DIGESTION 3.05 Enzymes digestifs - unifr.ch
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DIGESTION�3.05�
Enzymes digestifs Digestion
– Phase céphalique – Phase gastrique
» Pancréas – Phase intestinale
» Digestion des protéines » Digestion des lipides
Composition de la salive
• Mucines • Proline-rich proteines • Amylase • Lipase • Peroxidase • Lysozyme • Lactoferrine • IgA • Histatines • Statherine • glucides, hormones
stéroides, amino-acides, ammoniac, urée
Multifunctionalité
Functions salivaires
Anti- Bacterial Tampon
Digestion
Mineral- isation
Lubrificat- ion &Visco- elasticity
Tissue Coating
Anti- Fungal
Anti- Viral
Carbonic anhydrases, Histatines
Amylases, Mucines, Lipase
Cystatines, Histatines, Protéines riches en Proline, Statherines
Mucines, Statherines Amylases, Cystatines, Mucines, Protéines riches en proline, Statherines
Histatines
Cystatines, Mucines
Amylases, Cystatines, Histatines, Mucines, Peroxidases
Phase céphalique
Mucines • Lubrication • Glycoproteines - proteine core avec chaines
d‘oligosaccharides (liaison O-glycosidique) • > 40% of carbohydrates • Hydrophiles, (resistantes à déhydration) • propriétés rhéologiques uniques (e.g., haute élasticité,
adhesivité, and faible solubilité) • 2 mucines majeures (MG1 and MG2)
Phase céphalique
Amylases • Métalloenzymes à Ca2+ • Hydrolysent liaisons α(1-4) de l’amidon (amylose et
amylopectines) • plusieurs isoenzymes salivaires • Maltose : produit principal (20% = glucose) • 30% des protéines de la salive • function digestive - inactivées dans l‘estomac • forment des disaccharides • Fonction dans l’adhérence bactérienne ?
Phase céphalique
Lipase linguale • Secreté par les glandes linguales et la parotide • Rôle dans la 1ère phase de digestion des graisses • Hydrolyse triglycérides (AG de chaines moyennes et longues)
• Importante pour digestion de graisses de lait chez le nouveau-né
• Très hydrophobe : pénètre dans les globules de graisse alimentaire
Phase céphalique
Statherines • Calcium phosphate de l’émail dentaire est soluble dans des
conditions de pH de force ionique définies • Supersaturation de calcium phosphates maintient l’integrité
de l’émail • Statherines previenent precipitation ou crystallisation de
calcium phosphate supersaturé dans la salive • Produits par cellules acinaires des glandes salivaires • Lubrifiant efficace
Phase céphalique
Protéines riches en Proline (PRPs)
• 40% AA = proline • Inhibiteurs de croissance de cristaux de
calcium phosphate • Part de pellicula dentis • Subdivisées en 3 groups
– Acides 45% – Basiques 30% – Glycosylés 25%
Phase céphalique
Lysozyme (muramidase) • Présent dans plusieurs organes et dans les
liquides corporels • hydrolyse liaisons β(1-4) entre acide N-
acetylmuramique et N-acetylglucosamine (peptidoglycanes de bacteries) – bacteries gram-negatives généralement plus
resistantes que gram-positives
Phase céphalique
Histatines • Groupe de protéines riches en histidine- • Puissants inhibiteurs de Candida albicans
• inhibiteurs de cysteine-proteases • ubiquitaires dans les fluides corporels • Protègent contre une protéolyse non souhaitée
– protéases bacteriennes – Leukocytes lysés
• Inhibiteurs de protéases dans le tissu périodontal • effet sur la précipitation de calcium phosphate
Cystatines
Phase céphalique
Peroxidases salivaires • Sialoperoxidase (SP, salivary peroxidase)
– Produites dans cellules acinaires des glandes parotides
– presentes dans salive submandibulaire – adsorbées par :
• email, sediment salivaires, bacteries, plaque dentaire • Myeloperoxidase (MP)
– de leukocytes via cavité gingivale – 15-20% de peroxidase totale dans la saliva
Phase céphalique
DIGESTION�3.05�
Enzymes digestifs Digestion
– Phase céphalique – Phase gastrique
» Pancréas – Phase intestinale
» Digestion des protéines » Digestion des lipides
Phase gastrique
G
gastrin
circulation
HCl
vagus nerve
ALIMENTS
Distension Peptides
Phase Gastrique de Secretion
(initiée par des évènements gastriques)
G
gastrin
circulation
HCl
vagus nerve
Phase Cephalique de Secretion gastrique (initiéé par le cerveau)
Phases de la Sécrétion Gastrique Phase gastrique
Phase gastrique
Phase gastrique
Phase gastrique
Phase gastrique
Gall bladder
Sphincter of Oddi
Phase gastrique: pancréas
