Funkční biochemie trávicího traktu

Funkční biochemie trávicího traktu

Obsah přednášky Proces trávení v jednotlivých etážích GIT: slinné žlázy žaludek slinivka břišní játra a žlučové kyseliny luminální membrána enterocytů Vstřebávání z GIT a děje v cytoplazmě enterocytů Tlusté střevo Vláknina

Dutina ústní Alfa-amyláza: štěpí škrob a glykogen specifita: vnitřní α-1,4 vazby (neštěpí α- 1,4 vazby před místem větvení ani α-1,6 vazby) produkt: maltóza, maltotrióza, α-limitní dextriny Acidostabilní lipáza: Ebnerovy žlázy, štěpí TAG, pomáhá vnímání chuti

Žaludek Hlavní buňky pepsinogen Krycí (parietální) buňky HCl, vnitřní faktor Mucinózní buňky - hlen Enteroendokrinní buňky (DNES) - gastrin, somatostatin Nediferencované buňky - mitoticky aktivní

Žaludek Pepsin: endopeptidasa štěpící téměř všechny proteiny z potravy (i kolagen) secernován hlavními buňkami jako pepsinogen: autoaktivace autokatalýza ph optimum = 2-3 aktivní jen v žaludku preferuje vazby mezi aromatickými AK: Phe, Tyr

Žaludek HCl: zajišťuje optimální ph pro pepsin denaturace proteinů

Žaludek Acidostabilní lipasa secernována Ebnerovými žlázkami jazyka a malá množství přímo v žaludku iniciální hydrolýza neemulgovaných TAG specifita: preferuje MK do 12 uhlíků a nenasycené MK v polohách 1 a 3 MK resorbovány žaludeční sliznicí MAG se spontánně váží na povrch tukových kapének

Slinivka břišní Endopeptidasy (trypsin, chymotrypsin, elastáza) a karboxypeptidasy vylučovány inaktivní, aktivace: enteropeptidáza u trypsinogenu a trypsin u ostatních serinové proteasy : Ser v aktivním místě: trypsin, chymotrypsin, elastasa (nesouvisí se specifitou!) Zn-peptidasy : karboxypeptidasy

Slinivka břišní Endopeptidasy a karboxypeptidasy Enzym Proenzym Aktivátor Specifita trypsin trypsinogen enteropeptidasa, trypsin Arg, Lys chymotrypsin chymotrypsinogen trypsin Tyr, Trp, Phe elastasa proelastasa trypsin Ala, Gly, Ser karboxypeptidasa A prokarboxypeptidasa A trypsin karboxypeptidasa B prokarboxypeptidasa B trypsin Val, Leu, Ile Arg, Lys

α-amylasa Slinivka břišní

Slinivka břišní Pankreatická lipasa nejdůležitější enzym trávení lipidů specifická pro MK v polohách 1 a 3 (vznik: FFA + 2-MAG) secernovaná v aktivní formě, silně však inhibována žlučovými kyselinami ruší kolipasa vazba kolipasy na povrch tukových kapének, kam váže a zároveň aktivuje lipasu kolipasa secernována jako proenzym (aktivuje trypsin)

Slinivka břišní Ostatní enzymy trávení lipidů cholesterolesterhydrolasa fosfolipasa A2 lipidesterasa: nespecifický enzym, hydrolyzuje MAG, CE, Ostatní: ribonukleasa a deoxyribonukleasa

Játra Intermediální metabolismus Glukostatická funkce Metabolismus dusíkatých odpadních látek Syntéza plazmatických proteinů Biotransformace xenobiotik Termoregulace Tvorba žluče trávení (emulgace) lipidů Tvorba somatomedinů prostředníci GH Zásobárna vitamínů rozpustných v tucích

Žluč Tvorba v játrech, zahuštění ve žlučníku Žluč: emulgační látky, ne enzymy Emulgace lipidů z potravy Tvorba směsných micel Synergismus kolipázy a pankreatické lipázy

Funkce žlučových kyselin Lipidy jsou látky hydrofobní Trávicí enzymy působí ve vodném prostředí Kromě chemických změn lipidů (štěpení esterové vazby) probíhají i změny fyzikální (emulgace)

Funkce žlučových kyselin Biologické detergenty Emulgace lipidových kapének (spolu s PL, lyzo-pl, MAG) Cesta exkrece cholesterolu (+ vyloučení volného cholesterolu žlučí) ŽK se váží na povrch lipidových kapének, štěpné produkty vzniklé z TAG, PL a CE difundují do micel směsné micely

Směsné micely Usnadňují činnost pankreatické lipase Zrychlují vstřebávání MAG a FFA

Tenké střevo Enzymy kartáčového lemu enterocytů Transport živin do enterocytů Děje v cytoplazmě enterocytů

Enzymy kartáčového lemu Substráty: oligomery a dimery vzniklé jako produkty činnosti pankreatických enzymů

Enzymy kartáčového lemu Disacharidasy: Různá specifita vzhledem k α/β konformaci i typu glykosidové vazby (dle zúčastněných monosacharidů) Celkem 8 typů, např. maltáza, laktáza, trehaláza,

