טריפסינוגן - Trypsinogen

הדפס

מדריך בדיקות מעבדה
טריפסינוגן
Trypsinogen
שמות אחרים	Immunoreactive trypsinogen , Trypsin-like immunoreactivity
מעבדה	כימיה בדם
תחום	הערכת תפקוד או פתולוגיה של בלוטת הלבלב
טווח ערכים תקין	בבריאות תקינה-10.0-57.0 ננוגרם/מ"ל; בפנקראטיטיס כרונית-46.0 ננוגרם/מ"ל או פחות; בפנקראטיטיס חריפה- 92.0-850.0 ננוגרם/מ"ל; ב--total pancreatectomy פחות מ- 1.4ננוגרם/מ"ל.
יוצר הערך	פרופ' בן-עמי סלע

מטרת הבדיקה

גילוי תחלואה של בלוטת הלבלב; כמו כן בבדיקות סקר יילודים מתבצעת בדיקה זו לגילוי לייפת כיסתית (CF). בדיקת טריפסינוגן יכולה להידרש גם במקרים של meconium ileus, מצב בו ישנה חסימת מעי ביילודים כאשר צואתם הראשונה (meconium) סמיכה וצמיגה אפילו יותר מאשר meconium רגיל, מה שעלול לגרום לחסימה ב-ileum. רוב היילודים עם meconium ileus נחשדים כלוקים ב-CF. כמו כן מתבצעת לעתים בדיקת רמת טריפסינוגן בילדים ומבוגרים עם תסמינים של אי-ספיקה של בלוטת הלבלב, הבאה לביטוי בשלשולים עיקשים, צואה שומנית מצחינה, ספיגה לקויה, וחסר ויטמינים.

בסיס ביוכימי של פעילות טריפסינוגן

טריפסינוגן הוא צורת הקודמן (precursor) או הזימוגן של האנזים העיכולי הפרוטאוליטי טריפסין טריפסינוגן מיוצר בבלוטת הלבלב ומופיע במיץ הלבלב עם אנזימי עיכול אחרים כמו ליפאזה, עמילאזה ו-chymotrypsinogen. טריפסינוגן המשתחרר מהלבלב למעי הדק, משופעל על ידי אנזים enteropeptidase הנמצא ברירית המעי ליצירת טריפסין. כאשר טריפסין משופעל, הוא עשוי לסייע בהפיכת יותר טריפסינוגן לטריפסין על ידי פעילותו הפרוטאליטית המבקעת את הקשר הפפטידי בצד הקרבוקסילי של חומצות אמינו בסיסיות כגון ליזין וארגינין.

הפיזיולוגיה של טריפסינוגן בבריאות מלאה

טריפסין מסונתז כטריפסינוגן, שהוא קודמן בלתי-פעיל, ברטיקולום האנדופלזמי הגס, והוא מועבר בטרנספורט ל-Golgi, לעיבוד סופי. טריפסינוגן תמיד מסונתז ביחד ונארז עם PSTI או pancreatic secretory trypsin inhibitor כאשר האחרון מונע שפעול טרם-עת של טריפסינוגן.

עם הגעתו של טריפסינוגן ל-Golgi, הוא עובר דחיסה עם אנזימים מעכלים נוספים לתוך גרעיני חלקיקים, ונארזים לתוך גרנולות זימוגן. האנזימים הדחוסים יציבים ומושפעים רק מפעילות מינימלית של שפעולם בתוך גרנולות הזימוגן. ברגע שתאי ה-acinus מקבלים גירוי להפרשה, גרנולות זימוגן מופרשות אל תוך ה-lumen של הצינור הפנקראטי ודרכו עוברים האנזימים המעכלים לתוך התריסריון. בתוך התריסריון פעילות של אנטרו-פפטידאזה (הידוע גם כאנטרו-קינאזה המיוצר ברירית של התריסריון) משפעלת את טריפסינוגן על ידי ביקוע של 15 חומצות אמינו מהקצה ה-N טרמינאלי של טריפסינוגן ליד שייר ליזין, כאשר הפפטיד המבוקע ידוע כ-TAP או trypsinogen activation peptide. הסרת TAP משרה שינוי קונפורמציה המביא ליצירת טריפסין פעיל (Abita וחב' ב-Eur J Biochem משנת 1969).

