Pancreapedia

Könyvjelző/Keresés ebben a bejegyzésben

Bejegyzés verziója:

Idézet:

AttachmentSize

Amylase_Ver2.pdf	380,31 KB
Amylase_Ver1.pdf	1,89 MB

Gén szimbólum: AMY1, AMY2

1. Áttekintés (általános)

Az α-amiláz (1,4-α-D-glükán-glükánhidroláz, EC 3.2.1.1) a keményítőre vagy a glikogénre ható elsődleges emésztőenzim, amely növényekben, állatokban, baktériumokban és gombákban van jelen. A növényekből származó keményítő nagy molekulatömegű glükóz polimer. Amilózból, körülbelül 105 egységnyi egyenes láncú α-1,4 kapcsolt polimerből és amilopektinből áll, amely egy elágazó láncú polimer, α-1,4 kapcsolt glükózzal, elágazási pontokkal, amelyek α-1,6 kötésekből állnak. amely összesen körülbelül 10 6 egység glükózt tartalmaz. Az állatokból származó glikogén szerkezete hasonló az amilopektinhez, de kisebb. Az α-amiláz hasítja az α-1,4 kötést, ha nincs elágazási pont vagy terminális glükózmaradék mellett. Így termékei: maltóz (2 glükózmaradék), maltotrióz (3 glükózmaradék) és α-határértékű dextrinek (5-6, elágazási pontot tartalmazó maradék). A gerinceseknél ezeket a bélkefe-határ enzimek izomaltáz és maltáz (glükoamiláz) tovább bontják monoszacharidokká, amelyek hidrolizálják az α-1,6, illetve az α-1,4 kötéseket (3). A vizsgálatok azt mutatják, hogy a hidrolízis és nem a monoszacharid felszívódása a sebességkorlátozó lépés a komplex szénhidrát felszívódásban az emberekben (25).

Állatokban az α-amiláz a hasnyálmirigyben, a parotidban, a májban, a szérumban, a vizeletben és alkalmanként kisebb mennyiségben fordul elő más szövetekben vagy tumorokban; a fő nyál- és hasnyálmirigy-amiláz fehérjék nagyon hasonlóak (56). A nyálamiláz megindítja a szénhidrát emésztést a szájban, és a hasnyálmirigy amiláz a fő enzim a vékonybél szénhidrátjának luminalis emésztéséhez. Az emberi hasnyálmirigy-α-amilázt 57 KDa fehérjévé szintetizálják, amelyre a cDNS 512 aminosavból álló fehérjét jósol (66). Ez magában foglal egy szignál szekvenciát; az emberi hasnyálmirigy-levéből izolált amiláz 496 aminosavat tartalmaz (20). Különböző fajokban az amiláz molekulatömege 50-57 kDa, és egyetlen láncú fehérjéből áll, egy szénhidráttal (egyes fajok izoformja nincs) és 7,1 izoelektromos ponttal. (47) Az emberi hasnyálmirigy-lé amiláznak nincsenek cukorcsoportjai, és a pI 7.2 és 6.6 két izoformájaként HPA I és HPA II néven szerepel (20). Öt diszulfid hidat írtak le a sertés hasnyálmirigy amilázában (44), és a legtöbb faj egy vagy két szabad szulfidril csoporttal rendelkezik.

A nyál amilázt az AMY1 gén, a hasnyálmirigy amilázt az AMY2 kódolja; egyes tumorokban jelen lévő harmadik formát AMY2B-nek nevezik (41, 51, 68, 69). Az amiláz géncsalád evolúcióját egy hasnyálmirigy amiláz gén promóterébe történő retrovírusos inszercióval követik nyomon, amely nyálgénné tereli (38). Az amiláz egy multigén család, amely több gént és pszeudogént tartalmaz az emberekben az 1. kromoszómában és az egerekben a 3. kromoszómában (24., 57.). Míg a beltenyésztett egér törzsek többsége egyetlen amilázfajt expresszál, egyes törzsek (A/J, CE/J) és a legtöbb vad egérnek többféle formája van (6, 60). Érdekes, hogy a magas keményítőtartalmú étrendet fogyasztó mezőgazdasági társadalomból származó egyéneknél magasabb a nyálamiláz-gének kópiaszáma (45), a magas kópiaszám pedig több fehérjéhez és az orális keményítő észlelésének növekedéséhez vezet (32, 50).

