Pompa Sodio Potassio

Dove si trova e che cos’è la Pompa Sodio Potassio

Sulla membrana plasmatica delle cellule cardiache è presente la pompa sodio potassio che estrude ioni sodio per far entrare ioni potassio; è presente anche la calcio ATPasi, ma soprattutto sul reticolo è presente uno scambiatore, un trasportatore secondario, che scambia sodio con calcio; dunque 3 ioni Na buttati fuori dalla pompa sodio potassio vengono poi riportati dentro dallo scambiatore che approfitta dell’energia guadagnata per eliminare il calcio citoplasmatico.

Anche questa pompa è elettrogenica, in quanto lo ione sodio possiede 3 cariche positive e il calcio ne ha 2. Questa pompa elettrogenica, accoppiata alla pompa sodio potassio ATPasi, diventa elettroneutra in quanto gli ioni sodio che escono rientrano e il flusso netto è due ioni potassio che entrano e uno ione Calcio che esce, dunque altre 2 cariche positive; il funzionamento accoppiato di queste due pompe è elettroneutro.

Cosa accade se il calcio si accumula nella pompa sodio potassio

Nelle condizioni in cui la pompa sodio potassio non funziona, o funziona male, è influenzato il funzionamento dello scambiatore sodio-calcio; questo significa che se per qualche motivo la pompa sodio calcio smette di funzionare, smette di funzionare anche lo scambiatore sodio-calcio, e se smette di funzionare quest’ultimo, il calcio si accumula nel citoplasma; questo è un meccanismo alla base di una serie di eventi.

In particolare, se il calcio si accumula nelle cellule si può avere morte cellulare per citotossicità, ovvero il calcio accumulato diventa tossico; ad esempio in caso di ischemia del miocardio, non vi è più ossigenazione del tessuto miocardico, senza ossigeno la pompa smette di funzionare e il calcio inizia ad accumularsi nel citoplasma delle cellule conducendole a morte; questo meccanismo è sfruttato farmacologicamente, specie con la digitale, per ridurre il funzionamento della pompa sodio potassio, dunque il funzionamento dello scambiatore sodio calcio, aumenta la quantità di calcio intracellulare e aumenta la forza di contrazione ventricolare.

L’effetto cardiotonico del farmaco La digitale

La digitale è un farmaco che se ben dosato ha un effetto cardiotonico, ma se dosata male può portare ad avvelenamento da digitale e morte.
L’estrusione del calcio è responsabile dell’abbassamento del calcio citoplasmatico; è ovvio che la membrana plasmatica si deve ripolarizzare, tramite i canali del potassio; quindi quando la membrana si ripolarizza e i vari meccanismi estrudono calcio, la contrazione del miocardio cessa.
Il muscolo del miocardio va incontro a periodi di refrattarietà assoluta, in cui i canali voltaggio-dipendenti per il sodio sono inattivati; se abbiamo una depolarizzazione che perdura, avremo una inattivazione dei canali voltaggio dipendenti che perdurano. I canali voltaggio dipendenti per il sodio sono inattivati per tutta la durata della depolarizzazione; quindi durante tutta la durata del plateau, i canali voltaggio dipendenti per il sodio sono inattivati e vi è un periodo di  refrattarietà assoluta, seguito da un periodo di refrattarietà relativa.

Il problema è anche che nel miocardio, oltre ad essere importante il sodio è anche importante il calcio; quello che succede è che nel periodo di refrattarietà relativa, sebbene alcuni canali voltaggio dipendenti per il sodio, l’omeostasi del calcio non funziona bene, in quanto è ancora presente nel citoplasma, ma non è sufficiente, quello che succede è che nel periodo di refrattarietà relativa si possono generare potenziali d’azione, ma di norma questi sono abortivi per il periodo di refrattarietà relativa. Fondamentalmente il ritmo cardiaco è regolato anche da meccanismi intrinseci di refrattarietà relativa.

L’entrata di calcio attraverso i canali

Fondamentalmente il ritmo incide anche sulla durata del potenziale d’azione; questo è il meccanismo di rilascio di calcio indotto da calcio nel cuore: all’inizio vi è una depolarizzazione della membrana, abbiamo l’apertura di canali voltaggio-dipendenti per il calcio, l’entrata di calcio attraverso i canali; il poco calcio che entra viene moltiplicato dal fatto che si aprono i canali sul reticolo sarcoplasmatico, che sono canali calcio-sensibili,  che si aprono in risposta alla piccola quantità di calcio che entra attraverso i canali voltaggio dipendenti. Da qui vi è una uscita massiccia di calcio, la concentrazione citoplasmatica aumenta e il meccanismo contrattile entra in azione.

La frequenza cardiaca e di contrazione: sistole e diastole

Noi sappiamo bene che la frequenza cardiaca varia a seconda del tipo di attività che si sta svolgendo: dai 40 battiti al minuto durante il sonno, ai 70 di veglia ai 280 durante una corsa. Se l’organismo è in grado di generare tre ritmi cardiaci in tre condizioni fisiologiche diverse, vuol dire anche che è in grado di adattare il funzionamento del ritmo alle esigenze dell’organismo; un’altra cosa che varia oltre al ritmo cardiaco, è la frequenza di contrazione. Il lavoro del cuore si svolge con un continuo alternarsi di   sistole* (contrazione) e  diastole** (rilasciamenti). Se i filamenti contrattili scorrendo, tirano, alla fine della sistole, il sangue stesso pensa a ridiscenderli.

*Contrazione del miocardio; la sincrona contrazione dei ventricoli che rappresenta la seconda fase del ciclo cardiaco.

**Fase di rilasciamento delle cavità cardiache (atriali e ventricolari) e delle arterie, con afflusso di sangue (contrapposta a sistole ).