Синтез и секреция ферментов

Ферменты поджелудочной железы образуются и хранятся в ацинарных клет­ках. В базальной части клетки расположены ядро и шероховатый эндоплазмати­ческий ретикулум, в котором происходит синтез белка. Ферменты из шероховато­го эндоплазматического ретикулума поступают в комплекс Гольджи, находящий­ся между ядром и апикальной частью клетки, где они упаковываются в зимогенные гранулы и хранятся (рис. 8-12) до момента стимуляции клетки. После стимуляции, например пищей, отмечается уменьшение гранул в размерах и их числа в клетках. Соответственно, результатом этого является увеличение секреции фер­ментов поджелудочной железы. Каждая зимогенная гранула содержит в различ­ном соотношении все ферменты поджелудочной железы. Ферменты в гранулах обычно находятся в "уплотненном" состоянии и растворяются после их экскреции из клетки в щелочной секрет поджелудочной железы. Однако растворение фер­ментов происходит в неактивной (проферментной) форме, а переход в активную форму осуществляется не ранее, чем они попадут в двенадцатиперстную кишку. В этом заключается механизм защиты поджелудочной железы от самопереварива­ния. Кроме того, зона плотного соединение межклеточных контактов апикальных частей клеток поджелудочной железы препятствует рефлюксу пищеварительных ферментов из просвета протоков в межклеточное пространство и служит еще од­ним механизмом защиты поджелудочной железы. При попадании в двенадцатиперстную кишку кислоточувствительные ферменты поджелудочной железы защи­щены от кислотного расщепления секретом железы, имеющим щелочную среду, в котором они были транспортированы. Эти предшественники ферментов активи­руются посредством ферментативного гидролиза, о котором будет рассказано ниже.

Рис. 8-11. Отношение содержания электролитов в секрете поджелудоч­ной железы к скорости секреции. (По: Yamada Т., Alpers D. П., Owyang С., Powell D. W., Silverstein F. E., eds. Textbook of Gastroenterology, 2nd ed. Philadelphia: J. B. Lippincott, 1992; 1:362.)

Рис.8-12. Строение аци­нуса поджелудочной же­лезы. Показано располо­жение зимогенных гра­нул но отношению к про­свету протока. (По: Bloom W., Fawcett D. W. Л Textbook of Histology, llth cd. Philadelphia: W. B. Saunders, 1986.)

Поджелудочная железа секретирует большое количество пищеварительных ферментов (табл. 8-1). Большинство из них предназначены для переваривания бел­ков, жиров, углеводов, потребляемых с пищей. Для того, чтобы ферменты начали функционировать, они должны быть активированы в двенадцатиперстной кишке. Профермент трипсиноген подвергается ферментативному гидролизу с N-терми­нального фрагмента благодаря активности пептидазы (энтерокиназы), располага­ющейся на щеточной кайме энтероцитов тонкой кишки. Щеточная каемка тонкой кишки состоит из ворсинок, микроворсинок и крипт. В дополнение к механизмам, обеспечивающим абсорбцию питательных веществ, клетки щеточного барьера киш­ки выделяют различные вещества, способствующие пищеварению до момента аб­сорбции. Энтерокиназа является одним из таких веществ. Активированный трип­син, в свою очередь, катализирует активацию других проферментов, секретируе­мых поджелудочной железой. Поджелудочная железа также секретирует ингиби­тор трипсина. Этот пептид инактивирует трипсин, соединяясь с ним около его ка­талитического центра, и также является механизмом защиты поджелудочной же­лезы. Механизм обратной связи регуляции процессов пищеварения с участием две­надцатиперстной кишки будет рассмотрен ниже.

