Ферменты желудочно кишечного тракта: Фермент протеолитические в желудочно-кишечном тракте

Содержание

Фермент протеолитические в желудочно-кишечном тракте


    Протеолитические ферменты желудочно-кишечного тракта млекопитающих [c.430]

    Необходимо подчеркнуть, что специфичность действия выражена у различных ферментов в неодинаковой степени. Принято говорить о существовании ферментов, обладающих относительной и абсолютной специфичностью действия. В первом случае речь идет о ферментах, под влиянием которых изменяется ряд близких по химическому строению веществ, во втором — о ферментах с очень узким диапазоном действия. К числу первых относятся, например, многие протеолитические ферменты желудочно-кишечного тракта (пепсин, трипсин, химотрипсин и др.). Представителем вторых является, например, уреаза (см. стр. 137) — фермент, расщепляющий мочевину на СОа И ННз. [c.124]

    Так как белки под влиянием протеолитических ферментов разлагаются в желудочно-кишечном тракте до аминокислот, то естественно возникает вопрос, нельзя ли заменить белок искусственно приготовленной смесью аминокислот Такая замена вполне возможна. Если сбалансировать смесь, введя в нее аминокислоты в оптимальном соотношении, то можно получить продукт, пригодный для питания и заменяющий естественные белки. Разумеется, к такой пище необходимо добавить витамины, жиры, углеводы, но это касается в равной мере и белковой пищи из естественных продуктов. Питательная ценность растительных белков может быть повышена, если добавить к ней чистые аминокислоты из числа тех, которых мало в природном растительном белке. 

[c.66]

    Отсюда следует важный вывод о том, что под в л и я п и е м со в-местного действия группы протеолитических ферментов белки пищи распадаются в желудочно-кишечном тракте до аминокислот. [c.317]

    Муцины — гликопротеиды, содержащиеся в слизях, слюне, желудочном и кишечном соке. Играют защитную роль, ослабляя степень раздражения слизистой желудочно-кишечного тракта химическими и механическими воздействиями. Муцины богаты сиаловой кислотой, что.обусловливает ингибирование ими агглютинации эритроцитов вирусами. Сиаловые кислоты соединяются эфирной связью с серином и треонином белкового компонента. Муцины устойчивы к действию протеолитических ферментов. 

[c.23]

    Ферменты широко используют в медицине, например в заместительной терапии в составе лечебных препаратов. Пероральное введение фенилаланин-аммиак-лиазы снижает уровень фенилаланина в крови при фенилкетонурии. Протеолитические ферменты, амилазу и липазу применяют при заболеваниях желудочно-кишечного тракта и печени. В последние годы накопились данные об эффективности пррпленения протеиназ в энзимотерапии злокачественных новообразований. Это объясняется большей проницаемостью мембран раковых клеток для гидролитических ферментов в сравнении с нормальными клетками, благодаря чему опухолевые клетки быстро лизируются при введении смеси протеиназ (препарат папайотин ). Протеолитические ферменты — плазмин и активирующие его стрептокиназу и урокиназу используют для растворения тромбов в кровеносных сосудах коллагеназу — для рассасьгаания рубцовых образований эластазу — для задержки развития атеросклероза лизоцим — для лечения конъюнктивитов дезоксирибонуклеазу из стрептококка (стрегггодорназа) — для лечения заболеваний верхних дыхательных путей и роговицы глаза. 

[c.75]


    Препарат, получаемый из сычугов телят и ягнят молочного возраста. Содержит сумму протеолитических ферментов желудочно-кишечного тракта. [c.140]

    Как известно, ряд ферментов синтезируется в организме в неактивной форме предшественника фермента. В этом случае специфический белок-фермент образуется из неспецифического белка-предшественника, еще неспособного выполнять каталитическую функцию, и его превращение в биокатализатор происходит под влиянием субстрата, который играет ведущую роль в соответствующей перестройке специфического белка в фермент. Появление ферментативной активности в данном случае может быть сопряжено с изменением конформации полипептидной цепи, агрегацией субъединиц фермента, разрушением специфического ингибитора ферментов. Протеолитические ферменты, катализирующие различные процессы пищеварения в желудочно-кишечном тракте, например трипсин и химотрипсин, синтезируются в неактивной форме в виде трипсиногена и химотрипсиногена. Активация их происходит за счет протеолиза, катализируемого ферментом трипсином. Как видно, трипсин активирует пре-фермент и регулирует необходимое количество активной формы фермента. 

[c.438]

    При контакте с НС1 белки в желудке денатурируются, утрачивая третичную структуру в результате разрушения водородных связей. Это обусловливает раскручивание полипептидной цепи и увеличивает доступность белка для действия протеолитических ферментов (протеаз). Низкий pH вызывает также разрушение большинства микроорганизмов, поступающих в желудочно-кишечный тракт. [c.287]

    Белки, поступившие в организм с пищей, в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ) расщепляются до аминокислот при действии группы протеолитических ферментов — пептидгидролаз по современной номенклатуре широко известно их тривиальное название — протеазы, или протеиназы. Эти ферменты катализируют гидролитическое расщепление пептидной связи в белках, представляющее собой экзэргонический процесс, при котором АС имеет отрицательное значение и полностью сдвигает равновесие реакции в сторону образования продуктов реакции. Пептидгидролазы относятся по классификации ферментов к классу гидролаз, их шифр КФ 3.4.1—3.4.4. 

[c.361]

    Белки пищи подвергаются в желудочно-кишечном тракте животных действию ряда пищеварительных соков, содержащих протеолитические ферменты (пептид-пептидогидролазы). В ре- [c.184]

    Картина превращения пищевых белков в желудочно-кишечном тракте была бы неполной, если бы мы прошли мимо тех изменений, которые претерпевают белки (аминокислот ы) в кишечнике под действием разнообразных микроорганизмов, населяющих в огромном количестве этот участок пищеварительной трубки. Роль микроорганизмов впереварива-н и и белков незначительна, поскольку в желудочно-кишечном тракте человека и животных имеется весь набор протеолитических ферментов, необходимых для расщепления белков. Но часть аминокислот в кишечнике, до их всасывания, используется микробами в качестве источника питагшя. 

[c.319]

    Слюна не содержит протеолитических ферментов, и переваривание белков начинается в желудке. В желудочно-кишечном тракте (см. рис. 35) белки претерпевают ряд изменений, прнводящ,их их к продуктам, способным к нормальному всасыванию. В желудке белки пищи под влиянием пепсина в присут- [c.362]

    Детально изучены протеолитические ферменты желудочно-кишечного тракта животных главными эндопептидазами этой [c.259]

    Физиологическая роль протеолитических систем желудочно-кишечного тракта ясна с помощью этих ферментов принятые с пищей белки подвергаются гидролизу, в основном, вероятно, до составляющих их аминокислот. Протеолитические ферменты некоторых микроорганизмов обеспечивают способность последних к инвазии животной ткани. Такова, например, функция кол-лагеназы у некоторых спороносных анаэробов lostridia). Установлено, что превращение фибриногена в фибрин в крови млекопитающих катализируется протеолитическим ферментом, отщепляющим от фибриногена пептид (стр. 79). Внутриклеточные протеолитические системы, вероятно, катализируют распад белков в клетке. Ряд исследований посвящен вопросу о возможном участии этих ферментов также и в синтезе пептидных связей реакции, представляющие обращение гидролиза таких связей, осуществлены при помощи различных ферментных препаратов. 

[c.260]

    Ферментные добавки используют при кормлепии различных сельскохозяйственных животных крупного рогатого скота, свиней, овец, птицы. Они особенно эффективны при откорме молодняка, который растет наиболее быстро и у которого процессы обмена веществ наиболее интенсивны. У поросят, например, протеолитические и другие ферментные системы желудочно-кишечного тракта развиты относительно слабо. Поэтому рацион подсосных поросят необходимо обогащать ферментами. Ферментные препа- 

[c.299]

    Белки, переваривание в желудочно-кишечном тракте. Расщепление пищевого белка начинается в желудке, где на него действует желудочный сок. В состав желудочного сока входит протеолитический фермент пепсин (мол. масса 34 ООО) и соляная кислота. Содержание соляной кислоты в желудочном соке поддерживает его pH в пределах 1,5—2,5. Это оптимальное значение для действия пепсина. Пепсин (Ксубстратной специфичностью. В образовании пептидной связи, чувствительной к действию пепсина, как правило, участвует аминогруппа гомоциклв- [c.14]


    Ведущим признаком желудочно-кишечного синдрома является острая диаррея, возникающая вследствие почти полной гибели кишечного эпителия. Однако причина гибели животных в этом случае точно не выяснена. В этом смысле предполагались различные возможности, такие, как дегидратация, потеря электролитов, бактериемия, освобождение протеолитических ферментов, но несомненно, что причиной смерти оказывается не только один из перечисленных факторов. Роль некоторых из них в настоящее время изучена более подробно. Munday и Pover [г] изучали потерю натрия из желудочно-кишечного тракта облученных крыс и пришли к выводу, что ее нельзя рассматривать в качестве главной причины смерти. Эти авторы вводили внутривенно Na и нашли, что скорость выделения изотопа из кишечника увеличивается лишь непосредственно перед гибелью животных. Они показали также, что введение хлористого натрия внутрибрюшинно увеличивает продолжительность жизни облученных животных приблизительно лишь на один день. 
[c.517]

    Как известно, многие протеолитические ферменты желудочно-кишечного тракта, такие, как пепсин, химотрипсин, трипсин синтезируются в животном организме в форме неактивных предшественников (преферментов) — пепсиногена, химотрипсиногена, трипсиногена — и находятся во внутриклеточных образованиях, так называемых зимогеновых гранулах. Поступая в желудок или тонкий кишечник, преферменты превращаются в активные ферменты. 

