Læknaneminn - 01.04.1986, Blaðsíða 8

Mynd 2. Myndin sýnir helstu jónapumpur (Na-K-pumpu ug Ca-pumpu), jóna-
skiptiferjur (Na-Ca-skiptiferju) og jónastrauma (Na-, Ca- og K-straum) í hjarta-
frumu. Taflan sýnir þéttni helstu jóna og jafnvægisspennu (Nernst spennu) þeirra.
Innanfrumuþéttni Utanfrumuþéttni Jafnvægisspenna
Na+ 30 mM 140 mM +40 mV
K + 140 mM 4 mM -92 mV
Ca+ + 100 nM 2mM +130 mV
Cl 30 mM 140mM =10 mV
H + pH 6,9 pH 7,4 -30 mV
Svo viröist sem jónir komist í
gegnum frumuhimnu eftir þremur
ólíkum leiðum:
1) um jónagöng sent eru að mestu
sérhæf fyrir hverja jón fyrir sig, 2)
með jónapumpum sem nota orku til
flutningsins og 3) með jónaferjum.
Allar þessar leiðir eru að líkindum sér-
hæfð prótein sem sitja í frumuhimn-
unni. Jónapumpur og ferjur sjá til
þess að viðhalda þéttnifallanda hinna
ýmsu jóna yfir frumuhimnuna og
þetta kostar orku. Jónagöngum er
stjórnað af hliöum sem er stýrt af
ýmsum þáttum, m.a. spennu
(spennufalli yfir frumuhimnu). Hlið
jónagangs getur verið í a.m.k. þrenns
konar mismunandi ástandi, lokað,
opið eða óvirkt, eins og sýnt er á
mynd 4. Leiðni jóna um göng í
frumuhimnu stjórnast þó ekki ein-
göngu af hliðum heldur koma einnig
til aðrir þættir í starfsemi og umhverfi
frumunnar og má þar einkum nefna
fosfórýleringu próteina t.d. fyrir til-
stilli cAMP.
Jónastraumar yfir frumuhimnu
hlýða sömu lögmálum og aðrir raf-
straumar og þeim er lýst með Ohms
lögmáli (spenna = straumur X
viðnánt). Þeir kraftar sem knýjajónir
yfir frumuhimnu eru tvenns konar,
rafkraftar vegna spennufalls yl'ir
himnuna og þeir kraftar sent stafa af
þéttnifallanda yfir himnuna. Þessir
kraftar geta báðir verið í söntu átt eða
í gagnstæðar áttir, annar inn í frum-
una en hinn út úr frumunni. Lokaút-
koma (nettóútkoma) þessara tveggja
krafta er stundum kölluö raf-þéttni-
fallandi (electrochemical gradient).
Ef þessir kraftar vega nákvæmlega
hvor upp á móti öðrum (raf-þéttni-
fallandi = 0), verður enginn jóna-
straumur yfir himnuna og spennan
sem þá ríkir er kölluð jafnvægis-
spenna (NernsLspenna) fyrir viðkom-
andi jón. Jal'nan sem lýsir þessari
jafnvægisspennu er þannig:
RT [CJú
Ex=-----------ln---------
zF [CJi
Þar sem R táknar gasstuðulinn, T
hitastig á Kelvin, z hleðslu viðkom-
andi jónar og F Faradaystuðulinn.
[CJU táknar þéttni í millifrumuvökva
og [Cx]j þéttni í frymi fyrir viðkom-
andi jón (x). Við 37" C er RT/F = 26
mV og útreikningar á jafnvægis-
spennu hinna ýmsu jóna eru sýndir á
mynd 2. Sá rafkraftur sem knýr jón-
irnar á hverju augnabliki er mismun-
ur jafnvægisspennu og himnuspennu
(E - EJ. í þessu samhengi er venja
að nota leiðni (g = l/viðnám) frekar
en viðnám. Straum (1) fyrir einhverja
jón (x) á vissu augnabliki má tákna
þannig (sbr Ohms lögmál: straumur
= leiðni X spenna):
lx = gx (E - Ex)
Það sem einkum einkennir hjarta-
frumur og aðrar ertanlegar frumur er
að leiðni frumuhimnunnar (g) fyrir
vissar jónir getur tekið skyndilegum,
miklum og venjulega tímabundnum
breytingum. í hjartafrumum á þelta
einkum við um Na og Ca eins og
fjallað verður um síðar. Leiðni fyrir
K hagar sér einkennilega að þessu
leyti vegna þess að fyrir mikilvæg-
ustu K-straumana (IKI og IK) ríkirein-
stefnuleiðni inn í frumuna (inward-
going rectification). Við afskautun
verður þess vegna tímabundin aukn-
ing á leiöni Na og Ca en minnkun á
leiðni K.
Til að skilja til fullnustu leiðslu
hrifspennu í ertanlegum l'rumum
verður að kynna sér hina s.k. kapal-
kenningu. Þessi kenning var upphaf-
6
LÆKNANEMINN yi985 - '/i986- 38.-39. árg.