PEPSIN: STRUKTUR, FUNKTIONEN, PRODUKTION - ANATOMIE UND PHYSIOLOGIE - 2025

Das Pepsin ist ein Enzym, das im Magensaft enthalten ist und die Verdauung von Proteinen unterstützt. Es ist tatsächlich eine Endopeptidase, deren Hauptaufgabe darin besteht, Nahrungsproteine ​​in kleine Teile, sogenannte Peptide, zu zerlegen, die dann vom Darm absorbiert oder von Pankreasenzymen abgebaut werden.

Obwohl es 1836 zum ersten Mal vom deutschen Physiologen Theodor Schwann isoliert wurde, berichtete der amerikanische Biochemiker John Howard Northrop vom Rockefeller Institute for Medical Research erst 1929 über seine tatsächliche Kristallisation und einen Teil seiner Funktionen, die ihm helfen würden, diese zu erhalten 17 Jahre später der Nobelpreis für Chemie.

Dieses Enzym ist nicht nur beim Menschen zu finden. Es wird auch im Magen mehrerer Tiere produziert und wirkt bereits in frühen Lebensphasen, wobei es hauptsächlich bei der Verdauung von Proteinen aus Milchprodukten, Fleisch, Eiern und Getreide zusammenarbeitet.

Struktur

Die Hauptzellen des Magens produzieren eine Ausgangssubstanz namens Pepsinogen. Dieses Proenzym oder Zymogen wird durch Magensäuren hydrolysiert und aktiviert, wobei dabei 44 Aminosäuren verloren gehen. Letztendlich enthält Pepsin 327 Aminosäurereste in seiner aktiven Form, die ihre Funktionen auf Magenebene erfüllt.

Der Verlust dieser 44 Aminosäuren lässt eine gleiche Anzahl von Säureresten frei. Aus diesem Grund funktioniert Pepsin am besten in Medien mit sehr niedrigem pH-Wert.

Eigenschaften

Wie bereits erwähnt, ist die Hauptfunktion von Pepsin die Verdauung von Proteinen. Die Pepsinaktivität ist in stark sauren Umgebungen (pH 1,5-2) und bei Temperaturen zwischen 37 und 42 ºC höher.

Nur ein Teil der Proteine, die den Magen erreichen, wird durch dieses Enzym abgebaut (ungefähr 20%) und bildet kleine Peptide.

Die Aktivität von Pepsin konzentriert sich hauptsächlich auf die hydrophoben N-terminalen Bindungen, die in aromatischen Aminosäuren wie Tryptophan, Phenylalanin und Tyrosin vorhanden sind, die Teil vieler Proteine ​​aus Lebensmitteln sind.

Eine von einigen Autoren beschriebene Funktion von Pepsin findet im Blut statt. Obwohl diese Behauptung umstritten ist, scheint es, dass kleine Mengen Pepsin in den Blutkreislauf gelangen, wo es auf große oder teilweise hydrolysierte Proteine ​​einwirkt, die vom Dünndarm absorbiert wurden, bevor sie vollständig verdaut wurden.

Wie wird es hergestellt?

Pepsinogen, das von den Hauptzellen des Magens, auch als Zymogenzellen bekannt, ausgeschieden wird, ist der Vorläufer von Pepsin.

Dieses Proenzym wird dank Impulsen des Vagusnervs und der hormonellen Sekretion von Gastrin und Sekretin freigesetzt, die nach der Nahrungsaufnahme stimuliert werden.

Bereits im Magen vermischt sich Pepsinogen mit Salzsäure, die durch die gleichen Reize freigesetzt wurde und schnell miteinander interagiert, um Pepsin zu produzieren.

Dies erfolgt nach Abspaltung eines 44-Aminosäuren-Segments von der ursprünglichen Pepsinogenstruktur durch einen komplexen autokatalytischen Prozess.

Sobald es aktiv ist, kann dasselbe Pepsin die Produktion und Freisetzung von mehr Pepsinogen weiter stimulieren. Diese Aktion ist ein gutes Beispiel für eine positive Enzymrückkopplung.

Zusätzlich zu Pepsin selbst stimulieren Histamin und insbesondere Acetylcholin peptische Zellen, neues Pepsinogen zu synthetisieren und freizusetzen.

Wo funktioniert es?

