الطعام ينشط مسارين في عضلات الهيكل العظمي ، المسار المعتمد على AKT المسؤول عن إدخال ناقل الجلوكوز GLUT4 ومسار APK الذي ينشط الصوديوم الخلوي ATPase لتحويل البوتاسيوم إلى الفضاء داخل الخلايا.

في بداية النبيب الملتوي البعيد ، يبدأ إفراز البوتاسيوم الزائد ويزداد تدريجياً مع تقدمه أكثر نحو النيفرون البعيد وفي قناة التجميع. يتم التوسط في ذلك من خلال زيادة تنظيم هيدروجين البوتاسيوم ATPase على الخلايا المقسمة ألفا [5].

يؤدي وجود مستويات عالية من البوتاسيوم في الخلايا المحيطة بالنبيبات في الكلى إلى تنشيط نظام RAAS لإطلاق الألدوستيرون ، الذي ينشط الصوديوم والبوتاسيوم ATPase في الغشاء الجانبي الجانبي ، مما يؤدي إلى انخفاض في الصوديوم داخل الخلايا مما يؤدي إلى زيادة النقل الكهربائي لامتصاص البوتاسيوم عن طريق الاستقطاب المفرط لجهد الغشاء والسماح بإفرازه في البول [2].

في حالة فرط بوتاسيوم الدم ، قد تزداد حصة البوتاسيوم التي تفرز عبر القولون بنسبة تصل إلى 30٪ ، على سبيل المثال ، في حالات الفشل الكلوي ، حيث يتم امتصاص البوتاسيوم بشكل نشط بواسطة مضخة ATPase الصوديوم المنشط في الخلايا المعوية القولونية والغشاء القاعدي الجانبي ، على الجانب الآخر ، في تجويف القولون من خلال قنوات البوتاسيوم القمية الكبيرة المعتمدة على الكالسيوم في الخلايا.

وبالتالي ، يمكن تمييز آلية توازن مستوى بلازما البوتاسيوم بشكل أساسي من خلال تفاعل ثلاث معاملات متزامنة - تناول البوتاسيوم ، وتحولات البوتاسيوم داخل / خارج الخلية وإفراز البوتاسيوم في البول ، وكلها تعتمد في النهاية على مضخة بوتاسيوم الصوديوم.

لفهم آلية الخطر الوشيك من فرط بوتاسيوم الدم وإدارته ، يجب على المرء أن يفهم فسيولوجيا جهد الفعل والأجزاء الداخلية من إنزيم ATPase الصوديوم.

يتم تحديد الفيزيولوجيا الكهربية لإمكانات الفعل ، أي الحركة الأيونية عبر أغشية الخلايا ، بالاختلاف في اثنين من الإمكانات ، و & ldquochemical المحتملة & rdquo حيث تتحرك الأيونات إلى أسفل تدرج تركيزها و & ldquo electricalلقى & rdquo حيث تتنافر الأيونات والجزيئات مثل الشحنات ، مما ينتج عنه جهد الغشاء (TMP) ، والذي يُقال إنه + ve عندما تكون الحركة الصافية لـ + ve أيونات إلى خارج الخلية والعكس صحيح.

جهد العمل لخلايا عضلة القلب غير الناظمة

هناك خمس مراحل لجهد الفعل ، والتي تبدأ وتنتهي في المرحلة 4. تشتمل المضخات المشاركة في هذه العملية على مبادل كالسيوم الصوديوم ، و ATPase الكالسيوم ، وفي النهاية ، ATPase الصوديوم والبوتاسيوم.

  • المرحلة الرابعة: مرحلة السكون: لديها إمكانية راحة تصل إلى -90 مللي فولت نتيجة للحركة الخارجية المستمرة للبوتاسيوم عبر قنوات المعدل الداخلي. خلال هذه المرحلة ، يتم إغلاق قنوات الصوديوم والكالسيوم.
  • المرحلة 0. مرحلة إزالة الاستقطاب: إطلاق خلية جهاز تنظيم ضربات القلب أو توصيلها من خلال خلية مجاورة يؤدي إلى ارتفاع TMP إلى ما يزيد عن -90 مللي فولت. عند هذه النقطة ، تبدأ قنوات الصوديوم & ldquofast في الفتح واحدة تلو الأخرى ، مما يسمح للصوديوم بالدخول إلى الخلية ، ورفع TMP ، وبمجرد فتح قنوات الصوديوم السريعة الكافية لإنتاج -70 مللي فولت ، يتم تعيين تيار صوديوم داخلي مستدام ذاتيًا في الحركة ، إزالة استقطاب TMP بسرعة إلى 0 مللي فولت لفترة مؤقتة تُعرف باسم "التجاوز" ، وعند هذه النقطة تغلق قنوات الصوديوم السريعة المعتمدة على الوقت وتفتح قنوات الكالسيوم "ذات الفتح الطويل & rdquo لرفع TMP إلى -40 مللي فولت والسماح تدفق صغير ثابت للكالسيوم إلى أسفل منحدر تركيزه.
  • المرحلة الأولى: مرحلة عودة الاستقطاب المبكرة: تبدأ مع TMP + v قليلًا والفتحة القصيرة لبعض قنوات البوتاسيوم مما يؤدي إلى تدفقها إلى خارج الخلية ، مما يؤدي إلى إرجاع TMP إلى ما يقرب من 0 مللي فولت.
  • المرحلة الثانية: مرحلة الهضبة: يوجد هنا تياران متوازنان كهربائياً ويؤديان إلى الحفاظ على توازن TMP عند أقل بقليل من 0 مللي فولت. لا تزال قنوات الكالسيوم طويلة الفتح مفتوحة ، مما يؤدي إلى تدفق الكالسيوم المستمر إلى الخلية. تسمح قناة البوتاسيوم المعدلة المتأخرة بمرور البوتاسيوم إلى خارج الخلية أسفل تدرج تركيزها.
  • المرحلة الثالثة: مرحلة عودة الاستقطاب: خلال هذه المرحلة ، يتم تعطيل قنوات الكالسيوم تدريجيًا ويتجاوز التدفق المستمر للبوتاسيوم إلى خارج الخلية تدفق الكالسيوم إلى الداخل ، ويعيد البوتاسيوم إلى الفضاء داخل الخلايا والصوديوم والكالسيوم إلى داخل الخلية. خارج الخلية.

جهد العمل لخلية منظم ضربات القلب

تتمتع خلايا جهاز تنظيم ضربات القلب بآلية فطرية ، مما يسمح بإزالة الاستقطاب في دورات إيقاعية. تمتلك العقدة الجيبية الأذينية (SAN) أعلى إيقاع لإزالة الاستقطاب من تلقاء نفسها بمعدل 60-90 / دقيقة ، تليها العقدة الأذينية البطينية (AVN) بمعدل 40-60 / دقيقة ثم ألياف Purkinje وعضلة البطين عند 20-40 / دقيقة.

