Пепсиногените се състоят от единична полипептидна верига с молекулно тегло приблизително 42 000 Da. Пепсиногените се синтезират и секретират предимно от главните стомашни клетки на човешкия стомах, преди да бъдат превърнати в протеолитичния ензим пепсин, който е от решаващо значение за храносмилателните процеси в стомаха.

теми

Свързани термини:

  • Секреция (процес)
  • Ензим
  • Пептид
  • Протеин
  • Храносмилане
  • Гастрин
  • Стомашна главна клетка
  • Стомашна париетална клетка
  • Протеиназа
  • Пепсин А

Изтеглете като PDF

За тази страница

Подвижност на червата и секрети

Дейвид Дж Роуботъм,. Хауърд М. Томпсън, във Фондации за анестезия (Второ издание), 2006

ПЕПСИН

Пепсиногенът се секретира от пептични (или главни) клетки в оксинтичната жлеза. Някои пепсиногени също се секретират от лигавичните клетки в стомашния антрум и дванадесетопръстника. В присъствието на стомашна киселина този проензим се превръща в активен пепсин, който сам катализира по-нататъшното превръщане от пепсиноген. Основният стимул за освобождаване на пепсиноген е повишената вагусна активност, наблюдавана в цефалната и стомашната фази на киселинна секреция. Самата стомашна киселина инициира локален холинергичен рефлекс, който задейства секрецията на пепсиноген от пептичните клетки. Постъпването на киселинен стомашен химус в дванадесетопръстника стимулира отделянето на секретин. Това, заедно с гастрина, причинява допълнителна секреция на пепсиноген.

Анатомия на развитието и физиология на стомаха

Пепсиноген

Антихолинергиците, антагонистите на хистаминовите Н2-рецептори и ваготомията намаляват секрецията на пепсиноген. Повишените серумни нива на пепсиноген тип 1 са свързани с язва на дванадесетопръстника и гастрином, докато атрофичният гастрит (със или без пернициозна анемия) е свързан с ниски нива на пепсиноген от тип 1.

Стомашно-чревна функция

2 пепсин

Пепсиногенът е зимогенът или неактивният предшественик на пепсина, основния протеолитичен ензим на стомашния сок. За първи път пепсиногенът кристализира от стомашната лигавица на свинете и няколко пепсиногена вече са отделени. Свинският пепсиноген има молекулно тегло приблизително 43 kd и се състои от молекулата на пепсина и няколко по-малки пептида. Един от тези пептиди има молекулно тегло 3,2 kd и е инхибитор на пептичната активност. Активирането на пепсин от пепсиноген се осъществява чрез селективно разцепване на този малък основен пептид от майчиния пепсиноген (Neurath and Walsh, 1976). Автокаталитичното преобразуване започва под pH 6. При pH 5.4 инхибиторът пептид се дисоциира от родителската молекула, а при pH 3.5 до 4 инхибиторът се усвоява напълно от пепсин.

Пепсинът има много кисела изоелектрична точка и е стабилен в кисел разтвор под pH 6, но е необратимо денатуриран при pH 7 или по-високо. За разлика от това, пепсиногенът е стабилен в неутрален или слабо алкален разтвор. Оптималното рН за пептична активност обикновено е между 1,6 и 2,5, но ефектът на рН може да варира в зависимост от субстрата. Пепсинът е способен да хидролизира пептидни връзки на повечето протеини, като муцинът е едно важно изключение. Пепсинът разделя връзките, включващи фенилаланин, тирозин и левцин най-лесно, но може да хидролизира почти всички други пептидни връзки.

Пепсин А

Биологични аспекти

Генът на човешкия пепсиноген съдържа девет екзона в 9,4 kb ДНК [87]. Доказателствата подкрепят съществуването на множество генни семейства за човешки пепсиноген в хромозома 11 [88–90]. Човешките пепсиноген А изозими, които се различават с помощта на моноклонални антитела [91], имат различни последователности [92,93]. Синтезът на човешки пепсиноген очевидно се контролира транскрипционно [87]. Изследвани са елементите за регулиране нагоре по веригата на човешкия пепсиногенов ген [94] .

Пепсиногенът се синтезира в главната и лигавичната шийни клетки на фундалната област на стомашната лигавица и се съхранява като секреторни гранули [95,96]. Стомахът отделя съхранен пепсиноген в отговор на хормонални и невронни стимули [97]. Секрецията на пепсиноген, синтезиран от трансфектирания ген в AtT20 клетки, реагира на цикличен АМР [98], което показва, че пепсиногенът се секретира чрез регулирания секреторен път. Малко количество пепсиноген също се намира в кръвта и се отделя в урината; последният понякога се нарича уропепсиноген. Произходът на тези пепсиногени очевидно е стомашен, тъй като те липсват при пациенти с гастректомия. Не е доказана физиологична функция за пепсиноген в плазмата и урината.