[c.215]

    Трипсин ” . Тринсин — протеолитический фермент желудочно-кишечного тракта, выделяемый поджелудочной железой в виде неактивного предшественника трипсиногена. В настоящее время трипсиноген и трипсин получены в кристаллическом виде. [c.304]

    Установлено, что протеолитические ферменты желудочно-кишечного тракта сначала вырабатываются в виде неактивных белков, которые лишь впоследствии при определенных условиях превращаются в активные ферменты. На это явление впервые обратили внимание еще в начале XX столетия И. П. Павлов и его сотруд1 ик Н. П. Шеповальников. Они открыли в составе кишечного сока фермент энтерокиназу, которая активирует действие 

[c.135]

    В связи с тем что для биосинтеза организм использует не готовые пищевые белки, а продукты их гидролитического расщепления — аминокислоты, процесс переваривания белков в организме настроен таким образом, чтобы лишить белки пищи их видовой и тканевой специфичности. До 97 % белков пищи под действием протеолитических пищеварительных ферментов желудочно-кишечного тракта (табл. 12.5) подвергаются мно гостадийному, селективному гидролизу, в результате которого образуются свободные аминокислоты, используемые в дальнейшем клетками организма для синтеза собственных, специфических белков. Белки опорных тканей — коллаген и эластин не подвергаются гидролизу. В процессах гидролиза сложных белков наряду с протеолитическими ферментами принимают участие ферменты, гидролизующие простетические группы углеводной, липидной и нуклеотидной природы. [c.373]

    Гидролиз пептидных связей протеолитическими ферментами желудочно-кишечного тракта in vitro белков дрожжей и водородных бактерий 1йв Рогожину и др., 1976] [c.81]


Работа пищеварительных ферментов в желудочно-кишечном тракте. | План-конспект урока по биологии (8 класс) на тему:

Самоанализ урока

Урок проводила Панарина Г.В. учитель биологии МБОУ Лицей Классический  г.о. Самара.

Урок проходила в 8  классе 16.01.2017

Тема урока: « Работа пищеварительных ферментов в желудочно-кишечном тракте».

Цель урока:  научить распознавать ферменты пищеварительных секретов ЖКТ и их действие на питательные вещества в процессе пищеварения.

Тип    урока:    урок    изучения    нового    материала,    что    соответствует

поставленной цели.

Задачи урока

 Образовательные:

-Развивать знания о процессе пищеварения, показать различие между понятиями  « продукты питания» и « питательные вещества»;

-Раскрыть значение  пищеварительных ферментов и  показать их работу в ЖКТ;

-Формировать знания о химических процессах в разных отделах ЖКТ,

-Закрепить знания о правильном питании и образе жизни.

Развивающие:

-Развивать умения ориентироваться в отделах ЖКТ и отличать действие одних  ферментов от других;

– Находить необходимую информацию, анализировать ее, сравнивать, выделять главное, обобщать, делать выводы;

-Развивать умения работать с таблицами, с опорно-логическими схемами, узнавать органы на рисунках.

Воспитательные:

-Формировать научное мировоззрение, воспитывать биологическую культуру;

-Формировать мировоззренческое представление о правильном питании;

-Формировать бережное отношение к своему здоровью и здоровью окружающих людей;

-Поднимать мотивацию обучения, интерес  к предмету посредством использования  дополнительной информации, межпредметных связей, мультимедийного проектора.

 Отбор учебного материала:

Содержание урока соответствовало его основной цели, а так же принципам научности, доступности и последовательности изложения. Теоретические положения связывались с личным опытом учащихся. Структура и объем учебного материала были адаптированы в соответствии с программными требованиями и возможностями учащихся.

Методы и приемы работы учителя на уроке:

Отбор методов обучения был произведен в соответствии с целями, задачами, содержанием урока и с учетом материала, изложенного в учебнике.

1. Методы организации и осуществления учебно-познавательной деятельности:

Словесные методы обучения -разъяснение и пояснение учителя, словесное акцентирование на наиболее значимых положениях, свойствах Это позволяет обучающимся , посредством слушания, запоминать, осмысливать, активно воспринимать и усваивать учебный материал.

Наглядные методы обучения – ( презентация, индивидуальные информационные листы, рисунки), обеспечили визуальное восприятие действительности. Наглядные методы обучения обязательно предлагаются, в той или иной мере в сочетании со словесными методами.

2.  Методы стимулирования и мотивации учебной деятельности:

Обеспечение возникновения положительных эмоций по отношению к учебной деятельности; создание на занятии ситуаций значимости изучения нового материала ( научность, связь с жизнью, системность, последовательность).

 Репродуктивная деятельность учащихся дополняется творческой за счет постановки проблемных вопросов при изложении нового материала.

Формы организации учебного процесса: фронтальная, индивидуальная, групповая.

Межпредметные связи:  химия, медицина, математика.

Оборудование: мультимедийный проектор, компьютер, экран, раздаточный материал, презентация.

Концепция урока: научить обучающихся  8 класса различать пищеварительные ферменты , их свойства и  действие  на питательные вещества в ЖКТ.

Личностная значимость изучаемого для обучающегося : иметь представление о процессе пищеварения  в собственном организме за счет работы пищеварительных ферментов и бережном отношении к своему здоровью.

Планируемый результат: учащийся углубляет знания строении пищеварительной системы, о биохимических процесса, происходящих в ЖКТ за счет работы пищеварительных ферментов ,  о последствиях, к которым может привести неправильный образ жизни человека.

Структура урока включала следующие элементы:

– организационный момент;

– актуализация знаний;

– изучение нового материала;

– рефлексия.

Организация урока:

Урок начинался с организационного момента, задача которого подготовить обучающихся к работе на уроке. Этот этап урока , хотя и был непродолжительным, позволил быстро включить обучающихся в ход урока.

Затем была проведена актуализация  знаний за счет рассказа легенды о ферментах, она  послужила вспомогательным материалом для изучения новой темы,  повысила интерес обучающихся к новому химическому веществу собственного организма и попыталась доказать необходимость ферментов  для клеток и организма в целом.

Затем обучающимся , была предложена схема пищеварения в ЖКТ с объяснением, которая является основой- инструментом в изучении процессов расщепления пищевых продуктов и веществ в разных отделах ЖКТ.  Поэтапно были предложены схемы пищеварения в ротовой полости,  в полости желудка и кишечника, которые учащиеся изучают и анализируют самостоятельно. Находят по схеме ферменты и показывают на какие вещества они  влияют и что в конечном итоге образуется.  После разбора опорно-логических схем учащиеся самостоятельно заполняют в своих информационных листах таблицы ферментов.  Для поддержания внимания и мыслительной активности учащихся при изложении нового  материала  использовались  ситуационные вопросы, связанные с жизнью, а  для   поддержания   интереса   учащихся   применялись внутрипредметные и межпредметные связи (химия, математика, медицина ), учащиеся подключались к их обсуждению, побуждались к подкреплению теоретических   положений    собственными    примерами. После того, как были разобраны все ферменты и заполнены таблицы, ребята поделились на группы и была проведена игра , где каждая группа отвечала на вопрос олимпиадного уровня, это  позволило осуществить первичный контроль за усвоением нового материала. Примененные с этой целью задания носили яркий  характер, что способствовало повышению интереса к изучаемой теме и  более глубокому анализу учащимися пройденного материала.

 Общая оценка урока:

Структура и содержание урока способствовали взаимосвязанному решению основных задач урока. Атмосферу урока можно назвать психологически комфортной для учащихся.  С классом установлены диалоговые формы общения, при которых учащиеся свободно высказывали свою точку зрения, показали умение слушать друг друга и фронтально взаимодействовать. Ребята включены в учебную деятельность и показали высокий уровень ее сформированности в классе.

Все поставленные задачи удалось реализовать полностью.


Биология Пищеварение в желудке и кишечнике

На уровне одиннадцатого грудного позвонка располагается желудок — расширенная часть пищевой трубки объёмом около 2 л. Как и остальные отделы желудочно-кишечного тракта, желудок состоит из 3 оболочек: соединительнотканной, мышечной и внутренней слизистой. Слизистая оболочка образует складки, в которые открываются выводные протоки желез, выделяющих желудочный сок.

Желудочный сок — бесцветная жидкость, содержащая слизь, пищеварительные ферменты и 0,5% раствор соляной кислоты (HCl). Кислота активизирует пищеварительные ферменты и убивает бактерии. Слизь защищает стенки желудка от самопереваривания.

Среди пищеварительных ферментов ведущая роль принадлежит пепсину, который превращает сложные молекулы белка в простые, а  также липазе, расщепляющей эмульгированные жиры молока. Иногда слизистая оболочка воспаляется, что приводит к гастриту, который может перерасти в язву желудка, а та — в сквозное отверстие в стенке желудка.

Попадая в желудок, пища накапливается и задерживается там на 8-10 часов. В результате сокращения стенок, она перетирается и, смешиваясь с желудочным соком, приобретает консистенцию жидкого супа. После этого пища через отверстие, окружённое сфинктерами, проходит из желудка в тонкую кишку.

Необходимо отметить, что при попадании в желудок испорченной пищи или веществ, раздражающих его стенку, возникает рвота, в результате которой вредные вещества выбрасываются из организма. Если необходимо вызвать искусственную рвоту, следует раздражать пальцами корень языка, рецепторы которого связаны с центром рвотного рефлекса, расположенного в головном мозге.

Тонкая кишка — орган, имеющий длину 5-6 метров и состоящий из 3 отделов: двенадцатиперстной, тощей и подвздошной кишок. В двенадцатиперстную кишку открываются протоки поджелудочной железы и печени.

