Pepsina
Che cos'è la pepsina?
La Pepsina è un enzima facente parte del gruppo proteasi acide, secreto dalle cellule parietali della mucosa gastrica.
Esso ha l'importante compito di digestione delle proteine introdotte con la dieta.
Per essere assorbite a livello intestinale infatti, le proteine devono essere scisse in molecole semplici, quali amminoacidi e dipeptidi, che saranno utilizzati per produrre nuove proteine oppure per produrre l'energia necessaria all'organismo.
Per far si che una volta sintetizzato non digerisca le proteine della stessa cellula che lo ha prodotto, questo enzima si presenta in forma inattiva come Pepsinogeno o Propepsina (Fig. 1) e quando deve assolvere il suo compito, si attiva mediante taglio proteolitico che comporta l'allontanamento di una coda di 44 amminoacidi.
Questo segmento aggiuntivo va infatti, ad ostruire la fenditura che crea il sito attivo andando a bloccare la sua principale attività.
(Fig. 1) Struttura tridimensionale dell'enzima inattivato Pepsinogeno o Propepsina. In fucsia, il segmento aggiuntivo di 44 amminoacidi che ostruisce il sito attivo.
Dove è prodotta la Pepsina?
Come precedentemente accennato, l'enzima Pepsina è prodotto a livello gastrico. La tonaca mucosa dello stomaco infatti, presenta oltre al suo epitelio di rivestimento, anche una lamina propria che nel suo strato profondo accoglie le ghiandole gastriche propriamente dette o principali.
Queste ghiandole presenti a livello di corpo e fondo dello stomaco, sono di tipo tubulare semplice e concorrono a formare le fossette gastriche.
Le cellule ghiandolari che producono Pepsina sono dette Cellule Principali. Si tratta di cellule alte, di forma prismatica con nucleo centrale, RER basale molto sviluppato ed un grosso Complesso del Golgi da cui si distaccano numerose vescicole ricche di secreto.
Quest'ultimo è rappresentato proprio dal Pepsinogeno, la forma inattiva dell'enzima Pepsina, ed in quantità minori, anche dall'enzima Rennina, fondamentale per la digestione delle proteine del latte nel neonato.
Si differenzia un Pepsinogeno di gruppo I (PG A) da un Pepsinogeno di gruppo II (PG C), da cui originano diverse Pepsine. Il primo viene secreto dalle cellule del fondo e del corpo gastrico, mentre il secondo è secreto anche dalle cellule della porzione inferiore (ghiandole cardiali, antrali e duodenali di Brunner).
Un'altra tipologia cellulare presente nelle fossette gastriche è rappresentata dalle Cellule Parietali che producono Fattore Intrinseco ed Acido Cloridrico (HCl), indispensabile per l'attivazione del Pepsinogeno in Pepsina. Queste cellule possiedono numerosi mitocondri, RER molto sviluppato, nucleo centrale e citoplasma acidofilo.
(Fig. 2) Ghiandole gastriche p.d. della tonaca mucosa ed i suoi differenti tipi cellulari.
Come agisce la Pepsina?
Quando vengono introdotte le proteine con la dieta, nello stomaco esse subiscono una parziale denaturazione grazie alla produzione dell'HCl da parte delle cellule parietali e ciò comporta una acidificazione dell'ambiente gastrico (pH = 2/3) che induce la attivazione dello zimogeno della Pepsina, ovvero il Pepsinogeno, in enzima attivo.
Dopo essere state "srotolate" dall'HCl, le proteine espongono i propri legami peptidici i quali subiscono l'azione di idrolisi da parte dell'enzima Pepsina.
Il sito attivo dell'enzima infatti, contiene due residui di acido aspartico che attivano una molecola d'acqua e la utilizzano per tagliare le catene polipeptidiche delle proteine (Fig. 3).
(Fig. 3) Struttura tridimensionale dell'enzima Pepsina. I residui di acido aspartico sono presenti al centro della molecola (in rosso). Inoltre è possibile osservare i tre ponti disolfuro (in giallo) che conferiscono stabilità alla struttura.
La digestione delle proteine sarà coadiuvata da altri enzimi proteolitici prodotti da Pancreas ed Intestino. A livello pancreatico, vengono secrete sia endopeptidasi (Tripsina e Chimotripsina) che esopeptidasi (Carbossipeptidasi).
