PREBAVA PROTEINOV
* Jakob Gubenšek


Splošno o prebavi hrane

Prebava poteka s pomočjo encimov, ki se nahajajo:
* v prebavnih sokovih; večino encimov izloči trebušna slinavka.
* na površini enterocitov so encimi pripeti na membranske proteine in so precej odporni na prebavne encime in detergente iz lumna.
* v citoplazmi enterocitov encimi dokončno razgradijo preostale peptide.
Encimi se shranijo v večjih veziklih, dokler se na dražljaj ne izločijo (regulirana eksocitoza). Proteaze in fosfolipaza A se shranjujejo kot prekurzorske molekule imenovane tudi proencimi ali zimogeni. Njihova aktivacija poteče šele po sprostitvi v lumen prebavil.
Regulacija
Pomembno je, da se encimi, tekočina in elektroliti izločajo usklajeno, zato da se sproščeni encimi izplavijo iz žleze.
Sekretagogi so snovi, ki regulirajo eksokrino izločanje. Vežejo se na receptorje na bazalni strani plazmaleme, signal pa se prenese v celico z adenilatno ciklazo (ATP * cAMP) ali s fosfolipazo C (fosfatidil-inozitol-difosfat * inozitol-trifosfat + diacil-glicerol). Povzročajo zlitje sekretornih veziklov z apikalno plazmalemo.

skupina sekretagog pospešuje izločanje
nevrotransmiterji acetilholin slinavk, želodca, trebušne slinavke
biogeni amini histamin želodca (HCl)
serotonin tankega črevesa (NaCl) (verjetno)
peptidni gastrin želodca (HCl, pepsinogen)
hormoni holecistokinin žolča (krčenje žolčnika), trebušne slinavke
sekretin trebušne slinavke (NaHCO3, NaCl)

Gastrin nastopa v dveh oblikah: 34 in 17 AK. Izločanje holecistokinina spodbujajo AK in peptidi v lumnu prebavil. Stimulus za sekretin je pH < 5.
Sekretagog je tudi toksin, ki ga izloča bakterija kolere, vendar ta direktno aktivira G protein in pripadajočo adenilatno ciklazo in s tem povzroči izločanje elektrolitov. Za zdravljenje kolere se uporablja raztopina glukoze in elektrolitov; glukoza namreč omogoča absorbcijo Na+ zaradi kotransporta Na+ in glukoze, ki ni odvisen od cAMP.

Epitelijski transport

Poznamo dve poti prehoda snovi preko epitelija:
* transcelularni skozi celice,
* paracelularni skozi tesne stike med celicami.
Enterociti vršijo aktivni transport hranilnih snovi. Ključnega pomena za to je elektrokemični gradient Na+, h kateremu pripomore Na+/K+ ATPaza, ki se nahaja (samo) na bazalni membrani in vzdžuje visoko konc. K+ in nizko konc. Na+ v celici in s tem potencial *60 mV.
Absorbcija NaCl
V tankem črevesu poteka električno nevtralna absorbcija NaCl s pomočjo Na+/H+ in Cl*/HCO3* izmenjevalcev (slika 26.12).
V debelem črevesu so Na+ kanalčki, ki omogočajo prehod Na+ v smeri gradienta. Tu poteka natančna regulacija zadrževanja NaCl v telesu, glede na ravnovesje elektrolitov v telesu (slika 26.10).
Izločanje NaCl
Eiptelijske celice večine prebavne cevi so sposobne izločati Na+, Cl* in tekočino, ki jima sledi zaradi osmoze. Cl* se aktivno črpa v celico na bazalni strani in pasivno prehaja v lumen; Na+ pa se aktivno črpa v medceličnino (Na+/K+ ATPaza), od koder pasivno prehaja skozi tesne stike v lumen.
Transport hranilnih snovi
Energijo za aktivni transport hranilnih snovi zagotovi konc. gradient Na+. Glukoza se absorbira s pomočjo kotransporta glukoze in Na+. Na bazalni membrani pa se glukoza prenaša pasivno.
Tudi druge hranilne snovi se lahko prenašajo na ta način, če obstaja kotransport z Na+.
Izločanje HCl v želodcu
Samo v apikalni membrani acidogenih celic želodca najdemo H+/K+ ATPazo, ki črpa H+ iz celice, K+ in Cl* prehajata pasivno, na bazalni membrani pa je HCO3*/Cl* izmenjevalec (slika 26.19).