Самый большой внутренний орган организма — печень, ее масса составляет 1,5 кг. Печень располагается справа под диафрагмой в верхнем отделе брюшной полости. На ее нижней поверхности справа располагается желчный пузырь — резервуар, собирающий желчь, которая вырабатывается клетками печени.

Желчь представляет собой густоватую зеленовато-жёлтую жидкость, которая активизирует пищеварительные ферменты, эмульгирует жиры, создаёт щелочную среду в тонком кишечнике, усиливает перистальтику кишечника. Желчь вырабатывается непрерывно и накапливается в желчном пузыре, а оттуда периодически выделяется в кишечник.

Порой из веществ, образующих желчь, формируются желчные камни. Они, раздражая стенку желчного пузыря, приводят к его воспалению — холециститу. При перекрытии выводного протока пузыря развивается панкреатит.

Помимо выработки желчи печень участвует в выработке витамина А, оказывает влияние на процессы кроветворения. Особенно важна барьерная функция — печень останавливает и обезвреживает ядовитые вещества, попадающие в кровь.

В изгибе двенадцатиперстной кишки находится поджелудочная железа. Именно ей принадлежит главная роль в переваривании пищевой массы.

Попадая в тонкий кишечник, пища подвергается воздействию кишечного и панкреатического соков, желчи.

Кишечный сок представляет собой мутноватую жидкость, которая состоит из жидкой части и комочков слизи, содержит отмершие клетки кишечного эпителия. При разрушении этих клеток освобождаются ферменты, участвующие в пищеварении.

Панкреатический сок, или сок поджелудочной железы представляет собой бесцветную жидкость и содержит ферменты, расщепляющие белки, жиры, углеводы. Следует отметить, что эти ферменты становятся активными только в двенадцатиперстной кишке.

Желчь, создавая щелочную среду, способствует перистальтике кишечника и ускоряет процессы всасывания. Соли желчных кислот облегчают всасывание жиров и других веществ, нерастворимых в воде.

В тонком кишечнике пища за счёт перистальтики кишечника перемешивается с пищеварительными соками, а затем продвигается к толстому кишечнику.

границ | Метагеномное исследование углевод-активных ферментов в желудочно-кишечном тракте саудовских овец

Введение

Пищеварительный тракт человека и животных является домом для разнообразной экосистемы из триллионов микробных клеток (Qin et al., 2010; Costello et al., 2012). Пищеварительная микробиота придает способности, которые не закодированы геномом млекопитающих. В частности, внутренние (то есть закодированные геномом хозяина) пищеварительные способности млекопитающих чрезвычайно снижены и в основном ограничиваются крахмалом, сахарозой и лактозой (Cantarel et al., 2012; Эль Каутари и др., 2013а). Одна из ключевых ролей пищеварительной микробиоты заключается в том, чтобы помочь хозяину переваривать свой рацион, в частности большое количество сложных углеводов, содержащихся в рационе млекопитающих. Пищеварительная микробиота человека и широкого круга животных в последнее время стала поддаваться углубленному изучению благодаря появлению метагеномных методов на основе ДНК, не требующих культивирования кишечных микробов. Технологический прогресс дает возможность исследовать как таксономические, так и функциональные профили микробной ДНК, извлеченной из микробных сообществ, с постоянно увеличивающейся глубиной.Наиболее многочисленные исследования микробиоты, безусловно, относятся к пищеварительной микробиоте человека, которая во многих исследованиях была связана со здоровьем и болезнями. Пищеварительная микробиота других млекопитающих также широко изучалась, в основном путем отбора проб фекалий и их анализа таксономического разнообразия с помощью секвенирования 16S РНК (Ley et al., 2008). Для сравнения, в меньшем количестве исследований пытались решить вопрос о функциональном пищеварительном потенциале, хотя Muegge et al.(2011) показали, что диета формирует как таксономический, так и функциональный профиль микробиоты млекопитающих. Основные движущие силы этих таксономических и функциональных сдвигов соответствуют самому пищеварительному тракту (многокамерные ферментеры передней кишки по сравнению с ферментерами задней кишки) и фактическому составу пищи (Sanders et al., 2015). За исключением крахмала, полисахариды растительного происхождения не перевариваются ферментами млекопитающих и расщепляются и ферментируются их пищеварительной микробиотой. Это особенно важно для травоядных животных, которые получают свои углеводы исключительно из некрахмалистой растительной пищи, и особенно для видов, живущих в суровых условиях, когда максимум энергии должен быть получен из небольшого количества растительного корма.Это переваривание сложных углеводов растительного происхождения, как известно, затруднено из-за неподатливой природы большинства растительных углеводов, которые в ходе эволюции стали устойчивыми к ферментативному перевариванию (Mba Medie et al., 2012), а также из-за того, что разнообразие расщепляемых связей таково, что один геном может кодировать соответствующие разнообразные ферменты, необходимые для расщепления растительных полисахаридов до ферментируемых сахаров (El Kaoutari et al., 2013a).

Овцы ( Ovis arie s) — исключительно травоядные млекопитающие, которые были одними из первых одомашненных сельскохозяйственных животных.Из нескольких сотен пород овец, определенных Продовольственной и сельскохозяйственной организацией Объединенных Наций, в качестве домашнего скота в Саудовской Аравии обычно содержатся три породы овец, а именно овцы Наджди, Ноайми (Авасси) и Харрей (Харри) (дополнительный рисунок 1). Эти породы хорошо переносят жаркую и холодную погоду королевства. В дикой природе эти овцы пасутся на невысокой зеленой траве, клевере и сене. Эти три породы используются для производства мяса, но овцы Наджди и Ноайми (Авасси) также используются для производства молока.Как и у всех овец, у этих животных типичный желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) жвачных животных, включающий четыре ферментационные камеры, состоящие из рубца, ретикулума, омасума и сычуга, за которыми следуют тонкая кишка и толстая кишка (рис. 1). Общепризнано, что расщепление и ферментация грубого корма происходит в первых четырех ферментационных камерах (Herrero et al., 2013; Morgavi et al., 2013), но лишь немногие исследования сосредоточены на дистальных отделах кишечника, за исключением фекалий. Чтобы точно оценить пищеварительную роль нижележащего кишечника овец, мы провели метагеномное исследование одной овцы Наджди, одной Ноайми (Авасси) и одной овцы Харрей (Харри), в ходе которых исследовали микробиоту в трех участках ЖКТ (тонкая кишка, средняя кишка). -толстой и прямой кишки) для каждого животного.Мы также провели углубленный анализ генов углевод-активных ферментов, кодируемых микробиотой, чтобы оценить лигноцеллюлолитический потенциал в этих трех субсайтах.

Рисунок 1. Схематическое изображение пищеварительного тракта овцы . Сайты, которые были выбраны, показаны в черных ящиках.

Материалы и методы

Коллекция образцов

Три овцы (одна Наджди, одна Ноайми и одна Харрей) были получены на скотобойне Джидды.Образцы, использованные в этом исследовании, были взяты сразу после умерщвления животных в соответствии с передовой ветеринарной практикой. Животные, использованные в этом исследовании, были в возрасте 12–20 месяцев и получали сухую смесь Ammophila Arenaria, Medicago sativa, Hordeum vulgare и Sorghum bicolor в течение 10–25 дней на бойне перед умерщвлением. Схематическое изображение пищеварительной системы овец и мест отбора проб представлено на рисунке 1. Около 30–35 г пробы из средней части тонкой и средней части толстой кишки, а также из области прямой кишки были собраны в стерильные пробирки Falcon емкостью 50 мл.Образцы кишечника были в основном полужидкими, в то время как ректальные образцы часто были твердыми. Сразу после отбора образцы выдерживали в холодильнике в течение 24–28 ч, а затем погружали в раствор набора AquaStool (MultiTarget Pharmaceuticals LLC, Колорадо, США) в соответствии с инструкциями производителя.

Экстракция ДНК

Бактериальную ДНК

экстрагировали и очищали с использованием коммерческого набора QIAamp DNA Stool Mini Kit (Qiagen: https://www.qiagen.com/) в соответствии с протоколом производителя.Для выделения ДНК использовали 200 мг каждого образца животного. Количественную оценку и оценку выделенной ДНК проводили с помощью спектрофотометра NanoDrop ND-1000 (NanoDrop, Inc.). Экстрагированные материалы хранили при температуре -80°С до использования. Концентрация выделенной ДНК указана в дополнительной таблице 1.

Метагеномный анализ

Образцы были отправлены в компанию LGC Genomics GmbH (Берлин, Германия) для выполнения всех задач секвенирования. В качестве технологии секвенирования была выбрана технология Illumina MiSeq V3, позволяющая считывать парные концы длиной 300 п.н.Все чтения последовательности были депонированы в архиве чтения последовательностей (Leinonen et al., 2011).

Секвенирование ампликона 16S рДНК и предварительная обработка данных

Области V3–V4 бактериального гена 16S рРНК были амплифицированы с использованием двух универсальных праймеров 341F (CCTACGGGNGGCWGCAG) и 785R (GACTACHVGGGTATCTAAKCC), дополненных штрих-кодами, специфичными для образца, для мультиплексирования во время секвенирования. Первичные выходные данные секвенирования были демультиплексированы с использованием инструмента Illumina bcl2fastq 1.8.4 для создания файлов FASTQ, соответствующих каждой библиотеке.Перед вырезанием последовательностей штрих-кода и адаптера были отфильтрованы считывания со следующими критериями: (i) считывания с более чем одним несовпадением на штрих-код, (ii) считывания с отсутствующими штрих-кодами, односторонними штрих-кодами или конфликтующими парами штрих-кодов и (iii ) читается с конечной длиной <100 оснований.

