Molecular physiology of Digestive system

МОЛЕКУЛЯРНА ФІЗІОЛОГІЯ ТРАВЛЕННЯ

Травна система

Reception vs perception(сприйняття vs відчуття)

1.солодкий

2.солоний

3.кислий

4.гіркий

5.умами («довершений») або саворі (чабер)

Форми сосочків (бруньки)-жолобоподібні-ниткоподібні-грибоподібні-листоподібні

Polycystic kidney disease 2-like 1 protein also known as Transient receptor potential polycystic 3 (TRPP3) – cation-selective ion channels that are permeable to calcium

PKD2L1

СМАКОВІ РЕЦЕПТОРИ

• TAS1R (3 типи): солодке та умамі (ліганди – цукри та глутамат)

• TAS2R (50 типів): гірке (ліганди –алкалоїди та біофлавоноїди)

• PKD2L1: кисле (Са2+ канали, які активуються Н+)

• ENaC: солоне (канали для іонів Na+)

• GPR40, GPR120, GPR119: жирні кислоти

• Umami (mGluR1 та mGluR4): глутамат

Extracellular recording system to trap adenosine triphosphate (ATP) released from a taste bud cell of α-gustducin–green fluorescence protein (Gust-GFP) mice

Murata Y et al. J Neurophysiol 2010;104:896-901

©2010 by American Physiological Society

Таня, 02/29/2016

The free fatty acid receptor is a G-protein coupled receptor which binds free fatty acids.[1] There are four variants of the receptor, each encoded by a separate gene (FFAR1, FFAR2, FFAR3, FFAR4).

Asp-Thr-Gly (Asp25, Thr26 and Gly27) sequence common to

aspartic proteases

ПЕПСИН – ЦЕ ТРАВЛЕННЯ

ДЕГРАДАЦІЯ (ПРОТЕОЛІЗ) БІЛКІВДЕГРАДАЦІЯ (ПРОТЕОЛІЗ) БІЛКІВ

ОБМЕЖЕНИЙОБМЕЖЕНИЙ

НЕОБМЕЖЕНИЙНЕОБМЕЖЕНИЙ

ПОЗА-ПОЗА-КЛІТИННИЙКЛІТИННИЙ

ВНУТРІШНЬО-ВНУТРІШНЬО-КЛІТИННИЙКЛІТИННИЙ

ОБМЕЖЕНИЙОБМЕЖЕНИЙ

НЕОБМЕЖЕНИЙНЕОБМЕЖЕНИЙ

- активація активація внутрішньоклітинних внутрішньоклітинних проферментів системи проферментів системи апоптозу, ПОМК та ін.апоптозу, ПОМК та ін.

- активація проферментів активація проферментів системи травлення, зсідання системи травлення, зсідання крові, крові, -комплементу та ін.комплементу та ін.

- перетравлення білків перетравлення білків у системі травленняу системі травлення

- протеасомний протеолізпротеасомний протеоліз- лізосомний протеолізлізосомний протеоліз

ПОЗА-ПОЗА-КЛІТИННІКЛІТИННІ

ВНУТРІШНЬО-ВНУТРІШНЬО-КЛІТИННІКЛІТИННІ

Секреція HCl

Таня, 02/28/2016

Соляна кислота секретується парієтальними клітинами залоз шлунка, в яких дуже активний фермент карбоангідраза (КА), який каталізує утворення вугільної кислоти H2CO3 із води та вуглекислого газу (H2O + CO2), яка далі розщеплюється на йони водню та гідрокарбонату (H+ та HCO3-). Гідрокарбонат через базолатеральні мембрани парієтальних клітин поступає в кров, де він входить до складу буферних систем крові, а замість нього з крові в клітину надходять йони Cl- (по градієнту концентрації). Йони H+ через апікальну мембрану цих же клітин, в якій знаходиться H+/K+-насос (АТФ-залежний процес), виходить в порожнину залози і далі в шлунок, а замість нього в клітину надходить K+. Шляхом активного транспорту через апікальну мембрану парієтальних клітин в порожнину шлунка виводяться йони Cl-, які надійшли з крові. Внаслідок всіх цих процесів в порожнину шлунка надходять йони H+ та Cl-, які і утворюють соляну кислоту.

МеханМеханізм секреції ізм секреції HClHCl

Загальна схема регуляції секреції HCl

CALCIUM-SENSING RECEPTOR (CaSR) - НОВИЙ КАНДИДАТ НА РОЛЬ ШЛУНКОВОГО

ХЕМОСЕНСОРУ

C: overlay of stainings against CaSR (red) and the H+-K+-ATPase -subunit (green) βdemonstrates expression of both proteins in the same cells.

