Водородно-калиевая аденозинтрифосфатаза

Н+/К+-АТФа́за
Другие названия:	Водородно-калиевая аденозинтрифосфатаза, протонная помпа, протонный насос
Генетические данные
Код гена:	GO:8900
Структура и функция белка
Тип белка:	гидролаза
Функции:	продукция соляной кислоты
Database Links
Шифр КФ:	[www.expasy.org/enzyme/3.6.3.10 3.6.3.10]

Статья посвящена Н⁺/К⁺-АТФазе слизистой оболочки желудка.

Водоро́дно-ка́лиевая аденозинтрифосфата́за (другие названия: Н⁺/К⁺-АТФа́за, Н⁺/K⁺-аденозинтрифосфата́за, ка́лий-водоро́дная аденозинтрифосфата́за) — фермент класса гидролаз (КФ [www.expasy.org/cgi-bin/nicezyme.pl?3.6.3.10 3.6.3.10]). В гастроэнтерологии и фармацевтике, ориентированной на органы пищеварения, вместо водородно-калиевая аденозинтрифосфатаза обычно используют синонимы: прото́нная по́мпа, прото́нный насо́с, прото́новый насо́с, или прото́новая по́мпа (особенно часто в словосочетаниях типа: «ингибитор протонного насоса», «ингибитор протонной помпы» и т. д.).

Впервые идентифицирована в 1973 году A. Ganser и J. Forte при изучении кислотопродуцирующих клеток лягушки-быка.

Функции и местонахождение

Водородно-калиевая аденозинтрифосфатаза является протонной помпой (синоним протонным насосом) и играет важнейшую роль при секреции соляной кислоты в желудке. Н⁺/К⁺-АТФаза составляют большинство из молекул белков апикальных (направленных в просвет желудка) мембран париетальных клеток. Основная функция этих клеток заключается в продуцировании соляной кислоты (а также внутреннего фактора Кастла). Париетальные (синоним обкладочные) клетки располагаются в фундальных железах желудка. Фундальные (синоним главные) железы составляют основную часть желёз области дна, тела и интермедиальной зоны желудка и практически отсутствуют в кардиальной и пилорической частях желудка.

Структура Н⁺/К⁺-АТФазы

Н⁺/К⁺-АТФаза состоит из двух субъединиц, α (ATP4A) и β (ATP4B). Субъединица α представляет собой полипептидную цепь из 1033 аминокислотных остатков, десять раз пересекающую мембрану клетки, образующую, таким образом, пять петель, выходящих за пределы клетки. Оба конца α субъединицы, N и С, находятся внутри клетки. Большой участок полипептидной цепи (примерно 800 аминокислотных остатков), находящийся на цитоплазматической стороне от мембраны, образует домен, являющийся каталитическим центром гидролазы.

Субъединица β является гликопротеином, содержащим 291 аминокислотный остаток, а также углеводные цитоплазматические фрагменты (примерно треть массы β субъединицы) и не участвует непосредственно в процессе транспорта ионов. Полипептидная цепь этой субъединицы пересекает мембрану только один раз. N конец этой субъединицы находится внутри париетальной клетки, в её цитоплазме, C конец и большая часть — с внешней стороны мембраны. Эта субъединица играет важную роль в доставке вновь синтезированной субъединицы к мембране.

Продукция соляной кислоты

Н⁺/К⁺-АТФаза относится к большой группе белков — АТФаз, отвечающих за транспорт ионов (в большинстве случаев катионов) через клеточные мембраны практически всех биологических видов. Н⁺/К⁺-АТФаза транспортирует ион водорода Н⁺ из цитоплазмы париетальной клетки в полость желудка через апикальную мембрану в обмен на ион калия К⁺, который она переносит внутрь клетки. При этом оба катиона транспортируются против электрохимического градиента. Источником энергии для этого транспорта служит гидролиз молекулы АТФ. Одновременно с ионами водорода в просвет желудка путём активного транспорта против градиента переносятся ионы хлора Cl⁻. Входящие в клетку ионы К⁺ покидают её по градиенту концентрации вместе с ионами Cl⁻ через апикальную мембрану париетальных клеток. Протоны Н⁺ образуются в эквивалентных количествах с НСО₃⁻ при диссоциации угольной кислоты Н₂СО₃ при участии фермента карбоангидразы. Ионы НСО₃⁻ пассивно перемещаются в кровь по градиенту концентрации через базолатеральную мембрану в обмен на Cl⁻. Таким образом в просвет желудка при с участием Н⁺/К⁺-АТФазы выделяется соляная кислота в виде ионов Н⁺ и Cl⁻, а ионы К⁺ возвратным образом перемещаются через мембрану.