Перед обнаружением праймеров и отсечением учитывались дополнительные критерии фильтрации. Таким образом, для дальнейшего анализа были оставлены только чтения с парами праймеров (Fw-Rev или Rev-Fw) и чтения с менее чем тремя несовпадениями на праймер.Кроме того, после удаления последовательностей праймеров все чтения были обращены в прямо-обратную ориентацию праймера. Прямое и обратное чтение объединяли с помощью BBMerge v34.48 (http://bbmap.sourceforge.net/). Качество чтения контролировали с помощью FastQC (http://www.bioinformatics.babraham.ac.uk/projects/fastqc/) для каждого образца. Прочтения со средним показателем качества Phred <33 или содержащие неоднозначные основания удалялись.

Кластеризация

операционных таксономических единиц (OTU) была выполнена с использованием Mothur v1.35.1 с использованием порога идентичности 97% (метод Cluster.split). Репрезентативные последовательности каждой OTU были запрошены с помощью Ribosomal Database Project версии 11.4 (https://rdp.cme.msu.edu/) с использованием BLAST со следующими параметрами: E – значение 1 или меньше и процент идентичности 90 % или выше. Затем разнообразие OTU было проанализировано с использованием QIIME v1.9.0 (http://qiime.org/) в соответствии со стандартным рабочим процессом для определения принадлежности всех OTU к разным таксономическим уровням и группам. Внутривыборочное разнообразие (альфа-разнообразие и индекс разнообразия Шеннона H), а также межвыборочное разнообразие (бета) рассчитывали с использованием пакета R «vegan» (Oksanen et al., 2017). Последующий анализ и визуализация результатов выполнялись с помощью пользовательских R-скриптов на основе пакета «ggplot2» (Wickham, 2009). Иерархическая кластеризация между выборками была выполнена с использованием функции «hclust» R (R Core Team, 2016) с «полным» методом, примененным к матрице расстояний, полученной из бета-разнообразия, с использованием функции «betadiver» из «веганского» пакета.

Анализ данных последовательности метагеномных дробовиков

Предварительная обработка выходных данных секвенирования дробовика была выполнена в соответствии с тем же рабочим процессом, который описан выше.Сборку прочтений проводили с помощью Trinity (Grabherr et al., 2011) с параметрами по умолчанию. В дополнительной таблице 2 приведены статистические данные о секвенировании и сборке для каждого образца.

Анализ углеводно-активных ферментов по данным метагеномики

Обнаружение собранных последовательностей ДНК, кодирующих ферменты, активные в отношении углеводов, было выполнено с использованием FASTY (Pearson et al., 1997) против пользовательской библиотеки последовательностей, состоящей из каталитических доменов примерно 150 000 последовательностей гликозидгидролазы (GH), полисахаридлиазы ( PL), гликозилтрансферазы (GT), углеводные эстеразы (CE), вспомогательную активность (AA) и связанные с ними углеводсвязывающие модули (CBM), полученные из базы данных углевод-активных ферментов (www.cazy.org; Ломбард и др., 2014). Мы сохранили как положительные совпадения те, которые имели идентичность 30% или более и значение e 10 -6 или лучше с последовательностью в библиотеке.

Результаты и обсуждение

Структура сообщества и разнообразие, полученные на основе анализа 16S

Всего было получено 625 937 последовательностей 16S рРНК из трех участков кишечника (тонкая кишка, толстая кишка и прямая кишка) трех овец. Полученные последовательности 16S рРНК представляют собой 7147 уникальных OTU, которые можно отнести к 24 типам, 69 отрядам и 186 родам.В целом в бактериальных сообществах преобладали Firmicutes (42,5% от общего числа последовательностей и 72% различных OTU), за которыми следовали Bacteroidetes (21,5% последовательностей и 13,9% OTU), Proteobacteria (11,5% от общего числа последовательностей). и 2,6% OTU), Candidate Division TM7 (7,7% последовательностей и 3,4% OTU), Actinobacteria (2,5% всех последовательностей и 2,8% OTU) и Planctomycetes (6% последовательностей и 1,5% ОТЕ).Другие типы были представлены в незначительных пропорциях в диапазоне от 2% до <0,1% последовательностей и OTU (таблица 1).

Таблица 1. Численность (количество последовательностей) и разнообразие (OTU) на уровне типа для всех образцов овец (объединенных) .

Таксономические профили у трех животных вдоль кишечного тракта были в целом сходными, особенно на уровне типа. Основная микробиота кишечного тракта трех овец состояла из основных типов, включая Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacteria , подразделение кандидатов TM7 и Proteobacteria .

Профили микробиоты толстой кишки и прямой кишки овец Нажди были в значительной степени схожими, несмотря на незначительные таксономические различия (дополнительная фигура 2). Фактически, ректальная микробиота этого животного характеризовалась более высоким количеством OTU в пределах Firmicutes , особенно Clostridiales порядка с 1152 различными OTU по сравнению с 845 OTU в толстой кишке. Bacteroidales (основной порядок Bacteroidetes ) были одинаково представлены как в толстой, так и в прямой кишке, в то время как этот тип был более многочисленным в толстой кишке (33.7% последовательностей), чем в прямой кишке (17,6% последовательностей). Разнообразие в пределах трех участков ЖКТ у трех животных показано на дополнительном рисунке 4. Тонкий кишечник овец Нажди имел уникальный таксономический профиль по сравнению с толстым кишечником и прямой кишкой с очень низким разнообразием (индекс альфа-разнообразия 39,5) и особенно большое количество последовательностей, принадлежащих Proteobacteria , при этом 66% от общего числа последовательностей соответствуют родам Escherichia и Shigella .Род Lactobacillus ( Firmicutes ) также был широко представлен в тонком кишечнике овец Наджди с 29% от общего количества последовательностей (дополнительная таблица 3).

Образцы, полученные из толстой и прямой кишки овец ноайми, имели очень похожие таксономические профили как на уровне типа, так и на уровне отряда. Они характеризовались преобладанием Firmicutes (в основном Clostridiales ), Bacteroidetes (в основном Bacteroidales ) и Planctomycetes (в основном Planctomycetales ).Количество последовательностей и OTU на уровне порядка указано в дополнительной таблице 4.

Здесь снова тонкая кишка имела отличный таксономический профиль по сравнению с другими участками кишечника. Он характеризовался низким разнообразием различных бактериальных групп (всего всего 555 OTU и индекс α-разнообразия 92,1) и особенно низкой относительной численностью членов Bacteroidetes , что составляет <1,5% от общего числа последовательностей. Кроме того, тонкий кишечник был обогащен другими типами, такими как Actinobacteria, Tenericutes, Proteobacteria и подразделением-кандидатом TM7 (новый тип-кандидат) по сравнению с другими подсайтами (рис. 2 и таблица 2).

Рисунок 2. Численность (количество последовательностей 16S рРНК) и разнообразие (количество уникальных OTU) у трех овец и в различных подсайтах кишечника на уровне типа . Размер кругов пропорционален общему количеству последовательностей, а цвет представляет количество уникальных OTU для каждой данной таксономической группы и образца.

Таблица 2. Численность (количество последовательностей 16S рРНК) и разнообразие (количество уникальных OTU) у трех овец и различных участков кишечника на уровне типа .

Микробные сообщества в кишечном тракте овец Харрей следовали той же тенденции, что и у двух других овец, с самым высоким микробным разнообразием, обитающим в толстой кишке и прямой кишке, и очень низким содержанием Bacteroidetes в тонком кишечнике. Мы наблюдали самую высокую численность Candidate Division TM7 и Cyanobacteria в тонком кишечнике по сравнению с двумя другими субсайтами (рис. 2 и таблица 2).

Таким образом, распределение микробных сообществ в данном подсайте кишечника кажется стабильным у трех изученных здесь животных.Микробное разнообразие и относительное обилие коррелировали с частью тела. В целом, тонкая кишка характеризовалась низким микробным разнообразием и численностью по сравнению с толстой кишкой и прямой кишкой (дополнительная фигура 4). На уровне типа наиболее поразительным наблюдением является очень низкая численность Bacteroidetes в тонком кишечнике трех овец по сравнению с другими участками кишечника. Бактериальные сообщества толстой кишки и прямой кишки характеризовались высоким преобладанием представителей Firmicutes ( Clostridiales ) и Bacteroidetes ( Bacteroidales ).

Иерархическая кластеризация, основанная на бета-разнообразии между различными участками овец и кишечника, подтвердила результаты, описанные выше. На дополнительной диаграмме 3 показано, что разнообразие микробиоты овец в толстой и прямой кишке было сходным друг с другом (особенно в пределах одного и того же животного), в то время как все образцы из тонкой кишки имели определенный профиль и группировались вместе.

Наконец, мы отмечаем, что большая часть идентифицированных OTU из разных выборок не принадлежала ни к одному известному типу или типу-кандидату и была помечена как «неклассифицированная».Доля неклассифицированных OTU варьировала от ~8% в тонком кишечнике до ~18% в толстом кишечнике овец Харрей (рис. 2 и таблица 2).

Анализ CAZyme (функциональный анализ)

Чтения каждого образца были собраны в контиги. В то время как окончательное количество прочтений, полученных для каждого образца, было того же порядка (от 1,5 до 2,9 миллиона прочтений), количество собранных контигов было меньше и с большей средней длиной для трех образцов тонкой кишки (дополнительная таблица 2). , предполагая, что тонкий кишечник овец может характеризоваться более низкой концентрацией организмов, чем два других отдела.Напротив, не было существенной разницы в количестве собранных контигов и в длине контигов для образцов толстой кишки или ректальных образцов.