Phase gastrique: pancréas
Zymogènes • cellules acinaires contiennent les enzymes digestifs
stoqués dans des vésicules sous forme de zymogènes • Empêchent l’autodigestion du pancreas • Enterokinase (liée à la bordure en brosse des
enterocytes) convertit le trypsinogène en trypsine • Trypsine convertit les autres zymogènes en leur
formes actives
Duodenum
Phase gastrique: pancréas
Contrôle de la Fonction Pancreatique • secretion de Bicarbonate stimulée par Secretine
• Secretine libérée en response à l’acidité du duodenum
• secretion de Zymogène stimulée par Cholecystokinine (CCK)
• CCK libérée en response aux graisses/acides aminés dans duodenum
• Aussi sous contrôle neuronal (n. vague/reflexes locaux) - stimulé par l’arrivée d’aliments dans duodenum
Phase gastrique: pancréas
Actions de Secretine & CCK Secretine
Acidité dans duodenum
Secretine
Secretion acide Gastrique Vidange Gastrique Secretion Duodenal HCO3 Secretion Pancreatique HCO3 Secretion Biliaire HCO3
Neutralisation
Cholecystokinine
Graisses/Ac.Aminés duodenum CCK
Vidange Gastrique Secretion d’Enzyme Pancreatique Contraction Vésicule biliaire Relaxation du Sphincter Oddi
Digestion
-
Phase gastrique: pancréas
DIGESTION�3.05�
Enzymes digestifs Digestion
– Phase céphalique – Phase gastrique
» Pancréas – Phase intestinale
» Digestion des protéines » Digestion des lipides
Phase Intestinale de la Fonction gastrique
Integration duodenale & Contrôle
Acid - fat
Phase intestinale
Duodenal Response to Acidity Regulation by Secretin
+
+
-
+
gall bladder
liver
HCl
⇓ HCl ⇓ motility
NaCl + H2O
HCO3
HCl
Phase intestinale
Regulation by CCK (Cholecystokinin)
gall bladder
⇑ Bile
FOOD
+
-
liver
+
fats & peptides
bile & enzymes fat &
protein digestion
- HCl ⇓
Duodenal Response to Food Phase intestinale
• protéines dans les aliments – 0,5 à 0,7 g/jour/kg de poids – complètement digérées et absorbées (*jéjunum)
• protéines endogènes – 10-30 g de protéines provenant des sécrétions
gastrointestinales et de l’exfoliation de cellules épithéliales – digérées et absorbées
• Protéines dans les selles:origine du colon
Phase intestinale
Digestion des protéines - I
Digestion des protéines - II
– Duodénum et intestin grêle • protéases pancréatiques
– trypsine, chymotrypsine, carboxypeptidase A/B, élastase – ces enzymes sont sous forme de proenzymes – entéropeptidase, sécrétée par la muqueuse du duodénum et
du jéjunum, convertit la trypsinogène en trypsine – trypsine convertit le trypsinogène et autres protéases
• 50 % des protéines sont digérées et absorbées dans le duodénum par l’action des protéases
– Estomac: secrétion de pepsinogène la pepsine provient du pepsinogène & digère environ 15 % des protéines ingérées
– l’absence de pepsine gastrique n’entrave pas la digestion des protéines. – elles seront digérées par les protéases pancréatiques au niveau du duodénum et
du petit intestin
Phase intestinale
• peptidases de la bordure en brosse • principalement au jéjunum proximal
– transforme les peptides produits par les protéases pancréatiques en oligosaccharides et acides aminés
– cible principal: peptides de 4 AA et plus (tétrapeptides) – aminopeptidases, dipeptidases, dipeptidyl aminopeptidases
• peptidases dans le cytosol des cellules épithéliales – en quantité plus importante que les peptidases de la bordure
– cible principal: dipeptides et tripeptides » ⇒ acides aminés et quelques dipeptides
Phase intestinale
Digestion des protéines - III
• Absorption des produits de la digestion des protéines – Protéines et gros peptides : peu absorbés – Petits peptides
• dipeptides et tripeptides absorbés par un système de transport actif (alimenté par un différentiel électrochimique de H+)
– spécificité – affinité élevée – Jéjunum -> iléon
• transport possible dans le sang par un transporteur (membrane basolatérale)
– Acides aminés • Diffusion simple et transport actif dans la bordure en brosse
de la membane et par un autre système du côté basolatéral – différents systèmes – Iléon .> léjunum
Phase intestinale
Digestion des protéines - IV
Proteines
Peptides
Peptides and Amino Acids
(Proteases) pepsin (cleaves between aromatic & COOH) trypsin (cleaves at basic AA : lysine & arginine) chymotrypsin (aromatic AA’s) carboxypeptidase (C-terminal protease)
