Протонная помпа

Протонная помпа (синонимы: протоновый насос, Н⁺/К⁺-АТФаза, водородно-калиевая аденозинтрифосфатаза) — фермент, выполняющий важнейшую роль при секреции соляной кислоты в желудке.

Структура протонной помпы

Протонная помпа состоит из двух субъединиц: α-субъдиницы представляющую собой полипептидную цепь из 1033 аминокислотных остатков и β-субъдиницы, являющуюся гликопротеином, содержащим 291 аминокислотный остаток, а также углеводные цитоплазматические фрагменты.

На верхнем рисунке (из статьи Лапиной О.Д.) изображена структура протонной помпы: Полипептидная цепь α-субъединицы десять раз пересекает мембрану, образуя 5 трансмембранных петель. N- и С-концы α-субъединицы находятся в цитоплазме. Значительная часть полипептидной цепи (около 800 аминокислот) образует большой цитоплазматический домен, в котором расположен активный центр фермента, где и происходит гидролиз АТФ. Катионы перемещаются через мембрану сквозь канал, который формируется трансмембранными петлями. N-конец β-субъединицы находится внутри цитоплазмы, ее полипептидная цепь пересекает мембрану только один раз. Большая часть b-субъединицы располагается с внеклеточной стороны мембраны. На ней расположены участки, подвергающиеся гликозилированию.

Присутствующая в большом количестве в обкладочных (париетальных) клетках слизистой оболочки желудка протонная помпа (Н⁺/К⁺-АТФаза) транспортирует ион водорода Н⁺ из цитоплазмы в полость желудка через апикальную мембрану обкладочных клеток в обмен на ион калия К⁺, который она переносит внутрь клетки.

Секреция соляной кислоты париетальной клеткой желудка. Основные транспортные системы, роль H+/K+-АТФазы (Маев И.В. и др.)

При этом оба катиона транспортируются против электрохимического градиента, а источником энергии для этого транспорта служит гидролиз молекулы АТФ.  Одновременно с протонами водорода в просвет желудка  против электрохимического градиента переносятся анионы хлора Cl^-. Входящие в клетку ионы К⁺ покидают ее по градиенту концентрации вместе с ионами Cl^- через апикальную мембрану обкладочных клеток. Ионы Н⁺ образуются в эквивалентных количествах с НСО₃^- при диссоциации угольной кислоты Н₂СО₃ при участии карбоангидразы. Ионы НСО₃^- пассивно перемещаются в кровь по градиенту концентрации через базолатеральную мембрану в обмен на ион Cl^-. Таким образом, в просвет желудка при с участием протонной помпы выделяется соляная кислота в виде ионов Н⁺ и Cl^-, а ионы К⁺  перемещаются через мембрану обратно в обкладочную клетку.

Ингибиторы протонной помпы

На блокировании протонной помпы основано действие ингибиторов протонной помпы (ИПП) — наиболее эффективного противоязвенного класса лекарств. Всасываясь в тонкой кишке и попадая через кровоток в слизистую оболочку желудка, ингибиторы протонной помпы накапливаются в секреторных канальцах обкладочных клеток. Здесь ИПП (при кислом значении рН) активируются и благодаря кислотозависимому преобразованию трансформируются в тетрациклический сульфенамид, который ковалентно включается в основные цистеиновые группы протонной помпы, исключая, таким образом, возможность ее конформационных переходов и блокируя тем самым возможность продукции соляной кислоты обкладочной клеткой.

Все ингибиторы протонной помпы (омепразол, пантопразол, лансопразол, рабепразол и эзомепразол) являются производными бензимидазола и имеют близкое химическое строение, отличаясь только структурой радикалов на пиридиновом и бензимидазольных кольцах.

Калий-конкурентные блокаторы

Как и ингибиторы протонной помпы, калий-конкурентные блокаторы также блокируют протонную помпу (H⁺/K⁺-АТФазу). Однако в отличие от ингибиторов протонной помпы, которые реализуют свой кислотоподавляющий эффект за счет ковалентного связывания с цистеиновыми группами H⁺/K⁺-АТФазы, К-КБК конкурентно взаимодействуют с ионным К⁺-связывающим доменом H⁺/K⁺-АТФазы.

В 2006 году первый калий-конкурентный блокатор Revanex ^® (действующее вещество ревапразан) был зарегистрирован в Южной Корее. В конце декабря 2014 года второй калий-конкурентный блокатор — Takecab (действующее вещество вонопразан) получил разрешение на применение в клинической практике (только в Японии).

Публикации для профессионалов здравоохранения, затрагивающие вопросы функционирования протонной помпы париетальных клеток

• Маев И.В., Андреев Д.Н., Заборовский А.В. Фундаментальные основы кислотопродукции в желудке. Медицинский совет. 2018;(3):7-14..


• Лопина О.Д. Физиология протонной помпы // Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. — 1997. — № 5. – с. 91–96.


• Лапина Т.Л. Ингибиторы протонной помпы: от фармакологических свойств к клинической практике // Фарматека. — 2002. — № 9. – с. 3–8.


• Лапина Т.Л. Ингибиторы протонной помпы: как оптимизировать лечение кислотозависимых заболеваний // Русский медицинский журнал. — 2003. — Т.11. – №5.


• Васильев Ю.В. Ингибиторы протонного насоса // Лечащий Врач. — 2007. — № 1.

На сайте GastroScan.ru в разделе «Литература» имеется подраздел «Секреция, пищеварение в ЖКТ», содержащий публикации для профессионалов здравоохранения.

Назад в раздел