Поскольку ферменты, активные в отношении углеводов, часто имеют модульную структуру, в которой каталитический домен присоединен к различному количеству других доменов, которые могут быть каталитическими или связывающими углеводы, все контиги были проанализированы путем попарного сопоставления с библиотекой примерно из 150 000 отдельных функциональных доменов ( модули), полученные из пяти основных категорий модулей, описанных в базе данных углеводно-активных ферментов, а именно гликозидгидролаз (GH), полисахаридлиаз (PL), углеводных эстераз (CE), гликозилтрансфераз (GT), вспомогательной активности (AA) и CBM (Lombard et al., 2014). Из общего числа ~1,5 миллиона контигов было обнаружено 59 337 генов, кодирующих активные углеводы ферменты (в среднем ~6600 на участок тела), что составляет ~4% от общего числа собранных контигов. Количество семейств CAZy для каждого участка тела и каждого животного приведено в дополнительной таблице 5. Не было обнаружено сходства с ферментами категории AA, что не является неожиданным, учитывая, что ферменты AA представляют собой оксидоредуктазы, утилизирующие кислород, а три подсайта образцов являются строго анаэробный.Была рассчитана относительная численность семейств CAZyme, участвующих в расщеплении гликозидной связи [гликозидгидролазы (GH) и полисахаридлиазы (PL)], и полученные профили показаны на рисунке 3 для 32 наиболее распространенных семейств. Независимо от животного профиль GH и PL в образцах тонкой кишки намного ниже, чем в других местах, вероятно, из-за более низкой концентрации бактерий, ситуация аналогична той, которая наблюдается в двенадцатиперстной кишке человека, где только очень можно обнаружить ограниченное количество CAZymes из-за более низкой концентрации резидентных бактерий (Angelakis et al., 2015). С другой стороны, когда 32 наиболее многочисленных семейства были ранжированы по их средней численности в подучастках, одни и те же семейства, как правило, находились в одном и том же ранге, независимо от животного (рис. 3) для подучастков толстой кишки и прямой кишки. Напротив, семейный профиль трех образцов тонкой кишки заметно отличался, с гораздо более низким средним значением и разным рангом для наиболее многочисленных семей. Это наблюдение отражает то, что наблюдалось при анализе 16S, при этом толстая кишка и ректальные участки были намного богаче и разнообразнее, чем тонкая кишка.

Рисунок 3. Профиль CAZymes для каждого животного в каждом подразделе . Среднее число для каждого семейства GH или PL по субсайтам и животным использовалось для выбора 32 наиболее распространенных деградирующих семейств.

Затем мы исследовали предполагаемую функцию, кодируемую наиболее распространенными семействами углевод-активных ферментов в толстой кишке и ректальных образцах, а именно. сайты с наиболее многочисленными профилями (рис. 3). В этих участках, независимо от животного и для обоих участков, Gh23 неизменно является наиболее многочисленным семейством, что отражает универсальную роль крахмала/гликогена в качестве центрального источника питательных веществ и резервной макромолекулы.Другие наиболее распространенные семейства включают семейства с разными субстратами (Gh3 и Gh4) и более специфические семейства, такие как Gh53 (α-L-арабинофуранозидазы), Gh30 (N-ацетил-β-глюкозаминидазы), GH78 (α-L-рамнозидазы), GH97. (крахмал), GH92 и Gh48 (α-маннозидазы), GH77 (амиломальтаза), Gh39 и GH95 (α-L-фукозидаза), Gh46 (α-галактозидаза), CE4 и CE1 (деацетилазы), Gh43 (сиалидаза и другие улозоновые кислоты) гидролазы), Gh35 (лизоцимы). Интересно, что относительное количество ферментов, которые нацелены на целлюлозу и ксилан, ниже, чем то, что было обнаружено в крупномасштабном метагеномном исследовании коровьего рубца (Hess et al., 2011; Таблица 3).

Таблица 3. Количество целлюлаз и ксиланаз в рубце коров и овец; α-маннозидаза и β-N-ацетилглюкозаминидаза показаны для сравнения .

Выводы

Большинство исследований пищеварительной микробиоты сосредоточено на фекалиях животных (или человека), которые, как предполагается, представляют разнообразие (таксономическое и функциональное) микробов, участвующих в расщеплении сложных углеводов и гликанов. Меньше исследований сосредоточено на рубце травоядных и еще меньше на кишечнике.Наше исследование показывает замечательную функциональную стабильность профилей CAZyme в толстой кишке и ректальных участках всех исследованных овец. Эта функциональная устойчивость согласуется с более ранними наблюдениями за микробиотой кишечника человека (El Kaoutari et al., 2013b). Функциональная избыточность пищеварительной микробиоты жвачных может объяснить приспособляемость этих животных к различным типам кормов и к быстрым изменениям рациона.

Было обнаружено, что семейства ферментов, нацеленных на целлюлозу и ксилан, менее распространены в дистальных отделах кишечника овец, чем в метагеномных исследованиях рубца коровы.И наоборот, было обнаружено, что семейства ферментов, вовлеченных в пептидогликан (например, Gh35) и грибковые полисахариды (например, Gh26, Gh30), представлены в большем количестве, чем в рубце. В совокупности эти наблюдения подтверждают идею о том, что основная часть расщепления целлюлозы происходит в верхней части желудочно-кишечного тракта (т. рубца в кишечник вместе с остаточными волокнами.Неожиданным последствием является осознание того, что фекалии жвачных животных, которые часто анализируют для поиска микробных генов, участвующих в деградации клеточных стенок растений, вероятно, являются плохим показателем лигноцеллюлолитического потенциала их хозяина.

Заявление об этике

Животные были куплены на скотобойне в Джидде, Саудовская Аравия, сразу после умерщвления.

Вклад авторов

Концептуализация, BH, SA, ER и HA; Сбор проб, SA; экстракция ДНК, АЭ; Компьютерные анализы углеводно-активных ферментов, ЭД и ВЛ; Анализ данных, ЧД, АЭ, ВЛ; Письмо, BH с помощью AE, SA и VL.

Заявление о конфликте интересов

Обрабатывающий редактор заявил об общей принадлежности, хотя и не о сотрудничестве, с несколькими авторами ED, VL, BH и заявил, что процесс, тем не менее, соответствовал стандартам справедливого и объективного обзора.

Другие авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Этот проект финансировался Департаментом научных исследований (DSR) Университета короля Абдель Азиза, Джидда, в рамках гранта №.67/130/35-HiCi. Также признается финансирование со стороны IDEX Aix-Marseille (грант Microbio-E) и Национального агентства исследований (грант № ANR-14-CE06-0020).

Дополнительный материал

Дополнительный материал к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https://www.frontiersin.org/article/10.3389/fmicb.2017.00666/full#supplementary-material

.

Дополнительный рисунок 1. Фотографии трех изученных пород овец. (А) Нажди; (Б) Ноайми; (С) Харрей.

Дополнительный рисунок 2. Относительная распространенность (% последовательностей 16S рРНК) и разнообразие (количество уникальных OTU) у трех овец и различных кишечных подсайтов на уровне порядка . Размер кругов пропорционален % последовательностей, а цвет представляет количество уникальных OTU для каждой данной таксономической группы и образца.

Дополнительный рисунок 3. Иерархическая группировка выборок на основе бета-разнообразия .

Дополнительный рисунок 4.Диаграмма рассеяния индекса разнообразия Шеннона (H) и индекса альфа-разнообразия Фишера для всех образцов .

Дополнительная таблица 1. Концентрация ДНК для каждого извлеченного участка .

Дополнительная таблица 2. Статистика секвенирования и сборки метагеномных данных, полученных с каждым образцом .

Дополнительная таблица 3. Численность (количество последовательностей 16S рРНК) и разнообразие (количество уникальных OTU) у трех овец и различных подсайтов кишечника на уровне рода .

Дополнительная таблица 4. Численность (количество последовательностей 16S рРНК) и разнообразие (количество уникальных OTU) у трех овец и различных подсайтов кишечника на уровне типа .

Дополнительная таблица 5. Количество CAZymes, обнаруженных по семействам, для каждого животного и каждого субсайта .

Ссылки

Ангелакис, Э., Армугом, Ф., Каррьер, Ф., Бачар, Д., Ложье, Р., Лажье, Дж. К., и другие. (2015). Метагеномное исследование микробиоты двенадцатиперстной кишки выявляет связь с ожирением. PLoS ONE 10:e0137784. doi: 10.1371/journal.pone.0137784

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Костелло, Э. К., Стагаман, К., Детлефсен, Л., Боханнан, Б. Дж., и Релман, Д. А. (2012). Применение экологической теории к пониманию человеческого микробиома. Наука 336, 1255–1262. doi: 10.1126/science.1224203

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Эль Каутари, А., Армугом, Ф., Гордон Дж. И., Рауль Р. и Хенриссат Б. (2013a). Обилие и разнообразие углевод-активных ферментов в микробиоте кишечника человека. Нац. Преподобный Микробиолог. 11, 497–504. doi: 10.1038/nrmicro3050

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Эль Каутари А., Армугом Ф., Лерой К., Виалеттес Б., Миллион М., Рауль Д. и др. (2013б). Разработка и проверка микрочипа для исследования CAZymes, кодируемых микробиомом кишечника человека. PLoS ONE 8:e84033. doi: 10.1371/journal.pone.0084033

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Grabherr, M.G., Haas, B.J., Yassour, M., Levin, J.Z., Thompson, D.A., Amit, I., et al. (2011). Сборка полноразмерного транскриптома из данных RNA-Seq без эталонного генома. Нац. Биотехнолог. 29, 644–652. doi: 10.1038/nbt.1883

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Эрреро, М., Гавлик, П., Valin, H., Notenbaert, A., Rufino, M.C., Thornton, P.K., et al. (2013). Использование биомассы, производство, эффективность кормов и выбросы парниковых газов от глобальных систем животноводства. Проц. Натл. акад. науч. США 110, 20888–20893. doi: 10.1073/pnas.1308149110

