3.13 : Aktiver Transport

Der aktive Transport ist ein kritischer biologischer Prozess, der es Zellen ermöglicht, gelöste Stoffe gegen einen elektrochemischen Gradienten zu bewegen. Dieser Prozess erfordert eine direkte Energiezufuhr und ist durch seine Selektivität, Sättigungsfähigkeit und Anfälligkeit für kompetitive Hemmung gekennzeichnet.

Primäre aktive Transporter wie die Na^+, K^+ und -ATPase nutzen ATP direkt, um Ionen durch die Membran zu bewegen. Diese Transporter spielen eine wichtige Rolle in verschiedenen physiologischen Prozessen. Beispielsweise erhalten die Na^+, K^+ und -ATPase die zelluläre Ionenhomöostase aufrecht und werden von Digoxin bei der Behandlung von Herzinsuffizienz angegriffen. Digoxin hemmt die Na^+/K^+-ATPase-Pumpe in Herzzellen, was zu einem Anstieg des intrazellulären Natriums führt. Dies wiederum erhöht die Kalziumverfügbarkeit im Herzmuskel und verbessert die Kontraktilität, was bei der Behandlung von Herzinsuffizienz hilft. Eine andere Gruppe primärer aktiver Transporter, die ABC-Familie, hydrolysiert ATP, um Substrate wie Hormone und Medikamente durch Membranen zu transportieren. Das P-Glykoprotein (P-gp), ein Mitglied der ABC-Familie, begrenzt die Absorption oral verabreichter Medikamente, indem es sie in das Lumen des Magen-Darm-Trakts exportiert.

Sekundäre aktive Transporter, die zur SLC-Superfamilie gehören, nutzen gespeicherte elektrochemische Energie (in der Regel einen Na+-Gradienten), der von einem primären aktiven Transporter (wie der Na^+/K^+-Pumpe) aufgebaut wird, um gelöste Stoffe durch Membranen zu transportieren. Das Na^+-Ca^2+-Austauschprotein (SLC8), ein Antiporter, nutzt den Einstrom von Na^+, um einen Ausstrom von Ca^2+ anzutreiben, wodurch der basale zytosolische Ca^2+-Spiegel niedrig gehalten wird. Andere SLC-Kotransporter sind Symporter, bei denen sich das treibende Ion und die gelöste Substanz in dieselbe Richtung bewegen. Beispielsweise transportiert der CNT1-Transporter, angetrieben vom Na^+-Gradienten, Pyrimidinnukleoside und bestimmte Chemotherapeutika in Zellen. DAT-, NET- und SERT-Symporter harmonisieren auch die Bewegung von Na^+ und Neurotransmittern wie Dopamin, Noradrenalin und Serotonin in dieselbe Richtung. Diese Transporter haben klinische Bedeutung als Ziele für ZNS-Wirkstoffe in der Depressionstherapie.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der aktive Transport über primäre und sekundäre Mechanismen eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung der Zellfunktion, dem Arzneimitteltransport und therapeutischen Anwendungen spielt.