Ингибирование Н⁺/К⁺-АТФазы

Уменьшение продукции соляной кислоты в желудке является распространёнными и эффективным методом лекарственной терапии кислотозависимых заболеваний пищевода, желудка и двенадцатиперстной кишки, таких как: гастроэзофагеальная рефлюксная болезнь, диспепсии, пищевода Барретта, язвы желудка, язвы двенадцатиперстной кишки, хронического гастрита, дуоденита. Для торможения процессов кислотопродукции используют два класса лекарственных препаратов: блокаторы H₂-гистаминовых рецепторов (класс АТХ А02ВA) и ингибиторы протонного насоса (класс АТХ А02ВС).

Ингибирование (торможение) продукции соляной кислоты блокаторами H₂-рецепторов происходит опосредованно. Стимуляция H₂-гистаминовых рецепторов периетальной клетки гистамином является необходимым условием для последующего секретирования соляной кислоты. Гистамин, воздействуя на Н₂-рецепторы, что приводит к активизации аденилатциклазной системы с образованием циклического аденозинмонофосфата (цАМФ). Последний выступает в роли вторичного посредника секреции соляной кислоты. Блокаторы H₂-рецепторов конкурентным образом ингибируют H₂-рецепторы, уменьшая, таким образом, продукцию соляной кислоты.

Ингибиторы протонного насоса непосредственно воздействуют на Н⁺/К⁺-АТФазу. Накапливаясь в кислой среде секреторных канальцев париетальной клетки в непосредственной близости к молекуле-мишени — Н⁺/К⁺-АТФазе, они претерпевают ряд изменений — протонирование и превращение в сульфенамид. В этой форме они образуют прочные ковалентные связи с Н⁺/К⁺-АТФазой, в результате чего последняя перестаёт выполнять свои функции протонного насоса. Для того чтобы париетальная клетка вновь начала секрецию кислоты, необходим синтез новых Н⁺/К⁺-АТФаз, свободных от связи с ингибитором. Продолжительность эффекта воздействия ингибиторов протонной помпы обусловлена скоростью обновления Н⁺/К⁺-АТФаз (известно, что половина Н⁺/К⁺-АТФаз обновляется в клетке за 30-48 часов, а полностью — за 72-96 часов).

См. также

• Натрий-калиевая аденозинтрифосфатаза (Na+/К±АТФаза)
• Париетальная клетка
• Кислотность желудочного сока

Ссылки

• BRENDA. The Comprehensive Enzyme Information System. [www.brenda-enzymes.org/php/result_flat.php4?ecno=3.6.3.10 Entry of H+/K±exchanging ATPase (EC-Number 3.6.3.10)]
• Биохимия мембран. [biofizika.info/atf/8.php Н+/К±АТФаза слизистой желудка].
• Лопина О. Д., Котлобай А. А., Рубцов А. М. [www.gastroscan.ru/batra2/lop01.htm Молекулярные механизмы регуляции секреции соляной кислоты слизистой оболочки желудка.] Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. 1997, № 6, с. 15-19.
• Статья англоязычной Википедии en:Hydrogen potassium ATPase.

