Введение
Ингибитор трипсина (TI) – это белок и тип ингибитора серин-протеазы (серпин), который снижает биологическую активность трипсина, контролируя реакции активации и катализа белков. Трипсин – это фермент, участвующий в расщеплении многих различных белков, главным образом в процессе пищеварения у людей и других животных, таких как моногастричные и молодые жвачные. Серпины, включая ингибиторы трипсина, являются необратимыми ингибиторами, действующими по принципу «самоубийственного субстрата». Они необратимо изменяют структуру трипсина, делая его неспособным связываться с белками для осуществления пищеварения. В результате ингибиторы протеаз, вмешивающиеся в пищеварение, оказывают антинутриционное действие. Следовательно, ингибиторы трипсина рассматриваются как антинутриционные факторы или АНФ. Кроме того, ингибитор трипсина частично нарушает функцию химотрипсина. Трипсиноген – это неактивная форма трипсина, которая предотвращает расщепление белковых структур организма, таких как поджелудочная железа и мышцы. Он синтезируется в поджелудочной железе и активируется в трипсин под действием энтеропептидазы. Химотрипсиноген – это неактивная форма химотрипсина, выполняющая аналогичные функции, что и трипсин. Установлено, что присутствие ингибитора трипсина приводит к замедлению роста, а также к метаболическим и пищеварительным расстройствам. Кроме того, гипертрофия поджелудочной железы часто наблюдается при потреблении ингибиторов трипсина. Наличие ингибитора трипсина в продукте снижает белковый коэффициент усвояемости, что приводит к неэффективному и неполному использованию белка организмом потребителя.
Функция
Ингибитор трипсина содержится в различных продуктах питания, таких как соя, зерновые, злаки и разнообразные бобовые. Основная функция ингибиторов трипсина в этих продуктах – служить защитным механизмом. Благодаря наличию этого вредного компонента дикие животные учатся избегать пищи, содержащей ингибитор трипсина. Ингибитор трипсина также может быть необходим для биологических процессов внутри растения. Кроме того, ингибитор трипсина естественным образом встречается в поджелудочной железе таких видов, как крупный рогатый скот. Его функция заключается в защите животного от случайной активации трипсиногена и/или химотрипсиногена.
Инективация
Трипсин-ингибитор термолабилен, поэтому при нагревании этих продуктов трипсин-ингибитор разрушается, и пища становится безопасной для употребления. Кипячение сои в течение 14 минут инактивирует около 80% ингибитора, а в течение 30 минут – около 90%. При более высоких температурах, например, при использовании скороварок, требуется меньшее время приготовления. Степень деактивации можно измерить с помощью ELISA-тестов.
Применение в коммерческих отраслях
Наиболее заметное применение ингибитора трипсина – корм для скота. Соевые бобы являются популярным ингредиентом в кормах для скота, поэтому ингибитор трипсина может вызывать опасения из-за его присутствия в соевых бобах. Большая часть соевых бобов, используемых в кормах для скота, перерабатывается в соевую муку, и в процессе термической обработки ингибитор трипсина удаляется. Однако были проведены эксперименты с животными, потреблявшими активный ингибитор трипсина, и они последовательно демонстрировали снижение веса. +Основные коммерческие источникиИсточникИнгибиторМолекулярная массаИнгибирующая способностьПодробностиПлазма кровиα1-антитрипсин52 кДаТакже известен как ингибитор трипсина сывороткиБобы лимы8–10 кДа2,2-кратное увеличение весаСмесь шести различных ингибиторовПоджелудочная железа и легкие крупного рогатого скотаАпротинин6,5 кДа2,5-кратное увеличение весаТакже известен как BPTI (базовый ингибитор трипсина поджелудочной железы) и ингибитор Куница. Наиболее известный ингибитор поджелудочной железы. Ингибирует несколько различных сериновых протеазСырой яичный белок птицыОвомуцин8–10 кДа1,2-кратное увеличение весаОвомукоиды представляют собой смесь нескольких различных гликопротеиновых ингибиторов протеазСоевые бобы20,7–22,3 кДа1,2-кратное увеличение весаСмесь нескольких различных ингибиторов. Все они также в меньшей степени связываются с химотрипсином. В 2010 году было опубликовано исследование, в котором выявлено, что ингибитор протеазы из яиц пресноводной улитки Pomacea canaliculata, взаимодействующий как ингибитор трипсина с протеазой потенциальных хищников, является первым прямым доказательством этого механизма в животном мире.
Клиническое значение
Пептидный ингибитор трипсина, ассоциированный с опухолью (TATI), используется в качестве маркера муцинозной карциномы яичников, уротелиальной карциномы и карциномы почечных клеток. TATI метаболизируется почками и, следовательно, повышен у пациентов с почечной недостаточностью. Он может быть повышен при не-неопластических процессах, таких как панкреатит, и может использоваться в качестве прогностического маркера в таких случаях (уровни выше 70 микрограммов/л ассоциируются с неблагоприятным прогнозом). Пятьдесят процентов муцинозных карцином яичников I стадии характеризуются повышенным уровнем TATI, и почти 100% опухолей IV стадии демонстрируют повышенный TATI. От 85 до 95% аденокарцином поджелудочной железы ассоциированы с повышенным TATI (однако повышение уровня TATI при панкреатите ограничивает клиническую значимость TATI в этой ситуации; см. выше). У 60% аденокарцином желудка наблюдается повышенный уровень TATI, особенно при диффузно-инфильтративных опухолях и опухолях типа «кольцо клетки». Таким образом, TATI дополняет CEA, который повышен исключительно при аденокарциноме желудка кишечного типа. При уротелиальной карциноме экспрессия TATI варьируется в зависимости от стадии, от 20% при опухолях низкой стадии до 80% при опухолях высокой стадии. Чувствительность TATI при карциноме почечных клеток составляет около 70%. Повышенный TATI чаще встречается у пациентов с распространенным заболеванием. Практически во всех изученных типах опухолей TATI является маркером неблагоприятного прогноза.