Фермент амилаза в пищеварении

Амилаза является одним из важных пищеварительных ферментов. В медицине она также имеет диагностическое значение: по уровню её активности врачи определяют различные нарушения в организме.

Принцип действия амилазы

Ферменты — это специфические белки, которые выполняют функцию катализаторов, то есть ускоряют определённые химические реакции. Они играют значимую роль в обмене веществ. Для протекания любой реакции необходимо затратить энергию: она расходуется на то, чтобы присоединить к молекуле группу атомов или, напротив, разорвать связи и расщепить молекулу на фрагменты. Чем меньше нужно энергии, тем быстрее происходит реакция. Задача ферментов заключается именно в том, чтобы снизить энергозатраты на химические процессы в организме¹.

Амилаза относится к классу гликозидаз — ферментов, ускоряющих разрыв внутримолекулярных гликозидных связей органических веществ¹. Такие связи характерны для полисахаридов: крахмала, гликогена. На это указывает само название амилазы, образованное от латинского слова amylon — крахмал.

В результате разрыва связей образуются олиго- и дисахариды — более простые углеводы, которые содержат от двух до десяти моносахаридных остатков. В дальнейшем их продолжают расщеплять другие пищеварительные ферменты, пока не образуются усваиваемые организмом моносахариды.

Из этого становится понятным, за что отвечает амилаза. Она обеспечивает первый этап в процессе снабжения клеток организма основным источником энергии и углерода².

Известны несколько подвидов этого фермента. В организме человека основную роль играет альфа-амилаза.

Строение альфа-амилазы

Альфа-амилаза человека состоит из 496 аминокислотных остатков². Её активный центр выглядит как глубокая расщелина в форме латинской литеры V². В активном центре расположены семь сайтов связывания субстрата. В процессе реакции к каждому из них присоединяется один из моносахаридных остатков молекулы углевода. После этого происходит расщепление².

Секреция альфа-амилазы

Фермент вырабатывается в различных тканях организма. Однако основными его источниками служат поджелудочная железа и слюнные железы².

Секреция панкреатической амилазы проходит в три фазы³:

1. сразу после приёма пищи выработка фермента быстро возрастает и достигает максимального уровня в течение 30–60 минут;

2. темп секреции снижается и остаётся стабильным в течение 2–3 часов;

3. в конце периода пищеварения, обычно через 3–4 часа после приёма пищи, секреция возвращается к исходному уровню.

Эволюционное значение альфа-амилазы

Альфа-амилаза в слюне высвобождает из полимерных цепей безвкусного крахмала олигосахаридные молекулы. Они являются сладкими и воспринимаются вкусовыми рецепторами полости рта. Учёные считают, что этот механизм возник в процессе эволюции и принёс нашим предкам большую пользу. Первобытные люди смогли обнаруживать и употреблять пищу с содержанием крахмала, который отличается высокой калорийностью. Это дало им важное адаптивное преимущество².

В ходе эволюции у человека значительно выросло число копий генов, которые отвечают за выработку альфа-амилазы. Скорее всего, это произошло после отщепления неандертальцев. Так организм приспособился к увеличению крахмала в рационе. До сих пор количество копий генов альфа-амилазы в разных сообществах колеблется в зависимости от уровня употребления крахмала в их традиционной кухне².

Что происходит при недостаточности амилазы

При нарушениях в работе ферментативной системы амилаза поджелудочной железы вырабатывается в недостаточном количестве. В результате углеводы расщепляются не полностью, и желудочно-кишечный тракт перегружается непереваренными остатками пищи. Кроме того, в кровь поступает меньше питательных веществ. Из-за этого пониженная амилаза может стать причиной ряда нарушений, среди которых⁴:

• диарея;

• вздутие живота;

• кишечные спазмы;

• потеря веса;

• уменьшение мышечной массы.

Диагностическое значение

Анализ активности панкреатической амилазы в крови и других биологических жидкостях используется для диагностики заболеваний поджелудочной железы². При повреждении этого органа пищеварительные ферменты попадают в кровь. Превышение нормы амилазы в 3–5 раз может свидетельствовать о воспалительном процессе (в первую очередь панкреатите) или развитии опухоли⁴.

Однако это не единственное, что показывает амилаза. Повышение её уровня также происходит при других состояниях и заболеваниях, не связанных с патологиями поджелудочной железы²:

• злоупотребление алкоголем;

• травмы живота;

• кишечная непроходимость;

• внематочная беременность;

• болезни жёлчного пузыря;

• почечная и печёночная недостаточность.

Если анализ показал, что амилаза повышена, врач назначает дополнительное обследование и устанавливает точную причину нарушения.