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Гесс, М., Щирба, А., Иган, Р., Ким, Т.В., Чокхавала, Х., Шрот, Г., и соавт. (2011). Метагеномное открытие генов и геномов, разлагающих биомассу, из коровьего рубца. Наука 331, 463–467. doi: 10.1126/science.1200387

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Ley, R.E., Hamady, M., Lozupone, C., Turnbaugh, P.J., Ramey, R.R., Bircher, J.S., et al. (2008). Эволюция млекопитающих и их кишечных микробов. Наука 320, 1647–1651. doi: 10.1126/science.1155725

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Ломбард В., Голаконда Рамулу Х., Друла Э., Коутиньо П.М. и Хенриссат Б. (2014). База данных углеводно-активных ферментов (CAZy) в 2013 г. Nucleic Acids Res. 42, Д490–Д495. doi: 10.1093/nar/gkt1178

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Мба Меди Ф., Дэвис Г. Дж., Дранкур М. и Хенриссат Б. (2012). Анализ генома подчеркивает различные биологические роли целлюлаз. Нац. Преподобный Микробиолог. 10, 227–234. doi: 10.1038/nrmicro2729

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Моргави, д.П., Келли, У. Дж., Янссен, П. Х., и Эттвуд, Г. Т. (2013). Микробная (мета)геномика рубца и ее применение в производстве жвачных животных. Животное 7 (Приложение 1), 184–201. doi: 10.1017/s1751731112000419

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Muegge, B.D., Kuczynski, J., Knights, D., Clemente, J.C., Gonzalez, A., Fontana, L., et al. (2011). Диета способствует сближению функций кишечного микробиома в филогенезе млекопитающих и у человека. Наука 332, 970–974.doi: 10.1126/science.1198719

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Оксанен Дж., Бланше Ф.Г., Френдли М., Киндт Р., Лежандр П., МакГлинн Д. и др. (2017). Веган: экологический пакет сообщества . Версия пакета R 2.4–2.

Qin, J., Li, R., Raes, J., Arumugam, M., Burgdorf, K.S., Manichanh, C., et al. (2010). Каталог микробных генов кишечника человека, созданный с помощью метагеномного секвенирования. Природа 464, 59–65. дои: 10.1038/природа08821

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Основная группа

R (2016 г.). R: Язык и среда для статистических вычислений . Вена: Фонд статистических вычислений R. Доступно в Интернете по адресу: https://www.R-project.org/

.

Sanders, J.G., Beichman, A.C., Roman, J., Scott, J.J., Emerson, D., McCarthy, J.J., et al. (2015). У усатых китов уникальный кишечный микробиом, сходный как с плотоядными, так и с травоядными. Нац. коммун. 6:8285. doi: 10.1038/ncomms9285

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Уикхэм, Х. (2009). ggplot2: элегантная графика для анализа данных . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Springer-Verlag.

Академия Google

Пищевые ферментные добавки при желудочно-кишечных заболеваниях

Название: Пищевые ферментные добавки при желудочно-кишечных заболеваниях

Объем: 17 Выпуск: 2

Автор(ы): Джанлука Яниро, Сильвия Печере, Валентина Джорджио, Антонио Гасбаррини и Джованни Каммарота

Принадлежность:

Ключевые слова: Желчные кислоты, глютеновая болезнь, ферментные добавки, желудочно-кишечные заболевания, непереносимость лактозы, недостаточность поджелудочной железы.

Abstract: Предыстория: Пищеварительные ферменты способны расщеплять белки, углеводы и липиды, а их добавки могут играть роль в лечении расстройств пищеварения, от непереносимости лактозы до кистозного фиброза. На сегодняшний день на рынке доступно несколько составов пищеварительных ферментов, отличающихся друг от друга по составу. с точки зрения типа фермента, источника и происхождения, а также дозировки.

Методы: этот обзор, выполненный посредством несистематического поиска доступной литературы, предоставит обзор современных знаний о добавках пищеварительных ферментов при желудочно-кишечных расстройствах, обсуждение использование ферментов поджелудочной железы, лактазы (-галактозидазы) и конъюгированных желчных кислот, а также изучение перспектив на будущее добавки пищеварительных ферментов.

Результаты: В настоящее время ферменты животного происхождения представляют собой установленный стандарт лечения, однако растущее исследование растительных и Полученные из микробов ферменты открывают большие перспективы в развитии терапии пищеварительными ферментами.

Вывод: новые возможности замены ферментов оцениваются также при лечении заболеваний, не связанных конкретно с ферментами. дефицит, тогда как комбинация различных ферментов может стать интригующим терапевтическим вариантом в будущем.

Химическое пищеварение | Биониндзя

Понимание:

• Ферменты переваривают большинство макромолекул пищи в мономеры в тонком кишечнике

    
Пища может перевариваться комбинацией двух методов – механического пищеварения и химического пищеварения

  • При химическом пищеварении пища расщепляется под действием химических агентов (таких как ферменты, кислоты и желчь)

Желудочные кислоты

  • Желудок содержит желудочные железы, которые выделяют пищеварительные кислоты для создания среды с низким pH (pH ~2)
  • Кислая среда денатурирует белки и другие макромолекулы, способствуя их общему пищеварению
  • Эпителий желудка содержит слизистая оболочка, предотвращающая повреждение слизистой оболочки желудка кислотами
  • Поджелудочная железа вырабатывает щелочные соединения (например,грамм. ионы бикарбоната), которые нейтрализуют кислоты при попадании в кишечник


Желчь

  • Печень вырабатывает жидкость, называемую желчью, которая хранится и концентрируется в желчном пузыре перед выбросом в кишечник
  • Желчь содержит желчь соли, которые взаимодействуют с жировыми шариками и делят их на более мелкие капли (эмульгирование)
  • Эмульгирование жиров увеличивает общую площадь поверхности, доступную для активности ферментов (липазы)


Ферменты

  • скорость химической реакции (т.е. пищеварения) за счет снижения энергии активации
  • Таким образом, ферменты позволяют процессам пищеварения протекать при температуре тела и на скорости, достаточной для обеспечения выживания
  • Ферменты специфичны для субстрата и, таким образом, могут обеспечивать независимое переваривание определенных молекул в различных местах

Примеры пищеварительных ферментов

Понимание:

•  Поджелудочная железа выделяет ферменты в просвет тонкой кишки

    
Пищеварительные ферменты секретируются преимущественно поджелудочной железой, хотя вносят свой вклад и другие органы (слюнные железы, желудок)

  • Тип секретируемого фермента и место его секреции зависят от конкретной макромолекулы, необходимой для гидролиза пищеварение)
  • Амилаза также секретируется поджелудочной железой для продолжения переваривания углеводов в тонкой кишке
  • Ферменты для гидролиза дисахаридов часто иммобилизуются на эпителиальной выстилке тонкой кишки, околоканальные белки
  • Люди обладают , а не фермент, способный расщеплять целлюлозу ( целлюлаза ) и, следовательно, проходит через организм непереваренным е.грамм. пепсин = pH 2)
  • Меньшие полипептидные цепи попадают в тонкий кишечник, где они расщепляются эндопептидазами , высвобождаемыми поджелудочной железой
  • Эти эндопептидазы оптимально работают в нейтральной среде (pH ~ 7), поскольку поджелудочная железа нейтрализует кислоты в кишечнике


Липиды

  • Расщепление липидов происходит в кишечнике, начиная с эмульгирования жировых шариков желчью, выделяемой из желчного пузыря
    Нуклеиновые кислоты

    • Поджелудочная железа также выделяет нуклеазы , которые расщепляют нуклеиновые кислоты (ДНК, РНК) на более мелкие нуклеозиды

    Расщепление глиадина in vitro желудочно-кишечными ферментами и пирролидонкарбоксилатпептидазой | Американский журнал клинического питания

    Получить помощь с доступом

    Институциональный доступ

    Доступ к контенту с ограниченным доступом в Oxford Academic часто предоставляется посредством институциональных подписок и покупок.Если вы являетесь членом учреждения с активной учетной записью, вы можете получить доступ к контенту следующими способами:

    Доступ на основе IP

    Как правило, доступ предоставляется через институциональную сеть к диапазону IP-адресов. Эта аутентификация происходит автоматически, и невозможно выйти из учетной записи с проверкой подлинности IP.

    Войдите через свое учреждение

    Выберите этот вариант, чтобы получить удаленный доступ за пределами вашего учреждения.

    Технология Shibboleth/Open Athens используется для обеспечения единого входа между веб-сайтом вашего учебного заведения и Oxford Academic.

    1. Щелкните Войти через свое учреждение.
    2. Выберите свое учреждение из предоставленного списка, после чего вы перейдете на веб-сайт вашего учреждения для входа в систему.
    3. При посещении сайта учреждения используйте учетные данные, предоставленные вашим учреждением.Не используйте личную учетную запись Oxford Academic.
    4. После успешного входа вы вернетесь в Oxford Academic.

    Если вашего учреждения нет в списке или вы не можете войти на веб-сайт своего учреждения, обратитесь к своему библиотекарю или администратору.

    Вход с помощью читательского билета

    Введите номер своего читательского билета, чтобы войти в систему. Если вы не можете войти в систему, обратитесь к своему библиотекарю.

    Члены общества

    Многие общества предлагают своим членам доступ к своим журналам с помощью единого входа между веб-сайтом общества и Oxford Academic. Из журнала Oxford Academic:

    1. Щелкните Войти через сайт сообщества.
    2. При посещении сайта общества используйте учетные данные, предоставленные этим обществом. Не используйте личную учетную запись Oxford Academic.
    3. После успешного входа вы вернетесь в Oxford Academic.

    Если у вас нет учетной записи сообщества или вы забыли свое имя пользователя или пароль, обратитесь в свое общество.

