AULA 4 - DIGESTÃO E ABSORÇÃO DE PROTEÍNAS

AULA 4

DIGESTÃO E ABSORÇÃO DE PROTEÍNAS

1- INTRODUÇÃO

I) Funções das proteínas

→ Enzimática: pepsina

→ Transporte: a hemoglobina transporta oxigênio no sangue; a bomba Na+K+ATPase faz o transporte de íons pela membrana celular

→ Regulação: hormônios como a insulina

→ Sustentação: colágeno

→ Proteção: imunoglobulinas (anticorpos)

→ Reserva energética: albumina

→ Locomotora: actina e miosina deslizam uma sobre a outra durante a contração do músculo.

II) A síntese proteica

As proteínas são sintetizadas no citoplasma pelo processo denominado tradução, onde o RNA mensageiro é lido pelo auxílio de um ribossomo e o RNA transportador é responsável por trazer aminoácidos correspondentes aos códons.

2- PROTEÍNAS COMO ALIMENTO

As proteínas são macromoléculas que precisam ser quebradas em moléculas menores para serem absorvidas. O seu padrão de digestão é semelhante ao da digestão do carboidrato, em que moléculas proteicas grandes são quebradas em pequenas cadeias peptídicas pela digestão luminal e a subsequente digestão das cadeias peptídicas a aminoácidos individuais ocorre  na fase membranosa da digestão.

Apesar de suas semelhanças, existem duas diferenças marcantes entre a digestão de proteínas e de carboidratos:

A principal diferença entre a digestão da proteína e a digestão de carboidratos é o número de diferentes enzimas envolvidas. O número relativamente maior de enzimas envolvidas na digestão da proteína é esperado, considerando que as moléculas de amido são feitas de apenas um tipo de monômero, a glicose, e moléculas de proteína são feitas de uma variedade de aminoácidos.

Outra diferença é que diferentemente dos carboidratos, na boca não há nenhuma enzima que atue nas ligações peptídicas das proteínas. Nesse sentido, a digestão das proteínas vai iniciar no estômago a partir da ação do suco gástrico.

I) INTRODUÇÃO DE CONCEITOS

1) As secreções gástricas aumentam de modo considerável durante uma refeição

O suco gástrico é produzido mediante a uma refeição, processo que induz o nervo vago a produzir a acetilcolina, responsável por estimular as células parietais do estômago a produzir o HCl. Além disso, a própria presença de alimento no estômago também estimula a síntese de suco gástrico, pois o alimento distende a parede do estômago, e partir de mecanorreceptores de estiramento, há a indução da secreção de gastrina, que é o estimulador para a síntese de ácido clorídrico.

A estimulação das secreções gástricas são estimuladas por três vias: a via parácrina, endócrina e neuroendócrina, que serão vistas no tópico 3. Agora, nos ateremos a entender o processo de secreção do suco gástrico.

2) Suco gástrico e a secreção de HCl pelas células parietais

O suco gástrico é formado a partir da atuação de três tipos de células gástricas: as células mucosas (de superfície e do colo) que secretam mucoproteínas cuja função é a proteção da mucosa gástrica contra as condições ácidas e a atividade trituradora do estômago; as células principais, que secretam pepsinogênio, a forma inativa da pepsina; e a célula parietal, que é responsável pela produção de ácido clorídrico e o fator intrínseco.

A síntese de ácido clorídrico pela célula parietal:

O CO2 do sangue é hidratado pela enzima anidrase carbônica, presente dentro da célula parietal, formando o ácido carbônico.

O ácido carbônico se dissocia em H+ e bicarbonato. Os íons H+ são conduzidos para a luz estomacal através da bomba trocadora H+K+ATPase presente na membrana luminal da célula parietal. Ou seja, a saída do íon H+ ocorre a partir da entrada de um íon K+ do lúmen do estômago para a célula parietal. Os íons potássio são liberados para fora da célula outra vez por gradiente de concentração a partir de canais para potássio.

Além disso, para cada íon H+ secretado, temos um íon bicarbonato trocado com um íon cloreto - presente no sangue - a partir de um transportador da membrana basal da célula parietal. Esse cloreto intracelular, similarmente ao potássio, é difundido para a luz estomacal através de canais para cloreto na membrana luminal.

O bicarbonato que foi para o sangue é responsável por causar a alcalose metabólica, mantendo o pH sanguíneo.

