PEPSIN: STRUCTUUR, FUNCTIES, PRODUCTIE - ANATOMIE EN FYSIOLOGIE - 2025

De pepsine is een enzym dat in maagsap aanwezig is en dat het helpt bij de vertering van eiwitten. Het is eigenlijk een endopeptidase waarvan de hoofdtaak is om voedseleiwitten af ​​te breken in kleine stukjes die bekend staan ​​als peptiden, die vervolgens worden opgenomen door de darm of worden afgebroken door pancreasenzymen.

Hoewel het voor het eerst werd geïsoleerd in 1836 door de Duitse fysioloog Theodor Schwann, duurde het tot 1929 voordat de Amerikaanse biochemicus John Howard Northrop van het Rockefeller Institute for Medical Research de feitelijke kristallisatie en een deel van zijn functies rapporteerde, die hem zouden helpen te ontvangen de Nobelprijs voor scheikunde 17 jaar later.

Dit enzym is niet uniek voor mensen. Het wordt ook geproduceerd in de maag van verschillende dieren en werkt vanaf de vroege levensfasen, en werkt voornamelijk samen bij de vertering van eiwitten uit zuivelproducten, vlees, eieren en granen.

Structuur

De belangrijkste cellen van de maag produceren een eerste stof die pepsinogeen wordt genoemd. Dit pro-enzym of zymogeen wordt gehydrolyseerd en geactiveerd door maagzuren, waarbij 44 aminozuren verloren gaan. Uiteindelijk bevat pepsine 327 aminozuurresiduen in zijn actieve vorm, die zijn functies vervult op maagniveau.

Het verlies van deze 44 aminozuren laat een gelijk aantal zuurresten vrij. Om deze reden werkt pepsine het beste in media met een zeer lage pH.

Kenmerken

Zoals eerder vermeld, is de belangrijkste functie van pepsine de vertering van eiwitten. De pepsine-activiteit is hoger in sterk zure omgevingen (pH 1,5-2) en bij temperaturen tussen 37 en 42 ºC.

Slechts een deel van de eiwitten die de maag bereiken, worden door dit enzym afgebroken (ongeveer 20%) en vormen kleine peptiden.

De activiteit van pepsine is voornamelijk gericht op de hydrofobe N-terminale bindingen die aanwezig zijn in aromatische aminozuren zoals tryptofaan, fenylalanine en tyrosine, die deel uitmaken van veel eiwitten uit voedsel.

Een functie van pepsine die door sommige auteurs is beschreven, vindt plaats in het bloed. Hoewel deze bewering controversieel is, lijkt het erop dat kleine hoeveelheden pepsine in de bloedbaan terechtkomen, waar het inwerkt op grote of gedeeltelijk gehydrolyseerde eiwitten die door de dunne darm werden opgenomen voordat ze volledig werden verteerd.

Hoe wordt het gemaakt?

Pepsinogeen dat wordt uitgescheiden door de belangrijkste cellen van de maag, ook wel zymogeencellen genoemd, is de voorloper van pepsine.

Dit pro-enzym wordt vrijgegeven dankzij impulsen van de nervus vagus en de hormonale afscheiding van gastrine en secretine, die worden gestimuleerd na inname van voedsel.

Al in de maag vermengt pepsinogeen zich met zoutzuur, dat door dezelfde stimuli vrijkomt en snel met elkaar in wisselwerking staat om pepsine te produceren.

Dit wordt gedaan na splitsing van een 44 aminozuursegment van de oorspronkelijke pepsinogeenstructuur door middel van een complex autokatalytisch proces.

Eenmaal actief, kan dezelfde pepsine de productie en afgifte van meer pepsinogeen blijven stimuleren. Deze actie is een goed voorbeeld van positieve enzymfeedback.

Naast pepsine zelf stimuleren histamine en vooral acetylcholine maagcellen om nieuw pepsinogeen te synthetiseren en vrij te geven.

Waar werkt het?