Амилаза

Амилаза секретируется не только поджелудочной железой, но и слюнными же­лезами. Несмотря на то, что две изоформы фермента имеют одинаковую энзимати-ческую активность, они могут быть разделены по своей электрофоретической под­вижности. Амилаза участвует в расщеплении крахмала (углевод растительного про­исхождения) и гликогена (углевод животного происхождения). Амилаза слюнных желез начинает этот процесс и может фактически совершить переваривание значительной части крахмала до поступления его в тонкую кишку и контакта с панк­реатической амилазой. Амилаза гидролизует а 1,4 гликозидные связи крахмала и гликогена, но не способна расщеплять al ,6 связи. Продуктами переваривания ами­лазой крахмала являются полисахариды — a-декстрины с a1,6 связями, al,6 связи гидролизуются другими кишечными ферментами после разрыва a1,4 связей. Та­ким образом, в процессе действия амилазы образуются вещества с a1,4 связями — мальтоза и мальтотриоза. Эти сахара разрушаются ферментами интестинальной щеточной каемки и обеспечивают вход глюкозы в эпителиальные клетки тонкой кишки.

Таблица 8-1. пищеварительные ферменты поджелудочной железы

Фермент	Мишень
Амилаза	а1,4 гликозидные связи крахмала, гликогена
Липаза	Триглицериды (образование 2-моноглицеридов и жир­ных кислот)
Фосфолипаза А2	Фосфатидилхолин (образование лизофосфатидилхоли-на и жирных кислот)
Карбоксилэстераза	Эфиры холестерина, эфиры жирорастворимых витами­нов; три-, ди-, моноглицериды
Трипсин*	Внутренние связи белка (основные аминокислоты)
Химотрипсин*	Внутренние связи белка (ароматические аминокислоты, лейцин, глутамин, метионин)
Эластаза*	Внутренние связи белков (нейтральные аминокислоты)
Карбоксипептидаза А и В*	Наружные связи белков, включая ароматические и нейт­ральные алифатические аминокислоты (А) и основные аминокислоты (В) с карбоксильного конца

*Эти ферменты секретируются поджелудочной железой в неактивной форме (проферменты). Они активируются в двенадцатиперстной кишке

Липаза

Панкреатическая липаза катализирует расщепление триглицеридов пищи до двух жирных кислот и моноглицерида. Хотя липаза имеет некоторую самостоя­тельную активность, основное свое действие она осуществляет вместе с желчными кислотами, секретируемыми печенью, и колипазой поджелудочной железы, кото­рая требуется для проявления полной активности липазы.

Желчные кислоты действуют как эмульгатор, формируя мелкие частицы жира и создавая условия для лучшего доступа липазы. Колипаза, липаза и соли желчных кислот формируют комплекс, с помощью которого увеличивается площадь повер­хности действия липазы. Поджелудочная железа секретирует две формы липазы: фосфолипазу Af, расщепляющую фосфатидилхолин до лизофосфатидилхолина и свободной жирной кислоты, и карбоксилэстеразу, действующую на различные суб­страты, включая эфиры холестерина, три-, ди-, и моноглицериды и эфиры жирора­створимых витаминов.

Протеазы

Поджелудочная железа секретирует различные протеазы в виде форм-пред­шественников, которые активируются в двенадцатиперстной кишке. Трипсин, хи­мотрипсин и эластаза являются эндопептидазами, которые расщепляют белки в местах соединения специфических аминокислот. Карбоксипептидазы расщепля­ют связи пептидов на карбокси-терминальных окончаниях белков. В результате комбинированной активности этих эндопептидаз и карбоксипептидаз образуются олигопептиды и некоторые свободные аминокислоты, а олигопептиды в дальней­шем расщепляются ферментами щеточной каемки или поступают в клетки слизи­стой оболочки тонкой кишки.

Регуляция секреции

Большинство регуляторов секреции ферментов поджелудочной железы дей­ствуют на рецепторы мембраны ацинарных клеток, располагающиеся на базолате­ральной поверхности этих клеток. Выделяют рецепторы для холецистокинина, бом­безина, ацетилхолина, субстанции Р, вазоактивного интестинального пептида (ВИП), секретина. Некоторые из этих веществ оказывают стимулирующее действие, другие — ингибирующее.