Серумните нива на пепсиноген и прогастрицин са свързани с няколко стомашни заболявания (за ранни разработки вж. Samloff [99]), по-специално с пептична улцерогенеза [100,101] и стомашната инфекция на Helicobacter pylori [102,103] и справки в тях. Серумните нива на пепсиноген и прогастрицин също са свързани с атрофичен гастрит и рак на стомаха [104,105]. Програма за масов скрининг в Япония, използваща комбинацията от серумни нива на пепсиноген и прогастрицин и непряко рентгеново изследване, драстично увеличи ранното откриване на рак на стомаха от 1993 г. насам [106] .

Зимогените и ензимите, много подобни на пепсиногена и пепсина, не са ограничени до стомаха на гръбначните животни. Например, гъбите отделят пепсин-подобни ензими, очевидно за смилане на протеин в средата. Сред тези ензими ризопуспепсин (глава 25), пеницилопепсин (глава 23) и ендотиапепсин (глава 24) са добре проучени. Въпреки че не са наблюдавани естествени гъбични аспарагинови протеазни зимогени, ризопуспепсиноген е клониран и рекомбинантен ризопуспепсиноген се активира спонтанно в киселинни разтвори [107]. Липсата на зимогени на аспарагиновите протеази в екстрактите на гъби предполага, че гъбичните зимогени се активират в секреторните гранули.

Пропептидът на бик жаба (Rana catesbeiana) пепсин А има 17-остатъчен N-краен пептид, който има добра антимикробна активност. Подобни последователности се откриват в маймунските и човешките протеини [108]. Свинята стомашна лигавица съдържа 78 kDa гастрин-свързващ протеин. Установено е, че мястото му на свързване е заето от протеин, който се оказа пепсиноген. Това е много тясно свързано със свинския пепсиноген А, вероятно незначителен вариант [109] .

Развитие на секреторната функция на стомаха

Джошуа Д. Прозиалек, Бари К. Вершил, във Фетална и неонатална физиология (Пето издание), 2017 г.

Пепсиноген

Главните клетки са също клетъчният източник на пепсиноген, неактивният предшественик на пепсина. При секреция и излагане на стомашна киселина неактивният пепсиноген претърпява конформационна промяна, излагайки каталитично активното си място. Тази сега активна форма на пепсиноген генерира пепсин от неактивен пепсиноген чрез протеолиза. Пепсинът играе важна роля в храносмилането по време на стомашната фаза на храносмилането.

Пепсиногенът се идентифицира чрез имунофлуоресценция при хората още в 8 гестационна бременност. 58 Към шестнадесетата гестационна седмица активността на пепсин се наблюдава в стомаха. 59 Секрецията на пепсин е по-ниска при недоносените, отколкото при недоносените. 60 Базалната секреция на пепсиноген не се променя значително през първите няколко седмици от живота при недоносени бебета и преди 31 гестационна бременност стимулацията на храненето не увеличава значително секрецията на пепсиноген. 61 Стимулираната с хранене секреция на пепсиноген се увеличава двукратно с 36 гестационна бременност.

СТОМАХЪТ

Маргарет Е. Смит д-р д-р, Дион Г. Мортън д-р д-р, в храносмилателната система (второ издание), 2010

Гастриноми

Масивната секреция на киселина и пепсиноген при синдрома на Zollinger – Ellison (Таблица 4.1) води до широко разпространение на улцерация на горните стомашно-чревни пътища. При това заболяване могат да се появят язви в хранопровода, стомаха и дванадесетопръстника. В дванадесетопръстника те се срещат на същите места, където се наблюдават при прости язви на дванадесетопръстника, при които първата част на дванадесетопръстника е типичното място. Те обаче могат да се появят и на по-отдалечени места в дванадесетопръстника, поради много ниското рН и високото съдържание на пепсин в химуса, напускащ стомаха.

Пепсин В

Биологични аспекти

Първите експерименти за активиране на свински пепсиноген В се наблюдават чрез развитието на желатин-втечняваща активност [7]. Последващите експерименти [5] се наблюдават чрез SDS-PAGE паралелно с неденатурираща гел електрофореза. Тези резултати показват, че по време на активирането се появяват както ковалентни, така и нековалентни междинни продукти. При рН 2 първото разцепване се осъществява при връзката Met16p ↓ Glu17p (номерирането се отнася до свинския пепсиноген А [9], наставката ‘p’ показва пропарт). Полученият псевдопепсин В е стабилен при рН 2 и се превръща в зрял пепсин В при рН 5,5. Свинският пепсин В е стабилен от рН 4 до рН 6,9 при стайна температура; по-високи стойности на pH не са тествани [7] и, както беше споменато, кучешкият пепсин В е изключително стабилен [7]. Кучешкият пепсин В се активира много бавно с повече от 50% неконвертиран след 48 часа при pH 2.0, без да се разкриват междинни продукти [7] .

