هضم البروتينات في المعدة
يبدأ التحلل المائي للبروتينات الغذائية في المعدة. تفرز الخلايا الرئيسية البيبسینوجين، بينما تفرز الخلايا الجدارية حمض الهيدروكلوريك. يؤدي حمض الهيدروكلوريك دوراً مزدوجاً: فهو يمسخ البروتينات مما يجعل الروابط الببتيدية متاحة، وينشط البيبسینوجين من خلال التحلل البروتيني الجزئي إلى البيبسين النشط. الرقم الهيدروجيني (pH) الأمثل للبيبسين هو 1.5–2.0. وتحت تأثيره، تتفكك البروتينات إلى ببتيدات أكبر حجماً تنتقل إلى الإثنا عشر.
البروتياز البنكرياسية وتنشيطها
تفرز البنكرياس الإنزيمات البروتينية على شكل طلائع إنزيمات (زيُموجينات)، مما يحمي الغدة من الهضم الذاتي: التريبسينوجين، الكيموتربسينوجين، طلائع الكربوكسي بيبتيداز A و B، طليعة الإلاستاز.
سلسلة التنشيط:
- تقوم الإنتروببتيداز (الإنتروكيناز) في الحافة الفرشاتية للأمعاء الدقيقة بفصل عديد ببتيد سداسي عن التربسينوجين، محولة إياه إلى تربسين.
- يقوم التربسين بتنشيط جزيئات جديدة من التربسينوجين ذاتياً (بشكل ذاتي التحفيز) ويحول الكيموتريبسين، والإلاستاز، والكربوكسي بيبتيداز A وB إلى الشكل النشط.
التربسين والكيموتريبسين هما أنزيمان داخلُا الببتيد (إندوببتيداز) يكسران الروابط الببتيدية الداخلية؛ أما الكربوكسي بيبتيداز فهي أنزيمات خارجُا الببتيد (إكسوببتيداز) تفصل الأحماض الأمينية من الطرف الكربوكسي C. ونتيجة لذلك، تتكون ثنائيات وثلاثيات الببتيد التي تتحلل مائياً تحت تأثير الأمينوببتيداز وثنائيات الببتيداز الخاصة بالخلايا المعوية إلى أحماض أمينية حرة تمتصها الدم.
التهاب البنكرياس الحاد ومثبطات التربسين
ؤدي التنشيط المبكر (داخل البنكرياس) للزيموجينات إلى التدمير الذاتي لأنسجة البنكرياس — حيث يتطور التهاب البنكرياس الحاد المصحوب بالالتهاب والتورم. يشمل العلاج مثبطات الأنزيمات البروتينية — كونتريكال، تراسيلول، جوردوكس (أبروتينين). وتُفسر فعاليتها بالدور المحوري للتربسين: فحظر التربسين يوقف السلسلة الكاملة لتنشيط بقية الأنزيمات البروتينية.
تفاعلات النقل الأميني (التفريع الأميني)
النقل الأميني هو نقل عكوس لمجموعة ألفا-أمين من حمض أميني إلى حمض ألفا-كيتوني لتشكيل حمض أميني جديد وحمض ألفا-كيتوني جديد. لا يصاحب التفاعل إطلاق للأمونيا ويضمن التكون المتبادل للأحماض الأمينية في الأيض الوسيط.
الأنزيم المرافق لجميع ناقلات الأمين هو بيريدوكسال فوسفات (PLP)، وهو مشتق من فيتامين B6.
ناقلات الأمين الرئيسية:
- AST (أسبارتات أمينوترانسفراز): أسبارتات + ألفا-كيتوجلوتارات ⇌ أكسالوأسيتات + جلوتامات.
- ناقلة ألانين الأمينية ALT: ألانين + ألفا-كيتوجلوتارات ⇌ بيروفات + جلوتامات.
يعمل الجلوتامات بمثابة «مُجمِّع» عام لمجموعات الأمين، لأنه هو الذي يخضع لعملية نزع الأمين التأكسدي اللاحقة.
