PREBAVA PROTEINOV

1.OPREDELITEV IN PREBAVA V SPLOSNEM

Prebavni sistem cloveka zavzema vrsto organov in vsak izmed njih ima natancno doloceno funkcijo v prebavi zauzitih snovi. Pojem prebave zajema razlicne stopnje:
-mehansko prebavo v ustni votlini
-sekrecija prebavnih encimov, ki hidrolizirajo makromolekule do oligo-, di- in monomerov
-sekrecija elektrolitov, kislin in baz, ki za encime naredijo ugodno okolje za delovanje
-izlocanje zolcne kisline kot detergenta za raztapljanje lipidov
-transport hranilnih snovi cez epitelijske celice iz lumna prebavnega trakta v kri in limfo
Da se vse to lahko opravi pa gastrointestinalni trakt vsebuje specializirane zleze in epitelij.

ORGAN FUNKCIJA
zleze slinavke izlocajo tekocino in prebavne encime
zelodec izloca HCL in proteaze (pepsin)
trebusna slinavka izloca NaHCO in encime za itraluminalno prebavo
jetra izlocajo zolcno kislino
zolcnik shranjuje in koncentrira zolc
tanko crevo kemicno prebavlja hrano, absorbira hraniva in elektrolite
debelo crevo absorbira elektrolite

Bistvena za prebavo in absorbcijo sta trebusna slinavka, ki izloci tudi do 30g encimov na dan in tanko crevo, kjer so posebej pomembne epitelijske celice z mikrovilusi, tim. enterociti. Oba organa imata dovolj velike rezervne kapacitete, da ni kriticen npr. izpad do 80\% proizvodnje prebavnih encimov, prebava v zelodcu pa je lahko celo nadomescena s prebavo v zgoraj omenjenima organoma.
Prebava poteka na treh mestih:
1.V lumnu zelodca in tankega crevesa z encimi zelodca in trebusne slinavke do oligomerov in nekaj monomerov. Trebusna slinavka ima prevladujoci pomen pri sekreciji encimov.
2. Razgradnja oligomerov z encimi na zunanji (luminalni) strani membrane enterocitov do mono, di in trimerov.
3. Hidroliza do monomerov v citoplazmi enterocitov.

Prebavni encimi

Sinteza prebavnih encimov poteka na nivoju specializirane celice v ER in GA. Encimi se hranijo v celicah v obliki proencimov, torej v neaktivni obliki, v zimogenih zrncih, ki ob stimulaciji izlocijo vsebino z eksocitozo v lumen prebavnega trakta. Aktivacija proencima sledi sele po sprostitvi iz celice.
Proces eksocitoze sprozijo ustrezni regulatorji (sekretagogi), ki se specificno vezejo na za celico specificne receptorje na kontraluminalni strani strani membrane eksokrinih celic. Sekretagogi so lahko nevrotransmiterji, hormoni, zdravila, pa tudi bakterijski toksini. Obstajata dve glavni poti aktivacije po vezavi na receptor:

1. aktivacija fosfatidil-inositol specificne fosfolipaze C, ki sprosti inositol-trifosfat , le ta pa sprosti Ca v citosol; PI-fosfolipaza C sprosti se diacilglicerol, ki aktivira proteinsko kinazo C.
2. aktivacija adenilatne ciklaze, ki zvisa nivo cAMP, le ta pa aktivira proteinsko kinazo A;
Pri obeh poteh sledi sekrecija z eksocitozo. Regulatorjev je vec, nekateri stimulatorji so: toksin kolere, acetilholin, biogeni amini (histamin in serotonin), ter peptidni hormoni (gastrin, holecistokinin, pankreocimin, sekretin).

2. EPITELIJSKI TRANSPORT

Prehod snovi preko epitelija je odvisen od lastnosti epitelijskih celic, predvsem plazmaleme in tesnih stikov. Obstajata dve poti prehajanja skozi plast epitelijskih celic prebavnega trakta:
1. transcelularni transport preko luminalne membrane, citosola in kontraluminalne membrane, torej cez celo celico
2. paracelularni transport skozi tesne stike med celicami
Gre za transport prebavljenih snovi, vitaminov, elektrolitov preko epitelijskega sklada. Transport bazira na razlikah v morfoloski zgradbi, encimski sestavi in transportnih
funkcijah celic. Vidimo diferenciacijo dveh membran v epitelijskih celicah.