إن إمكانات غشاء خلايا جهاز تنظيم ضربات القلب غير مستقرة وإمكانات عملها ليس لها مراحل واضحة. لديهم عدد أقل من قنوات البوتاسيوم المعدل الداخلي ولا ينخفض ​​TMP أبدًا إلى أقل من -60 مللي فولت ، مما يلغي دور قنوات الصوديوم السريعة التي تتطلب TMP من -90 مللي فولت مما يؤدي إلى غياب مرحلة الاستقطاب السريع.

في TMP & gt-60 mV ، يتم ضبط التيار "المضحك / منظم ضربات القلب" مع تدفق تلقائي للأيونات عبر قنوات الصوديوم البطيئة ، مما يؤدي إلى إزالة استقطاب TMP إلى & lt-50 mV ثم العودة إلى -60 mV عند إغلاق قنوات الكالسيوم.

التوصيل الحالي

يتم ربط جميع خلايا عضلة القلب كهربائيًا من خلال تقاطع الفجوة ، بما في ذلك خلية جهاز تنظيم ضربات القلب. هذا يسهل إزالة الاستقطاب على نطاق واسع لجميع الخلايا المجاورة ، مما يحول القلب إلى وحدة وظيفية واحدة حيث تصبح الخلية ذات المعدل المتأصل الأعلى هي "منظم ضربات القلب".

فترة الحرارية

توفر فترة المقاومة الأطول خلال الهضبة الطويلة في المرحلة 2 بسبب بطء قنوات الكالسيوم الوقت اللازم لإفراغ البطينين بالكامل قبل الانقباض التالي. يمكن أن تكون فترات المقاومة مطلقة (ARP) أو فعالة (ERP) أو نسبية (RRP). في ARP ، تكون الخلية غير مثيرة على الإطلاق.

يستمر ERP من ARP حتى الجزء القصير من المرحلة 3. يمكن للمحفز عند هذه النقطة أن يزيل استقطاب الخلية إلى الحد الأدنى ، لكن مستوى إزالة الاستقطاب أضعف من نشر جهد فعل للخلايا المجاورة.

يتم إحداث RRP من خلال منبه فوق الطبيعي ، مما يؤدي إلى إزالة استقطاب الخلية وإنتاج جهد فعل.

A & ldquosupra-normal period & rdquo هي حالة فرط الاستثارة يمكن خلالها أن يؤدي المنبه الأضعف من المعتاد إلى عدم انتظام ضربات القلب ، مما يستلزم التزامن أثناء تقويم نظم القلب لتجنب الرجفان البطيني [6] (الشكل 2).

الشكل 2. فترات حرارية. ARP: فترة الحراريات المطلقة ERP: فترة المقاومة الفعالة RRP: فترة الحراريات النسبية SNR: فترة الحراريات فوق العادية

فرط بوتاسيوم الدم ، التصنيف والأسباب

تصنيف

يُصنف فرط بوتاسيوم الدم على أنه خفيف عندما تكون المستويات في حدود 5.5-6.0 مليمول / لتر ، ومتوسط ​​من 6.1 إلى 6.9 مليمول / لتر وحاد عند مستويات 7.0 مليمول / لتر أو أكثر ، وفي أي مستوى تحدث فيه تغيرات تخطيط القلب [7 ].

الأسباب

يحدث فرط بوتاسيوم الدم عندما تصبح الآليات التعويضية غير قادرة على التعامل مع الخلل ، وهذا هو السبب في أنه عادة ما يكون متعدد العوامل.

  • زيادة تناول البوتاسيوم عبر أي طريق ، على سبيل المثال ، تناول الطعام عن طريق الفم ، أو الحقن الوريدي للسوائل المحتوية على البوتاسيوم مثل البنسلين ج.
  • احتباس الكلى: نظرًا لأن إفراز البوتاسيوم يعتمد على الألدوستيرون وإيصال كمية كافية بعيدة من الصوديوم والماء داخل النيفرون ، فهناك حالات مثل الفشل الكلوي ، وقصور الغدة الكظرية (مرض أديسون) ، ونقص هرمون الألدوستيرونية من النوع الرابع ، والحماض الأنبوبي الكلوي ، وخاصة في المرضى الذين يعانون من اعتلال الكلية السكري وكذلك أي حالة تؤدي إلى نقص تدفق الدم كما هو الحال في استنفاد الحجم وفشل القلب الاحتقاني ، ستؤثر على التوازن المعقد للبوتاسيوم في الجسم وتهيئ لفرط بوتاسيوم الدم.
  • قصور الغدة الكظرية: يجب استبعاده عند مرضى فرط بوتاسيوم الدم ، خاصة في حالة وجود نقص صوديوم الدم وضعف العضلات. للكشف عن قصور الغدة الكظرية الأولي ، يتم إجراء اختبار تحفيز cosyntropin قياسي حيث يتم إعطاء 0.25 مجم cosyntropin اصطناعي على شكل جرعة في الوريد متبوعة بقياس الكورتيزول البلازمي بعد 45 دقيقة إلى ساعة واحدة. تشير القيم التي تقل عن 20 ميكروغرام / ديسيلتر إلى قصور الغدة الكظرية.
  • الأدوية التي تحتفظ بالبوتاسيوم: الأدوية التي تستلزم وصفة طبية والتي تقلل نشاط ATPase الصوديوم مثل حاصرات مستقبلات بيتا الأدرينالية ، والأدوية التي تقلل من إفراز الألدوستيرون مثل مثبطات الإنزيم المحول للأنجيوتنسين ومثبطات مستقبلات الأنجيوتنسين ، والأدوية غير الستيرويدية المضادة للالتهابات ، ومدرات البول التي تقتصد البوتاسيوم. المتابعة الدقيقة لتجنب فرط بوتاسيوم الدم علاجي المنشأ ، خاصة في فئة كبار السن مع التدهور التدريجي في وظائف الكلى كجزء من عملية الشيخوخة.
  • اضطرابات في التحول عبر الخلايا للبوتاسيوم: قد يحدث هذا مع حالات الحماض ، ارتفاع السكر في الدم ، فرط الأسمولية ، التمارين الشديدة ، انهيار الأنسجة ، الشلل الدوري بفرط بوتاسيوم الدم ، ومع حاصرات بيتا الأدرينالية. لكل 0.1 وحدة انخفاض في PH الدم ، يزداد البوتاسيوم في الدم بنحو 0.6 مليمول / لتر (أقل إذا كان الحماض ناتجًا عن الأحماض العضوية) [2].
  • نقص الألدوستيرونية الزائف هو مرض وراثي وراثي متنحي خلقي حيث تقاوم الكلى تأثيرات الألدوستيرون.
  • يجب أيضًا عدم التغاضي عن فرط بوتاسيوم الدم الكاذب: كما يوحي الاسم ، يحدث هذا عندما يكون هناك ارتفاع في مستوى البوتاسيوم في الدم في وجود بوتاسيوم البلازما الطبيعي. يمكن رؤيته في الدم المتحلل ، وعاصبة ضيقة لفترات طويلة أثناء إجراء أخذ عينات الدم ، مما يتسبب في إطلاق البوتاسيوم خارج الخلية ، مع انقباض القبضة المتكرر أثناء الفصد ، بزل الوريد الرضحي ، مع زيادة عدد الكريات البيضاء وكثرة الصفيحات ، وفي بعض المتلازمات الوراثية غير الشائعة مثل الأسرة فرط بوتاسيوم الدم الكاذب وكثرة الكريات الحمر الوراثي. ومع ذلك ، يمكن أن يكون مجرد نتيجة لخطأ بسيط في المختبر.

