Пепсин: пищеварительный фермент желудка¶

Пепсин — протеолитический фермент класса гидролаз (пептидаз), вырабатываемый главными клетками слизистой оболочки желудка и осуществляющий расщепление белков до пептидов. Является одним из ключевых компонентов желудочного сока у человека и большинства позвоночных животных. Активен только в кислой среде, создаваемой соляной кислотой.

¶Химическая природа

Пепсин относится к семейству аспартатных протеаз. Его молекула представляет собой полипептидную цепь, состоящую примерно из 327 аминокислотных остатков, с молекулярной массой около 34 500 Да. В активном центре фермента находятся два остатка аспарагиновой кислоты, которые участвуют в каталитическом расщеплении пептидной связи.

Оптимум pH для пепсина лежит в диапазоне 1,5–2,0. При повышении pH до 5 и выше фермент денатурирует и теряет активность; при возвращении кислой среды активность может частично восстанавливаться.

¶Синтез и активация

Пепсин синтезируется в виде неактивного предшественника — пепсиногена, который накапливается в главных клетках желудочных желёз в форме зимогеновых гранул. При стимуляции секреции (например, под действием гастрина, гистамина или ацетилхолина) пепсиноген выделяется в просвет желудка.

Активация происходит в кислой среде: соляная кислота, выделяемая париетальными клетками, отщепляет от пепсиногена N-концевой фрагмент из 44 аминокислотных остатков. Образовавшийся пепсин способен также автокаталитически активировать новые молекулы пепсиногена — этот механизм обеспечивает быстрый запуск пищеварения.

¶Функции

Основная функция пепсина — гидролиз белков пищи. Фермент преимущественно расщепляет пептидные связи, образованные ароматическими аминокислотами (фенилаланином, тирозином, триптофаном), а также лейцином. В результате образуются более короткие полипептиды и небольшое количество свободных аминокислот. Дальнейшее переваривание завершается в тонком кишечнике под действием ферментов поджелудочной железы (трипсина, химотрипсина) и кишечных пептидаз.

Помимо переваривания, пепсин участвует в обеззараживании пищи и активации некоторых других ферментов желудочного сока.

¶Виды и разнообразие

У человека описано несколько изоформ пепсина (пепсин A, гастриксин и др.), различающихся по оптимуму pH и субстратной специфичности. У разных животных набор и соотношение изоформ варьируются. Промышленно получаемый пепсин чаще всего выделяют из слизистой оболочки желудка свиней и крупного рогатого скота.

¶Применение

Пепсин применяется в медицине как лекарственное средство при нарушениях секреторной функции желудка (например, при ахилии, гастритах с пониженной кислотностью). Входит в состав некоторых ферментных препаратов, назначаемых при расстройствах пищеварения.

В пищевой промышленности фермент используют:

• при производстве сыров — для створаживания молока (вместе с химозином);
• в хлебопечении — для улучшения качества теста;
• при переработке рыбы и мяса;
• в лабораторной практике — для расщепления белков в аналитических процедурах.

¶Клиническое значение

Нарушения выработки пепсина и пепсиногена наблюдаются при атрофическом гастрите, атрофии слизистой желудка и некоторых аутоиммунных заболеваниях. Повышенная секреция и активность пепсина в сочетании с соляной кислотой рассматриваются как один из факторов развития язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, а также гастроэзофагеального рефлюкса, при котором фермент повреждает слизистую пищевода.

Уровень пепсиногена в крови используется как лабораторный маркер состояния слизистой оболочки желудка. Пепсин обнаруживается также в слюне и мокроте, что применяется в диагностике внепищеводного рефлюкса.

¶История изучения

Открытие пепсина связано с работами немецкого физиолога Теодора Шванна, который в 1836 году выделил из желудочного сока вещество, расщепляющее белки, и дал ему название (от греч. pepsis — «пищеварение»). Термин «пепсин» ввёл в употребление в 1836 году. В 1930 году Джон Нортроп получил пепсин в кристаллическом виде, за что позднее был удостоен Нобелевской премии по химии.