Protein- und Aminosäureabsorption

Die Protein- und Aminosäureabsorption ist der Prozess, bei dem Nahrungsproteine, die durch gastrische und pankreatische Proteasen sowie Bürstensaumpeptidasen abgebaut wurden, als freie Aminosäuren und kleine Peptide über das Dünndarmepithel aufgenommen werden. Der Darm absorbiert nicht nur einzelne Aminosäuren, sondern auch Di- und Tripeptide, wobei er einen spezifischen, breit-spezifischen Peptidtransporter nutzt.

Definition

Die Protein- und Aminosäureabsorption ist die transepitheliale Aufnahme freier Aminosäuren sowie von Di- und Tripeptiden durch Dünndarm-Enterozyten, nach der Verdauung von Nahrungsproteinen durch luminale Proteasen und Bürstensaumpeptidasen.

Scope

Dieser Eintrag behandelt die Verdauung von Proteinen zu Aminosäuren und kleinen Peptiden sowie die Membrantransporter, die diese Produkte in die Enterozyten befördern. Er beschreibt die Familien der natriumgekoppelten und austauschenden Aminosäuretransporter sowie den protonengekoppelten Peptidtransporter. Es handelt sich um eine Referenzdarstellung der normalen Physiologie, nicht um eine klinische Leitlinie.

Core questions

• Wie wird Nahrungsprotein zu absorbierbaren Aminosäuren und Peptiden verdaut?
• Welche Transporter befördern Aminosäuren über die Enterozyten und wie werden sie energetisiert?
• Warum absorbiert der Darm kleine Peptide sowie freie Aminosäuren?
• Wie verlassen Aminosäuren und die Produkte der Peptidhydrolyse die Zelle ins Blut?

Key concepts

• Endopeptidasen und Exopeptidasen (Pepsin, Trypsin, Chymotrypsin, Carboxypeptidasen)
• Bürstensaumpeptidasen (Aminopeptidasen, Dipeptidasen)
• Natriumgekoppelte Aminosäuretransporter (z.B. B0AT1)
• Aminosäure-Austauscher (Antiporter)
• Protonengekoppelter Peptidtransporter PepT1
• Intrazelluläre Hydrolyse absorbierter Peptide
• Basolateraler Aminosäure-Efflux

Mechanisms

Gastrisches Pepsin sowie pankreatische Endopeptidasen und Exopeptidasen reduzieren Nahrungsproteine zu einer Mischung aus freien Aminosäuren und kurzen Oligopeptiden; Bürstensaumpeptidasen zerlegen diese weiter zu Aminosäuren sowie Di- und Tripeptiden. Freie Aminosäuren werden über die apikale Membran durch eine Reihe von Transportern mit überlappenden Substratspezifitäten aufgenommen, von denen mehrere den Aminosäureeintritt an den nach innen gerichteten Natriumgradienten koppeln, der durch die basolaterale Na+/K+-ATPase aufrechterhalten wird, während Austauscher die Aufnahme einer Aminosäure mit dem Ausstrom einer anderen koppeln. Di- und Tripeptide werden durch den protonengekoppelten Transporter PepT1 absorbiert, der den nach innen gerichteten Protonengradienten am Bürstensaum nutzt, um den Peptidtransport anzutreiben; im Zellinneren werden die meisten Peptide durch zytosolische Peptidasen zu freien Aminosäuren hydrolysiert. Aminosäuren verlassen dann die Zelle über die basolaterale Membran durch erleichterte und austauschende Transporter in das Pfortaderblut. Der Peptidweg ist breit-spezifisch und trägt wesentlich zur Stickstoffabsorption bei.

Clinical relevance

Die Existenz mehrerer, überlappender Aminosäuretransporter sowie eines breit-spezifischen Peptidtransporters erklärt, warum die Proteinabsorption auch dann robust ist, wenn ein einzelner Aminosäuretransporter defekt ist, da betroffene Aminosäuren immer noch als Peptide absorbiert werden können. Dieser Eintrag beschreibt die normale Physiologie als Referenz und stellt keine Diagnose- oder Behandlungsberatung dar.

Evidence & guidelines

Die hier beschriebenen Transporter und Verdauungsschritte sind in molekularen und physiologischen Studien sowie in Standardlehrbüchern etabliert; als Thema der normalen Physiologie unterliegt es keinen klinischen Praxisleitlinien.

History

Funktionelle Studien Mitte des 20. Jahrhunderts unterschieden mehrere Aminosäuretransportsysteme im Darm, und die Beobachtung, dass einige Aminosäuren schneller als Peptide als freie Aminosäuren absorbiert werden, deutete auf einen separaten Peptidweg hin. Die molekulare Klonierung identifizierte später die spezifischen Aminosäuretransporter und den protonengekoppelten Peptidtransporter PepT1, wodurch die klassischen funktionellen Systeme zu definierten Membranproteinen wurden.

Key figures

• Stefan Bröer
• Hannelore Daniel

Seminal works

• broer-2008
• daniel-2004

Frequently asked questions

Absorbiert der Darm ganze Proteine?

Bei Erwachsenen im Wesentlichen nicht; Nahrungsproteine müssen zu freien Aminosäuren und kleinen Peptiden verdaut werden, die dann von Aminosäuretransportern und dem Peptidtransporter absorbiert werden, wobei absorbierte Peptide in der Regel im Zellinneren zu Aminosäuren abgebaut werden.

Warum besitzt der Darm zusätzlich zu Aminosäuretransportern einen Peptidtransporter?

Der protonengekoppelte Transporter PepT1 absorbiert eine breite Palette von Di- und Tripeptiden mit einem einzigen, breit-spezifischen Transporter, was einen effizienten und robusten Weg für die Stickstoffaufnahme bietet, der die substratspezifischeren Aminosäuretransporter ergänzt.