آثار فرط بوتاسيوم الدم

غالبًا ما يكون فرط بوتاسيوم الدم الخفيف بدون أعراض ، ويتم اكتشافه عن طريق الصدفة عن طريق الاختبارات المعملية ، نظرًا لأعراضه الغامضة مثل الشعور بالضيق وضعف العضلات وتنمل. سيؤثر فرط بوتاسيوم الدم الشديد على الوظيفة العصبية والعضلية في شكل ضعف العضلات الهيكلية والشلل ، ولكن هذا ليس عرضًا متكررًا لأن سمية القلب تهيمن على الصورة وهي العرض الأولي. عادةً ما تظهر سمية القلب على مخطط كهربية القلب بالطريقة التصاعدية التالية ، على الرغم من أنها ليست كذلك بالضرورة ، اعتمادًا على المسببات:

  • عند مستويات أكبر من 5.5 ملي مكافئ / لتر ، تؤدي الزيادة في توصيل قنوات البوتاسيوم إلى زيادة تيار lkr ، مما يؤدي إلى عودة الاستقطاب السريع في شكل موجة T ذروة على سطح مخطط كهربية القلب. يمكن تمييز موجات T هذه عن موجات احتشاء عضلة القلب و CVA من خلال مدتها القصيرة التي تتراوح بين 150-250 ميللي ثانية.
  • عند مستويات البوتاسيوم التي تزيد عن 6.5 ملي مكافئ / لتر ، تحدث حالة من إزالة الاستقطاب تحت العتبة المستمرة ، مما يتسبب في تأخير إزالة الاستقطاب الأذيني والبطيني. يؤدي الانخفاض في المرحلة 0 من جهد الفعل إلى إمكانية عمل أطول ، مما ينتج عنه تأخير في التوصيل داخل البطيني والأذيني البطيني. على سطح مخطط كهربية القلب ، سيظهر هذا مع تسطيح وفقدان موجات P واتساع مجمعات QRS. مع زيادة التأخير في التوصيل داخل البطيني ، يبدأ مخطط كهربية القلب السطحي في إظهار علامات كتلة فرع الحزمة اليمنى واليسرى. يمكن تمييز هذا عن مرض فرع الحزمة من خلال حقيقة أن التأخير في فرط بوتاسيوم الدم يستمر في جميع أنحاء مجمع QRS ، وليس فقط أثناء الأجزاء الأولية أو النهائية ، على التوالي.
  • عند 10 ملي مكافئ / لتر ، لم يعد يحدث التوصيل الجيبي الأذيني ويتولى إيقاع الوصلة المتسارع. يتطور عدم انتظام ضربات القلب البطيني مع اندماج مجمعات QRS الموسعة مع موجات T لتشكيل نمط الموجة الجيبية الكلاسيكية. بمجرد حدوث ذلك ، يصبح رجفان القلب وانقباض الانقباض وشيكين ويتبع ذلك توقف القلب.
  • قد تكون التغييرات في بعض الأحيان غير منتظمة وغير متوقعة وسوف يقفز تخطيط القلب من الطبيعي إلى توقف الانقباض بسبب التباين في العوامل المسببة وتأثيراتها المؤثرة ، على سبيل المثال ، معدل تغير البوتاسيوم وتركيز الكالسيوم ودرجة الحموضة وتركيز الصوديوم. وبالتالي ، يجب معالجة فرط بوتاسيوم الدم بشكل طارئ عندما تزيد مستويات البوتاسيوم عن 6.5 مليمول / لتر ، أو في وجود مظاهر فرط بوتاسيوم الدم في مخطط كهربية القلب بغض النظر عن مستوى البوتاسيوم. تشمل الارتباطات الأخرى التي تم الإبلاغ عنها مع فرط بوتاسيوم الدم الحاد ما يلي: صورة MI الزائفة على تسجيل ECG ، مع مقطع ST-T ضخم نتيجة لاختلالات في استقطاب الخلايا العضلية ، وفترات قصيرة في العلاقات العامة و QT ، وعدم انتظام دقات القلب في الجيوب الأنفية ، وبطء القلب الجيبي ، والإيقاع الغريب البطيني ، الأول والثاني درجة كتلة القلب [3].

تأثيرات التمثيل الغذائي

يؤدي فرط بوتاسيوم الدم إلى الحماض الاستقلابي بفرط كلوريد الدم لأن فرط بوتاسيوم الدم يعزز امتصاص الخلايا للبوتاسيوم في مقابل أيونات الهيدروجين. يؤدي هذا إلى حدوث قلاء داخل الخلايا ، مما يثبط إنتاج الأمونيا الكلوية في الأنابيب القريبة ، مما يؤدي إلى انخفاض في إفراز الأمونيوم والحمض البولي والنوع الرابع من الحماض الأنبوبي الكلوي [8].

مضخة بوتاسيوم الصوديوم

تم اكتشاف ATPase الصوديوم في عام 1957 من قبل Skou ، الذي حصل لاحقًا على نصيب من جائزة نوبل في الكيمياء لعام 1997 لاكتشافه.

كان Skou أول من اكتشف الصوديوم ATPase في غمد الليف العضلي لسطح خلية عضلات القلب. تم اكتشاف وجوده لاحقًا في كل كائن حي وحيد النواة ومتعدد الخلايا.

تعمل مضخة بوتاسيوم الصوديوم عن طريق ربط التحلل المائي لـ ATP بالتصدير الخلوي لثلاثة أيونات صوديوم مقابل اثنين من أيونات البوتاسيوم مقابل تدرجاتها الكهروكيميائية. إنه الهدف الجزيئي للديجيتال والديجوكسين ، اللذين تم استخدامهما منذ القرن الثامن عشر كمستخلصات قفاز الثعلب.

يتم تنظيم عمل مضخة بوتاسيوم الصوديوم عن طريق فوسفوليمان البروتين الفوسفوري ، الذي يؤدي عدم فسفرته إلى تثبيط المضخة والذي تؤدي الفسفرته إلى زيادة نشاط المضخة. يحتوي على ثلاثة مواقع فسفرة ، وموقعين لتطعيم النخلة وموقع واحد للجلوتاثيون ، مما يفسر العديد من الإشارات القادرة على تحفيز وتثبيط المضخة.

مضخة بوتاسيوم الصوديوم نفسها عبارة عن إنزيم يتكون من وحدات فرعية متعددة ذات أشكال إسوية متعددة. إن وجود وحدتي ألفا وبيتا (بشكل رئيسي B1 في القلب) ضروري لوظيفتها. في الآونة الأخيرة ، تم تحديد وحدة فرعية ثالثة من بروتين جاما في الكلى ، ولكن حتى الآن لا تزال وظيفتها غير معروفة.

