Дуоденаза - потенциальный компонент локальной ренин-ангиотензиновой системы кишечника

Тонкая кишка, частью которой является двенадцатиперстная кишка (дуоденум), является основным органом пищеварения, где почти полностью завершается переваривание и всасывание экзогенных пищевых субстратов. Нарушение нормальной работы этого органа ведёт к развитию тяжёлых патологических состояний вплоть до летального исхода. Сериновые протеазы участвуют практически во всех важнейших механизмах контроля жизнедеятельности и функциональной активности тонкой кишки в норме и патологии: инициируют каскады активационных событий, контролирующих необходимую протеолитическую активность в конкретной зоне, регулируют сократительную актив- ность гладкой мускулатуры, участвуют в обновлении и ремоделировании тканей, гормональной регуляции и механизмах защиты.

Дуоденаза – сериновая протеаза, впервые была обнаружена в двенадцатиперстной кишке быка. Этот фермент содержится в значительных количествах (0,3% от общего белка) в слизистой и обладает редкой двойной трипсино - и химотрипсиноподобной специфичностью. Локализация дуоденазы в бруннеровых (подслизистых) железах [5] предполагает участие фермента в пищеварительных и/или защитных процессах. Структурно дуоденаза наиболее близка протеазам иммунокомпетентных клеток (химазы, некоторые гран-зимы, катепсин G), образующим особую группу внутри семейства химотрипсина – граназы. Среди протеаз человека наиболее близким к дуоденазе в структурном и энзиматическом отношениях является лейкоцитарный катепсин G. Относительно широкая первичная специфичность (трипсино- и химотрипсиноподобной) дуоденазы парадоксально сочетается с выраженной избирательностью фермента по отношению к белковым субстратам и ингибиторам [5]. Имеются основания считать, что этот фермент имеет важное физиологическое значение. В просвете кишки дуоденаза предположительно осуществляет активацию предшественника энтеропептидазы, играющего ключевую роль в каскаде активации пищеварительных ферментов [5]. Экспериментально подтверждены провоспалительный и митогенный эффекты дуоденазы, опосредованные протеолитической активацией рецепторов типа PAR тучных клеток и фибробластов [3].

При действии дуоденазы на упомянутые физиологические субстраты реализуется только трипсиноподобная составляющая специфичности дуоденазы – в этих белках фермент гидролизует пептидную связь, образованную карбоксильной группой положительно заряженного остатка лизина (зимоген энтеропептидазы) или аргинина (рецептор типа PAR) [1]. Вопрос о функциональной значимости второй – химотрипсиноподобной специфичности дуоденазы, мог быть разрешён путём идентификации физиологического субстрата, соответствующего химотрипсиноподобной специфичности фермента.

В качестве гидрофобного потенциального субстрата дуоденазы, был кинетически исследован гидролиз N-концевого пептида ангиотензиногена 1-14 (Анг 1-14) . Дуоденаза эффективно расщепляет этот субстрат с образованием ангиотензина II (А-II), расщепляя связь Phe8-His9: DRVYIHPF ^↓ -HLLVYS.

Кинетические параметры гидролиза Анг1-14 дуо-деназой (kcat/Km=103000M-1c-1) [3] сопоставимы с соответствующими данными для химазы человека (kcat/Km-=253000M-1c-1), которая, как известно, выполняет функцию ангиотензин-превращающего фермента in vivo [4]. Дуоденаза при определённых условиях может осуществлять дальнейший процессинг A-II с образованием А-IV [1]. В этом случае происходит гидролиз связи Arg2-Val3, что соответствует трипсино-подобной специфичности дуоденазы. Таким образом, дуоденаза, реализуя двойную трипсино- и химотрипсиноподобную специфичность, может последовательно расщеплять Анг с образованием А-II и А-IV in vivo и, предположительно, быть компонентом ферментативного каскада локальной ренин-ангиотензиновой системы (РАС) кишечника. Известно, что кишечник играет важную роль как орган, участвующий в поддержании жидкостного баланса организма. Регуляцию всасывающей, секреторной и транспортной функций кишечного эпителия в значительной степени осуществляет локальная РАС кишечника. Кроме того компоненты кишечной РАС непосредственно участвуют в процессах тканевого ремоделирования, воспаления и апоптоза [2]. Локализация дуоденазы в дуоденальной слизистой способствует непосредственному контакту фермента с апикальной мембраной энтероцитов, где находятся его потенциальные физиологические субстраты – проэнтеропептидаза, рецепторы типа PAR и ангиотензиноген. Выводные протоки бруннеровых желез открываются у основания кишечных ворсинок и секрет, содержащий дуоденазу, находится в прямом контакте с энтероцитами.

Дуоденаза представляет уникальный пример регуляторной протеазы, функциональная активность которой может влиять как на пищеварительные процессы, защитно-восстановительные реакции, так и на функциональную активность кишечника, опосредованную сигнальными факторами кишечной РАС.