PEPSIN: STRUKTURA, FUNKCIJE, PROIZVODNJA - ANATOMIJA IN FIZIOLOGIJA - 2025

Pepsin je encim prisoten v želodčnega soka močna za pomoč pri prebavi beljakovin. To je pravzaprav endopeptidaza, katere glavna naloga je razgraditi beljakovine hrane na majhne dele, znane kot peptide, ki jih nato črevesje absorbira ali razgradi z encimi trebušne slinavke.

Čeprav ga je leta 1836 prvič izoliral nemški fiziolog Theodor Schwann, je ameriški biokemik John Howard Northrop z Inštituta za medicinska raziskovanja Rockefeller že leta 1929 poročal o njegovi dejanski kristalizaciji in delu svojih funkcij, ki bi mu pomagale pri prejemu 17 let pozneje Nobelovo nagrado za kemijo.

Ta encim ni edinstven za ljudi. Prav tako nastaja v želodcu več živali in deluje že v zgodnjih življenjskih obdobjih, predvsem pa sodeluje pri prebavi beljakovin iz mleka, mesa, jajc in zrn.

Struktura

Glavne celice želodca proizvajajo začetno snov, imenovano pepsinogen. Ta proencim ali zimogen hidrolizira in aktivira želodčne kisline, pri čemer izgubi 44 aminokislin. Konec koncev pepsin vsebuje 327 ostankov aminokislin v aktivni obliki, ki svoje funkcije opravlja na ravni želodca.

Izguba teh 44 aminokislin pušča enako število ostankov kislin. Zaradi tega pepsin najbolje deluje v medijih z zelo nizkim pH.

Lastnosti

Kot smo že omenili, je glavna funkcija pepsina prebava beljakovin. Aktivnost pepsina je večja v visoko kislem okolju (pH 1,5-2) in pri temperaturah med 37 in 42 ºC.

Le en del beljakovin, ki dosežejo želodec, razgradi ta encim (približno 20%) in tvori majhne peptide.

Dejavnost pepsina je osredotočena predvsem na hidrofobne N-terminalne vezi, prisotne v aromatičnih aminokislinah, kot so triptofan, fenilalanin in tirozin, ki so del številnih beljakovin iz hrane.

Funkcija pepsina, ki so jo opisali nekateri avtorji, se odvija v krvi. Čeprav je ta trditev sporna, se zdi, da majhne količine pepsina prehajajo v krvni obtok, kjer deluje na velike ali delno hidrolizirane beljakovine, ki jih je absorbiralo tanko črevo, preden so bile v celoti prebavljene.

Kako se proizvaja?

Pepsinogen, ki ga izločajo glavne celice želodca, znan tudi kot zimogene celice, je predhodnik pepsina.

Ta proencim se sprošča zahvaljujoč impulzom iz vagusnega živca in hormonskemu izločanju gastrina in sekreta, ki se stimulirata po zaužitju hrane.

Že v želodcu se pepsinogen meša s klorovodikovo kislino, ki jo sproščajo isti dražljaji, med seboj hitro medsebojno ustvarjajo pepsin.

To storimo po cepljenju 44 aminokislinskega segmenta iz prvotne strukture pepsinogena s pomočjo zapletenega avtokataliznega procesa.

Ko je aktiven isti pepsin, lahko še naprej spodbuja proizvodnjo in sproščanje več pepsinogena. To dejanje je dober primer pozitivnih povratnih informacij o encimih.

Poleg samega pepsina histamin in zlasti acetilholin spodbujata peptične celice k sintezi in sproščanju novega pepsinogena.

Kje deluje?

Njegovo glavno mesto delovanja je želodec. To dejstvo je mogoče preprosto razložiti z razumevanjem, da je zgaga idealen pogoj za njeno delovanje (pH 1,5-2,5). V resnici, ko prehranski bolus prehaja iz želodca v dvanajstnik, se pepsin inaktivira, ko naleti na črevesni medij z osnovnim pH.

Pepsin deluje tudi v krvi. Čeprav je bilo za ta učinek že rečeno, da je sporen, nekateri raziskovalci trdijo, da pepsin prehaja v kri, kjer še naprej prebavlja določene peptide z dolgimi verigami ali tiste, ki niso bili popolnoma razkrojeni.

Ko pepsin zapusti želodec in je v okolju z nevtralnim ali bazičnim pH, njegova funkcija preneha. Ker pa ni hidroliziran, ga lahko znova aktiviramo, če medij znova razvrstimo.

Ta lastnost je pomembna za razumevanje nekaterih negativnih učinkov pepsina, ki so opisani v nadaljevanju.

Gastroezofagealni refluks

Kronična vrnitev pepsina v požiralnik je eden glavnih vzrokov škode, ki jo povzroči gastroezofagealni refluks. Čeprav so v to patologijo vključene tudi ostale snovi, ki sestavljajo želodčni sok, se zdi, da je pepsin od vseh najbolj škodljiv.

Pepsin in druge kisline, ki so prisotne v refluksu, lahko povzročijo ne samo ezofagitis, kar je začetna posledica, ampak vplivajo na številne druge sisteme.

Potencialne posledice delovanja pepsina na določenih tkivih so laringitis, pneumonitis, kronična hripavost, vztrajen kašelj, laringospazem in celo rak grla.

Preučevali smo astmo zaradi pljučne mikroaspiracije želodčne vsebine. Pepsin lahko draži na bronhialno drevo in blaži zoženje dihalnih poti, kar sproži značilne simptome te bolezni: dihalno stisko, kašelj, piskanje in cianozo.

Drugi učinki pepsina

Na delovanje pepsina lahko vpliva tudi ustna in zobna sfera. Najpogostejši znaki, povezani s temi poškodbami, so halitoza ali slab zadah, prekomerno slinjenje, granulomi in zobna erozija. Ta erozivni učinek se ponavadi pokaže po letih refluksa in lahko poškoduje celotne zobe.

Kljub temu je pepsin lahko uporaben z medicinskega vidika. Tako je prisotnost pepsina v slini pomemben diagnostični marker za gastroezofagealni refluks.

Dejansko je na trgu na voljo hitri test, imenovan PepTest, ki zazna prisotnost sline pepsina in pomaga pri diagnozi refluksa.

Papain, encim, ki je zelo podoben pepsinu, ki je prisoten v papajah ali mleku, je koristen pri higieni in beljenju zob.

Poleg tega se pepsin uporablja v usnjarski industriji in klasični fotografiji, pa tudi pri proizvodnji sirov, žit, prigrizkov, aromatiziranih pijač, predigriranih beljakovin in celo žvečilnih gumijev.

Reference

1. Liu, Yu in sod. (2015). Prebava nukleinskih kislin se začne v želodcu. Znanstvena poročila, 5, 11936.
2. Czinn, Steven in Sarigol Blanchard, Samra (2011). Razvojna anatomija in fiziologija želodca. Pediatrične bolezni prebavil in jeter, četrta izdaja, poglavje 25, 262–268.
3. Smith, Margaret in Morton, Dion (2010). Želodec: osnovne funkcije. Prebavni sistem, druga izdaja, poglavje 3, 39–50.
4. Wikipedija (zadnja izdaja maj 2018). Pepsin. Pridobljeno: en.wikipedia.org
5. Enciklopedija Britannica (zadnja izdaja maj 2018). Pepsin. Pridobljeno: britannica.com
6. Tang, Jordan (2013). Pepsin A. Priročnik proteolitičnih encimov, poglavje 3, letnik I, 27–35.