Na+/K+-ATP酶：离子泵、信号传导蛋白或细胞保护蛋白及更多的生物学功能

doi:10.4103/NRR.NRR-D-23-01175

摘要/Abstract

摘要：

Na+/K+-ATP酶是一种钠钾泵，通过将三个Na+转运出细胞和两个K+转运进细胞中，在维持细胞膜上的电化学梯度方面发挥重要作用。Na+/K+-ATP酶还通过协调细胞膜上的离子浓度梯度参与Ca2+信号转导和神经递质释放。此外，Na+/K+-ATP酶与细胞膜上的多个离子通道协同作用，形成离子稳态调控的动态网络，并通过调节不同类型细胞之间的化学信号和离子平衡来影响细胞通讯。然而，现有的研究只阐明Na+/K+-ATP酶功能障碍在疾病发展中的重要作用，缺乏详细的机制来阐明Na+/K+-ATP酶如何影响细胞功能。文章提出Na+/K+-ATP酶的膜缺失涉及许多神经系统疾病的关键机制，特别是在脑卒中和帕金森病中。用抗体疗法来稳定细胞膜的Na+/K+-ATP酶是治疗这些疾病的新策略。因此，Na+/K+-ATP酶不仅是一个简单的离子泵，更是一种信号传导蛋白或细胞保护蛋白。然后，文章总结了中枢神经系统中Na+/K+-ATP酶新的生物学功能及NKA相关的发病机制。探讨了以Na+/K+-ATP酶为靶标治疗相关脑部疾病的新策略并希望未来可以开发出更多、更有效的方法来治疗神经系统疾病。

https://orcid.org/0000-0001-8000-3356 (Jinsong Bian)

Abstract: Na+/K+-ATPase is a transmembrane protein that has important roles in the maintenance of electrochemical gradients across cell membranes by transporting three Na+ out of and two K+ into cells. Additionally, Na+/K+-ATPase participates in Ca2+-signaling transduction and neurotransmitter release by coordinating the ion concentration gradient across the cell membrane. Na+/K+-ATPase works synergistically with multiple ion channels in the cell membrane to form a dynamic network of ion homeostatic regulation and affects cellular communication by regulating chemical signals and the ion balance among different types of cells. Therefore, it is not surprising that Na+/K+-ATPase dysfunction has emerged as a risk factor for a variety of neurological diseases. However, published studies have so far only elucidated the important roles of Na+/K+-ATPase dysfunction in disease development, and we are lacking detailed mechanisms to clarify how Na+/K+-ATPase affects cell function. Our recent studies revealed that membrane loss of Na+/K+-ATPase is a key mechanism in many neurological disorders, particularly stroke and Parkinson’s disease. Stabilization of plasma membrane Na+/K+-ATPase with an antibody is a novel strategy to treat these diseases. For this reason, Na+/K+-ATPase acts not only as a simple ion pump but also as a sensor/regulator or cytoprotective protein, participating in signal transduction such as neuronal autophagy and apoptosis, and glial cell migration. Thus, the present review attempts to summarize the novel biological functions of Na+/K+-ATPase and Na+/K+-ATPase-related pathogenesis. The potential for novel strategies to treat Na+/K+-ATPase-related brain diseases will also be discussed.

Key words: antibody, biological functions, cellular communication, electrochemical gradient, ion balance, ion channels, Na+/K+-ATPase, neurological diseases, neurotransmitter release, signal transduction

. Na+/K+-ATP酶：离子泵、信号传导蛋白或细胞保护蛋白及更多的生物学功能[J]. 中国神经再生研究(英文版), 2024, 19(12): 2684-2697.

Songqiang Huang, Wanting Dong, Xiaoqian Lin, Jinsong Bian. Na+/K+-ATPase: ion pump, signal transducer, or cytoprotective protein, and novel biological functions[J]. Neural Regeneration Research, 2024, 19(12): 2684-2697.

参考文献

引言

出版重点

《中国神经再生研究（英文版）》杂志为SCI、PubMed数据库收录的国际唯一一本专注神经再生领域研究的经同行评议的开放获取期刊，出版来自全球神经再生领域专业学者的前沿性基础研究及临床研究及转化医学、循证医学优秀的最新成果。

期刊出版来自于脑损伤与神经再生、脊髓损伤与神经再生、周围神经损伤与神经再生和神经退行性病与神经再生、神经影像与神经再生的相关研究。期刊关注神经损伤与再生过程中的轴突再生、突触生长、神经可塑性、神经修复和替代、神经移植等最新研究成果。尤其关注应用细胞治疗、基因治疗、生物因子治疗、药物治疗、手术治疗、康复治疗、物理疗法、组织工程、生物工程、生物材料、神经假体等干预性方法产生神经再生效果的相关研究。文章应清晰描述抑制神经元损伤、减轻神经元损伤的一系列变化，保护损伤神经元的过程、方法、程度与评价，突出从细胞分子水平以及分子生物学水平解释神经元损伤后以及预后再生的机制。

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延伸阅读

NRR：南方科技大学卞劲松团队总结Na+/K+-ATP酶在脑生物学和疾病中的新作用

Na+/K+-ATP酶（Na+/K+-ATPase, NKA）是一种钠钾泵，通过将三个Na+转运出细胞和两个K+转运进细胞中，在维持细胞膜上的电化学梯度方面发挥重要作用。NKA还通过协调细胞膜上的离子浓度梯度参与Ca2+信号转导和神经递质释放。此外，NKA与细胞膜上的多个离子通道协同作用，形成离子稳态调控的动态网络，并通过调节不同类型细胞之间的化学信号和离子平衡来影响细胞通讯。然而，现有的研究只阐明NKA功能障碍在疾病发展中的重要作用，缺乏详细的机制来阐明NKA如何影响细胞功能。南方科技大学卞劲松教授团队在发表于《中国神经再生研究（英文版）》杂志2024年第12期的综述中，率先提出了NKA的膜缺失是许多神经系统疾病的关键机制，特别是在脑卒中和帕金森疾病。用抗体疗法来稳定细胞膜的NKA是治疗这些疾病的新策略。因此，NKA不仅仅是一个简单的离子泵，更是一种信号传导蛋白或细胞保护蛋白。然后，总结了中枢神经系统中NKA新的生物学功能及NKA相关的发病机制。探讨了以NKA为靶标治疗相关脑部疾病的新策略并希望未来可以开发出更多、更有效的方法来治疗神经系统疾病。

来自南方科技大学卞劲松教授团队认为，目前只有NKA的抑制剂，尚无有效的NKA激动剂。因此，NKA的功能至少还有一半是未知的，基于此，我们实验团队之前开发出了靶向NKA α-亚基胞外DR区段(897DVEDSYGQQWTYEQR911)的多克隆抗体和单克隆抗体，确实发挥了增强和维持NKA正常功能的作用。尽管抗体疗法是非常具有前景的工作，但关于抗体如何特异性影响疾病进展并实现临床治疗，仍有许多工作要做。此外，也迫切需要人们意识到NKA在神经系统疾病发展的重要性，并需要开发出更多的针对NKA的激动剂，期待未来有针对NKA的药物被用于临床治疗上。