LUMINALNA STRAN KONTRALUMINALNA STRAN
Morfoloska zgradba mikrovili malo mikrovilov
Encimi Di , oligosaharidaze, aminopeptidaze Na , K ATPaza
dipeptidaze, g -glikoziltransferaze adenilatna ciklaza
alkalne fosfataze
Transportni sistem Na -monosaharid transport olajsan monosaharidni transport
Na -amino kislina transport olajsan aminokislinski transport
Na -zolcna kislina transport
Sodeluje pri prebava in absorbcija prenosu snovi drugim celicam
V kontaktu z lumnom prebavnega trakta intracelularno tekocino, kapilarami, limfo

A.) Absorbcija NaCl

Encim Na K ATPaza zagotavlja pretvorbo kemicne energije (ATP) v osmotsko energijo, ki temelji na koncentracijskih in elektrokemijskih gradientih. Bistvo procesa je poraba 1 mola ATP za prenos 3 molov Na iz celice v ekstracelularno tekocino in 2 molov K iz ekstracelularne tekocine v celico. Tako nastane v celici negativen elektro potencial ki znasa -60 mV. V tankem crevesu se Na absorbira iz lumna s pomocjo Na H izmenjevalca, ki deluje po principu koncentracijskega gradienta Na , in kot posledica tega potece se izmenjava Cl / HCO . Cl se izloci z difuzijo na kontraluminalni strani, Na pa ze z omenjeno crpalko.
V debelem crevesu pa so Na kanali, ki omogocajo vstop Na v smeri koncentracijskega in elektrokemijskega gradienta. Ta prehod regulirajo mineralokortikoidni hormoni, droga amilorid pa je inhibitor.
Dva razlicna nacina absorbcije sta prisotna zaradi razlicnih funkcij tankega in debelega crevesa in s tem tudi dveh regulacij. Tanko crevo absorbira NaCl iz hrane in prebavnih sokov po vsakem obroku, debelo crevo pa prispeva k natancni regulaciji NaCl glede na elektrolitsko ravnovesje v telesu.

B.) Sekrecija NaCl

Vecina celic prebavnega trakta ima sposobnost izlocanja elektrolitov (predvsem Na in Cl )
in tekocin. Voda prehaja na osnovi osmoze. Sekrecija NaCl je zopet povezana z Na K ATPazo na kontraluminalni strani epitelijskih celic. Na koncentracijski gradient se izkoristi za kotransport 2Cl ,K in Na , na kontraluminalni strani v celico. Odprtje Cl kanalov na luminalni strani omogoci izhod Cl iz celice. Na pa prehaja v lumen paracelularno.

C.) Transport glukoze

Glukoza se absorbira na luminalni strani proti koncentracijskemu gradientu glukoze s pomocjo kotransporta z Na za gradient pa skrbi Na K ATPaza, ki mece Na iz celice. Torej ima ATPaza sekundarno vlogo, za direkten transport je odgovoren Na . Na kontraluminalni strani pa izhaja glukoza skozi membrano z difuzijo. Koncentracija glukoze je namrec zunaj celice nizja in z lahkoto prehaja v kri ter se transportira po telesu.

D.) Sekrecija HCl v zelodcu

Pri izlocanju HCl v lumen sodelujejo acidogene celice zelodca. Pri tem je udelezen za te celice specificen encim K H ATPaza, ki se nahaja na luminalni strani membrane ter izkorisca 1 mol ATP za izmenjavo 1 mola H iz celice in 1 mola K Iz lumna. HCl se lahko izloca le, ce je luminalna stran prepustna za Cl in K , ki prehajata iz celice in ce je kontraluminalna stran prepustna za Cl iz krvne plazme in HClO , ki vanjo prehaja.

3.PREBAVA IN ABSORBCIJA PROTEINOV

Dnevno dobimo s hrano 70-100g proteinov in 35-200g proteinov endogenega izvora (prebavni encimi, razgarajene celice). Le 6-12g proteinov se ne razgradi in absorbira.
Proteini se v prebavnem traktu razgradijo do aminokislin. Proteine cepijo hidrolaze, ki so specificni za peptidno vez, zato jih imenujemo se peptidaze. Podskupini sta:
-endopeptidaze ali proteaze, ki cepijo v sredini proteina in pripravijo protein za
-eksopeptidaze ki cepijo na kocih proteina. Le te naprej razdelimo se na karboksipeptidaze in aminopeptidaze, glede na napaden konec. Koncni produkt peptidaz so proste AK in di- in tripeptidi, ki jih absorbirajo epitelijske celice. Glede na izvor peptidaz pa locimo zelodcno, pankreaticno in crevesno fazo prebave proteinov.