Пепсиноген В се произвежда в стомашната лигавица на прасета и кучета. При свинете ензимът присъства в следи от раждането; неговото производство достига максимум след 4 седмици и след това се изравнява до концентрация, която е около половината от максималната [10]. Не се знае нищо за неговата функция; пепсиноген В никога не е бил открит при видове, различни от свине и кучета, въпреки интензивните изследвания на стомашните екстракти от крави и хора. Въпреки това, пепсиноген В представлява 30% от общото ниво на пепсиноген в стомашната лигавица на кучето, което показва доминираща роля в храносмилането [7]. Някои бази данни имат неправилно регистриран опосум прогастрицин (Q689Z7) като пепсин В и името е използвано неправилно в плъхове за това, което вероятно е пепсин [4] .

Молекулярно-диагностични инструменти от следващо поколение за стомашно-чревни нематоди на добитъка, с акцент върху дребните преживни животни

Флориан Рийбър,. Робин Б. Гасер, в Напредък в паразитологията, 2013

6.2.5 Пепсиноген и гастрин

Главните клетки на стомашния фундус произвеждат про-ензима пепсиноген, който се превръща в активната си форма от киселина, продуцирана от париеталните клетки. Когато паразитираните жлези на стомашната лигавица бъдат унищожени, производството на солна киселина на париеталните клетки намалява, което води до повишаване на рН на абдомаса и води до неуспех в превръщането на пепсиногена в активен пепсин (Levine, 1968). Натрупващият се пепсиноген може да избяга между нарушените клетъчни връзки в кръвта. Следователно, повишаването на серумната концентрация на пепсиноген се счита за свързано с увреждане на лигавицата чрез развитие на ларвни стадии на Ostertagia (Levine, 1968). Berghen et al. (1993) направиха преглед на стойността и приложението на отговорите на пепсиноген, гастрин и антитела като диагностични индикатори за остерагиаза и идентифицираха редица потенциално ограничаващи фактори. Авторите предполагат, че други паразитни или непаразитни заболявания могат да бъдат отговорни за умерено повишаване на концентрациите на пепсиноген в кръвта, като по този начин ограничават специфичността на този подход.

Гастринът е хормон, произведен от G-клетки в стомаха. Гастринът стимулира париеталните клетки да отделят киселина, а също така стимулира секрецията на пепсиноген, подвижността на стомаха и кръвообращението в стомашните съдове. Предполага се, че стронгилидните нематоди могат директно да стимулират G-клетките, причинявайки повишено производство на гастрин (Berghen et al., 1993). Въпреки това, както се демонстрира за пепсиноген, специфичността на този подход беше поставена под въпрос (Berghen et al., 1993), тъй като други паразити или фактори, като диета, лактация или синдром на лезии, също могат да повлияят на нивата на гастрин. Освен това, в експериментален контекст е показано, че трябва да се прилагат високи инфекциозни дози на телета, които не са паразити, за да се предизвика значително отделяне на гастрин (Berghen et al., 1993).

СТОМАХЪТ

Маргарет Е. Смит д-р д-р, Дион Г. Мортън д-р д-р, в храносмилателната система (второ издание), 2010

Роля на стомаха в усвояването на желязо

Запасите от желязо в организма са малки и трябва често да се попълват, за да се насърчи адекватният синтез на хемоглобин и функцията на червените кръвни клетки. Желязото се абсорбира главно като хем и като железен (Fe 2+) йон. Fe 2+ обаче се окислява до Fe 3+ при физиологично рН (т.е. рН 7,4). Феричното (Fe 3+) желязо, което е най-разпространената диетична форма на не-хем желязо, се абсорбира много неефективно. Въпреки това, киселинната среда в стомаха е склонна да поддържа желязото в неговата по-разтворима и абсорбираща се железна форма. По този начин хората, които приемат инхибитори на протонната помпа като омепразол, за да намалят киселинната секреция, може да имат тенденция да развият желязодефицитна анемия.

Има тенденция йоните Fe 2+ да образуват неразтворими комплекси с диетични PO4 3− йони, фитат и оксалат в дванадесетопръстника и йеюнума. Йоните Fe 2+ не се абсорбират, когато присъстват в тези неразтворими комплекси. Ако обаче Fe 2+ е хелатиран с хранителен аскорбат (витамин С) или цитрат, той се поддържа в абсорбиращо се състояние. По този начин витамин С или цитрат в диетата могат да предпазят от желязодефицитна анемия. Желязодефицитна анемия след гастректомия е разгледана в случай 3.1: 3 .