وحدة ألفا الفرعية هي النواة التحفيزية لإنزيم مضخة بوتاسيوم الصوديوم. يبلغ حوالي 100 كيلو دالتون ويحتوي على مواقع الارتباط للصوديوم والبوتاسيوم و ATP والمنشطات المقوية للقلب مثل ouabain. يظهر فقط ألفا 1 وألفا 2 وجودًا مهمًا في الخلايا العضلية القلبية الطبيعية ويرتبطان وظيفيًا بمبادل الكالسيوم الصوديوم (NCX). تم الإبلاغ عن Alpha 3 ليحل محل alpha 2 في نماذج فشل القلب التجريبية [2].

تفضل البيانات المأخوذة من التجارب الحديثة مشاركة كل من الوحدات الفرعية alpha 1 alpha 2 للمضخة في تنظيم اقتران الانكماش والإثارة (E-C). يُعتقد أن ألفا 1 ، الذي وُجد أنه موزع بالتساوي عبر غمد الليف العضلي ، يلعب دور "التدبير المنزلي" ، حيث يتحكم في كل من الانقباض والصوديوم داخل الخلايا ، بينما يتركز ألفا 2 الذي يتركز تعبيره في الأنابيب التائية إلى جانب المكونات الرئيسية الأخرى لاقتران EC ، يُعتقد أنه يركز بشكل أساسي على الانقباض [2،9].

تشمل العوامل المعروفة التي يمكن أن تتحكم في مضخة بوتاسيوم الصوديوم: ATP ، والصوديوم داخل الخلايا ، والحواجز شبه اللحمية ، والمساحات الضبابية ، وإمكانات الغشاء ، ومسارات الإشارات داخل الخلايا (مسارات الإشارات الأدرينالية ، وبروتين كيناز A و amp C ، وأكسيد النيتريك ، وفوسفوليمان) ، والتنظيم المباشر عن طريق جزيئات صغيرة (دهون ، منشطات ذاتية المنشأ للقلب) ، بروتينات أخرى مرتبطة بها (الكهوف والكافولين ، والأنكيرين).

استنتاج

يُعد فرط بوتاسيوم الدم تحديًا إكلينيكيًا وقد يصيب ما يصل إلى 10٪ من المرضى في المستشفى [10]. نتيجته النهائية تهدد الحياة. نظرًا لأن جميع الخلايا في الجسم تتأثر في النهاية بمضخة بوتاسيوم الصوديوم ، ومن المعروف أن عضلات القلب الإقفارية تقذف البوتاسيوم خارج الخلية مما يؤدي إلى انخفاض عتبة عدم انتظام ضربات القلب مع احتمال حدوث عدم انتظام ضربات القلب البطيني الذي يؤدي إلى تفاقم فرط التكتل وتقليل العتبة والأكثر من ذلك ، يجب أن تركز المزيد من الدراسات على التلاعب بإنزيم الصوديوم البوتاسيوم ، حيث يمكن أن يؤدي التحكم فيه إلى تغيير نتائج السكتات القلبية بشكل إيجابي وإعادة كتابة إرشادات الإنعاش القلبي الرئوي الحالية.

مراجع

  1. ستيل A ، ديفيبر H ، Quaggin SE ، Scheich A ، Ethier J ، Halperin ML. ما هو المسؤول عن الاختلاف النهاري في إفراز البوتاسيوم؟ أنا J Physiol. 1994 267 أغسطس (2 نقطة 2): R554-60. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/؟term=Am+J+Physiol.+1994+Aug٪3B267(2+Pt+2)٪3A+R554٪E2٪80٪93R560.
  2. Allen J ، Young D. إدارة مرضى فرط بوتاسيوم الدم. الصيدلاني السريري ، المجلد. 1 ، ص 403 | URI: 10981128.http: //www.pharm Pharmaceutical-journal.com/learning/learning-article/managing-hyperkalaemic-patients/10981128.article
  3. Parham WA، Mehdirad AA، Biermann KM، Fredman CS. إعادة النظر في فرط بوتاسيوم الدم. Texas Heart Inst J. 200633 (1): 40-7. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/؟term=Texas+Heart+Inst+J.+2006٪3B33٪3A40٪E2٪80٪937.
  4. بالمر BF. تنظيم توازن البوتاسيوم. كلين J آم سوك نيفرول. 2015 يونيو 510 (6): 1050-60. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/؟term=Biff+F.+Palmer.+Regulation+of+Potassium+Homeostasis
  5. دوبوز تد جونيور ، كودينا J ، بورغيس A ، بريسلي تا. تنظيم H (+) - K (+) - تعبير ATPase في الكلى. أنا J Physiol. 1995 269 أكتوبر (4 قروش 2): F500-7. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/؟term=Am+J+Physiol+269٪3A+F500٪E2٪80٪93F507٪2C+1995Google+Scholar
  6. إيكونيكوف جي ، يل د. فسيولوجيا التوصيل القلبي والانقباض. http://www.pathophys.org/physiology-of-cardiac-conduction-and-contractility/
  7. ماكدونالد جي ، ستروثرز م. ما هو مستوى البوتاسيوم في الدم الأمثل لمرضى القلب والأوعية الدموية؟ J آم كول كارديول. 2004 يناير 2143 (2): 155-61. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/؟term=J+Am+Coll+Cardiol.+2004٪3B43(2)٪3A155-161.
  8. بفينيغ سي إل ، ويتمور إس ، وسلوفيس سي التركيز على. قرارات حاسمة: ارتفاع بوتاسيوم الدم. http://www.acep.org/Education/Continuing-Medical-Education-٪28CME٪29/Focus-On/Focus-On-Critical-Decisions--Hyperkalemia/
  9. Schwinger RH ، Bundgaard H ، M & uumlller-Ehmsen J ، Kjeldsen K. The Na ، K-ATPase في قلب الإنسان الفاشل. Cardiovasc Res. 2003 مارس 1557 (4): 913-20. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12650869.
  10. هولاندر رودريغيز جي سي ، كالفيرت جي إف جونيور. فرط بوتاسيوم الدم. أنا طبيب فام. 2006 يناير 1573 (2): 283-90. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/؟term=Am+Fam+Physician.+2006+Jan+15٪3B73(2)٪3A283-90.

