PEPSÍN: ŠTRUKTÚRA, FUNKCIE, VÝROBA - ANATÓMIA A FYZIOLÓGIA - 2024

Pepsín je enzým prítomný v žalúdočnej šťave silný na pomoc pri trávení proteínov. Je to vlastne endopeptidáza, ktorej hlavnou úlohou je rozobrať potravinové proteíny na malé časti známe ako peptidy, ktoré sú potom absorbované v čreve alebo degradované enzýmami pankreasu.

Hoci bol prvýkrát izolovaný nemeckým fyziologom Theodorom Schwannom v roku 1836, až v roku 1929 americký biochemik John Howard Northrop z Rockefellerovho ústavu pre lekársky výskum informoval o jeho skutočnej kryštalizácii a časti jej funkcií, čo by mu pomohlo prijať Nobelova cena za chémiu o 17 rokov neskôr.

Tento enzým nie je pre človeka jedinečný. Vyrába sa aj v žalúdku niekoľkých zvierat a pôsobí od raných štádií života a spolupracuje najmä pri trávení bielkovín z mlieka, mäsa, vajec a zŕn.

štruktúra

Hlavné bunky žalúdka produkujú pôvodnú látku nazývanú pepsinogén. Tento proenzým alebo zymogén je hydrolyzovaný a aktivovaný žalúdočnými kyselinami, pričom v tomto procese stráca 44 aminokyselín. Nakoniec pepsín obsahuje 327 aminokyselinových zvyškov v aktívnej forme, ktorá vykonáva svoje funkcie na úrovni žalúdka.

Strata týchto 44 aminokyselín zanecháva rovnaký počet kyslých zvyškov. Z tohto dôvodu funguje pepsín najlepšie v médiu s veľmi nízkym pH.

Vlastnosti

Ako už bolo uvedené, hlavnou funkciou pepsínu je trávenie proteínov. Aktivita pepsínu je vyššia vo vysoko kyslých prostrediach (pH 1,5 - 2) a pri teplotách medzi 37 a 42 ° C.

Týmto enzýmom sa degraduje iba časť proteínov, ktoré sa dostanú do žalúdka (približne 20%) a tvoria malé peptidy.

Aktivita pepsínu je zameraná hlavne na hydrofóbne N-terminálne väzby prítomné v aromatických aminokyselinách, ako je tryptofán, fenylalanín a tyrozín, ktoré sú súčasťou mnohých proteínov z potravy.

V krvi sa vyskytuje funkcia pepsínu, ktorú opísali niektorí autori. Aj keď je toto tvrdenie kontroverzné, zdá sa, že malé množstvo pepsínu prechádza do krvného riečišťa, kde pôsobí na veľké alebo čiastočne hydrolyzované proteíny, ktoré boli absorbované tenkým črevom skôr, ako boli úplne strávené.

Ako sa vyrába?

Prekurzorom pepsínu je pepsinogén vylučovaný hlavnými bunkami žalúdka, tiež známy ako bunky zymogénu.

Tento proenzým sa uvoľňuje vďaka impulzom z vagus nervu a hormonálnej sekrécii gastrínu a sekretínu, ktoré sú stimulované po požití potravy.

Už v žalúdku sa pepsinogén zmieša s kyselinou chlorovodíkovou, ktorá sa uvoľňuje rovnakými stimulmi, a navzájom rýchlo interagujú za vzniku pepsínu.

Toto sa uskutočňuje po odštiepení segmentu 44 aminokyselín z pôvodnej štruktúry pepsinogénu pomocou komplexného autokatalytického procesu.

Po aktivácii je ten istý pepsín schopný naďalej stimulovať produkciu a uvoľňovanie väčšieho množstva pepsinogénu. Táto akcia je dobrým príkladom pozitívnej spätnej väzby enzýmov.

Okrem samotného pepsínu stimulujú histamín a najmä acetylcholín peptické bunky na syntézu a uvoľňovanie nového pepsinogénu.

Kde to funguje?