A humán amilázfehérje szerkezete ismert, és három domént tartalmaz, amelyeket A, B és C néven az aminotermináltól kezdünk (9). Az aktív webhely az A tartományt tartalmazza; a kalcium kötődik a B doménhez, és stabilizálhatja az aktív helyet (10). A C tartomány ismeretlen funkciójú globuláris tartomány. Néhány amilázt, beleértve az emberi hasnyálmirigy-amilázt, klorid aktiválja alloszterikusan, amely modulálja a pH-értéket és a maximális aktivitást (15, 35). Az amiláz aktív központja 5 alhelyzetet tartalmaz, amelyek különböző glükózmaradványokat kötnek meg a szubsztrátumban (52). A glikozidázok enzimatikus mechanizmusának jelenlegi megértése (63).

A kinetikus bizonyítékok alátámasztják a további szénhidrátkötő helyeket (2). Ezek közül néhány olyan felületi kötőhely, amelyek elősegítik az amiláz kötését a keményítőszemcsékhez (70). A keményítő emésztésének sebessége a keményítő szerkezetétől is függ, amelyet gyorsan emészthető, lassan emészthető és rezisztens keményítőnek minősítettek. A keményítő emésztését a főzés is befolyásolhatja, amely a keményítőszemcséket oldható keményítővé bonthatja (17). Az enzimatikus mechanizmus vizsgálata szintén hasznot húzott a növényi α-amilázt gátló fehérjék nagy családjának létezéséből (7, 58, 62). Ezek közül a legjobban babból származnak, és meghatározták az enzim-inhibitor komplex szerkezetét (49). Hatásosabb inhibitorokat vezettek le pszeudooligoszacharidokból, amelyek közül az egyiket, a pszeudotetrasacharidot, az akarbózt klinikai alkalmazásra engedélyezték. Beszámoltak az akarbózzal komplexált sertés amiláz kristályszerkezetéről (21). Ezek a pszeudooligoszkarid inhibitorok, a fehérjés inhibitorokkal ellentétben, blokkolnak minden glükozidázt, beleértve a bél kefe határ enzimeket, valamint az amilázt (53).

Több hasnyálmirigy-enzim, beleértve az amilázt is, abszorbeálódik a nyombél nyálkahártyájának felszínére, jóllehet ezeket nagy sóval lehet lemosni (3). Amilázról azonban kimutatták, hogy specifikusan kötődik az ecsethatárú glikoproteinek N-kapcsolt oligoszacharidjaihoz, és ez a kötés fokozza az amiláz aktivitást (33). A specifikus glikoproteineket megkötő amilázt szacharáz-izomaltázként (SI) és SGLT1-ként azonosították (4). Ez a kötés fokozta az SI, valamint az amiláz aktivitását, de gátolta az SGLT1 aktivitását. A szerzők szerint ez fokozza az emésztést, de megakadályozza a glükóz túl gyors felszívódását. Az ecset határfehérjékhez való kötődés után az amilázt enterocitákká alakítják, helyreállítva a glükózfelvételt (16).

2. Hasnyálmirigy-funkció

Amiláz lokalizáció, szabályozás és hiány

A hasnyálmirigy-amiláz hasonló a többi szekréciós fehérjéhez, és szintetizálódik a durva endoplazmatikus retikulumban. Ezután áthalad a Golgi-berendezésen, és szekréciós granulátumokban tárolódik addig, amíg szabályozott szekréción esik át. Az immunfestés felfedi koncentrációját a szemcsékben (1. ábra). Mint más hasnyálmirigy-enzimeknél, a hasnyálmirigyben az amiláz mennyiségét az étrendi szubsztrát mennyisége szabályozza (8, 22, 55). A szénhidrátban gazdag étrendet fogyasztó rágcsálók több amilázt szintetizálnak, amely ezekben a fajokban a leggyakoribb hasnyálmirigy emésztőenzim. Ez a hatás transzkripciós szinten jelentkezik, és a hatást nagyrészt az inzulin közvetíti. Cukorbetegség esetén a hasnyálmirigy-amiláz csökken, de az inzulinkezelést követően helyreállhat (30, 61). Ez különösen szembetűnő azoknál a patkányoknál, ahol a kísérleti cukorbetegségben a hasnyálmirigy-amiláz a normális értéknek csak néhány százalékára esik. Az egér Amy2-2 génjében 30 bázispár inzulinra reagáló elemet azonosítottunk (28). Az a tény, hogy az egerek egynél több funkcionális Amy2 gént expresszálnak, megmagyarázza, hogy a teljes hasnyálmirigy-amiláz miért nem csökken annyira a cukorbetegségben, mint patkányokban (18).

1.ábra: Az amiláz immunflureszcens lokalizációja az egér hasnyálmirigyében (zöld). Az atommagokat DAPI-val kékre festjük.