De belangrijkste plaats van actie is de maag. Dit feit kan gemakkelijk worden verklaard door te begrijpen dat brandend maagzuur de ideale conditie is voor zijn prestaties (pH 1,5-2,5). Wanneer de voedselbolus van de maag naar de twaalfvingerige darm gaat, wordt de pepsine geïnactiveerd wanneer deze een darmmedium met een basische pH tegenkomt.

Pepsine werkt ook in het bloed. Hoewel dit effect al controversieel is, beweren bepaalde onderzoekers dat pepsine in het bloed terechtkomt, waar het bepaalde langketenige peptiden blijft verteren of peptiden die niet volledig zijn afgebroken.

Wanneer pepsine de maag verlaat en zich in een omgeving met een neutrale of basische pH bevindt, houdt zijn functie op. Omdat het echter niet wordt gehydrolyseerd, kan het opnieuw worden geactiveerd als het medium opnieuw wordt aangezuurd.

Deze functie is belangrijk om enkele van de negatieve effecten van pepsine te begrijpen, die hieronder worden besproken.

Gastro-oesofageale reflux

De chronische terugkeer van pepsine naar de slokdarm is een van de belangrijkste oorzaken van de schade die wordt veroorzaakt door gastro-oesofageale reflux. Hoewel de rest van de stoffen waaruit maagsap bestaat ook bij deze pathologie betrokken zijn, lijkt pepsine de meest schadelijke van allemaal.

Pepsine en andere zuren die bij reflux aanwezig zijn, kunnen niet alleen oesofagitis veroorzaken, wat het eerste gevolg is, maar ook vele andere systemen aantasten.

Mogelijke gevolgen van pepsine-activiteit op bepaalde weefsels zijn onder meer laryngitis, pneumonitis, chronische heesheid, aanhoudende hoest, laryngospasme en zelfs larynxkanker.

Astma als gevolg van microaspiratie van de maaginhoud in de longen is onderzocht. Pepsine kan een irriterend effect hebben op de bronchiale boom en de vernauwing van de luchtwegen bevorderen, waardoor de typische symptomen van deze ziekte worden veroorzaakt: ademnood, hoesten, piepende ademhaling en cyanose.

Andere effecten van pepsine

De orale en tandheelkundige sferen kunnen ook worden beïnvloed door de werking van pepsine. De meest voorkomende symptomen van deze schade zijn halitose of slechte adem, overmatige speekselvloed, granulomen en tanderosie. Dit eroderende effect manifesteert zich meestal na jarenlange reflux en kan het gehele gebit beschadigen.

Desondanks kan pepsine vanuit medisch oogpunt nuttig zijn. De aanwezigheid van pepsine in speeksel is dus een belangrijke diagnostische marker voor gastro-oesofageale reflux.

Er is zelfs een sneltest op de markt, PepTest genaamd, die de aanwezigheid van pepsinespeeksel detecteert en helpt bij de diagnose van reflux.

Papaïne, een enzym dat sterk lijkt op pepsine dat aanwezig is in papaja's of melkachtig is, is nuttig bij hygiëne en het bleken van tanden.

Daarnaast wordt pepsine gebruikt in de leerindustrie en klassieke fotografie, maar ook bij de productie van kazen, granen, snacks, gearomatiseerde dranken, voorverteerde eiwitten en zelfs kauwgom.

Referenties

1. Liu, Yu et al (2015). De vertering van nucleïnezuren begint in de maag. Wetenschappelijke rapporten, 5, 11936.
2. Czinn, Steven en Sarigol Blanchard, Samra (2011). Ontwikkelingsanatomie en fysiologie van de maag. Pediatrische gastro-intestinale en leverziekte, vierde editie, hoofdstuk 25, 262-268.
3. Smith, Margaret en Morton, Dion (2010). De maag: basisfuncties. The Digestive System, Second Edition, Chapter 3, 39-50.
4. Wikipedia (laatste editie mei 2018). Pepsine. Hersteld van: en.wikipedia.org
5. Encyclopaedia Britannica (laatste editie mei 2018). Pepsine. Hersteld van: britannica.com
6. Tang, Jordan (2013). Pepsin A. Handbook of Proteolytic Enzymes, Hoofdstuk 3, Deel I, 27-35.