Отрывок, характеризующий Водородно-калиевая аденозинтрифосфатаза

Поговорив еще несколько времени с эсаулом о завтрашнем нападении, которое теперь, глядя на близость французов, Денисов, казалось, окончательно решил, он повернул лошадь и поехал назад.
– Ну, бг'ат, тепег'ь поедем обсушимся, – сказал он Пете.
Подъезжая к лесной караулке, Денисов остановился, вглядываясь в лес. По лесу, между деревьев, большими легкими шагами шел на длинных ногах, с длинными мотающимися руками, человек в куртке, лаптях и казанской шляпе, с ружьем через плечо и топором за поясом. Увидав Денисова, человек этот поспешно швырнул что то в куст и, сняв с отвисшими полями мокрую шляпу, подошел к начальнику. Это был Тихон. Изрытое оспой и морщинами лицо его с маленькими узкими глазами сияло самодовольным весельем. Он, высоко подняв голову и как будто удерживаясь от смеха, уставился на Денисова.
– Ну где пг'опадал? – сказал Денисов.
– Где пропадал? За французами ходил, – смело и поспешно отвечал Тихон хриплым, но певучим басом.
– Зачем же ты днем полез? Скотина! Ну что ж, не взял?..
– Взять то взял, – сказал Тихон.
– Где ж он?
– Да я его взял сперва наперво на зорьке еще, – продолжал Тихон, переставляя пошире плоские, вывернутые в лаптях ноги, – да и свел в лес. Вижу, не ладен. Думаю, дай схожу, другого поаккуратнее какого возьму.
– Ишь, шельма, так и есть, – сказал Денисов эсаулу. – Зачем же ты этого не пг'ивел?
– Да что ж его водить то, – сердито и поспешно перебил Тихон, – не гожающий. Разве я не знаю, каких вам надо?
– Эка бестия!.. Ну?..
– Пошел за другим, – продолжал Тихон, – подполоз я таким манером в лес, да и лег. – Тихон неожиданно и гибко лег на брюхо, представляя в лицах, как он это сделал. – Один и навернись, – продолжал он. – Я его таким манером и сграбь. – Тихон быстро, легко вскочил. – Пойдем, говорю, к полковнику. Как загалдит. А их тут четверо. Бросились на меня с шпажками. Я на них таким манером топором: что вы, мол, Христос с вами, – вскрикнул Тихон, размахнув руками и грозно хмурясь, выставляя грудь.
– То то мы с горы видели, как ты стречка задавал через лужи то, – сказал эсаул, суживая свои блестящие глаза.
Пете очень хотелось смеяться, но он видел, что все удерживались от смеха. Он быстро переводил глаза с лица Тихона на лицо эсаула и Денисова, не понимая того, что все это значило.
– Ты дуг'ака то не представляй, – сказал Денисов, сердито покашливая. – Зачем пег'вого не пг'ивел?
Тихон стал чесать одной рукой спину, другой голову, и вдруг вся рожа его растянулась в сияющую глупую улыбку, открывшую недостаток зуба (за что он и прозван Щербатый). Денисов улыбнулся, и Петя залился веселым смехом, к которому присоединился и сам Тихон.
– Да что, совсем несправный, – сказал Тихон. – Одежонка плохенькая на нем, куда же его водить то. Да и грубиян, ваше благородие. Как же, говорит, я сам анаральский сын, не пойду, говорит.
– Экая скотина! – сказал Денисов. – Мне расспросить надо…
– Да я его спрашивал, – сказал Тихон. – Он говорит: плохо зн аком. Наших, говорит, и много, да всё плохие; только, говорит, одна названия. Ахнете, говорит, хорошенько, всех заберете, – заключил Тихон, весело и решительно взглянув в глаза Денисова.
– Вот я те всыплю сотню гог'ячих, ты и будешь дуг'ака то ког'чить, – сказал Денисов строго.
– Да что же серчать то, – сказал Тихон, – что ж, я не видал французов ваших? Вот дай позатемняет, я табе каких хошь, хоть троих приведу.
– Ну, поедем, – сказал Денисов, и до самой караулки он ехал, сердито нахмурившись и молча.
Тихон зашел сзади, и Петя слышал, как смеялись с ним и над ним казаки о каких то сапогах, которые он бросил в куст.
Когда прошел тот овладевший им смех при словах и улыбке Тихона, и Петя понял на мгновенье, что Тихон этот убил человека, ему сделалось неловко. Он оглянулся на пленного барабанщика, и что то кольнуло его в сердце. Но эта неловкость продолжалась только одно мгновенье. Он почувствовал необходимость повыше поднять голову, подбодриться и расспросить эсаула с значительным видом о завтрашнем предприятии, с тем чтобы не быть недостойным того общества, в котором он находился.
Посланный офицер встретил Денисова на дороге с известием, что Долохов сам сейчас приедет и что с его стороны все благополучно.
Денисов вдруг повеселел и подозвал к себе Петю.
– Ну, г'асскажи ты мне пг'о себя, – сказал он.