3) As vias de estimulação das secreções gástricas

Sascha Kopic and John P. Geibel Physiol Rev 2013; 93: 189-268

A via parácrina, na qual a histamina se liga a receptores histamínicos do tipo H2, que vão estimular uma cascata enzimatica a partir da ativação da adenililciclase, aumentando a produção do segundo mensageiro cAPM. Nesse caso, o cAMP vai ativar uma proteína cinase A, que fosforila proteínas responsáveis pelo tráfego das túbulo-vesículas citoplasmáticas que contêm a bomba trocadora H+K+ATPase, levando-a até a membrana apical da célula, aumentando a secreção do ácido clorídrico

A via endócrina se dá pela gastrina, que é secretada na corrente sanguínea pelas células G do antro gástrico. A gastrina se liga no receptor CCK2.

A via neuroendócrina se dá pela liberação da Ach que vai se ligar no receptor muscarínico M3 e também desencadeia uma resposta celular através do acoplamento de proteína G, mas desa vez estimulando a fosfolipase C, produzindo o cálcio intracelular, que vai agir como segundo mensageiro, que vai estimular a bomba H+K+ATPase.

Por outro lado, o controle da secreção gástrica é feito pela secreção de somatostatina, que inibe a secreção de gastrina, de histamina; e também faz uma inibição direta na célula parietal a partir da inibição da adenililciclase, consequentemente diminuindo a concentração de cAMP, e assim atuando de maneira antagônica à via parácrina.

4) Farmacologia do suco gástrico

Farmacologicamente, a droga mais utilizada para inibir a secreção ácida é o omeprazol, que inibe diretamente a bomba de prótons H+K+ATPase. Mas também há a cimetidina, que é um antagonista ao receptor histamínico H2.

II) FUNÇÕES DO SUCO GÁSTRICO

a) uma vez tratando-se de um ambiente ácido, o suco gástrico é responsável por desnaturar proteínas

A desnaturação é a perda da forma tridimensional da proteína, que pode ocorrer por exemplo, pelo aumento da temperatura, ou pela alteração do pH. Ao se desenovelar, as ligações peptídicas que antes estavam escondidas, passam a ficar expostas, e assim, elas podem ser atacadas pelas proteases.

Disponível em: https://www.infoescola.com/bioquimica/tecnicas-de-desnaturacao-de-proteinas/

Enzimas que atuam na digestão de proteínas:

→ Endopeptidases: atuam em ligações peptídicas no meio da cadeia proteica.

→ Exopeptidases: atuam ou na ponta aminoterminal (aminopeptidase) ou na ponta carboxiterminal (carboxipeptidase).

Tanto a pepsina quanto a tripisina e a quimiotripsina são enzimas endopeptidases, então elas teriam muita dificuldade em hidrolisar as ligações peptidicas escondidas antes da desnaturação.

b) Atua como antisséptico gástrico, eliminando a maior parte das bactérias

c) Faz a ativação do pepsinogênio

O pepsinogênio é uma proteína zimogênica produzida e secretada pelas células principais da mucosa gástrica. O lance é que o pepsinogênio ainda não é capaz de realizar hidrólise, pois em sua extremidade aminoterminal, há a presença de uma sequência de bloqueio, inibindo seu sítio ativo. Ou seja, o pepsinogênio é secretado de maneira “inativa”, e somente partir do contato com o pH baixo do suco gástrico (secretada pela célula parietal), há a liberação da sequência de bloqueio do pepsinogênio, exibindo seu sítio ativo. Quando isso acontece, a proteína passa a ser chamada pepsina, capaz de hidrolisar proteínas em peptídeos menores.

d) Controle da motilidade esvaziamento gástrico

e) Estimulação da secreção de suco pancreático

A partir da sensibilização de receptores presentes no duodeno.

III)  QUADRO DA DIGESTÃO DE PROTEÍNAS, CARACTERIZANDO AS ENZIMAS DO PROCESSO E O LOCAL QUE SÃO ENCONTRADAS

ESTÔMAGO:

→ A pepsina é uma endopeptidase (atua no meio da cadeia peptídica) que vai atuar principalmente em aminoácidos aromáticos, como a fenilalanina, o triptofano e tirosina; e vai liberar peptídeos de tamanho menor.

PÂNCREAS:

→ Tripsina

→ Quimiotripsina

→ Elastase

→ Carboxipeptidase

Essas enzimas são produzidas e secretadas pelo pâncreas, mas atuam à nível de intestino delgado, no duodeno. É importante salientar que elas também são secretadas na forma de zimogênio, e por isso precisam ser ativadas.

