Mô tả kênh Na+/K-/ATPase và ứng dụng digoxin điều trị suy tim

*Mô tả bơm:

Bơm này có mặt ở tất cả tế bào, có hoạt tính ATPase, do protein tải thực hiện có vai trò như một enzyme phân giải ATP tạo năng lượng. Phân tử này có 4 tiểu đơn vị (2 tiểu đơn vị alpha và 2 tiểu đơn vị beta), trong đó các tiểu đơn vị alpha có hoạt tính enzyme chuyển ATP thành ADP giải phóng năng lượng và trên chúng có vị trí gắn ion trong và ngoài tế bào. Phía trong tế bào có các vị trí gắn 3 Na+ và ATP, còn ngoài tế bào có các vị trí gắn 2 K+.

Source: https://www.slideshare.net/Amirrezagholizadeh1/sodium-potassium-pump

*Hoạt động của bơm theo hai giai đoạn tương ứng với hai lần bơm thay đổi cấu trúc:

+3 ion Na+ và ATP gắn ở mặt trong bơm, ATP được phân giải thành ADP giải phóng phosphate vô cơ, phosphate này di chuyển đến liên kết với gốc acid aspartic của tiểu phần alpha, từ đó làm thay đổi cấu trúc của bơm (lần thứ nhất) đưa 3 Na+ ra ngoài tế bào.

+2 ion K+ gắn ở mặt ngoài bơm, thủy phân liên kết giữa phosphate vô cơ và gốc acid aspartic của tiểu phần alpha, sản sinh năng lượng làm thay đổi cấu trúc của bơm (lần thứ hai) đưa 2 K+ vào trong tế bào.

*Digoxin tác động thế nào?

Digoxin có khả năng liên kết gốc aspartic tiểu phần alpha, can thiệp vào quá trình thủy phân liên kết giữa gốc này với phosphate vô cơ làm hạn chế hoạt động của bơm Na+/K+-ATPase , làm tăng nồng độ Na+ nội bào, qua đó giảm chênh lệch gradient nồng độ Na+ trong và ngoài tế bào. Điều này ức chế hoạt động của bơm Na+/ Ca2+-ATPase  (vận chuyển chủ động thứ phát theo hình thức đối chuyển, đưa Na+ vào trong tế bào và đẩy Ca2+ ra ngoại bào). Kênh này bị ức chế gây tăng lượng Ca2+ nội bào, ion này hoạt hóa các protein co thắt và tăng sức co bóp cơ tim. Cơ chế cụ thể có thể tham khảo tại https://nguyenhuythekopites.wordpress.com/2018/02/21/cau-tao-mo-co-tim-va-su-di-chuyen-ca2-trong-phuc-hop-kich-thich-co-co/.

Source: http://slideplayer.com/slide/9273946/

Thực tế, digoxin sẽ tăng cường tác dụng (tăng gắn vào và ức chế kênh Na+/ K+- ATPase) khi có mặt ion Ca2+ và giảm tác dụng khi có mặt ion K+. Tuy nhiên, nếu bổ sung chế phẩm có chứa Ca2+ quá nhiều có thể gây ngộ độc digoxin (ngoại tâm thu, block nhĩ thất, …).

Cũng cần lưu ý rằng bình thường Ca2+ sẽ được duy trì rất thấp bên trong tế bào. Tuy nhiên nồng độ Ca2+ tự do bên trong tế bào khi tăng quá cao sẽ gây chết tế bào. Cơ chế là do nó sẽ hoạt hóa hàng loạt các enzyme, chẳng hạn như ATPase (khiến tế bào mất nguồn năng lượng nhanh chóng), phospholipase (khiến màng tế bào mất tính ổn định), endonuclease (dẫn đến tổn thương DNA) cũng như một số protease chịu trách nhiệm cho sự giáng hóa protein.

Khi đó, ta có 2 cách để điều trị cho trường hợp ngộ độc Digoxin:

+ Hạ Ca2+: Dùng EDTA, chất này có khả năng tạo phức với Ca2+. Từ đó nồng độ calci máu giảm làm hạn chế tác dụng digoxin. EDTA và digoxin là 2 thuốc đối kháng không cạnh tranh.

+ Cho bệnh nhân dùng KCl đường uống hoặc nếu phải tiêm thì tiêm nhỏ giọt. Tác dụng của K+ trên tim là rất mạnh nên cần thận trọng.