Az egészséges önkéntesek képesek elnyelni a keményítőterhelés közel 100% -át. Azonban krónikus hasnyálmirigy-gyulladásban, amely a működő hasnyálmirigy-szövet elvesztésével jár, csak körülbelül 90% -a emészthető és felszívódik; az amiláz teljes gátlásával ez 80-85% -ra csökken (31). Ez utóbbi esetben a szénhidrát legfeljebb 20% -a éri el az ileumot, és gátolja a plazma GIP és C peptid emelkedését a proinzulinból. Izolált amilázhiányban szenvedő betegekről beszámoltak szénhidrát felszívódási zavarról és annak ebből eredő tüneteiről (37, 54). Az értékelt betegek intakt mRNS-ével rendelkeznek, de amiláz fehérje nincs. Ez hasonló a születéskori fiziológiás hasnyálmirigy-amilázhiányhoz, ahol a tünetek hiánya részben az alacsony diétás keményítőnek, amely amilázt igényel, részben pedig a nyálamiláz működésének. Az amilázhiányról az enyhe tünetek miatt nem lehet számolni.

Nemrégiben kimutatták, hogy a hasnyálmirigy amiláz mRNS és az amiláz aktivitás a szénhidrátra érzékeny patkányok jejunumában összefügg az étrend glükóz oxidációjával és a zsigeri zsír felhalmozódásával (5)

A szérum amiláz mint a hasnyálmirigy működésének mérése a hasnyálmirigy-gyulladásban

Fontos tisztában lenni azzal is, hogy a hasnyálmirigy-gyulladás fokozott szérum-amiláz nélkül is előfordulhat, különösen alkoholos pancreatitis vagy visszatérő krónikus pancreatitis esetén (42). Ezen esetek egy részében a lipázszint emelkedett. Így, bár az amiláz még mindig az egyik leghasznosabb teszt az akut hasnyálmirigy-gyulladás diagnosztizálásában, ezt más vizsgálatokkal (1) együtt kell elvégezni, az amiláz-anyagcsere megértésével együtt.

Az amiláz-szekréció a szabályozott hasnyálmirigy- vagy parotid-szekréció mértékeként

Amilázgátlók a klinikai orvostudományban

Az amiláz-inhibitorokat, különösen az Acarbose-t, egy pszeudotetra-szacharidot alkalmazták a 2-es típusú cukorbetegség kezelésére, ahol mérsékelt hatásuk van az étkezés utáni glükóz és a hemoglobin A1c csúcs csökkentésére. Normális esetben második vonalbeli gyógyszerként használják őket, gyakran metforminnal együtt (36). Bizonyíték van arra is, hogy az akarbóz csökkentheti a bariatrikus műtét utáni dömping szindrómát (11). Számos amiláz-gátló aktivitású természetes növényi terméket javasoltak vagy tanulmányoztak a cukorbetegség kezelésére, de ezek hatékonyságára kevés meggyőző bizonyíték áll rendelkezésre.

3. Eszközök az amiláz vizsgálatához

a. Antitestek

Az amiláz antitestek széles körben elérhetőek, de nem mindig jól teszteltek. Leggyakrabban a Sigma-Aldrich cégtől származik (kat. A8273), és tisztított humán nyálamilázzal injektált nyulakban nevelik. Nagyon specifikus, reagál mind a nyál, mind a hasnyálmirigy amilázával, és kezünkben jól működik a Western Blotting, az immunfluoreszcencia (1. ábra) és az immunhisztokémia szempontjából rágcsáló szövetekben, valamint emberi szövetekben. Számos vállalat értékesít juhon, patkányon vagy egéren tenyésztett anti-amiláz antitesteket (monoklonális), amelyek lehetővé tennék a kettős jelölést más nyúl antitestekkel.

b. Vizsgálati készletek és reagensek

A kutatási laboratóriumokban végzett vizsgálatokhoz a leggyakrabban használt amiláz-szubsztrát a Phadebas-reagens, amely keményítőt tartalmaz kék színezékhez kapcsolva. A Pharmacia Diagnostics fejlesztette ki, és most a Magle Life Sciences gyártja, és a Fisher Scientific értékesíti. Használható amiláz plazmában vagy szérumban, valamint hasnyálmirigy és parotid sejtek által kiválasztott szintjének mérésére, ahol a költségek csökkentése érdekében hígítható. Alternatív amiláz-vizsgálati készletek az EnzChek Ultra Amylase Assay, amelyet a ThermoFisher értékesít, amely szubsztrátként bodipy-val jelzett keményítőt használ, és a Sigma-Aldrich Amylase Assay Kit-je, amely szubsztrátként etilidin-paranitrofenol-G7-et használ.