dipeptidases & oligopeptidases
Intestinal surface enzymes
Phase intestinale
Transport de Peptides et Aminoacides
1. Na+-driven transport. 2. H+-driven transport. 3. Pinocytosis?
Digestion des protéines - V
Zymogènes Les enzymes hydrolytiques sont synthesisés en precurseurs inactifs Le suffixe “ogen”, ou le prefixe “pro” et “prepro” designent un precurseur L’activation requière un clivage protéolytique pour enlever un peptide bloquant le site actif
Trypsin
COOH
S - S S - S
π-chymotrypsin (actif)
Chymotrypsin
COOH
S - S S - S
α-chymotrypsin (actif)
COOH
S - S S - S
Chymotrypsinogen (inactif)
Phase intestinale: digestion de protéines
Phase intestinale: digestion de protéines
Chymotrypsin • Protease • Hydrolyse à un AA aromatique • Augmente activité 109x • Forme intérmédiaire covalente: = acyl-enzyme
– ester linkage b/w substrate C=O & enzyme – 2 phases de reaction
• AA Site Actif : Ser185, His57, Asp102
• L’enzyme actif contient 3 chaînes peptidiques
Phase intestinale: digestion de protéines
Durant l’attaque par OH- de la Ser, un H+ est transferré de OH- de Ser sur le noyau imidazole de His, du fait que le groupe COO- de Asp forme une liaison H-avec His.
Le site actif de chaque serine protease comprend un serine residue, un histidine residue, & un aspartate residue.
Asp102
His57
Ser195
Catalytic residues in trypsin
PDB 3BTK Chymotrypsin Phase intestinale: digestion de protéines
Triade catalytique de la Chymotrypsine
H O CH2
C= O
N
CH ..
N N
CH2
CH N C
O H
H :
C O
O CH2
CH HN
O=C :
Catalytic Site
Aspartate
Histidine
Serine
Attacking Group on Serine
Phase intestinale: digestion de protéines
Inhibiteurs de Protéases:
De nombreux inhibiteurs de protéases sont des protéines avec des domaines qui entrent dans le centre actif de la protéase et empêchent la liaison du substrat
Les Serpins utilisent un méchanisme suicide pour inhibiber les serine or cysteine proteases.
Un changement conformational induit l’hydrolyse de la serpin empêche la reaction complète de la protéase, ce qui laisse la serpin liée par covalence comme acyl-enzyme intermediaire.
Des inhibiteurs extracellulaires and intracellulaires and les serpins ont diverse rôles, notamment la regulation de la coagulation, l’inhibition de l’apoptose, etc.
Phase intestinale: digestion de protéines
emulsification
Formation de micelles
hydrolyse absorption
re-esterification
lipoprotein formation/transport
Absorption de graisses: un probleme d’association de solvant
Etapes d’absorption des graisses
Phase intestinale: digestion de Lipides
Digestion des lipides - I • Les lipides alimentaires sont constitués de
– triglycérides surtout – stérols, esters de stérols et phospholipides
• Les lipides dans l’estomac – forment un couche huileuse dans la partie supérieure du contenu gastrique – vidangés plus tard et émulsifiés par la bile dans le duodénum et l’intestin grêle – les lipides dans le duodénum inhibent la vidange gastrique
• Anomalies plus fréquentes • Malabsorption des graisses
– déficience biliaire: absorption des triglycérides moins touchée – insuffisance pancréatique: absorption de l’ensemble des lipides est touchée – atrophie intestinale
Phase intestinale: digestion de Lipides
• Digestion des lipides dans l’estomac – Enzymes: lipases préduodénales
» lipase linguale (peu importante) » lipase gastrique
une déficience en lipase gastrique ne cause pas de malabsorption de triglycérides à cause de l’abondance de lipases pancréatiques
Digestion des lipides - II
• Duodénum et jéjunum – Mécanismes
• Enzymes lipolytiques hydrosolubles n’agissent que sur la surface des gouttelettes de lipides
• Émulsion des graisses par les acides biliaires et la lécithine augmentent considérablement la surface
– Enzymes pancréatiques lipolytiques • hydrolase d’ester de glycerol (lipase pancréatique)
– inactivée par les sels biliaires • Colipase : lève l’inactivation de la lipase • Cholesterol estérase, • phospholipase A2
Phase intestinale: digestion de Lipides
LIPASE - Co-LIPASE Phase intestinale: digestion de Lipides
Lipase Site d’Action Regulation Substrat principal C clivé Produits
Lipase linguale /acide-stable
mouth, stomach
---- TAG avec AG chaine med.