שינוי הקונפורמציה נעשה כדלקמן: לאחר הביקוע של טריפסינוגן בעמדה 15, חודר שייר 16 שהוא הקצה החדש לתוך בקע בו קבוצת ה-α-amino יוצרת צמד יוני עם שייר אספרטאט לד האתר הפעיל של serine, וגורם גם לשינויי קונפורמציה של שיירים נוספים. קבוצת האמינו של שייר גליצין-193 מכוונן עצמו לעמדה המשלימה את ה"חור" האוקסי-אניוני של האתר הפעיל, ובכך משפעל את טריפסין. כיוון שטריפסין גם כן מבקע את הקשר הפפטידי לאחר שייר ארגינין או ליזין, הוא יכול לבקע מולקולת טריפסינוגן אחרת, ותהליך השפעול ליצירת טריפסין הופך להיות תהליך אוטו-קטליטי (Thomas ו-Creighton ב-Proteins , Freeman & Co משנת 1993).

אמצעי הגנה מפני שפעול מוקדם מדי של טריפסינוגן

טריפסין נוצר במקור בגרסה הלא פעילה של טריפסינוגן כדי למנוע את פעילותו הפרוטאוליטית המוקדמת מדי עוד בבלוטת הלבלב, שם הוא עלול לפגוע ברקמת הבלוטה על ידי עיכול-עצמי. בלבלב תקין בערך 5% מהטריפסינוגן משופעלים, ויש מספר אמצעים למניעת שפעול לא רצוי זה. טריפסינוגן נארז בלבלב בתוך גרנולות זימוגן שהממברנות שלהם עמידות בפני עיכול אנזימטי. אמצעי נוסף היא הנוכחות של מעכבים כגון BPTI או bovine pancreatic trypsin inhibitor וכן SPINK1 או serine protease inhibitor Kazal-type 1, הנקשרים לכל מולקולת טריפסין הנוצרת ומנטרלים אותה. גם התהליך האוטו-קטליטי בו טריפסין יכול לשפעל טריפסינוגן, הוא תהליך אטי, בגלל נוכחות של מטען חשמלי שלילי ניכר ב-hexapeptide בקצה ה-N טרמינלי השמור של טריפסינוגן, מה שגורם לדחייה חשמלית של האספרטאט המופיע בבקע של מולקולת טריפסין ואחראי לספציפיות של פעילות טריפסין (Voet ו-Voet ב-Biochemistry John Wiley & Sons משנת 1995).

איזופורמים של טריספסינוגן

בנוזל הפנקראטי ניתן למצוא 3 איזופורמים של טריפסינוגן: הטריפסינוגן הקטיוני, האניוני, ומה שידוע כ-meso trypsinogen, המהווים 23.1%, 16.0% ו-0.5% מכלל החלבונים המופרשים מהלבלב, בהתאמה (Scheele וחב' ב-Gastroenterology משנת 1981). צרות אחרות של טריפסינוגן נמצאות בבעלי חיים אחרים.

טריפסינוגן במצבי מחלה

פנקראטיטיס עלולה להיות תוצאה של שפעול לא מתאים של טריפסינוגן בבלוטת הלבלב. מספר סוגים של פנקראטיטיס יכולים להיות קשורים עם צורות מוטנטיות של טריפסינוגן. מוטציה בעמדה 117 של ארגינין של טריפסינוגן קטיוני הרגישה לטריפסין, נחשבת כזו המשחקת תפקיד בפנקראטיטיס תורשתית, שהיא צורה נדירה של פנקראטיטיס על בסיס פגם גנטי המופיעה כבר בגיל צעיר. מוטציה זו הגורמת לביטול נקודת הביקוע התקנית של טריפסינוגן, עלולה לגרום לאובדן שליטה ולאפשר עיכול-עצמי הגורם לפנקראטיטיס (Whitcomb וחב' ב-Nature Genetics משנת 1996). מוטציות נוספות שהתגלו אף הן עלולות להיות קשורות לפתוגנזה של פנקראטיטיס (Rebours וחב' ב-Digest Liver Dis משנת 2011).

