タンパク質とアミノ酸の吸収

タンパク質とアミノ酸の吸収とは、胃および膵臓のプロテアーゼと刷子縁ペプチダーゼによって分解された食事性タンパク質が、遊離アミノ酸および小ペプチドとして小腸上皮を介して取り込まれる過程である。腸は単一のアミノ酸だけでなく、ジペプチドおよびトリペプチドも、特異的で広範な特異性を持つペプチドトランスポーターを用いて吸収する。

Definition

タンパク質とアミノ酸の吸収とは、管腔プロテアーゼと刷子縁ペプチダーゼによる食事性タンパク質の消化に続いて、小腸腸細胞による遊離アミノ酸およびジペプチドとトリペプチドの経上皮的取り込みである。

Scope

この項目では、タンパク質がアミノ酸と小ペプチドに消化される過程、およびこれらの産物を腸細胞に取り込む膜トランスポーターについて述べる。ナトリウム共役型および交換型アミノ酸キャリアーのファミリー、ならびにプロトン共役型ペプチドトランスポーターについて記述する。これは正常な生理機能に関する参照記述であり、臨床的ガイダンスではない。

Core questions

• 食事性タンパク質はどのようにして吸収可能なアミノ酸とペプチドに消化されるのか？
• どのトランスポーターがアミノ酸を腸細胞を介して輸送し、どのようにエネルギーを得ているのか？
• 腸はなぜ遊離アミノ酸だけでなく小ペプチドも吸収するのか？
• アミノ酸とペプチド加水分解産物はどのようにして細胞から血液中へ排出されるのか？

Key concepts

• エンドペプチダーゼとエキソペプチダーゼ（ペプシン、トリプシン、キモトリプシン、カルボキシペプチダーゼ）
• 刷子縁ペプチダーゼ（アミノペプチダーゼ、ジペプチダーゼ）
• ナトリウム共役型アミノ酸トランスポーター（例：B0AT1）
• アミノ酸交換輸送体（アンチポーター）
• プロトン共役型ペプチドトランスポーターPepT1
• 吸収されたペプチドの細胞内加水分解
• 基底膜側アミノ酸排出

Mechanisms

胃ペプシンと膵臓のエンドペプチダーゼおよびエキソペプチダーゼは、食事性タンパク質を遊離アミノ酸と短鎖オリゴペプチドの混合物に分解する。刷子縁ペプチダーゼはこれらをさらにアミノ酸、ジペプチド、トリペプチドに分解する。遊離アミノ酸は、重複する基質特異性を持つ一連のトランスポーターによってアピカル膜を介して取り込まれる。これらのトランスポーターのいくつかは、アミノ酸の取り込みを、基底膜側のNa+/K+-ATPaseによって維持される内向きのナトリウム勾配と共役させ、一方、交換輸送体は1つのアミノ酸の取り込みを別の1つのアミノ酸の流出と共役させる。ジペプチドとトリペプチドは、プロトン共役型トランスポーターPepT1によって吸収される。PepT1は、刷子縁の内向きのプロトン勾配を利用してペプチドの取り込みを促進する。細胞内に入ると、ほとんどのペプチドは細胞質ペプチダーゼによって遊離アミノ酸に加水分解される。その後、アミノ酸は促進拡散型および交換型キャリアーを介して基底膜を横断し、門脈血中へと排出される。ペプチド経路は広範な特異性を持ち、窒素吸収に大きく貢献する。

Clinical relevance

複数の重複するアミノ酸キャリアーと広範な特異性を持つペプチドトランスポーターの存在は、単一のアミノ酸キャリアーに欠陥がある場合でもタンパク質吸収が堅牢である理由を説明する。これは、影響を受けるアミノ酸がペプチドとして吸収され得るためである。この項目は参照のための正常な生理機能について記述しており、診断や治療のアドバイスではない。

Evidence & guidelines

ここで記述されているトランスポーターと消化段階は、分子生物学的および生理学的研究、ならびに標準的な教科書で確立されている。正常な生理機能のトピックであるため、臨床診療ガイドラインの対象ではない。

History

20世紀半ばの機能研究では、腸内にいくつかのアミノ酸輸送システムが区別され、一部のアミノ酸が遊離アミノ酸としてよりもペプチドとしてより速く吸収されるという観察は、別のペプチド経路の存在を示唆した。後に分子クローニングによって特定のアミノ酸キャリアーとプロトン共役型ペプチドトランスポーターPepT1が同定され、古典的な機能システムが明確な膜タンパク質へと転換された。

Key figures

• Stefan Bröer
• Hannelore Daniel

Seminal works

• broer-2008
• daniel-2004

Frequently asked questions

腸は完全なタンパク質を吸収するのか？

成人では、実質的に吸収されない。食事性タンパク質は遊離アミノ酸と小ペプチドに消化される必要があり、これらがアミノ酸キャリアーとペプチドトランスポーターによって吸収され、吸収されたペプチドは通常、細胞内でアミノ酸に分解される。

腸にはアミノ酸キャリアーに加えてなぜペプチドトランスポーターがあるのか？

プロトン共役型トランスポーターPepT1は、単一の広範な特異性を持つキャリアーで幅広いジペプチドとトリペプチドを吸収し、より基質特異的なアミノ酸トランスポーターを補完する、効率的で堅牢な窒素取り込み経路を提供する。