The calcium-sensing receptor acts as a modulator of gastric acid secretion in freshly isolated human gastric glandsMatthias M. Dufner, Philipp Kirchhoff

Секреція бікарбoнату - HCO3-

UMAMI RECEPTOR ACTIVATION INCREASES DUODENAL BICARBONATE SECRETION …

Wang JH, Inoue T, Higashiyama M, Guth PH, Engel E, Kaunitz JD, Akiba Y. J Pharmacol Exp Ther. 2011 Nov;339(2):464-73.

CCK – холецистокінінPYY- панкреатичний пептид YYGLP-1 – глюкагон-подібний пептид

Tapa, 02/29/2016

Tapa, 02/29/2016

Simplified model of the pathways involved in chemosensory signaling in the gastrointestinal mucosa as reviewed in the current paper. Nutrients (sweet, bitter, fat, amino acids) are sensed by different G protein-coupled receptors (GPCRs) as well as transporters in several cell types (endocrine cell, brush cell, enterocyte) of the epithelial lining that crossregulate each others expression. The GPCRs induce, via distinct G proteins (e.g., gustducin), the release of second messengers that lead to the release of gut peptides which can communicate directly, via the bloodstream, or indirectly, via the vagal nerve, with the hypothalamus to control food intake. AA, amino acid; AA-TS, amino acid transport systems. Note that transporters may also be expressed on endocrine cells.

CFTR - ion channel that transports chloride and thiocyanate ions (SCN–)

across epithelial cell membranes.

МУКОВІСЦИДОЗМУКОВІСЦИДОЗ найбільш розповсюджене аутосомно-рецесивне захворювання людини (1 випадок на 2000-2500 новонароджених), що виникає

внаслідок мутацій в гені CFTR (Cystic fibrosis transmembrane conductance regulator)

Tapa, 02/29/2016

Аналіз механізмів всмоктування.Всмоктування вуглеводів у кров відбувається у вигляді моносахаридів: глюкоза, галактоза транспортується через апікальну мембрану ентероцита шляхом вторинного активного транспорту – разом з іонами Na+. В кров глюкоза і галактоза транспортуються через базолатеральні мембрани шляхом полегшеної дифузії, а іони Na+ - активним транспортом завдяки натрій-калієвим насосам базолатеральної мембрани. Фруктоза транспортується шляхом полегшеної дифузії завдяки градієнтам концентрації.В ентероцитах ідентифіковано 2 види глюкозних транспортерів: білки полегшеної дифузії глюкози (GLUT family), та так звані 'uniporters,' та натрій-залежні транспортери глюкози (SGLT family), також відомі як 'cotransporters' або 'symporters'

Tapa, 02/29/2016

Всмоктування білків відбувається у вигляді амінокислот, дипептидів, трипептидів переважно шляхом вторинного активного транспорту через апікальну мембрану. Дипептиди і три пептидами у ентероцитах гідролізуються до амінокислот, які транспортуються через базолатеральні мембрани завдяки переносникам.

Tapa, 02/29/2016

Залізо всмоктується у вигляді гема або вільного Fe2+. Іони трехвалентного заліза (Fe3+) спочатку відновлюються до 2+ в просвіті кишки мембранною редуктазою Dcytb. Двовалентне залізо транспортують через плазматичну мембрану за допомогою транспортера двовалентних металів DMT-1. Гем транспортується в клітину за допомогою переносника HCP. У клітинах, залізо зберігається у вигляді феритину (після приєднання до білку апоферитин), гем попередньо руйнується, або експортується через базолатеральну поверхню завдяки транспортеру ферропортін. Залізо перетворюється на тривалентне мембранною оксидазою hephaestin та зв’язується з трансферином для транспортування в тканини.

Принцип роботи АВС-транспортерів

Tapa, 02/29/2016

Останнім часом стало очевидно, що мікрофлора людини, зокрема в кишечнику, може значно впливати на великий спектр фізіологічних параметрів, в тому числі когнітивних функцій, таких як навчання, пам'ять, емоції і процеси прийняття рішень. Людська мікрофлора дуже є дуже динамічною екосистемою, яка знаходиться у мутуалістичних (задля взаємної користі) стосунках з його господарем. Онтогенетично, вона вертикально передається від матері під час пологів, розвивається протягом першого року життя, по горизонталі передається від родичів, друзів або близьких. Вже давно відома така роль мікрофлори як: захист від хвороботворних мікроорганізмів, метаболізм складних ліпідів та полісахаридів, регуляція перистальтики тощо. Тепер очевидно, що існує двонаправлена сигналізація між шлунково-кишковим трактом та мозком, в основному через блукаючий нерв, так звана «вісь мікробіота – кишки – блукаючий нерв - мозок". Вона є життєво важливою для підтримки гомеостазу і її порушення залучені в етіологію таких метаболічних і психічних розладів як аутизм, депресія, ожиріння, серцево-судинні патології, больовий синдром, склероз тощо.

Будьте розумними!

Ваші органи тішаться, коли ви дізнаєтесь щось нове та цікаве!

Molecular physiology of Digestive system

Science

Transcript of Molecular physiology of Digestive system