ملاحظات للمحرر

مؤلف:

استشاري أمراض القلب ، الزمالة المصرية السابقة لأمراض القلب في المعهد القومي للقلب


مقدمة

أثناء تطور الحياة ، حافظت معظم الخلايا الحية على تركيبة أيونية مماثلة من السيتوبلازم ، بما في ذلك انخفاض الكالسيوم ، وانخفاض الصوديوم ، وارتفاع البوتاسيوم ، ودرجة الحموضة المتعادلة (Mulkidjanian et al. ، 2012). عندما تختلف التركيزات الأيونية خارج الخلية اختلافًا كبيرًا ، فإنها تتطلب نشاطًا دائمًا لمضخة الأيونات لدعم التركيزات داخل الخلايا ، والتي تعد مهمة للعديد من الوظائف الأنزيمية للخلية. علاوة على ذلك ، يتم تخزين الكثير من الطاقة في التدرجات الأيونية عبر غشاء البلازما ، ويتم استخدام تدرجات الصوديوم والبوتاسيوم شديدة الانحدار في الخلايا الحيوانية لتسهيل النقل الثانوي للجزيئات (السكريات ، والناقلات العصبية ، والأحماض الأمينية ، والمستقلبات) وأيونات أخرى (H & # 43، Ca 2 & # 43، Cl & # x02212). تُستخدم التدرجات الأيونية أيضًا للإشارة السريعة عن طريق فتح قنوات انتقائية للصوديوم أو البوتاسيوم في غشاء البلازما استجابةً للإشارات خارج الخلية أو إمكانات الغشاء.

تستخدم العديد من الأعضاء تدرجات الصوديوم والبوتاسيوم لوظائفها المتخصصة. في الكلى ، يتم التعبير عن Na ، K-ATPase بشكل كبير ، يشير التقدير إلى ما يصل إلى 50 مليون مضخة لكل خلية في النبيبات الملتوية البعيدة (El Mernissi and Doucet ، 1984) ، لأن تدرج الصوديوم يتم استخدامه بواسطة وظائف الكلى الرئيسية ، لتصفية الدم من النفايات ، وإعادة امتصاص الجلوكوز والأحماض الأمينية ، وتنظيم الإلكتروليتات والحفاظ على الرقم الهيدروجيني. في خلايا الحيوانات المنوية ، يعد تنظيم الأيونات وإمكانات الغشاء أمرًا حاسمًا للحركة والتفاعل الجسيمي ، وخلايا الحيوانات المنوية تعبر عن شكل إسوي فريد من نوعه Na ، K-ATPase ، وهو أمر ضروري لخصوبة الذكور (Jimenez et al. ، 2011a). ليس أقلها أن الدماغ لديه طلب هائل على نشاط Na و K-ATPase ، حيث تعتمد الخلايا العصبية على المضخة لعكس تدفق الصوديوم بعد المشبكي ، لإعادة إنشاء تدرجات الصوديوم والبوتاسيوم المستخدمة لإطلاق إمكانات الفعل ، وفي الخلايا النجمية ، يقود تدرج الصوديوم الناقل العصبي إعادة امتصاص. في المادة الرمادية ، تشير التقديرات إلى أن التدبير المنزلي مثل تخليق البروتينات والجزيئات الأخرى يستخدم ربع الطاقة فقط ، بينما يستهلك الباقي من قبل Na و K-ATPases (Attwell and Laughlin ، 2001).


سؤال

السلحفاة الصينية ذات القشرة الناعمة ، بيلوديسكوس سينينسيسيعيش في مستنقعات المياه المالحة. يمكن للسلحفاة أن تعيش تحت الماء وخارج الماء.

طورت هذه السلاحف الرئتين والكليتين بشكل كامل ، ومع ذلك ، تم اكتشاف العديد من الميكروفيلي في فمها P. سينينسيس. أجريت دراسة لاختبار الفرضية القائلة بأن امتصاص الأكسجين وإفراز اليوريا يمكن أن يحدث في نفس الوقت في الفم.

تضمنت التجارب الأولية جمع بيانات إفراز النيتروجين من P. سينينسيس. تتبول السلحفاة في الماء وخارجه. عندما تكون في الماء ، فإنها تسمح بغسل النفايات من فمها. عند نفاد الماء ، يغمس رأسه بانتظام في المياه الضحلة ليغسل فمه. يوضح الجدول متوسط ​​معدلات إفراز الأمونيا واليوريا من الفم والكلى على مدى ستة أيام.

لوحظ أنه خلال فترات طويلة من الماء ، تحركت السلاحف أفواهها بانتظام لتأخذ الماء من مصدر ضحل ثم تصرفه. تمت مراقبة التغيرات في الأكسجين المذاب وكمية اليوريا المتراكمة في مياه الشطف التي تفرغها السلاحف بمرور الوقت كما هو موضح في هذا الرسم البياني.

من أجل اختبار ما إذا كان ناقل اليوريا موجودًا في أنسجة فم السلاحف ، تمت إضافة الفلوريتين (مثبط معروف لبروتينات الغشاء التي تنقل اليوريا) إلى الماء الذي غمرت فيه مجموعة أخرى من السلاحف رؤوسها. تظهر نتائج هذا العلاج.

تم إجراء مزيد من البحث لتحديد المكان الذي قد يحدث فيه تعبير mRNA لجين ناقل اليوريا P. سينينسيس. تم استخدام الرحلان الكهربائي للهلام لتحليل عينات الأنسجة المختلفة لنشاط الرنا المرسال.

تم تقييم التعبير عن الجين الناقل لليوريا بواسطة الخلايا الموجودة في فم السلحفاة عن طريق قياس نشاط الرنا المرسال. تم إبعاد السلاحف عن الماء لمدة 24 ساعة ثم حقنها إما بمحلول ملح مطابق لتركيز ملح السلحفاة أو الأمونيا الذائبة أو اليوريا ، تليها 24 ساعة أخرى خارج الماء.

استنتج ما إذا كان إفراز الأمونيا أو اليوريا يتغير أكثر عندما تخرج سلحفاة من الماء.

قارن وقارن التغيرات في إفراز اليوريا في الفم بالتغيرات في إفراز اليوريا في الكلى عندما تخرج سلحفاة من الماء.

صِف الاتجاهات الموضحة في الرسم البياني للأكسجين المذاب في الماء الذي يتم تصريفه من الفم.

اقترح أسباب هذه الاتجاهات في الأكسجين المذاب.

استنتج سبب ما إذا كان ناقل اليوريا موجودًا في فم P. سينينسيس.

Outline the additional evidence provided by the gel electrophoresis results shown above.

Identify which of these turtle groups represent the control, giving a reason for your answer.

Suggest a reason for the greater expression of the gene for the urea transporter after an injection with dissolved ammonia than an injection of urea.

The salt marshes where these turtles live periodically dry up to small pools. Discuss the problems that this will cause for nitrogen excretion in the turtles and how their behaviour might overcome the problems.


