Трипсин

ТРИПСИН (TRYPSIN)

1. Определение

Трипсин представляет собой протеолитический фермент поджелудочной железы из семейства сериновых протеаз, который расщепляет белки пищи в просвете тонкой кишки и одновременно служит главным активатором других пищеварительных ферментов поджелудочной железы. Он синтезируется ацинарными клетками в неактивной форме — трипсиногене — и превращается в активный трипсин только в двенадцатиперстной кишке под действием фермента кишечной стенки энтеропептидазы (энтерокиназы). Такая система предохраняет поджелудочную железу от самопереваривания. Преждевременная активация трипсина внутри железы рассматривается как ключевое звено патогенеза острого и хронического панкреатита, а определение трипсиногена в крови используется в неонатальном скрининге на муковисцидоз.

2. Синтез, активация и специфичность

Образование и активация:

Ацинарные клетки поджелудочной железы синтезируют несколько форм трипсиногена, основными из которых являются катионный (кодируется геном PRSS1) и анионный (PRSS2). Проферменты хранятся в зимогенных гранулах и выделяются в составе панкреатического сока. В двенадцатиперстной кишке энтеропептидаза, расположенная на щёточной кайме энтероцитов, отщепляет от трипсиногена короткий активационный пептид (трипсиноген-активирующий пептид), и молекула приобретает ферментативную активность. Образовавшийся трипсин активирует новые молекулы трипсиногена (аутоактивация), запуская каскадную реакцию.

Специфичность действия:

Как эндопептидаза, трипсин расщепляет внутренние пептидные связи белковых молекул, образованные карбоксильными группами основных аминокислот — лизина и аргинина. В результате белки распадаются на пептиды, которые далее гидролизуются другими протеазами и пептидазами щёточной каймы до аминокислот и коротких пептидов, всасываемых энтероцитами.

3. Роль в пищеварении

Таким образом, трипсин занимает центральное положение в каскаде активации панкреатических ферментов: без него не активируются ни другие протеазы, ни ряд липолитических ферментов. Секреция панкреатических ферментов стимулируется холецистокинином, выделяющимся в ответ на поступление жиров и белков в двенадцатиперстную кишку.

4. Регуляция секреции трипсиногена

Выделение трипсиногена вместе с другими ферментами поджелудочной железы регулируется нервными и гуморальными механизмами и тесно связано с приёмом пищи. Различают мозговую (рефлекторную), желудочную и кишечную фазы панкреатической секреции.

• Мозговая фаза: Вид, запах и вкус пищи через блуждающий нерв стимулируют ацинарные клетки к выделению ферментов ещё до поступления пищи в кишку.

• Желудочная фаза: Растяжение желудка усиливает панкреатическую секрецию через вагусные рефлексы.

• Кишечная фаза: Продукты переваривания жиров и белков в двенадцатиперстной кишке стимулируют выделение холецистокинина, который усиливает секрецию ферментов, а кислое содержимое — выделение секретина, вызывающего секрецию воды и бикарбонатов; бикарбонаты нейтрализуют соляную кислоту и создают слабощелочную среду, необходимую для работы трипсина.

Описан также механизм обратной связи (наиболее подробно изученный в экспериментах): активный трипсин в просвете кишки расщепляет пептиды, стимулирующие высвобождение холецистокинина, поэтому при достаточном количестве протеаз секреция ферментов ограничивается, а при их дефиците — усиливается.

5. Защитные механизмы поджелудочной железы

• Синтез в форме профермента: Трипсин образуется и хранится в неактивной форме и в норме активируется только в кишке.

• Ингибитор SPINK1: Панкреатический секреторный ингибитор трипсина (SPINK1) быстро связывает и инактивирует небольшие количества трипсина, преждевременно активированного внутри железы.

• Аутолиз трипсина: Активный трипсин способен расщеплять сам себя; участок молекулы, по которому происходит такое расщепление, важен для уничтожения преждевременно активированного фермента.

• Химотрипсин C: Участвует в разрушении трипсиногена и трипсина и ограничивает внутрипанкреатическую активацию.

• Отток панкреатического сока: Беспрепятственное выведение секрета по протокам предотвращает его застой и активацию ферментов в ткани.

6. Роль в патологии

Панкреатит:

Преждевременная активация трипсиногена в ацинарных клетках запускает каскад активации других ферментов, повреждение ткани поджелудочной железы, воспаление и, при тяжёлом течении, панкреонекроз. В 1996 году (D. Whitcomb и соавт.) было показано, что мутации гена катионного трипсиногена PRSS1 вызывают наследственный панкреатит; наиболее распространены мутации R122H и N29I, которые усиливают аутоактивацию трипсиногена и (для R122H) препятствуют аутолизу активного фермента. Риск хронического панкреатита повышают также варианты генов SPINK1, CFTR и CTRC, тогда как один из вариантов гена анионного трипсиногена PRSS2 (G191R) обладает защитным действием.

Лабораторная диагностика:

Определение иммунореактивного трипсина (трипсиногена) в сухом пятне крови является первым этапом неонатального скрининга на муковисцидоз: при положительном результате проводят повторные исследования и потовый тест. Для оценки внешнесекреторной функции поджелудочной железы в клинической практике чаще используют определение панкреатической эластазы в кале.

Лекарственное применение:

Трипсин входит в состав ферментных препаратов поджелудочной железы (панкреатин), применяемых при внешнесекреторной недостаточности, а также используется в медицине и лабораторной практике как протеолитическое средство и реактив, например для открепления клеток в клеточных культурах и в протеомных исследованиях.

Ключевое клиническое положение: Трипсин является сериновой протеазой поджелудочной железы, которая синтезируется в виде неактивного трипсиногена и активируется в двенадцатиперстной кишке энтеропептидазой. Он расщепляет белки по связям лизина и аргинина и активирует другие панкреатические проферменты — химотрипсиноген, проэластазу, прокарбоксипептидазы и профосфолипазу, занимая центральное место в пищеварении белков и жиров. Поджелудочную железу от самопереваривания защищают синтез фермента в неактивной форме, ингибитор SPINK1, аутолиз трипсина и беспрепятственный отток секрета. Преждевременная внутрипанкреатическая активация трипсиногена лежит в основе острого панкреатита и панкреонекроза, а мутации гена PRSS1 (R122H, N29I) вызывают наследственный панкреатит. Иммунореактивный трипсин используется в неонатальном скрининге на муковисцидоз, а трипсин входит в состав ферментных препаратов панкреатина.