Петя при выезде из Москвы, оставив своих родных, присоединился к своему полку и скоро после этого был взят ординарцем к генералу, командовавшему большим отрядом. Со времени своего производства в офицеры, и в особенности с поступления в действующую армию, где он участвовал в Вяземском сражении, Петя находился в постоянно счастливо возбужденном состоянии радости на то, что он большой, и в постоянно восторженной поспешности не пропустить какого нибудь случая настоящего геройства. Он был очень счастлив тем, что он видел и испытал в армии, но вместе с тем ему все казалось, что там, где его нет, там то теперь и совершается самое настоящее, геройское. И он торопился поспеть туда, где его не было.
Когда 21 го октября его генерал выразил желание послать кого нибудь в отряд Денисова, Петя так жалостно просил, чтобы послать его, что генерал не мог отказать. Но, отправляя его, генерал, поминая безумный поступок Пети в Вяземском сражении, где Петя, вместо того чтобы ехать дорогой туда, куда он был послан, поскакал в цепь под огонь французов и выстрелил там два раза из своего пистолета, – отправляя его, генерал именно запретил Пете участвовать в каких бы то ни было действиях Денисова. От этого то Петя покраснел и смешался, когда Денисов спросил, можно ли ему остаться. До выезда на опушку леса Петя считал, что ему надобно, строго исполняя свой долг, сейчас же вернуться. Но когда он увидал французов, увидал Тихона, узнал, что в ночь непременно атакуют, он, с быстротою переходов молодых людей от одного взгляда к другому, решил сам с собою, что генерал его, которого он до сих пор очень уважал, – дрянь, немец, что Денисов герой, и эсаул герой, и что Тихон герой, и что ему было бы стыдно уехать от них в трудную минуту.
Уже смеркалось, когда Денисов с Петей и эсаулом подъехали к караулке. В полутьме виднелись лошади в седлах, казаки, гусары, прилаживавшие шалашики на поляне и (чтобы не видели дыма французы) разводившие красневший огонь в лесном овраге. В сенях маленькой избушки казак, засучив рукава, рубил баранину. В самой избе были три офицера из партии Денисова, устроивавшие стол из двери. Петя снял, отдав сушить, свое мокрое платье и тотчас принялся содействовать офицерам в устройстве обеденного стола.
Через десять минут был готов стол, покрытый салфеткой. На столе была водка, ром в фляжке, белый хлеб и жареная баранина с солью.
Сидя вместе с офицерами за столом и разрывая руками, по которым текло сало, жирную душистую баранину, Петя находился в восторженном детском состоянии нежной любви ко всем людям и вследствие того уверенности в такой же любви к себе других людей.
– Так что же вы думаете, Василий Федорович, – обратился он к Денисову, – ничего, что я с вами останусь на денек? – И, не дожидаясь ответа, он сам отвечал себе: – Ведь мне велено узнать, ну вот я и узнаю… Только вы меня пустите в самую… в главную. Мне не нужно наград… А мне хочется… – Петя стиснул зубы и оглянулся, подергивая кверху поднятой головой и размахивая рукой.
– В самую главную… – повторил Денисов, улыбаясь.
– Только уж, пожалуйста, мне дайте команду совсем, чтобы я командовал, – продолжал Петя, – ну что вам стоит? Ах, вам ножик? – обратился он к офицеру, хотевшему отрезать баранины. И он подал свой складной ножик.