Prebava proteinov

Dnevno prebavimo 70-100 g proteinov iz prehrane in 35-200 g endogenih proteinov (prebavni encimi, odluščene celice). Prebava in absorbcija sta zelo učinkoviti, saj izločimo le 6-12 g proteinov danevno.
Človek ne more absorbirati oligo- in polipeptidov v spoznavnih količinah. Zato se ti razgradijo z peptidazami, ki so specifični za peptidno vez in spadajo v širši razred hidrolaz. Končni produkt so aminokisline (AK), di- in tripeptidi.



razpad peptidne vezi: R1*CO*NH*R2 + H2O * R1*COO* + R2*NH3+
Želodec
1822 je W. Beaumont odkril, da je v želodčnem soku prisoten HCl. V želodcu je zato pH < 2. Naloga kisline je, da uniči mikroorganizme in denaturira proteine, kar jih naredi dovzetnejše za hidrolizo.
1836 je T. Schwann odkril, da želodčni sok razgradi albumin. Vsebuje namreč encimi iz družine pepsinov; ti so aktivni šele pri zelo nizkem pH (imajo COOH na aktivnem mestu). Aktivacija pepsinogena poteka z:
* avtoaktivacijo = intramolekularna reakcija pepsinogena pri pH < 5
* avtokatalizo = že aktivni pepsin aktivira nov pepsinogen
Zato se v ustreznih pogojih količina aktivnega pepsina eksponentno povečuje. Odrezani del (44 AK) ostane vezan na pepsinu in ga inhibira pri pH > 2.
Pepsin razgradi proteine na velike peptide in nekaj malega AK; ti delujejo kot simulanti za sproščanje holecistokinina v dvanajstniku. Funkcija želodca je torej predvsem iniciacija naslednje stopnje, poleg tega deluje kot rezervoar hrane.
Dvanajstnik
Encimi v soku trebušne slinavke so predvsem endopeptidaze (tripsin, chymotripsin, elastaza) in karboksipeptidaza A in B, v obliki proencimov, ter NaHCO3. Aktivirajo se v lumnu dvanajstnika z enteropeptidazo (izdelajo jo epitelijske celice dvanajstnika), ki spremeni tripsinogen v tripsin, ta pa aktivira še vse ostale proencime. Ker ima tripsin tako širok vpliv, vsebuje sok trebušne slinavke inhibitor, ki nevtralizira tripsin, ki bi nastal v žlezi ali izvodilih.
NaHCO3 nevtralizira HCl iz želodca.
Endopeptidaze so aktivne le v nevtralnem pH. V aktivnem mestu imajo serin (inaktivira ga npr. di-izo-propil-fosfo-fluoridat), zato jih imenujemo tudi serinske proteaze. Karboksilpeptidazi A in B sta metaloencima (vsebujeta Zn2+)
Do sem se razgradi okrog 60\% proteinov do stopnje AK ali majhnih peptidov. Trebušna slinavka ima precej rezerve - prebava se poslabša šele, če količina izločenih encimov pade pod 10\%.

Tanko črevo
Enterociti imajo na svoji apikalni plazmalemi endopeptidaze in aminopeptidaze, pa tudi dipeptidaze. Končni produkt njihove razgradnje so AK, di- in tripeptidi, ki jih absorbirajo posebni transportni sistemi. V citoplazmi imajo dipeptidaze, ki preostale peptide razgradijo do AK. Zato najdemo v portalni krvi le AK in ne peptidov. Izjema so le peptidi s prolinom, hidroksiprolinom ali nenavadnimi AK (npr. v piščančjem mesu).
Prenašalci za AK
Tanko črevo ima veliko sposobnost absorbcije prostih AK, večinoma tudi proti koncentracijskem gradientu, kar pa normalno ni potrebno. Poskusi so pokazali, da obstaja vsaj 6 različnih transportnih sistemov (AK se pri prenosu kemijsko ne spremeni!) za:
* nevtralne AK z kratkim ali polarnim radikalom (Ser, Thr, Ala)
* evtralne AK s hidrofobnim radikalom (Phe, Thy, Met, Val, Leu, Ile)
* imino kisline (Pro, Hyp = hidroksiprolin)
* * AK (*-Ala, taurin)
* bazične AK in Cys (Lys, Arg, Cys)
* kisle AK (Asp, Glu)
Posebnosti
Fetus in novorojenček lahko absorbirata celotne proteine z endocitozo, kar je verjetno pomembno zaradi privzetja materinih protiteles (*-globulini), posebno pri glodalcih. Ta sposobnost po rojstvu zamre; če pa ostaja lahko povzroča antigenske reakcije.
Nevtralna amino aciduria. Zaradi genske napake epitelijske celice ledvic in črevesa niso sposobne absorbirati nevtralnih AK. Posledično se te AK izločajo v urinu (ime bolezni) in se slabo absorbirajo v črevesju (nekaj se jih absorbira v obliki di- in tripeptidov). Klinični znaki nastopijo zaradi pomankanja esencialnih AK in nikotinamida (ki nastaja iz triptofana).
Intoleranco lahko povzročata npr. gluten (iz pšenice) in laktoza (iz mleka).