Shrnutí na Metabolismus bílkovin a jeho poruchy

## Úvod Metabolismus bílkovin zahrnuje příjem, trávení, resorpci, transport a katabolismus aminokyselin a využití těchto stavebních kamenů pro funkční a strukturální proteiny. Tento materiál vysvětluje klíčové kroky trávení a vstřebávání bílkovin, hlavní regulační mechanizmy, příčiny poruch a význam hodnocení dusíkové bilance. Cílem je podat přehled s praktickými příklady vhodný pro samostatné studium. > Definice: Dusíková bilance je rozdíl mezi množstvím dusíku přijatého v potravě a množstvím dusíku vyloučeného (převážně močovinou) v moči a stolici. ## Základní pojmy a „pool" aminokyselin - **Aminokyselinový pool**: krátkodobá zásoba volných aminokyselin v těle, ~0,5 % všech tělesných AK; mnoho AK je vázáno v kosterním svalu (~80 %). Přes krev jsou aminokyseliny distribuovány do tkání podle potřeby. - Denní obrat aminokyselin (metabolický obrat) je výrazně vyšší než příjem potravy (typicky $250$–$300\ \mathrm{g/d}$ podle zdrojů) a zahrnuje i endogenní proteiny z trávicích šťáv a deskvamace střevní sliznice. Did you know that až 30 % proteinů v denním obratu vzniká ve střevní sliznici a následně se resorbuje zpět do organismu? ## Trávení bílkovin – krok za krokem ### 1) Gástrická fáze - Začíná v žaludku působením **pepsinu**, který se aktivuje z pepsinogenu účinkem HCl. - Pepsin štěpí peptidové vazby při kyselém pH; po smíchání s pankreatickou šťávou jeho aktivita ustává. ### 2) Pankreatická fáze - Pankreas vylučuje endopeptidázy (trypsin, chymotrypsin, elastáza) a karboxypeptidázy (A, B), které štěpí vnitřní vazby a uvolňují jednotlivé aminokyseliny nebo malé oligopeptidy. - Sekrece pankreatických šťáv je regulována hormonálně: - **Sekretin** → zvýší produkci HCO$_3^-$ v pankreatu, neutralizuje kyselý chymus a vytváří optimální pH pro pankreatické enzymy. - **Cholecystokinin (CCK)** → stimuluje sekreci pankreatických enzymů a kontrakci žlučníku. ### 3) Enterocytární resorpce - Přenos do enterocytů je specifický pro jednotlivé AK: - Neutrální a kyselé AK: sekundárně aktivní Na$^+$ symporty. - Bazické AK (arginin, lysin, ornitin): vlastní transportní systémy. - Část AK je resorbována ve formě dipeptidů/tripeptidů pomocí kotransportu se sodíkem; v enterocytech jsou tyto peptidy štěpeny na volné AK. - Vstřebané AK postupují portálním oběhem do jater; játra zachycují neesenciální a některé esenciální AK, zatímco AK s rozvětveným řetězcem (BCAA) jdou převážně do svalů. > Definice: Dipeptid/tripeptidová resorpce znamená vstřebání krátkých peptidů do enterocytů následovanou jejich intracytoplazmatickým štěpením na jednotlivé aminokyseliny. ## Transport a distribuce aminokyselin - Hlavní mechanismus: kotransport s Na$^+$ pro většinu AK. - Játra: intenzivně vychytávají neesenciální a většinu esenciálních AK (kromě BCAA). - Sval: hlavní depot BCAA; při katabolismu uvolní AK do oběhu. ## Regulace metabolismu bílkovin (hormonálně a fyziologicky) - Hlavní **anabolické** hormony: **inzulin**, **androgeny**, **růstový hormon** — podporují proteosyntézu a zadržování dusíku. - Katabolické stavy podporují **glukokortikoidy** (kortizol), **glukagon** a nízká hladina inzulinu — stimulují ubikvitin-závislou proteolýzu a glukoneogenezi z AK. - Zánět: zvýší syntézu proteinů akutní fáze v játrech a současně zvýší odbourávání svalových proteinů (proteolýzu) — tedy současná zvýšená syntéza i degradace. Fun fact: Vnitřní regulace proteolýzy využívá systém ubikvitin-proteazom, který selektivně označuje a odbourává špatně sbalené či přebytečné proteiny. ## Degradace proteinů a hlavní proteázové systémy - **Ubikvitin-proteazom**: označí proteiny ubikvitinem a rozloží je; důležitý pro regulaci množství enzymů a buněčnou homeostázu. - **Lyzosomy**: degradace při pohlcení (fagocytoza) a autofagii; pH 5–6 a množství hydroláz. - **Kaspázy**: cysteinové proteázy podílející se na apoptóze; aktivují se z prokaspáz a štěpí specificky za aspartátem. - **Kalpainy**: Ca$^{2+}$-aktivované proteázy, důležité v kosterním svalu; poruchy kalpainů jsou sp