פנקראטיטיס היא מחלה דלקתית של בלוטת הלבלב, שמתחילה בתאים האצינריים וגורמת לסבל ואף לתמותה (Pandol וחב' ב-Gstroenterology משנת 2007). כבר בשנת 1896 הציע הפתולוג Hans Chiari שפנקראטיטיס חריפה אינה נובעת כתוצאה מזיהום, אלא במנגנון שהלבלב הורס את עצמו בתהליך של עיכול עצמי, ומאז הפך השפעול של טריפסין שלא בעתו למוקד של מחקר להבנת הפתו-ביולוגיה של פנקראטיטיס. שפעול טרם-עת של טריפסין הודגם במודלים של פנקראטיטיס חריפה בחיות (Lerch ו-Gorelick ב-Med Clin North Am משנת 2000, Mithofer וחב' ב-Am J Physiol משנת 1998, Saluja וחב' ב-Am J Physiol משנת 1987 ו-Lee וחב' באותו כתב עת משנת 1999).

שפעול מוקדם של טריפסינוגן בפנקראטיטיס חריפה

על פי Letch וחב' ב-Med Clin משנת 2000, השפעול המרבי של טריפסינוגן מתרחש ב-pH שבין 4.5 ו-5.5., שעה שהפירוק המרבי של טריפסינוגן מתבצע ב-pH גבוה יותר. התפקיד של ה-pH בשפעול של טריפסינוגן על ידי האנזים cathepsin B נלמד לאורך ספקטרום רחב של מצבי pH שונים, ונמצא שהאנזים הפרוטאוליטי האחרון מגלה פעילות בין pH5.0 ל-pH8.0. ההפרשה האקסוקרינית של חלבוני הלבלב המחושבת לתא בודד, גדולה יותר מהפרשה אקסוקרינית דומה של כל בלוטה או רקמה אחרת בגוף.

המיקום התוך-אצינרי של שפעול טריפסין במהלך פנקראטיטיס חריפה

פרקציונציה תוך תאית ואנליזה של תמצית פנקראטית מיד לאחר תחילת התהליך של פנקראטיטיס, סיפקו נתונים באשר למיקומו של הטריפסינוגן המשופעל. מחקרים אלה הצביעו על התפקיד של cathepsin B שהוא אנזים ליזוזומאלי המסוגל לשפעל טריפסינוגן (Hofbauer וחב' ב-Am J Physiol משנת 1998). נתון זה הוביל לפיתוח של מה שמכונה "Co-localization hypothesis", הקובע שבהתרחשות פנקראטיטיס חריפה אנזימים ליזוזומאליים וזימוגנים מתאחים ליצירה של מבנים הקרויים co-localization organelles. יתרה מכך, הועלתה הנחה שבתוך האורגנלות הללו האנזים cathepsin B משפעל טריפסינוגן לטריפסין.

מחקרים הראו ששפעול טרם-עת של טריפסינוגן מתרחש במבנים הקשורים לממברנה, הדומים לבועיות (vesicles) הנוצרות על ידי קו-לוקליזציה של זימוגן וליזוזומים. בבועיות אלו הפרוטאזה הליזוזומאלית cathepsin B משפעלת טריפסינוגן, והטריפסין שנוצר יכול לשפעל אנזימים עיכוליים אחרים בתוך התאים האצינריים, כנראה בדרך דומה לזו ששפעול זה מתבצע בתריסריון. מחקרים in vitro שהדגימו ש-cathepsin B יכול לשפעל טריפסינוגן, תומכים בתיאוריה של פעילות אנזים זה in vivo (על פי Saluja וחב' ב-Gastroenterology משנת 1997,ו-Teich וחב' באותו כתב עת משנת 2002). נראה שבחסר של cathepsin B פחות מ-1% של טריפסינוגן עובר הידרוליזה, אך מעניין ששפעול טריפסינוגן על ידי cathepsin B אינו מהווה צעד פתוגני במטופלים עם פנקראטיטיס תורשתית עם המוטציות D22G ו-K23R.