Volume I

Maria Luiza Avancini Caramori , Peter Rossing , in Endocrinology: Adult and Pediatric (Seventh Edition) , 2016

Protein Kinase C

The PKC enzyme regulating Na + /K + -ATPase 213 has a role in regulating cell proliferation, vascular contractility and permeability, and basement membrane syntheses. PKC can be activated by diacylglycerol, 214 and thus by high glucose ( Fig. 54-14 ). High-glucose–induced PKC activation in glomerular cells in vitro is followed by increased TGF-β 215 and MAPK 216 activity. Nonspecific PKC inhibitors prevent increased type IV collagen expression in mesangial cells in high glucose conditions, 217 and treatment of PKC agonists can increase type IV collagen expression. 218 Treatment with a PKCβ inhibitor blocks glomerular TGF-β1 mRNA, MM, GFR, and AER increase in diabetic rodents. 219,220 In another study, PKCβ inhibition prevented glomerular hypertrophy and albuminuria without affecting the TGF-β axis in diabetic rats, 221 arguing that PKC renal effects in diabetes may, at least in part, be independent of the TGF-β axis. 222 Ruboxistaurin, a PKC inhibitor, decreased albuminuria and stabilized the GFR in macroalbuminuric patients with type 2 diabetes treated for 1 year. 188 However, these beneficial effects were not confirmed in longer follow-up studies of patients with type 1 or type 2 diabetes enrolled in randomized diabetic retinopathy trials. 189


The Sodium Potassium Pump – Nutrition and the Brain

The daily dietary choices we make go far beyond impacting our physical health. They also have a significant effect on our short-term and long-term cognitive health, and ultimately may even factor into how we think and behave. However, before we can look at the major role that good nutrition has on the health of our brains, we first need to know the difference between our brains and our minds.

Difference Between Our Brains and Our Minds

Our brains are the working process of our consciousness minds, which is connected to a network of 85 to 100 billion neurons in our brains. These neurons are connected to billions of other neurons that control every cellular function in our bodies. What’s amazing is that all of these neurons transfer messages of thought that are created in our minds beyond the physical world by chemical neurotransmitters. These messages of thought are delivered and stored in our unconscious mind bodies and produce our repeated patterns of life and our daily habits.

Just how powerful is this process of our minds to use our brains to create and store these messages that control us on a moment-to-moment basis that determines our neurological us? Our neurological us is our personalities and our personality traits we share and express to the world, and that world responds back to us and confirms who we are and who we are becoming neurologically. Keep in mind, our neurological self-drives 95% of our unconscious program self by sending messages back up to our brains so we can act without thinking nerve and the brain-body connection. This huge and daunting task is assisted by our nutrition, opening more chemical channels to release more neurotransmitters.

What are Neurotransmitters?

In order for neurons, or nerve cells, to send messages throughout the body, they need to be able to communicate with one another. However, neurons are not simply connected to one another. A small gap, called the synaptic cleft, separates each neuron. Thus, a chemical messenger is needed to relay signals between neurons. It is neurotransmitters that are the chemical messenger that carry signals between neurons and other cells in the body through a process called neurotransmission, ultimately allowing communication to take place between neurons.

The neurotransmitters that get released in the brain can affect an array of psychological and physiological functions including mood, learning, concentration, appetite, sleep, and heart rate. Neurotransmitters are so important that neurotransmitter imbalances are thought to be associated with Alzheimer’s disease and Parkinson’s disease, as well as psychiatric illnesses such as depression and schizophrenia.

Scientists have discovered more than 60 molecules that meet the criteria for being classified as a neurotransmitter.

Some of the best-known neurotransmitters include:

    : a very widely distributed excitatory neurotransmitter that triggers muscle contraction and stimulates the excretion of certain hormones. In the central nervous system, it is involved in wakefulness, attentiveness, anger, aggression, sexuality, and thirst. : involved in controlling movement and posture. It also modulates mood and plays a central role in positive reinforcement and dependency.
  • GABA (gamma-aminobutyric acid): contributes to motor control, vision, and many other cortical functions. It also regulates anxiety. : is associated with learning and memory. : plays a role in metabolism, temperature control, regulating various hormones, and controlling the sleep-wake cycle. : is important for attentiveness, emotions, sleeping, dreaming, and learning. Norepinephrine is also released as a hormone into the blood, where it causes blood vessels to contract and heart rate to increase. : contributes to various functions, such as regulating body temperature, sleep, mood, appetite, and pain

Watch the video : The Sodium Potassium Pump – How Nutrition Affects Our Brain

How Neurotransmitters Communicate Signals from Neuron to Neuron

For neurons to communicate with one another, neurotransmitters must be released from one neuron and bind to another neuron. In doing so, signals are relayed from neuron to neuron, which ultimately allows our thoughts, behaviors, and bodily functions to be expressed.

In order for neurotransmitters to be released from neurons in the brain, an electrical impulse, called an action potential, must be generated. This electrical impulse allows for neurotransmitters to cross the synaptic cleft. Once neurotransmitters cross the synaptic cleft, they bind to receptors on another neuron. The neurotransmitters act like a key and the receptor site act like a lock. It takes the right key to open specific locks. If the neurotransmitter is able to work on the receptor site, it triggers changes in the receiving cell. This results in messages being relayed from one neuron to another.

In order for the electrical impulse to be activated that triggers the release and transport of these neurotransmitters, an electrical gradient must be maintained in each cell. The sodium potassium pump is the mechanism responsible for maintaining this electrical gradient, doing so by pumping two potassium ions into the cell and pumping out three sodium ions, ultimately leading to the interior of the nerve cell being slightly more negative than the exterior. This creates the conditions for an electrical signal to travel. Without this proper functioning of the sodium potassium pump, nerve cells will not function and neurotransmitters will not be released in appropriate amounts, as an imbalance of sodium and potassium will result in either too many or too few neurotransmitters will be released.

How Our Diet Impacts the Sodium Potassium Pump

The functioning of the sodium potassium pump is greatly impacted by our diet, as we consume both of these minerals through the foods that we eat.

The Dietary Guidelines for Americans recommends that both adults and children limit sodium intake to 2,300 mg- which is about one teaspoon of salt. However, the average American consumes 3,400 mg of sodium on daily basis! Furthermore, only 3% of Americans consume the recommended 4,700 mg of potassium per day, with most Americans consuming just about half of this recommendation.

This over-consumption of sodium and under-consumption of potassium is associated with many health risks including high blood pressure, stroke, obesity, and heart disease. Furthermore, this excess sodium intake and deficient potassium intake can also lead to sub-optimal functioning of the sodium potassium pump, thereby leading to weaker nerve impulses, which results in fewer neurotransmitters being released in the brain.

Thus, it is no surprise that researchers are now correlating high sodium diets with memory and concentration problems. Furthermore, as neurotransmitters play a role in dictating emotional state, any influence that weakens neurotransmitter could affect our emotions as well.

Therefore, it is important that we balance our sodium and potassium intake. Doing so helps to ensure that the electrochemical gradient in each neuron will be optimally maintained, leading to stronger electrical signals in the brain and a greater release of neurotransmitters, ultimately resulting in not only an improved physical state, but also an improved cognitive state.

What Should I Eat to Positively Impact the Sodium Potassium Pump?

So how do we balance our sodium and potassium intake? Well, the answer is really quite simple- minimize processed foods! While most people generally correlate adding salt to a meal while cooking or after it is prepared as the culprit for the overconsumption of sodium, this is not the case. Rather, the culprit of Americans’ overconsumption of sodium is salt that is added during the preparation of processed foods, which is a staple of the American diet. Restaurant food and drinks, even items such as sweet blended coffee drinks, doughnuts, and cookies all contain high amounts of sodium.

On the other hand, a daily diet consisting of two-thirds unprocessed plant foods and one-third unprocessed animal foods will only provide you with around 600 mg of sodium. In fact, it would seem nearly impossible to consume more than 1,200-1,500 mg of sodium per day from unprocessed foods!

