Pepsin je enzym přítomný v žaludeční šťávě silný na pomoc při trávení proteinů. Je to vlastně endopeptidáza, jejímž hlavním úkolem je rozkládat potravinové proteiny na malé části známé jako peptidy, které jsou pak absorbovány střevem nebo degradovány enzymy pankreatu.
Ačkoli to bylo poprvé izolováno v roce 1836 německým fyziologem Theodorem Schwannem, teprve v roce 1929 ohlásil americký biochemik John Howard Northrop z Rockefellerova institutu pro lékařský výzkum jeho skutečnou krystalizaci a část svých funkcí, což by mu pomohlo přijmout Nobelova cena za chemii o 17 let později.
Tento enzym není pro člověka jedinečný. Vyrábí se také v žaludku několika zvířat a působí od raných fází života a spolupracuje zejména na trávení bílkovin z mléka, masa, vajec a zrn.
Struktura
Hlavní buňky žaludku produkují počáteční látku zvanou pepsinogen. Tento proenzym nebo zymogen je hydrolyzován a aktivován žaludečními kyselinami, přičemž během procesu ztrácí 44 aminokyselin. Nakonec pepsin obsahuje 327 aminokyselinových zbytků ve své aktivní formě, která plní své funkce na úrovni žaludku.
Ztráta těchto 44 aminokyselin zanechává stejný počet kyselinových zbytků volných. Z tohoto důvodu funguje pepsin nejlépe ve velmi nízkém pH médiu.
Funkce
Jak již bylo zmíněno, hlavní funkcí pepsinu je trávení proteinů. Aktivita pepsinu je vyšší ve vysoce kyselém prostředí (pH 1,5 - 2) a při teplotách mezi 37 a 42 ° C.
Pouze část proteinů, které se dostanou do žaludku, je tímto enzymem degradována (přibližně 20%) a tvoří malé peptidy.
Aktivita pepsinu je zaměřena hlavně na hydrofobní N-terminální vazby přítomné v aromatických aminokyselinách, jako je tryptofan, fenylalanin a tyrosin, které jsou součástí mnoha bílkovin z potravy.
Funkce pepsinu, která byla popsána některými autory, se odehrává v krvi. Ačkoli je toto tvrzení kontroverzní, zdá se, že malá množství pepsinu přecházejí do krevního řečiště, kde působí na velká nebo částečně hydrolyzovaná bílkoviny, které byly absorbovány tenkým střevem dříve, než byly úplně štěpeny.
Jak se vyrábí?
Pepsinogen vylučovaný hlavními buňkami žaludku, známý také jako zymogenní buňky, je předchůdcem pepsinu.
Tento proenzym se uvolňuje díky impulzům z vagus nervu a hormonální sekreci gastrinu a sekretinu, které jsou stimulovány po požití potravy.
Již v žaludku se pepsinogen mísí s kyselinou chlorovodíkovou, která byla uvolňována stejnými podněty, a rychle interagovala mezi sebou za vzniku pepsinu.
To se provádí po odštěpení 44 aminokyselinového segmentu z původní struktury pepsinogenu pomocí komplexního autokatalytického procesu.
Jakmile je stejný pepsin aktivní, je schopen pokračovat ve stimulaci produkce a uvolňování více pepsinogenu. Tato akce je dobrým příkladem pozitivní zpětné vazby enzymu.
Kromě samotného pepsinu stimulují histamin a zejména acetylcholin peptické buňky k syntéze a uvolňování nového pepsinogenu.
Kde to funguje?
Jeho hlavním místem působení je žaludek. Tuto skutečnost lze snadno vysvětlit pochopením, že pálení žáhy je ideální podmínkou pro její výkon (pH 1,5 až 2,5). Ve skutečnosti, když bolus potravy přechází ze žaludku do dvanáctníku, je pepsin inaktivován, když narazí na střevní médium se zásaditým pH.
Pepsin také působí v krvi. Přestože byl tento účinek již považován za kontroverzní, někteří vědci tvrdí, že pepsin přechází do krve, kde pokračuje v trávení určitých peptidů s dlouhým řetězcem nebo peptidů, které nebyly zcela degradovány.
Když pepsin opouští žaludek a je v prostředí s neutrálním nebo zásaditým pH, jeho funkce zaniká. Protože však není hydrolyzován, může být znovu aktivován, pokud je médium znovu okyseleno.
Tato vlastnost je důležitá pro pochopení některých negativních účinků pepsinu, které jsou diskutovány níže.
Gastroezofageální reflux
Chronický návrat pepsinu do jícnu je jednou z hlavních příčin poškození způsobeného gastroezofágovým refluxem. I když do této patologie patří i ostatní látky, které tvoří žaludeční šťávu, zdá se, že pepsin je nejškodlivější ze všech.
Pepsin a další kyseliny přítomné v refluxu mohou způsobit nejen ezofagitidu, která je počátečním důsledkem, ale ovlivňují mnoho dalších systémů.
Mezi možné důsledky aktivity pepsinu na určitých tkáních patří laryngitida, pneumonitida, chronická chrapot, přetrvávající kašel, hrtan a dokonce rakovina hrtanu.
Bylo studováno astma z důvodu plicní mikroaspirace žaludečního obsahu. Pepsin může mít dráždivý účinek na průduškový strom a může upřednostňovat zúžení dýchacích cest, což vyvolává typické příznaky tohoto onemocnění: respirační potíže, kašel, sípání a cyanóza.
Jiné účinky pepsinu
Účinek pepsinu může být ovlivněn také orální a zubní koule. Nejčastějšími příznaky spojenými s těmito poškozeními jsou halitóza nebo špatný dech, nadměrné slinění, granulomy a zubní eroze. Tento erozivní účinek se obvykle projevuje po letech refluxu a může poškodit celé zuby.
Přesto může být pepsin užitečný z lékařského hlediska. Přítomnost pepsinu ve slinách je tedy důležitým diagnostickým markerem gastroezofageálního refluxu.
Ve skutečnosti je na trhu k dispozici rychlý test s názvem PepTest, který detekuje přítomnost slin pepsinu a pomáhá při diagnostice refluxu.
Papain, enzym velmi podobný pepsinu přítomnému v papájích nebo mléčných, je užitečný při hygieně a bělení zubů.
Kromě toho se pepsin používá v kožedělném průmyslu a klasické fotografii, jakož i při výrobě sýrů, obilovin, lehkého občerstvení, ochucených nápojů, preigestovaných bílkovin a dokonce i žvýkaček.
Reference
- Liu, Yu a kol. (2015). Trávení nukleových kyselin začíná v žaludku. Scientific Reports, 5, 11936.
- Czinn, Steven a Sarigol Blanchard, Samra (2011). Vývojová anatomie a fyziologie žaludku. Pediatrická gastrointestinální a jaterní choroba, čtvrté vydání, kapitola 25, 262-268.
- Smith, Margaret a Morton, Dion (2010). Žaludek: základní funkce. Trávicí systém, druhé vydání, kapitola 3, 39-50.
- Wikipedia (poslední vydání v květnu 2018). Pepsin. Obnoveno z: en.wikipedia.org
- Encyklopedie Britannica (poslední vydání v květnu 2018). Pepsin. Obnoveno z: britannica.com
- Tang, Jordánsko (2013). Pepsin A. Handbook of Proteolytic Enzymes, Chapter 3, Volume I, 27-35.