Enzymy kartáčového lemu Oligo- a disacharidasy membrány enterocytu Specifita ke glykosidové vazbě Glc (1 4) Glc (oligoči polysacharidu) Substrát amylóza Enzym (běžné označení) glukoamylasa Glc (1 4) Glc maltóza, maltotriosa maltasa Glc (1 6) Glc isomaltóza, -dextrin isomaltasa Glc (1 1) Glc trehalóza trehalasa Glc (1 1) Fru sacharóza sacharasa Gal (1 4) Glc laktóza laktasa

Enzymy kartáčového lemu Sacharidy, které nejsou hydrolyzovány amylasou a/nebo disacharidasami kartáčového lemu, nemohou být resorbovány průjmy a nadýmání

Deficience laktázy Přibližně u 75% dospělých celosvětově se vyskytuje nějaká forma snížení laktázové aktivity Frekvence defektu: 5% v severní Evropě, 71% v jižní Evropě, 90% v některých afrických a asijských zemích Mezi 20% a 40% dospělých na celém světě trpí vážnou formou

Deficience laktázy

Enzymy kartáčového lemu Účinkem pepsinu a pankreatických proteas vznikne směs volných AK (40%) a krátkých polypeptidů (60%) Peptidy jsou buď vstřebány do enterocytu (a tam štěpeny), nebo štěpeny enzymy kartáčového lemu Aminopeptidasy (i ve funkci dipeptidas), enteropeptidasa

Vstřebání AK Sekundárně aktivní transport v luminální membráně Facilitovaná difúze v bazolaterální Stereospecifické pro L-formy AK 6 transportních systémů Pro kyselé AK, pro bazické AK, pro neutrální AK s krátkým nebo polárním řetězcem, pro neutrální AK s aromatickým nebo hydrofobním řetězcem, pro iminokyseliny, pro β- aminokyseliny

Vstřebání AK Resorbovány i di- a tripeptidy štěpení na aminokyseliny se dokončí v enterocytu V portální krvi pouze aminokyseliny Proteiny se nevstřebávají (kromě krátkého období po narození)

Vstřebávání monosacharidů D-formy hexos: selektivně vstřebávány specifickými transportními systémy Ostatní monosacharidy (L-hexosy, pentosy): pouze pasivní difuze v zanedbatelných množstvích

Vstřebávání monosacharidů Resorpce glukózy a galaktózy: luminální membrána: SGLT 1 - sekundárně aktivní transport bazolaterální m.: GLUT-2 - facilitovaná difúze Resorpce fruktózy: facilitovaná difúze: specifický nosič fosforylace fruktózy v cytosolu (+ přeměna na Glc-6-P) udržení koncentračního gradientu

Vstřebávání štěpných produktů lipidů Resorbovány MAG a FFA Pasivní difúze ze směsných micel do enterocytu Koncentrační gradient udržován resyntézou TAG v enterocytu

Vstřebávání štěpných produktů lipidů Osud FFA v enterocytu je odlišný v závislosti na délce řetězce: do 12 C: difúze do krve vazba na albumin nad 12 C: reesterifikace (ER) formování chylomikronů (v GA spolu s PL a Apo B48) - chylomikrony uvolněny do lymfy

Tlusté střevo Rovnováha minerálů a vody Symbiotické bakterie tvoří vitaminy a štěpí vlákninu Význam vlákniny pro snižování hladiny cholesterolu a výživu colonocytů

Vláknina Trávicí enzymy štěpí 1 4 a 1 6 glykosidickou vazbu v polymerech glukózy Škrob a glykogen jsou jediné stravitelné polysacharidy Ostatní polysacharidy v potravě shrnujeme jako vlákninu Rozlišujeme solubilní (fermentabilní) a nesolubilní (nefermentabilní) vlákninu

Solubilní (fermentabilní) vláknina Nejsou štěpitelné lidskými enzymy v tlustém střevě metabolizovány bakteriemi Produktem štěpení jsou mastné kyseliny s krátkým řetězcem (SCFA: acetát, propionát, butyrát) SCFA jsou substrátem pro kolonocyty + resorpce a zapojení do energetického metabolismu v játrech

Solubilní (fermentabilní) vláknina Solubilní vláknina je obsažena v ovoci (jablka pektiny), luštěninách a obilovinách (hemicelulóza) Pokud je nutné použít enterální výživu, je výhodné u onemocněních tlustého střeva používat přípravky s obsahem solubilní vlákniny

Nesolubilní (nefermentabilní) vláknina Neštěpí ani bakteriálními enzymy: celulóza, lignin Zvyšuje objem tráveniny zpomaluje vyprazdňování žaludku ( postrprandiální inzulinemie), zvyšuje objem stolice a zrychluje pasáž tlustým střevem (protektivní faktor vzniku kolorektálního karcinomu) Vazba žlučových kyselin a cholesterolu snížení resorpce snížení hladiny LDL