非伸展H+（Na+）-K（+）（NH4+）-ATPaseの数学モデルのパラメーター推定

黄斑densa（MD）細胞のイオン恒常性における非伸展H（+）-K（+） - atPase（HKA）の役割は、未解決の問題です。この問題を探求し始めるために、非伸展HKAを介したイオンフラックスを記述する2つの数学モデルを開発しました。1つのモデルでは、1時間（+）：1k（+） - ATPごとの化学量論を想定しています。もう1つは、2h（+）：2k（+） - ATPごとの化学量論を想定しています。両方のモデルには、それぞれH+およびK+とのNa+およびNH4+の競合結合が含まれます。モデルレートの定数は、モデルと実験結果の間の距離を最小化することにより得られました。1h（+）（1na（+））：1k（+）（1nh4（+））-ATP Per-ATPと2H（+）（2NA（+））：2K（+）（2NH4（+））-Perの両方-ATPモデルは実験データによく適合します。両方のモデルを使用して、皮質の厚い上肢およびMD領域に典型的なサイトゾルまたは管腔イオン濃度の関数としてイオンネットフラックスをシミュレートしました。（1）K+とNH4+はルーメンからシトゾルの方向に流れ、（2）管腔K+とNH4+とサイトゾルNa+とH+の間で競合的な行動があったことが観察されました。またはH+濃度、および4）トランスポーターは、生理学的条件下でほとんどNa+ / K+交換を行います。これらの結果は、非伸展HKAがMD細胞のNa+およびpH恒常性に寄与する可能性があるという概念を支持しています。さらに、両方のモデルで、H+フラックスは5.6未満の管腔のpHで逆転しました。このような逆転は、ATPあたり1：1：2：2：2：2：2：2：2：2の管腔pHのNa+ / H+交換がそれぞれ、ATPモデルあたり2：2：2：2：これは、腎尿細管のより酸性領域における細胞Na+恒常性における非伸展HKAの新しい役割を示唆しています。

The role of nongastric H(+)-K(+)-ATPase (HKA) in ion homeostasis of macula densa (MD) cells is an open question. To begin to explore this issue, we developed two mathematical models that describe ion fluxes through a nongastric HKA. One model assumes a 1H(+):1K(+)-per-ATP stoichiometry; the other assumes a 2H(+):2K(+)-per-ATP stoichiometry. Both models include Na+ and NH4+ competitive binding with H+ and K+, respectively, a characteristic observed in vitro and in situ. Model rate constants were obtained by minimizing the distance between model and experimental outcomes. Both 1H(+)(1Na(+)):1K(+)(1NH4 (+))-per-ATP and 2H(+)(2Na(+)):2K(+)(2NH4 (+))-per-ATP models fit the experimental data well. Using both models, we simulated ion net fluxes as a function of cytosolic or luminal ion concentrations typical for the cortical thick ascending limb and MD region. We observed that (1) K+ and NH4+ flowed in the lumen-to-cytosol direction, (2) there was competitive behavior between luminal K+ and NH4+ and between cytosolic Na+ and H+, 3) ion fluxes were highly sensitive to changes in cytosolic Na+ or H+ concentrations, and 4) the transporter does mostly Na+ / K+ exchange under physiological conditions. These results support the concept that nongastric HKA may contribute to Na+ and pH homeostasis in MD cells. Furthermore, in both models, H+ flux reversed at a luminal pH that was <5.6. Such reversal led to Na+ / H+ exchange for a luminal pH of <2 and 4 in the 1:1-per-ATP and 2:2-per-ATP models, respectively. This suggests a novel role of nongastric HKA in cell Na+ homeostasis in the more acidic regions of the renal tubules.