Additionally, consuming a diet high in unprocessed plant foods will result in naturally higher potassium intake, as potassium is found in abundance in many plant foods. Some of the best sources of potassium are bananas, potatoes, prunes, oranges, beans and tomatoes.

While many people tend look for a quick fix to maintaining sodium-potassium balance through supplementing, this is not recommended. Most people get more than enough sodium through their normal diet. Furthermore, while overconsumption of potassium is rare, it can occur via overdosing with potassium supplements, which can have dangerous side effects.

Final Thoughts… The Sodium Potassium Pump – Nutrition and the Brain

The daily choices we make have health consequences that impact both our physical and cognitive wellbeing. The small decisions we make on a daily basis add up. Overtime, consistently making the choice to opt for the convenience of processed foods over more nutritious whole food can impact our memory, concentration, and mood- and may even go so far as to factoring in to how our neurological-self is expressed.

Brian K. Theiss is an innovator and thought leader in the area of performance fitness. He has been an internationally awarded Executive Health and Wellness Consultant since 1987. He has the distinction of being the very first Certified Fitness Trainer by the International Sports Science Association (ISSA).

Brian has trained numerous Fortune 500 executives, professional and elite athletes, and high-profile entertainers. When empowering life’s possibilities, Brian is the go-to choice for the highest performance results.

In 2016, the ISSA again recognized Theiss, as the #1 Executive Health and Wellness Consultant among 250,000 fitness and wellness professionals in 93 countries. It is this consistent recognition of the TheissCare method that brings clients to TheissCare, LLC from around the world.


Markscheme

ب. for both mouth and kidney

ج. percentage change/change in μmol day −1 g −1 greater with urea/other acceptable numerical comparison

أ. both higher/increased on emergence from/with turtle out of water

ب. both increased by 0.66 «μmol −1 g −1 when turtle emerges from water»

ج. % increase is higher in kidney / kidney 940% versus mouth 73/75% / increase is higher proportionately higher in kidney / kidney x10 versus mouth nearly double/x1.73

د. urea excretion by mouth greater than kidney out of water «despite larger % increase in kidney excretion»

decrease «when head is submerged» and increase when head is out of water

أ. oxygen absorbed from water/exchanged for urea when head dipped in water«so oxygen concentration decreases»

ب. lungs cannot be used with head in water / can «only» be used with head out of water

ج. oxygen from water «in mouth» used in «aerobic cell» respiration

د. oxygen from air dissolves in water when head out of water «so oxygen concentration increases»

أ. urea transporter is present

ب. less urea «excreted»/ lower rate «of urea excretion» / excretion almost zero when phloretin/inhibitor was present

أ. mRNA only in mouth and tongue/in mouth and tongue but not esophagus intestine kidney or bladder

ب. bands / lines indicate mRNA for/expression of urea transporter gene

ج. urea transporter gene expressed / urea transporters in mouth/tongue / not expressed/made in esophagus/intestine/kidneys/bladder

د. mRNA/transcription/gene expression/urea transporters higher in tongue /more in tongue «than mouth»

salt solution is control because it does not contain a nitrogenous/excretory waste product / it matches the salt concentration of the turtle / the turtle’s body already contains salt / because the turtle lives in salt water/salt marshes / because nothing has been altered

أ. ammonia is «highly» toxic/harmful

ب. ammonia is more toxic than urea/converse

ج. ammonia converted to urea

د. urea concentration raised «by injecting ammonia»

ه. difference between ammonia and urea «possibly» not «statistically» significant

أ. urea becomes more concentrated «in small pools» / lower concentration gradient «between tongue/mouth and water»

ب. less water available for urine production/excretion by kidney
أو
less water in ponds for mouth rinsing/more competition for pools (to use for mouth rinsing)

Behaviour to overcome problems:

ج. «still able to» dip mouth into/mouth rinse in water/pools

د. «still able to» excrete urea «though the mouth» in the small pools

ه. more conversion of ammonia to urea/urea excretion rather than ammonia

F. more urea transporters/expression of urea transporter gene

ز. urea excreted «in mouth/via microvilli» by active transport/using ATP

ح. excretion with little/no loss of water

تاريخMay 2016Marks available2Reference code16M.2.HL.TZ0.2
مستوىHigher levelورقPaper 2Time zoneTZ0
Command termStateQuestion number2مقتبس منغير متاح

Role of Intracellular Sodium Overload in the Genesis of Cardiac Arrhythmias

Address for correspondence: Allan J. Levi, B.Sc M.B.Ch.B., Ph.D., Department of Physiology, School of Medical Sciences, University of Bristol, Bristol BS8 1TD, United Kingdom. Fax: 44-117-928-8923 E-mail: [email protected] Search for more papers by this author

From the Departments of Physiology, School of Medical Sciences and Bristol Royal Infirmary, University of Bristol, University Walk, Bristol, United Kingdom

From the Department of Cardiology, School of Medical Sciences and Bristol Royal Infirmary, University of Bristol, University Walk, Bristol, United Kingdom

From the Departments of Physiology, School of Medical Sciences and Bristol Royal Infirmary, University of Bristol, University Walk, Bristol, United Kingdom

From the Departments of Physiology, School of Medical Sciences and Bristol Royal Infirmary, University of Bristol, University Walk, Bristol, United Kingdom

From the Departments of Physiology, School of Medical Sciences and Bristol Royal Infirmary, University of Bristol, University Walk, Bristol, United Kingdom

From the Departments of Physiology, School of Medical Sciences and Bristol Royal Infirmary, University of Bristol, University Walk, Bristol, United Kingdom

From the Department of Cardiology, School of Medical Sciences and Bristol Royal Infirmary, University of Bristol, University Walk, Bristol, United Kingdom

From the Departments of Physiology, School of Medical Sciences and Bristol Royal Infirmary, University of Bristol, University Walk, Bristol, United Kingdom

From the Departments of Physiology, School of Medical Sciences and Bristol Royal Infirmary, University of Bristol, University Walk, Bristol, United Kingdom

From the Department of Cardiology, School of Medical Sciences and Bristol Royal Infirmary, University of Bristol, University Walk, Bristol, United Kingdom

From the Departments of Physiology, School of Medical Sciences and Bristol Royal Infirmary, University of Bristol, University Walk, Bristol, United Kingdom

Address for correspondence: Allan J. Levi, B.Sc M.B.Ch.B., Ph.D., Department of Physiology, School of Medical Sciences, University of Bristol, Bristol BS8 1TD, United Kingdom. Fax: 44-117-928-8923 E-mail: [email protected] Search for more papers by this author

From the Departments of Physiology, School of Medical Sciences and Bristol Royal Infirmary, University of Bristol, University Walk, Bristol, United Kingdom

From the Department of Cardiology, School of Medical Sciences and Bristol Royal Infirmary, University of Bristol, University Walk, Bristol, United Kingdom

From the Departments of Physiology, School of Medical Sciences and Bristol Royal Infirmary, University of Bristol, University Walk, Bristol, United Kingdom