A ativação do tripsinogênio se dá por uma proteína presente na membrana do enterócito da mucosa intestinal, denominada enterocinase. Ela cliva um pequeno pedaço do tripsinogênio, liberando a tripsina (proteína em sua forma ativada)

A tripsina cliva outros zimogênios, como o quimiotripsinogênio e a procarboxipeptidase em quimiotripsina e carboxipeptidase, respectivamente.

INTESTINO DELGADO:

→ Enteropeptidase

→ Aminopeptidase

→ Dipeptidase

→ Tripeptidase

São enzimas presentes nas células borda em escova do intestino. Essas enzimas são sintetizadas diretamente em sua forma ativa.

*PEPTIDASES INTRACELULARES 

Como o próprio nome indica, são enzimas encontradas no citosol das células borda-em-escova do intestino.

IV) A especificidade das proteases

Como citado na introdução, a principal diferença entre a digestão de carboidratos e de proteínas se dá pelo número de enzimas necessárias para o processo, devido à especificidade das proteases.

3- A DIGESTÃO E ABSORÇÃO DE PROTEÍNAS 

Esquema apresentado na videoaula "Digestão e absorção de proteínas" pelo canal Nave Química fisiológica; disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=xztahfhNlEI

As proteínas da alimentação sofrem ação de enzimas da fase luminal, da fase membranosa e da fase intracelular*. 

Na fase luminal, as enzimas tripsina, quimiotripsina, elastase e carboxipeptidases vão clivar as proteínas em oligopeptídeos menores, embora ainda não suficientes para passar pela membrana celular das células borda em escova do intestino. Nesse sentido, torna-se necessário o processo de digestão da fase membranosa. Os oligopeptídeos com três ou mais resíduos sofrem a ação da enzima de membrana amino-oligopeptidase; já os oligopeptídeos que apresentam prolina ou alanina como penúltimo resíduo sofrem ação da enzima de membrana dipeptilaminopeptidase.

→ Ação da amino-óligopeptidase

Cliva ligações peptídicas aminoterminais de oligopeptídeos que liberam um aminoácido e o oligopeptídeo remanescente;

Cliva ligações peptídicas aminoterminais de oligopeptídeos que liberam um dipeptídio e o oligopeptídeo remanescente;

Cliva ligações peptídicas aminoterminais de oligopeptídeos que liberam um tripeptídio e o oligopeptídeo remanescente.

A partir da ação da amino-óligopeptidase, obtêm-se aminoácidos livres, di e tripeptídeos, e oligopeptídeos. Os oligopeptídeos vão ser outra vez clivados pela amino-oligopeptidase.

→ Ação da dipeptidilaminopeptidase

Cliva ligações peptídicas aminoterminais de oligopeptídeos que liberam um dipeptídeo e um oligopeptídeo remanescente.

→ Ação da amino-peptidase

Os di e tripeptídeos remanescentes vão sofrer ação de outras enzimas amino-peptidase da borda em escova do intestino, liberando aminoácidos livres.

→ Proteínas transportadoras de peptídeos

Os di e tripeptídeos remanescentes, além de seguir o caminho da amino-peptidase, também podem ser digeridos por proteínas intracelulares. Dessa forma, as proteínas transportadoras de peptídeos são responsáveis por fazerem o transporte desses di e tripeptídeos para dentro da célula borda em escova.

Agora no citosol da célula borda em escova, esses di e tripeptídeos podem sofrer ação de preptidases citoplasmáticas que vão liberar aminoácidos livres.*

→ Proteínas transportadoras de aminoácidos

São responsáveis por fazer a absorção dos aminoácidos livres do lúmen intestinal para o interior da célula borda em escova.

Essas proteínas transportadoras dependem do gradiente de sódio para que esse íon entre a favor de seu gradiente de concentração, agindo como cotransportador do aminoácido. Esse gradiente de sódio é gerado pela bomba de Na+K+ATPase presente na membrana basolateral do enterócito (voltada para os vasos sanguíneos).

* A absorção e digestão intracelular de di e tripeptídeos.

Também depende da sódio-potássio-ATPase, que gera um gradiente de sódio que é utilizado por um trocador Na+H+, e assim é criado um gradiente de H+ que é utilizado por um cotransportador para di e tripeptideso, que entram no enterócito, sofrem ação de peptidases citoplasmáticas, liberando aminoácidos. Os aminoácidos, por sua vez, passam da célula borda em escova para a corrente sanguínea a partir de permeases.