    Некоторые общества используют личные аккаунты Oxford Academic для своих членов.

    Личный кабинет

    Личную учетную запись можно использовать для получения оповещений по электронной почте, сохранения результатов поиска, покупки контента и активации подписок.

    Некоторые общества используют личные учетные записи Oxford Academic для предоставления доступа своим членам.

    Институциональная администрация

    Для библиотекарей и администраторов ваша личная учетная запись также предоставляет доступ к управлению институциональной учетной записью. Здесь вы найдете параметры для просмотра и активации подписок, управления институциональными настройками и параметрами доступа, доступа к статистике использования и т. д.

    Просмотр ваших зарегистрированных учетных записей

    Вы можете одновременно войти в свою личную учетную запись и учетную запись своего учреждения.Щелкните значок учетной записи в левом верхнем углу, чтобы просмотреть учетные записи, в которые вы вошли, и получить доступ к функциям управления учетной записью.

    Выполнен вход, но нет доступа к содержимому

    Oxford Academic предлагает широкий ассортимент продукции. Подписка учреждения может не распространяться на контент, к которому вы пытаетесь получить доступ. Если вы считаете, что у вас должен быть доступ к этому контенту, обратитесь к своему библиотекарю.

    Что вы должны знать о пищеварительных ферментах по сравнению с другимиПробиотики

    Пищеварительные ферменты и пробиотики работают вместе, но они очень разные. Пищеварительные ферменты ускоряют пищеварение и оптимизируют химические процессы в пищеварительной системе. Пробиотики — это живые микроорганизмы, которые помогают сбалансировать среду кишечника, чтобы он оставался здоровым и работал эффективно.

    Пищеварительные ферменты и пробиотики необходимы для здоровой пищеварительной системы. Хотя их функции очень разные, они оба улучшают пищеварительную функцию и предотвращают дисбаланс в кишечнике.Оба этих преимущества необходимы для поддержания хорошего здоровья кишечника, что оказывает сильное влияние на общее состояние здоровья.

    На самом деле, наши полезные кишечные бактерии помогают многим критическим процессам в организме, включая пищеварение, усвоение питательных веществ, иммунную функцию и выработку нейротрансмиттеров.

    Здоровье кишечника в целом сложно, и то же самое верно и для взаимосвязи между пробиотиками и пищеварительными ферментами.

    Некоторые люди могут задаться вопросом, лучше ли принимать одно, чем другое, или безопасно и эффективно принимать оба.В этой статье мы подробно рассмотрим пищеварительные ферменты и то, как они работают, как их функции сравниваются с пробиотиками, и как они дополняют друг друга для поддержания здорового пищеварения.

    Мы рассмотрим преимущества, то, что вы должны учитывать, прежде чем добавлять добавки, и наиболее эффективные способы включения пищеварительных ферментов и пробиотиков в свой рацион.

    Являются ли пищеварительные ферменты такими же, как пробиотики?

    Пищеварительные ферменты и пробиотики очень разные и по-разному влияют на здоровье кишечника.На самом деле они дополняют друг друга: пищеварительные ферменты улучшают процессы пищеварения, а пробиотики поддерживают здоровье пищеварительной среды. Слишком малое количество любого из них вредно для здоровья кишечника.

    Пробиотики — это живые микроорганизмы, и в кишечнике их живут миллиарды. Часто называемые «хорошими кишечными бактериями», пробиотики поддерживают не только пищеварение и всасывание, но также иммунную систему и выработку нейротрансмиттеров, и это лишь некоторые из них.

    Когда вы потребляете продукты с пробиотиками, такие как йогурт, квашеная капуста или кимчи, полезные бактерии в первую очередь предотвращают размножение вредных бактерий.Пробиотики также поддерживают сильный кишечный барьер, предотвращая попадание патогенов в кровь. Еще одной интересной функцией пробиотиков является их роль в создании определенных витаминов.

    Наконец, прием пробиотиков может помочь при диарее, вызванной приемом антибиотиков, синдроме раздраженного кишечника (СРК) и других проблемах с пищеварением. Когда пробиотики в кишечнике истощаются из-за определенных лекарств или состояний, здоровье пищеварительной системы, скорее всего, пострадает. Со временем дисбаланс кишечных бактерий также может способствовать повышенной кишечной проницаемости, ослаблению иммунной системы и даже изменениям настроения.

    Что такое пищеварительные ферменты?

    В отличие от пробиотиков, пищеварительные ферменты представляют собой неживые белки. Они секретируются в основном в поджелудочной железе и по всему пищеварительному тракту во рту, желудке и тонкой кишке. Их основная роль заключается в том, чтобы помочь расщеплять различные продукты, чтобы они были достаточно маленькими, чтобы организм мог извлекать и усваивать необходимые питательные вещества. Каждый тип уникален по роли, которую он играет в пищеварении, и типу макроэлементов, которые он расщепляет.

    Некоторые из наиболее распространенных пищеварительных ферментов включают:

    Амилаза: Нацелен на углеводы.

    Протеаза: Расщепляет белок на аминокислоты.

    Липаза: Помогает расщеплять и переваривать жир.

    Некоторые заболевания на самом деле вызывают недостаточное производство пищеварительных ферментов в организме.

    Например, непереносимость лактозы вызвана недостатком лактазы, фермента, расщепляющего лактозу, являющуюся молочным белком. Люди с этим расстройством испытывают сильный дискомфорт, когда принимают что-либо, приготовленное из молока, потому что лактоза не расщепляется.

    Заболевания и пищевая непереносимость, связанные со снижением выработки пищеварительных ферментов в организме, включают:

    • Lactose Intolerance
    • Bean Intolerance
    • Bean Cancreatitis
    • Рак поджелудочной железы
    • Blackcreatic Cancer
    • 40393
    • Chistic Deals
    • Chistic Fibrosise
    • Cystic Fibrosison

    Исследователи также смотрят на пути к тому, как жестокие ферменты могут воздействовать на непосредственное отношение к кишечнику.Одно недавнее исследование показало заметную пользу для детей с расстройствами аутистического спектра, когда они принимали добавки с пищеварительными ферментами в течение трех месяцев.

    Хотя пищеварительные ферменты предлагают многообещающие преимущества для людей с дефицитом, неясно, улучшают ли они пищеварение для тех, у кого нет особой потребности. Исследования очень ограничены, и на сегодняшний день они сосредоточены на рецептурных ферментах и ​​ферментах в сочетании с пробиотиками.

    Как пищеварительные ферменты работают в организме?

    Вам нужны пищеварительные ферменты для усвоения питательных веществ.Без них макроэлементы (углеводы, белки и жиры) не расщепляются эффективно, прежде чем они достигнут тонкой кишки для всасывания.

    В результате происходит нарушение всасывания и трата питательных веществ. Неправильно переваренная пища втягивает воду в наш кишечник, вызывая такие неприятные симптомы, как газы, вздутие живота, запоры и диарею. Дефицит фермента также обычно связан с изжогой и расстройством желудка.

    Нарушение всасывания, вызванное дефицитом ферментов, также может привести к дефициту витаминов и минералов.Если ваше тело не вырабатывает достаточно липазы, жир не может расщепляться. Тогда ваш организм не сможет усваивать жирорастворимые витамины A, D, E и K. Точно так же, если у вас частая диарея из-за неправильного пищеварения, вы, вероятно, потеряете электролиты и водорастворимые витамины.

    Хотя при некоторых тяжелых состояниях требуется заместительная ферментная терапия по рецепту, некоторые проблемы с пищеварением можно улучшить с помощью простого безрецептурного пищеварительного фермента.

    Например, прием лактазы может улучшить пищеварение у людей с непереносимостью лактозы.Люди с этим заболеванием не производят достаточное количество лактазы естественным путем. Добавка помогает организму расщеплять лактозу в молочных продуктах.

    В результате люди с непереносимостью лактозы могут без проблем включать в свой рацион больше молочных продуктов. Точно так же прием добавок с альфа-галактозидазой может улучшить пищеварение у людей, которые в противном случае не переносят бобовые.

    Можно ли вместе принимать пищеварительные ферменты и пробиотики?

    Совместный прием пробиотиков и пищеварительных ферментов может создать «лучший сценарий» для вашего пищеварения.Прием пробиотиков защищает пищеварительную систему от вредных кишечных бактерий и создает сбалансированную среду для пищеварения.

    Прием пищеварительных ферментов улучшает процесс пищеварения, обеспечивая правильное расщепление и усвоение пищи. Вместе пробиотики и пищеварительные ферменты помогают вам получить максимальную пользу от пищи, которую вы едите, поддерживая здоровое пищеварение.

    В большинстве случаев обе добавки считаются безопасными. Поскольку у каждого типа есть своя функция, нет никакого риска того, как они будут взаимодействовать, если вы возьмете их вместе.Взятие обоих может принести наибольшую пользу.

    Пищеварительные ферменты или пробиотики лучше для пищеварения?

    Выбор между пищеварительными ферментами и пробиотиками, а также принимать ли их вместе, зависит от вашего организма и ваших целей.

    Ваше тело не вырабатывает пробиотики, поэтому прием добавки потенциально полезен для пищеварения для всех. Прием пробиотиков может улучшить желудочно-кишечные симптомы, если у вас уже есть проблемы с пищеварением, но многие люди предпочитают принимать пробиотики в профилактических и поддерживающих целях.

    Если у вас есть пищевая аллергия или симптомы, указывающие на мальабсорбцию, стоит задуматься о потенциальном недостатке пищеварительных ферментов. Добавка может заметно улучшить ваше пищеварение.