الأهمية التشخيصية لـ AST وALT. مُعامل دي ريتيس
AST وALT هما أنزيمان نوعيان للأعضاء. يوجد ALT بشكل أساسي في سيتوسول الخلايا الكبدية، بينما يوجد AST في الخلايا الكبدية وخلايا عضلة القلب (في كل من الجزء السيتوسولي والميتوكوندري). عند تلف الخلايا، تخرج الأنزيمات إلى الدم، وهو ما يُستخدم في التشخيص الأنزيمي.
- التهاب الكبد الفيروسي الحاد: يرتفع ALT بنقدار 6–8 مرات أو أكثر، بينما يرتفع AST بشكل معتدل.
- احتشاء العضلة القلبية: يرتفع AST بمقدار 8–10 مرات، ويرتفع ALT بمقدار 1.5–2 مرات.
مُعامل دي ريتيس = AST / ALT. في الوضع الطبيعي — حوالي 1.33.
- في التهاب الكبد، ينخفض المُعامل إلى حوالي 0.6.
- في احتشاء العضلة القلبية — يكون أعلى بكثير من 1.
- في تشمع الكبد — يكون حوالي 1.
نزع مجموعة الأمين للأحماض الأمينية
نزع الأمين هو فصل مجموعة ألفا-أمين من الحمض الأميني مع إطلاق الأمونيا الحرة (NH3) وتشكيل حمض ألفا-كيتوني المقابل. على عكس النقل الأميني، فإن الكمية الإجمالية للأحماض الأمينية تنخفض نتيجة لذلك — وهذه هي المرحلة الأولية لتقويضها.
يمكن لأحماض ألفا-كيتونية الناتجة (البقايا الخالية من النيتروجين) أن تدخل في:
- تفاعلات الأكسدة في دورة كريبس للحصول على الطاقة؛
- النقل الأميني لإعادة تخليق الأحماض الأمينية؛
- استقلاب تكوين الجلوكوز (استحداث الجلوكوز) أو الأجسام الكيتونية.
أنواع نزع الأمين:
- المباشر — تأكسدي (مميز للجلوتامات تحت تأثير ديهيدروجيناز الجلوتامات) وغير تأكسدي (للسيرين والثريونين).
- غير المباشر (التنقل ونزع الأمين) — المسار الرئيسي لدى الإنسان: ينقل الحمض الأميني مجموعة الأمين إلى ألفا-كيتوجلوتارات لتشكيل الجلوتامات، الذي يخضع بعد ذلك لنزع الأمين التأكسدي.
الأمونيا سامة، وخاصة للجهاز العصبي المركزي، ولذلك تخضع لعملية إبطال المفعول (بشكل أساسي في دورة الأورنيثين لتشكيل اليوريا).
النقاط الرئيسية
- يتم تنشيط البيبسين بواسطة HCl في المعدة؛ وتفرز البروتياز البنكرياسية كزيموجينات.
- تطلق الإنتروببتيداز تنشيط التربسينوجين؛ والتربسين هو المنشط الرئيسي لسلسلة التحلل البروتيني بأكملها.
- التنشيط المبكر للتربسينوجين يسبب التهاب البنكرياس الحاد؛ والعلاج يتمثل في مثبطات التربسين (كونتريكال، جوردوكس).
- النقل الأميني هو تفاعل عكوس بمشاركة بيريدوكسال فوسفات (فيتامين B6)، ودون إطلاق الأممونيا.
- AST وALT هما مؤِشَّران تشخيصيان لتلف الكبد وعضلة القلب.
- مُعامل دي ريتيس (AST/ALT): أقل من 1 في التهاب الكبد، وأكبر من 1 في احتشاء العضلة القلبية.
- نزع الأمين هو تفاعل تقويضي مع إطلاق الأمونيا السامة NH3 وتشكيل أحماض ألفا-كيتونية.
- المسار الرئيسي لدى الإنسان هو نزع الأمين غير المباشر عبر الجلوتامات.