Sein Hauptwirkungsort ist der Magen. Diese Tatsache kann leicht erklärt werden, indem man versteht, dass Sodbrennen die ideale Voraussetzung für seine Leistung ist (pH 1,5-2,5). Wenn der Nahrungsbolus vom Magen zum Zwölffingerdarm gelangt, wird das Pepsin tatsächlich inaktiviert, wenn es auf ein Darmmedium mit basischem pH trifft.

Pepsin wirkt auch im Blut. Obwohl dieser Effekt bereits als kontrovers bezeichnet wurde, behaupten einige Forscher, dass Pepsin in das Blut gelangt, wo es bestimmte langkettige Peptide oder solche, die nicht vollständig abgebaut wurden, weiter verdaut.

Wenn Pepsin den Magen verlässt und sich in einer Umgebung mit neutralem oder basischem pH befindet, hört seine Funktion auf. Da es jedoch nicht hydrolysiert wird, kann es wieder aktiviert werden, wenn das Medium erneut angesäuert wird.

Diese Funktion ist wichtig, um einige der negativen Auswirkungen von Pepsin zu verstehen, die unten diskutiert werden.

Gastroösophagealer Reflux

Die chronische Rückkehr von Pepsin in die Speiseröhre ist eine der Hauptursachen für die durch gastroösophagealen Reflux verursachten Schäden. Obwohl der Rest der Substanzen, aus denen der Magensaft besteht, ebenfalls an dieser Pathologie beteiligt ist, scheint Pepsin die schädlichste von allen zu sein.

Pepsin und andere im Reflux vorhandene Säuren können nicht nur eine Ösophagitis verursachen, die die erste Folge ist, sondern auch viele andere Systeme betreffen.

Mögliche Folgen der Pepsinaktivität auf bestimmte Gewebe sind Laryngitis, Pneumonitis, chronische Heiserkeit, anhaltender Husten, Laryngospasmus und sogar Kehlkopfkrebs.

Asthma aufgrund einer Lungenmikroaspiration des Mageninhalts wurde untersucht. Pepsin kann eine irritierende Wirkung auf den Bronchialbaum haben und die Verengung der Atemwege begünstigen, was die typischen Symptome dieser Krankheit auslöst: Atemnot, Husten, Keuchen und Zyanose.

Andere Wirkungen von Pepsin

Die Mund- und Zahnkugel kann auch durch die Wirkung von Pepsin beeinflusst werden. Die häufigsten Anzeichen für diese Schäden sind Mundgeruch oder Mundgeruch, übermäßiger Speichelfluss, Granulome und Zahnerosion. Dieser erosive Effekt manifestiert sich normalerweise nach Jahren des Rückflusses und kann die gesamten Zähne schädigen.

Trotzdem kann Pepsin aus medizinischer Sicht nützlich sein. Daher ist das Vorhandensein von Pepsin im Speichel ein wichtiger diagnostischer Marker für den gastroösophagealen Reflux.

Tatsächlich gibt es auf dem Markt einen Schnelltest namens PepTest, der das Vorhandensein von Pepsin-Speichel erkennt und bei der Diagnose von Reflux hilft.

Papain, ein Enzym, das Pepsin in Papayas oder milchigen sehr ähnlich ist, ist nützlich für Hygiene und Zahnaufhellung.

Darüber hinaus wird Pepsin in der Lederindustrie und der klassischen Fotografie sowie bei der Herstellung von Käse, Getreide, Snacks, aromatisierten Getränken, vorverdauten Proteinen und sogar Kaugummis verwendet.

Verweise

1. Liu, Yu et al. (2015). Die Verdauung von Nukleinsäuren beginnt im Magen. Scientific Reports, 5, 11936.
2. Czinn, Steven und Sarigol Blanchard, Samra (2011). Entwicklungsanatomie und Physiologie des Magens. Pädiatrische Magen-Darm- und Lebererkrankung, 4. Auflage, Kapitel 25, 262-268.
3. Smith, Margaret und Morton, Dion (2010). Der Magen: Grundfunktionen. Das Verdauungssystem, Zweite Ausgabe, Kapitel 3, 39-50.
4. Wikipedia (letzte Ausgabe Mai 2018). Pepsin. Wiederhergestellt von: en.wikipedia.org
5. Encyclopaedia Britannica (letzte Ausgabe Mai 2018). Pepsin. Wiederhergestellt von: britannica.com
6. Tang, Jordanien (2013). Pepsin A. Handbook of Proteolytic Enzymes, Kapitel 3, Band I, 27-35.