Proteinverdauung: Pepsin, Trypsin; Transaminasen AST/ALT, De-Ritis-Quotient

Proteine werden im Magen (Pepsin, aktiviert durch HCl) und Dünndarm (Trypsin, Chymotrypsin, Elastase, Carboxypeptidasen — aktiviert durch Enterokinase) zu Aminosäuren abgebaut. Aminosäuren in Geweben sind an der Transaminierung beteiligt – der Übertragung von NH₂ von einer Aminosäure auf eine α-Ketosäure (Cofaktor Pyridoxalphosphat, Vitamin B6). Die Schlüsselenzyme sind AST (GOT, Aspartat-Aminotransferase) und ALT (GPT, Alanin-Aminotransferase). Ein Anstieg im Blut ist ein Marker für Zytolyse: ALT > AST bei Hepatitis; AST > ALT (De-Ritis-Koeffizient >1) bei Myokardinfarkt und alkoholischer Hepatitis.

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Eiweißverdauung im Magen

Die Hydrolyse von Nahrungsproteinen beginnt im Magen. Hauptzellen sekretieren Pepsinogen, Belegzellen (parietale Zellen) — Salzsäure. HCl erfüllt eine doppelte Funktion: Sie denaturiert Proteine, wodurch Peptidbindungen zugänglich werden, und aktiviert Pepsinogen durch partielle Proteolyse zum aktiven Pepsin. Das pH-Optimum von Pepsin liegt bei 1,5–2,0. Unter seiner Einwirkung werden Proteine in größere Peptide gespalten, die in das Duodenum gelangen.

Pankreatische Proteasen und deren Aktivierung

Die Bauchspeicheldrüse sekretiert proteolytische Enzyme in Form von Proenzymen (Zymogenen), was die Drüse vor Selbstverdauung schützt: Trypsinogen, Chymotrypsinogen, Procarboxypeptidasen A und B, Proelastase.

Aktivierungskaskade:

Trypsin und Chymotrypsin sind Endopeptidasen, die interne Peptidbindungen spalten; Carboxypeptidasen sind Exopeptidasen, die C-ständige Aminosäuren abspalten. Als Ergebnis entstehen Di- und Tripeptide, die unter dem Einfluss von Aminopeptidasen und Dipeptidasen der Enterozyten zu freien Aminosäuren hydrolysiert und ins Blut aufgenommen werden.

Akute Pankreatitis und Trypsin-Inhibitoren

Eine vorzeitige (intrapankreatische) Aktivierung der Zymogene führt zur Selbstverdauung des Drüsengewebes – es entwickelt sich eine akute Pankreatitis mit Entzündung und Ödem. Die Therapie umfasst Proteaseinhibitoren — Contrykal, Trasylol, Gordox (Aprotinin). Deren Wirksamkeit erklärt sich durch die Schlüsselrolle von Trypsin: Die Blockade von Trypsin stoppt die gesamte Aktivierungskaskade der übrigen Proteasen.

Transaminierungsreaktionen

Transaminierung ist die reversible Übertragung einer α-Aminogruppe von einer Aminosäure auf eine α-Ketosäure unter Bildung einer neuen Aminosäure und einer neuen α-Ketosäure. Die Reaktion ist nicht mit der Freisetzung von Ammoniak verbunden und gewährleistet die gegenseitige Umwandlung von Aminosäuren im intermediären Stoffwechsel.

Der Coenzymfaktor aller Aminotransferasen ist Pyridoxalphosphat (PLP), ein Derivat von Vitamin B6.

Schlüsseltransferasen:

Glutamat dient als universeller „Kollektor“ von Aminogruppen, da genau dieses der anschließenden oxidativen Desaminierung unterliegt.

Diagnostische Bedeutung von AST und ALT. De-Ritis-Koeffizient

AST und ALT sind organspezifische Enzyme. ALT ist überwiegend im Zytosol der Hepatozyten lokalisiert, AST sowohl in Hepatozyten als auch in Kardiomyozyten (sowohl zytosolische als auch mitochondriale Fraktion). Bei Zellschädigung treten die Enzyme ins Blut über, was in der Enzymdiagnostik genutzt wird.

De-Ritis-Koeffizient = AST / ALT. Im Normbereich liegt er bei etwa 1,33.

Desaminierung von Aminosäuren

Desaminierung ist die Abspaltung einer α-Aminogruppe von einer Aminosäure unter Freisetzung von freiem Ammoniak (NH3) und Bildung der entsprechenden α-Ketosäure. Im Gegensatz zur Transaminierung verringert sich dabei die Gesamtzahl der Aminosäuren – dies ist die initiale Phase ihres Katabolismus.

Die entstehenden α-Ketosäuren (stickstofffreie Reste) können eintreten in:

Typen der Desaminierung:

Ammoniak ist toxisch, insbesondere für das Zentralnervensystem, und muss daher entgiftet werden (vorwiegend im Ornithin-Harnstoffzyklus).

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