Le prime scindono i legami interni alla catena mentre, le seconde scindono i legami alle estremità terminali della catena. A livello intestinale, gli Enterociti secernono dipeptidasi che liberano gli amminoacidi che possono essere quindi assorbiti.
Controllo di secrezione ed attivazione
La secrezione di Pepsinogeno è direttamente proporzionale alla sua attivazione. Quanto più è presente l'enzima Pepsina, la forma attiva, tanto più il Pepsinogeno verrà stimolato ad essere secreto e quindi conseguentemente attivato.
Ovviamente, la attivazione del Pepsinogeno è controllata dai valori di pH gastrico che quanto più risulterà acido, tanto più stimolerà la attivazione in Pepsina.
Il controllo della secrezione è esercitato anche dalla azione di un ormone denominato Gastrina. Questo viene prodotto a livello delle Cellule G della ghiandola presente nella mucosa pilorica dello stomaco e nella parte prossimale dell'intestino tenue.
La Gastrina è un ormone che controlla la secrezione sia di Pepsinogeno che di HCl ed è prodotto a seguito di stimoli di natura meccanica (la distensione delle pareti gastriche) oppure di natura chimica (presenza di amminoacidi e peptidi, ambiente intragastrico troppo basico).
L'ipergastrinemia viene corretta attraverso i classici meccanismi a feedback così, quando il pH gastrico si abbassa eccessivamente, la secrezione di questo ormone viene inibita. L'HCl andrà a stimolare il rilascio di Somatostatina dalle cellule dell'antro, inibendo di fatto la secrezione di Gastrina ed il rilascio di Istamina. Sortiscono il medesimo effetto inibitorio la Secretina, ormone che stimola il pancreas a riversare il bicarbonato (HCO3−) nell'intestino, il Glucagone e la Calcitonina.
Quando la secrezione di HCl e Pepsinogeno non vengono ben controllate dall'organismo e pertanto l'ambiente gastrico è sempre eccessivamente acido si possono presentare vere e proprie erosioni definite Ulcere Peptiche.
I farmaci che possono ridurre la secrezione acida sono detti Inibitori della pompa protonica o più comunemente Antiacidi. Questi vanno a rendere meno acido l'ambiente gastrico bloccando l'azione dell'HCl ed indirettamente anche quella Pepsina che ritorna ad essere inattiva.
Riassumendo
- La Pepsina è un enzima del gruppo proteasi acide, secreto dalle cellule parietali della mucosa gastrica.
- La Pepsina ha l'importante compito di digestione delle proteine introdotte con la dieta andando quindi, a scinderle in molecole più semplici (a.a.).
- Questo enzima si presenta in forma inattiva come Pepsinogeno o Propepsina (Fig. 1) e quando deve assolvere il suo compito, si attiva mediante taglio proteolitico allontanando la sequenza aggiuntiva di 44 amminoacidi.
- Le cellule ghiandolari dello stomaco che producono Pepsina sotto forma di Pepsinogeno, sono dette Cellule Principali.
- Si differenzia un Pepsinogeno di gruppo I (PG A) da un Pepsinogeno di gruppo II (PG C). Il primo viene secreto dalle cellule del fondo e del corpo gastrico, mentre il secondo è secreto anche dalle cellule della porzione inferiore.
- Quando vengono introdotte le proteine con la dieta, nello stomaco esse subiscono una parziale denaturazione grazie alla produzione dell'HCl. Ciò comporta una acidificazione dell'ambiente gastrico che induce la attivazione del Pepsinogeno in enzima attivo.
- Dopo essere state "srotolate" dall'HCl, le proteine espongono i propri legami peptidici i quali subiscono l'azione di idrolisi da parte dell'enzima Pepsina.
- Quanto più è presente l'enzima Pepsina, la forma attiva, tanto più il Pepsinogeno verrà stimolato ad essere secreto e quindi conseguentemente attivato.
- La attivazione del Pepsinogeno è controllata dai valori di pH gastrico che quanto più risulterà acido, tanto più stimolerà la attivazione in Pepsina.
- La Gastrina è un ormone che controlla la secrezione sia di Pepsinogeno che di HCl ed è prodotto a seguito di stimoli di natura meccanica o chimica.
- Quando la secrezione di HCl e Pepsinogeno non vengono ben controllate dall'organismo e pertanto l'ambiente gastrico è sempre eccessivamente acido si possono presentare Ulcere Peptiche.
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