Секреция на главната клетка

Пепсинът, протеолитичният ензим на стомаха, обикновено е отговорен за по-малко от 20% от усвояването на протеини, което се случва в стомашно-чревния тракт. Това е ендопептидаза, която разгражда протеините до пептиди. Той за предпочитане хидролизира пептидни връзки, където една от аминокиселините е ароматна. Пепсинът, подобно на други протеазни ензими, се образува от неактивен предшественик, пепсиноген, който се съхранява в гранули в главните клетки на стомаха и се освобождава чрез екзоцитоза. Синтезът и екзоцитозата на ензимния протеин е по същество подобен на този, описан за панкреатичните ензими в Глава 5. Пепсиногенът също се секретира от лигавични клетки и клетки в жлезите на Brunner в дванадесетопръстника. Най-малко два имунологично различни пепсиногена се секретират от стомаха, обозначени като пепсиногени I и II. Пепсиноген I, основният предшественик на пепсин, се секретира от главните клетки в оксинтичната жлезиста област, а пепсиноген II от клетките в стомаха, както и в жлезите на Brunner. Ролята на пепсина в образуването на язва е описана в глава 4 .

Пепсиногенът се активира в лумена на стомаха чрез хидролиза, с отстраняване на къс пептид:

Й + Н са важни за функцията на пепсин, защото:

Първоначално пепсиногенът се активира от H + йони. След това активираният ензим действа автокаталитично, за да увеличи скоростта на образуване на повече пепсин.

Той осигурява подходящото рН за действие на ензима. Оптималното рН за пепсин е приблизително рН 3,5.

Той денатурира погълнатия протеин; денатурираният протеин е по-добър субстрат за ензима от естествения протеин.

Последиците от гастректомия за храносмилането са обсъдени в случай 3.1: 4 .

Секрети на лигавичната клетка

Слузта е вискозно лепкаво вещество, което съдържа гликопротеини, известни като муцини, които се състоят от около 80% въглехидрати, до голяма степен галактоза и N-ацетилглюкозамин. Молекулите са тетрамери с молекулно тегло приблизително 2 милиона. Въглехидратните вериги предпазват молекулата от храносмилането чрез пепсин. Стомашната слуз смазва парчетата храна (заедно със слюнчената слуз), което им позволява да се придвижват и разбъркват от контракциите на стомаха. Епителните клетки отделят непрозрачна алкална слуз, която има високо съдържание на бикарбонат. Тази секреция се увеличава, когато се яде храна. Освен това слузните клетки на шията отделят бистра слуз в отговор на храната. Слузта се освобождава от лигавичните клетки на шията и повърхностния епител чрез екзоцитоза. Може да се освободи и чрез десквамация на епителните клетки от повърхността.

Муциновите тетрамери образуват разтворен гел, когато концентрацията им надвишава приблизително 50 mg/ml. Този гел образува слой върху повърхността на лигавицата. Неговата стабилност зависи от заредени SO4 -, COO - групи и H + връзки, а драстичните промени в pH могат да причинят утаяване на слузта. Повърхностните епителни клетки секретират не-париетална алкална течност (виж по-горе) и тази течност е затворена в слоя слуз. Алкалната слуз образува бариера, която покрива стомаха и го предпазва от увреждане от киселина и пепсин. Увреждането на лигавичната бариера води до развитие на язви. Тази тема е разгледана в глава 4 .

Абсорбция в стомаха

Много малко вещества се абсорбират в стомаха и стомахът е практически непропусклив за вода. Аспиринът и алкохолът са основните вещества, които се абсорбират на това място. Алкохолът е разтворим в липиди и аспиринът става по-разтворим в липиди, когато отговаря на киселинното pH в стомаха (вж. Гл. 7). Последиците за абсорбцията в тънките черва след гастректомия са обсъдени в случай 3.1: 5 .

Стомашно-чревна структура и функция

Тимъти А. Сентонго, Дейвид М. Стайнхорн, в Педиатрична критична помощ (трето издание), 2006

Водороден йон

Препоръчани публикации:

  • Клиники по гастроентерология в Северна Америка
  • За ScienceDirect
  • Отдалечен достъп
  • Карта за пазаруване
  • Рекламирайте
  • Контакт и поддръжка
  • Правила и условия
  • Политика за поверителност

Използваме бисквитки, за да помогнем да предоставим и подобрим нашата услуга и да приспособим съдържанието и рекламите. Продължавайки, вие се съгласявате с използване на бисквитки .