A.) Prebava v zelodcu

Prisotnost zelodcne HCl in s tem pH manj kot 2 povzroci unicenje mikroorganizmov in denaturacijo proteinov, ki tako postanejo lazje dostopni za hidrolizo s pepsinom oz. proteazami. Aktivna oblika encima nastane iz proencima pepsinogena z odstranitvijo 44
AK na NH koncu. Do avtoaktivacije pride s padcem pH pod 5 in se nadaljuje z avtokatalizo saj pepsin sam katalizira odstranitev AK iz pepsinogena. Odstranjenih 44 AK deluje kot inhibitor pepsina dokler pH ne pade pod 2. Glavni pomen zelodcne faze je v nastanku vecjih peptidov, ki sprozijo izlocanje encimov trebusne slinavke, ki vodijo nadaljno razgradnjo proteinskih fragmentov, nastane pa tudi nekaj prostih AK.

B.) Prebava s sokovi trebusne slinavke

Sok trebusne slinavke je bogat z proencimi endo- in karboksipeptidaz, ki pa so aktivirani sele po prihodu v lumen tankega crevesa. Proteinski fragmenti vzpodbujajo endokrine celice v tankem crevesu, da izlocajo regulatorja sekretin in holecistokinin, ki stimulirata celice trebusne slinavke k izlocanju proencimov tripsinogen, kimotripsinogen, proelastaza in prokarboksilpeptidaza A in B. Holecistokinin pa vzpodbudi se epitelijske celice v tankem crevesu k izlocitvi encima enteropeptidaza, ki katalizira aktivacijo tripsina iz tripsinogena. Tripsin je inhibiran z nizkomolekularnim peptidom iz pankreaticnega soka, ki dovoli aktivacijo tripsina sele v tankem crevesu. Sam tripsin potem se avtokatalitsko aktivira vec tripsinain aktivira se ostale tri encime: kimotripsin, elastaza karboksipeptidaza A in B. Navedeni encimi so aktivni pri nevtralnem pH, ki se doseze z nevtralizacijo HCl iz NaHCO iz soka trebusne slinavke. Tripsin, elastin in kimotripsin vsebujejo v svoji strukturi serinski ostanek. Reagenti, npr. (diizofosfoflorid), ki interagirajo s serinom, na tak nacininaktivirajo te encime. Za zelodcnimi in pankreaticnimi endopeptidazami pa napadejo proteine se karboksipeptidaze A in B. Po delovanju encimov trebusne slinavke dobimo proste AK in oligo peptide. (2-8 AK)

C.) Prebava v tankem crevesu

Ker pankreaticni sok ne vsebuje primernih encimov, endopeptidaze, aminopeptidaze in dipeptidaze, ki se nahajajo na lumenski strani membrane celic tankega crevesa vrsijo koncno prebavo proteinov. Dobimo proste AK ter di- in tripeptide. Absorbirani di- in tripeptidi se v citosolu razgradijo do AK, izjema so peptidi piscancjega mesa, ki vsebujejo prolin, hidroksiprolin, b-alanin, in anserin, le ti se ne razgradijo, ampak transportirajo v portalno kri, ker niso dober substrat za dipeptidazo.

D.) Transport prostih AK

AK se absorbirajo v epitelijske celice s prenasalci podobno kot glukoza. Obstaja kar 6 razlicnih prenasalnih poti, odvisno od AK ki se prenasa, prenos pa je odvisen tudi od energije in temperature. Vsem je skupna specificnost le za L-aminokisline, okvare so lahko genetskega izvora. Prenos je podoben prenosu D-glukoze, saj temelji na Na gradientu. AK se med prehodom skozi membrano ne modificirajo.

E.) Znacilnosti pri najmlajsih
Plod in novorojencek lahko v tankem crevesu absorbirata intaktne proteine na osnovi endocitoze (pinocitoze). To je pomembno za prenos materinih protiteles (g-globulini) na potomca.

4.BOLEZENSKA STANJA

Aminoacidurija je nezmoznost absorbcije nevtralnih AK v ledvicnih tubulih in iz lumna tankega crevesa. V ledvicah se tako AK ne morejo izlociti preko secnine, tanko crevo pa ni sposobno zagotoviti prehod hrane.

Kolera: toksin kolere preko adenilatne ciklaze stimulira celice za sekrecijo elektrolitov. Moderno zdravljenje izkorisca prisotnost Na-glukoza kotransporta v celicah tankega crevesa, ki je od cAMP neodvisen in ga bolezen ne poskoduje. Prisotnost glukoze tako omogoca sprejem Na in tako lahko telesu povisamo koncentracijoNaCl.