3 FFA+DAG
Lipase pancreatique
intestin grele (+) colipase TAGs avec AG chaine longue
1 & 3 FFA+2MG
lipase du lait intestin grele (+) acides biliaires
TAGs avec AG chain med.
1, 2 &3 FFA+ glycerol
phospholipase A2 (PLA2)
Intestin grele
(+) acides biliaires (+) Ca2+
PLs avec AG insat. en position 2
2 FFA insat lysolecithin
Lipoproteine lipase
Paroi capillaire
apo CII (+) insuline (+)
TAGs ds VLDL ou chylomicron
1, 2 &3 FFA+ glycerol
Lipase hormone-sens.
adipocyte insuline (-) glucagon (+) Epineph. (+)
TAG stoqués dans adipocytes
3 FFA+DAG
Resumé des lipases physiologiquement importantes
FFA: free fatty acids (acides gras libres) TAG: triacylglycérol DAG: diacylglycérol MG: monoacylglycérol
Phase intestinale: digestion de Lipides
BOUCHE
Lipides: Triacylglycerols Cholesterol esters Phospholipids
Triacylglycerols
ESTOMAC
FFA + DAGs (faibles quantités)
Lipase linguale ("acide-stable")
1b
FFA + DAGs (miniscules quantités)
Lipase linguale
1a
ETAPE 1: Digestion dans la Bouche et dans l’Estomac FFA=ac gras libre
CCK-PZ provoque contraction
PANCREAS EXOCRINE
trypsinogène, procolipase, lipase, esterase, HCO3
-, proPLA2
CCK-PZ stimule secretion
Endocrine cell CCK-PZ
via bloodstream Trypsinogen
Pancreatic lipase
Pancreatic esterase
Pancreatic Procolipase
Pancreatic ProPLA2
FFA
de l’estomac
INTESTIN GRELE duodenum/jejunum
Etape 2: Digestion enzymatique dans Duodenum/Jejunum – secretion de zymogenes/sels biliaires
Bile stockage ac Biliaires
Synthèse Conjuguaison FOIE
VESICULE BILIAIRE
INTESTIN GRELE duodenum/jejunum
FFA Trypsinogène
Enteropeptidase
Trypsine
Endocrine cell CCK-PZ
via circulation
+
ETAPE 2a: Digestion enzymatique dans Duodenum/Jejunum – activation de trypsinogen
FFA=ac gras libre
ETAPE 2b: Digestion enzymatique dans Duodenum/Jejunum – lipase (2a), esterase (2b) and phospholipase A2 (2c) pancreatiques
2a
Gouttelettes Triacylglycerol
FFA + 2MG
Pancreatic lipase
Colipase
activation catalysée par
trypsine
Cholesterol ester 2b
Pancreatic esterase
Cholesterol + FFA
+ bile acids
Phospholipide (avec AG insaturés essentiels)
2c
Pancreatic ProPLA2
PLA2
Trypsin catalyzed activation
Lysolecithine +FFA + acides biliaires Ca2+
Pancreatic Procolipase
FFA=ac gras libre
ETAPE 3a: les acides biliaires facilitent la formation de Micelles mixtes
3a Cholesterol + FFA
3a Lysolecithin +FFA
Micelles mixtes: 2MG, FFA, lysolecithin, cholesterol, vitamins A,D,E,K
Coalescence en micelles
Stabilisé par les sels biliaires; faible pKa des sels biliaires vs acide biliaire maintiennent la forme ionizée
3a
FFA + 2MG
FFA=ac gras libre
Micelles mixtes
4
Acides biliaires libérés
3b
ETAPE 3b: Bile Acid Recycling ETPAE 4: Lipid Absorption
Reabsorbé par l’ileum Capillaires
FFA, 2MG
cholesterol lysolecithin vitamin A
Short/medium chain FFA
FOIE
Circulation enterohepatique d’acides biliaires
3b
veine porte
INTESTIN GRELE duodenum/jejunum
FFA=ac gras libre
6a
B48
Coating with apolipoprotein (with TTP)
Chylomicron vitamins D, E, K
Triacyl- glycerol
Cholesterol ester Phospholipid
FFA, 2MG
cholesterol lysolecithin vitamin A
reesterification 5 ACAT
6b To lacteals & ductus thoracicus
ETAPE 5: Re-esterification ETAPE 6: ASSEMBLAGE de
Chylomicron & Export
INTESTIN GRELE duodenum/jejunum
Acyl CoA: cholesterol acyl transferase
Triacylglycerol transfer protein
FFA=ac gras libre
DIGESTION�des�
ALIMENTS