Jeho hlavným miestom pôsobenia je žalúdok. Túto skutočnosť možno ľahko vysvetliť pochopením, že pálenie záhy je ideálnou podmienkou pre jej výkon (pH 1,5 - 2,5). V skutočnosti, keď bolus jedla prechádza zo žalúdka do dvanástnika, pepsín sa deaktivuje, keď narazí na črevné médium so zásaditým pH.

Pepsín tiež pôsobí v krvi. Aj keď sa o tomto účinku už hovorí, že je kontroverzný, niektorí vedci tvrdia, že pepsín prechádza do krvi, kde pokračuje v trávení určitých peptidov s dlhým reťazcom alebo peptidov, ktoré neboli úplne degradované.

Keď pepsín opúšťa žalúdok a je v prostredí s neutrálnym alebo zásaditým pH, jeho funkcia zaniká. Pretože však nie je hydrolyzovaný, môže sa znova aktivovať, ak sa médium znovu okyslí.

Táto vlastnosť je dôležitá pre pochopenie niektorých negatívnych účinkov pepsínu, ktoré sú diskutované nižšie.

Gastroezofageálny reflux

Chronický návrat pepsínu do pažeráka je jednou z hlavných príčin poškodenia spôsobeného gastroezofágovým refluxom. Aj keď sú do tejto patológie zahrnuté aj ďalšie látky, ktoré tvoria žalúdočnú šťavu, zdá sa, že pepsín je najškodlivejší zo všetkých.

Pepsín a ďalšie kyseliny prítomné v refluxe môžu spôsobiť nielen ezofagitídu, ktorá je počiatočným dôsledkom, ale ovplyvniť mnoho ďalších systémov.

Medzi potenciálne následky aktivity pepsínu v niektorých tkanivách patrí hrtanitída, pneumonitída, chronická chrapot, pretrvávajúci kašeľ, hrtanospazmus a dokonca rakovina hrtana.

Študovala sa astma z pľúcnej mikroaspirácie žalúdočného obsahu. Pepsín môže mať dráždivý účinok na prieduškový strom a priaznivo ovplyvňuje zúženie dýchacích ciest, čím vyvoláva typické príznaky tohto ochorenia: dýchacie ťažkosti, kašeľ, sipot a cyanózu.

Iné účinky pepsínu

Pepsín môže ovplyvniť aj orálna a dentálna sféra. Najčastejšie príznaky spojené s týmito poškodeniami sú halitóza alebo zápach z úst, nadmerné slinenie, granulomy a erózia zubov. Tento erozívny účinok sa zvyčajne prejavuje po rokoch refluxu a môže poškodiť celé zuby.

Napriek tomu môže byť pepsín užitočný z lekárskeho hľadiska. Preto je prítomnosť pepsínu v slinách dôležitým diagnostickým ukazovateľom gastroezofageálneho refluxu.

Na trhu je v skutočnosti rýchly test s názvom PepTest, ktorý zisťuje prítomnosť pepsínových slín a pomáha pri diagnostike refluxu.

Papain, enzým veľmi podobný pepsínu prítomnému v papájach alebo mliečnych, je užitočný pri hygiene a bielení zubov.

Okrem toho sa pepsín používa v kožiarskom priemysle a pri klasickej fotografii, ako aj pri výrobe syrov, obilnín, ľahkého jedla, ochutených nápojov, predgestovaných proteínov a dokonca aj žuvačiek.

Referencie

1. Liu, Yu a kol. (2015). Trávenie nukleových kyselín začína v žalúdku. Scientific Reports, 5, 11936.
2. Czinn, Steven a Sarigol Blanchard, Samra (2011). Vývojová anatómia a fyziológia žalúdka. Pediatrická gastrointestinálna a pečeňová choroba, štvrté vydanie, kapitola 25, 262-268.
3. Smith, Margaret a Morton, Dion (2010). Žalúdok: základné funkcie. Tráviaci systém, druhé vydanie, kapitola 3, 39 - 50.
4. Wikipedia (posledné vydanie v máji 2018). Pepsín. Obnovené z: en.wikipedia.org
5. Encyklopédia Britannica (minulé vydanie v máji 2018). Pepsín. Získané z: britannica.com
6. Tang, Jordánsko (2013). Pepsin A. Handbook of Proteolytic Enzymes, Chapter 3, Volume I, 27-35.