From the Departments of Physiology, School of Medical Sciences and Bristol Royal Infirmary, University of Bristol, University Walk, Bristol, United Kingdom

From the Departments of Physiology, School of Medical Sciences and Bristol Royal Infirmary, University of Bristol, University Walk, Bristol, United Kingdom

From the Departments of Physiology, School of Medical Sciences and Bristol Royal Infirmary, University of Bristol, University Walk, Bristol, United Kingdom

From the Department of Cardiology, School of Medical Sciences and Bristol Royal Infirmary, University of Bristol, University Walk, Bristol, United Kingdom

From the Departments of Physiology, School of Medical Sciences and Bristol Royal Infirmary, University of Bristol, University Walk, Bristol, United Kingdom

From the Departments of Physiology, School of Medical Sciences and Bristol Royal Infirmary, University of Bristol, University Walk, Bristol, United Kingdom

From the Department of Cardiology, School of Medical Sciences and Bristol Royal Infirmary, University of Bristol, University Walk, Bristol, United Kingdom

This work was supported by the Wellcome Trust, Briiish Heart Foundation, Medical Research Council, Royal Society, and United Bristol Healthcare Trust. For the period of this study, Dr. Levi was supported by a 2-year Research Leave Fellowship from the Wellcome Trust.

الملخص

Intracellular Na and Arrhythmia. A number of clinical cardiac disorders may be associated with a rise of the intracellular Na concentration (Naأنا) in heart muscle. A clear example is digitalis toxicity, in which excessive inhibition of the Na/K pump causes the Naأنا concentration to become raised above the normal level. Especially in digitalis toxicity, but also in many other situations, the rise of Naأنا may be an important (or contributory) cause of increased cardiac arrhythmias. In this review, we consider the mechanisms by which a raised Naأنا may cause cardiac arrhythmias. First, we describe the factors that regulate Naأنا, and we demonstrate that the equilibrium level of Naأنا is determined by a balance between Na entry into the cell, and Na extrusion from the cell. A numher of mechanisms are responsible for Na entry into the cell, whereas the Na/K pump appears to be the main mechanism for Na extrusion. We then consider the processes by which an increased level of Naأنا might contrihute to cardiac arrhythmias. A rise of Naأنا is well known to result in an increase of intracellular Ca, via the important and influential Na/Ca exchange mechanism in the cell membrane of cardiac muscle cells. A rise of intracellular Ca modulates the activity of a numher of sarcolemmal ion channels and aflects release of intracellular Ca from the sarcoplasmic reticulum, all of which might be involved in causing arrhythmia. It is possible that the increase in contractile force that results from the rise of intracellular Ca may initiate or exacerbate arrhythmia, since this will increase wall stress and energy demands in the ventricle, and an increase in wall stress may be arrhythmogenic. In addition, the rise of Naأنا is anticipated to modulate directly a number of ion channels and to affect the regulation of intracellular pH, which also may be involved in causing arrhythmia. We also present experiments in tbis review, carried out on the working rat heart preparation, which suggest that a rise of Naأنا causes an increase of wall stress-induced arrhythmia in this model. In addition, we have investigated the effect on wall stress-induced arrhythmia of maneuvers that might be anticipated to change intracellular Ca, and this has allowed identification of some of the factors involved in causing arrhythmia in the working rat heart.


Sodium-Potassium Pump

The sodium-potassium pump (PDB entry 2zxe ) is a protein machine with many moving parts. The helices that run through the membrane contain the binding sites for the sodium ions and potassium ions, and the large lobes that stick into the cytoplasm contain the machinery for linking the cleavage of ATP to the pumping cycle. The typical cycle occurs in several steps. First, the pump binds ATP and three sodium ions from the cytoplasm. The ATP then phosphorylates the pump and it shifts in shape, creating an opening towards the outside of the cell. The sodium is released and two potassium ions are picked up. Finally, the phosphate is cleaved off and the pump shifts back, releasing the potassium inside the cell. The structure shown here has captured the pump in the middle of the cycle, when the pump has just picked up its payload of potassium ions. The two potassium ions (shown here in green) are surrounded on all sides by oxygen atoms from the protein. Click on the image above for an interactive JSmol view of this interaction.

Topics for Further Discussion

  1. The sodium-potassium pump is able to distinguish sodium ions from potassium ions. How might a protein distinguish between these two ions, or between other types of ions?
  2. The portion of the sodium-potassium pump that crosses the membrane is composed of a bundle of alpha helices. Many other membrane-bound proteins have similar bundles of alpha helices. Can you find other examples in the PDB, and why is this a particularly effective approach for building membrane-bound proteins?

Related PDB-101 Resources

مراجع

  1. A. Y. Bagrov, J. I. Shapiro, and O. V. Fedrova (2009) Endogenous cardiotonic steroids: physiology, pharmacology, and novel therapeutic targets. Pharmacological Reviews 61, 9-38.
  2. L. D. Faller (2008) Mechanistic studies of sodium pump. Archives of Biochemistry and Biophysics 476, 12-21.
  3. I. Prassas and E. P. Diamandis (2008) Novel therapeutic applications of cardiac glycosides. Nature Reviews Drug Discovery 7, 926-935.
  4. M. J. Buono and F. W. Kolkhorst (2001) Estimating ATP resynthesis during a marathon run: a method to introduce metabolism. Advances in Physiology Education 25, 70-71. (Calculation of the amount of ATP used each day.)

October 2009, David Goodsell

About PDB-101

PDB-101 helps teachers, students, and the general public explore the 3D world of proteins and nucleic acids. Learning about their diverse shapes and functions helps to understand all aspects of biomedicine and agriculture, from protein synthesis to health and disease to biological energy.

Why PDB-101? Researchers around the globe make these 3D structures freely available at the Protein Data Bank (PDB) archive. PDB-101 builds introductory materials to help beginners get started in the subject ("101", as in an entry level course) as well as resources for extended learning.


Establishment and maintenance of blood–lymph separation

Hippocratic Corpus, a collection of Greek medical literature, described the functional anatomy of the lymphatic system in the fifth century B.C. Subsequent studies in cadavers and surgical patients firmly established that lymphatic vessels drain extravasated interstitial fluid, also known as lymph, into the venous system at the bilateral lymphovenous junctions. Recent advances revealed that lymphovenous valves and platelet-mediated hemostasis at the lymphovenous junctions maintain life-long separation of the blood and lymphatic vascular systems. Here, we review murine models that exhibit failure of blood–lymph separation to highlight the novel mechanisms and molecular targets for the modulation of lymphatic disorders. Specifically, we focus on the transcription factors, cofactors, and signaling pathways that regulate lymphovenous valve development and platelet-mediated lymphovenous hemostasis, which cooperate to maintain blood–lymph separation.

هذه معاينة لمحتوى الاشتراك ، والوصول عبر مؤسستك.


شاهد الفيديو: الفشل الكلوي. أسبابه وماهي أعراض الاصابة به - دكتور حسام القضاة (كانون الثاني 2022).