    Рекомендации по добавкам пищеварительных ферментов

    Если вы подумываете о добавках пищеварительных ферментов, первое, что нужно учитывать, это то, что вы надеетесь получить от приема добавки. Если у вас есть определенное состояние или чувствительность, вызывающие дефицит, вам понадобится специальная добавка, чтобы дать вашему телу необходимую пищеварительную поддержку.

    При некоторых более тяжелых состояниях необходима добавка, отпускаемая по рецепту. В этом случае ваш врач определит лучшую добавку для вас. Как рецептурные, так и безрецептурные добавки выпускаются в виде таблеток, порошков и жидкостей, полученных из источников животного и растительного происхождения.

    Если вы хотите просто поддерживать здоровое пищеварение, вы можете попробовать безрецептурные добавки или включить в свой рацион натуральные источники пищеварительных ферментов. К продуктам с натуральными пищеварительными ферментами относятся:

    • Ананас
    • Папайя
    • Банан
    • Кефир
    • Киви
    • Мед
    • Квашеная капуста

    Однако они обычно чаще встречаются у людей, принимающих высокие дозы, или у людей, у которых может быть аллергия на определенные ферменты.

    Пробиотические добавки

    Добавление пробиотических добавок в ваш оздоровительный режим может поддержать оптимальное пищеварение и функцию кишечника, а также улучшить общее состояние здоровья. Пробиотики все чаще считаются основными добавками из-за связи между здоровьем кишечника и иммунной системой, а также психическим благополучием.

    Если вы решите принимать добавки с пробиотиками, необходимо учитывать некоторые моменты.

    Сначала выберите добавку, которая соответствует вашим потребностям. В вашем кишечнике живут триллионы микроорганизмов и несколько типов пробиотиков, которые по-разному воздействуют на организм.

    Поскольку существует так много типов пробиотиков, важно, чтобы вы не хватались за первую попавшуюся добавку. В зависимости от вашего тела и ваших целей, вы захотите выбрать продукт с различными высококачественными пробиотическими штаммами, которые показаны в клинических исследованиях для удовлетворения ваших потребностей в области здравоохранения.

    Наконец, обратите внимание на время. Лучшее время для приема пробиотиков — натощак. Многие люди предпочитают принимать их перед завтраком утром или перед сном вечером. Однако пищеварительные ферменты лучше всего работают, когда их принимают во время еды.

    Резюме

    Пищеварительные ферменты и пробиотики отлично подходят для пищеварения. Хотя они работают вместе, они приносят пользу организму по-разному.

    Пищеварительные ферменты могут ускорить и улучшить пищеварение.Тем не менее, текущие исследования показывают, что прием добавки дает наиболее заметную пользу людям, у которых есть определенный дефицит или потребность.

    С другой стороны, пробиотики

    полезны практически для всех, независимо от уровня здоровья, возраста или пола. Пробиотики поддерживают общее здоровье кишечника, в том числе бесперебойное пищеварение и функции кишечника, а также здоровую барьерную функцию кишечника, которая может поглощать питательные вещества из вашей пищи.

    При необходимости совершенно безопасно принимать вместе пищеварительные ферменты и пробиотики.На самом деле, некоторые исследования показывают, что пробиотики улучшают результаты ферментных добавок.

    Важно выбрать пищеварительный фермент, соответствующий вашим потребностям, исходя из ваших симптомов и продуктов, к которым чувствителен ваш организм.

    Пробиотик также лучше выбирать исходя из ваших потребностей. Например, Omni-Biotic Balance — это уникальная формула пробиотиков, которая способствует здоровому кишечнику и иммунной системе. Если у вас диарея, связанная с приемом антибиотиков, AB 10 от Omni-Biotic может восстановить баланс микробиома и облегчить состояние.

    Все продукты Omni-Biotic разработаны на основе глубоких исследований и обширных испытаний и адаптированы к конкретным потребностям здоровья. Независимо от того, решите ли вы включить пробиотики, пищеварительные ферменты или и то, и другое, тщательный выбор высококачественных продуктов для поддержания здоровья вашего кишечника также принесет пользу вашему здоровью в целом.

    Белки крови человека – секретируются в пищеварительную систему

    На основе анализа литературы и анализа данных было предсказано, что 92 белка будут локально секретироваться в пищеварительной системе.Пищеварительная система состоит из пищеварительного тракта, а также языка, слюнных желез, поджелудочной железы, печени и желчного пузыря. Переваривание пищи начинается во рту под действием ферментов слюны, вырабатываемых слюнными железами. Слюна также содержит муцин, который смазывает и защищает слизистую оболочку полости рта. Движение языка облегчает пережевывание и глотание пищи. Пища транспортируется изо рта в желудок через пищевод. Когда пища попадает в желудок, она подвергается дальнейшей обработке несколькими пищеварительными ферментами и соляной кислотой, выделяемой клетками, выстилающими стенку желудка.Снижение pH в результате высвобождения соляной кислоты необходимо для активности пищеварительных ферментов желудка. После попадания в двенадцатиперстную кишку кислое содержимое желудка нейтрализуется жидкостями, выделяемыми из двенадцатиперстной кишки и поджелудочной железы. Кроме того, желчь, вырабатываемая в печени и концентрирующаяся в желчном пузыре, а также ферменты поджелудочной железы выбрасываются в тонкую кишку, где они далее переваривают частицы пищи до молекул, которые всасываются эпителиальными клетками кишечника.Поверхности слизистых оболочек пищеварительного тракта защищены слизистым гелем, содержащим муцин. Секретируемые антибактериальные белки также играют ключевую роль в защите поверхностей слизистых оболочек. Они вырабатываются различными железистыми клетками пищеварительной системы.

    Функции белков, локально секретируемых в пищеварительной системе

    Все белки, которые секретируются в пищеварительную систему, были классифицированы в соответствии с функцией на основе ключевых слов молекулярной функции и биологических процессов Uniprot.Аннотации были распределены по приоритетам в следующей иерархии: свертывание крови, путь комплемента, острая фаза, цитокин, гормон, нейропептид, фактор роста, рецептор, лектин, транспорт, белок развития, защита, фермент, ингибитор фермента, транскрипция, иммунитет, клеточная адгезия. Каждому гену отводилась одна функция. Наш анализ показывает, что 26 белков, секретируемых в пищеварительной системе, не имеют аннотированной функции (рис. 1). Однако среди оставшихся 66 белков мы смогли выделить несколько белков с различными функциями, в том числе ферменты (n=37), катализирующие расщепление жиров, углеводов, белков и РНК, а также образование противомикробных веществ, ингибиторов ферментов (n= 7), регулирующие пищеварение и другие физиологические процессы, антимикробные и цитотоксические вещества, участвующие в иммунной защите (n=5).Другие секретируемые белки связаны с транспортом хлоридов и витаминов через кишечный эпителий, межклеточными коммуникациями и развитием.

    Рис. 1. Количество белков, которые локально секретируются в пищеварительную систему, с разбивкой по функциям. Аннотация основана на ключевых словах молекулярной функции и биологических процессов Uniprot. Каждая полоса кликабельна и дает результат поиска белков, принадлежащих к выбранной категории.

    Тканевая специфичность и классификация тканевого распределения

    Гены, кодирующие белки, локально секретируемые в пищеварительной системе, были дополнительно проанализированы в отношении экспрессии мРНК и классифицированы в соответствии с тканевой специфичностью и тканевым распределением.Подавляющее большинство генов показали экспрессию мРНК либо в тканях (n = 79), либо в группах (n = 10), т. е. уровень мРНК был как минимум в четыре раза выше в одной ткани или в группе из двух-пяти тканей по сравнению со всеми. другие ткани (рис. 2). Небольшая подгруппа генов (n = 3) была усилена тканью, т.е. демонстрировала в четыре раза более высокие средние уровни мРНК в одной или нескольких тканях по сравнению со средним уровнем мРНК. Кроме того, для большинства генов мРНК была обнаружена либо в одной ткани, либо в нескольких тканях (менее 30% проанализированных тканей).Несколько генов (n = 46) были обнаружены более чем в 30 процентах проанализированных тканей (рис. 3).

    Рис. 2. Количество генов, кодирующих белки, которые локально секретируются пищеварительной системой, с разбивкой по тканевой специфичности. Категории включают: обогащение ткани, определяемое как уровень мРНК в одной ткани, по крайней мере, в четыре раза выше, чем во всех других тканях; группа обогащенная, определяемая как в четыре раза более высокий средний уровень мРНК в группе из двух-пяти тканей по сравнению со всеми другими тканями; усиление ткани, определяемое как в четыре раза более высокий средний уровень мРНК в одной или нескольких тканях по сравнению со средним уровнем мРНК во всех тканях; экспрессируется во всех, определяется как ≥ 1 нТРМ во всех тканях; и не обнаружено, определяется как < 1 нТРМ во всех тканях. Рисунок 3. Количество генов, кодирующих белки, которые локально секретируются пищеварительной системой, классифицированные по распределению в тканях. Категории включают: выявлено у всех, определяется как n=100%; выявляется у многих, определяется как 31%=< n <100%; обнаружены у некоторых, определяемые как 1

    Происхождение белков, локально секретируемых пищеварительной системой

    Анализ экспрессии генов показал, что большинство обогащенных тканями белков, аннотированных как локально секретируемые в пищеварительной системе, продуцируются либо в поджелудочной железе (n=30), либо в слюнных железах (n=25) (рис. 4).Остальные белки кодировались генами с повышенным содержанием мРНК либо в желудке (n=12), либо в кишечном тракте (n=12).

    Рисунок 4. Количество обогащенных тканью генов, кодирующих белки, которые локально секретируются в пищеварительную систему, в зависимости от ткани с самым высоким уровнем мРНК. Каждая полоса кликабельна и дает результат поиска белков, принадлежащих к выбранной категории.

    Примеры белков, локально секретируемых пищеварительной системой

    Слюна, вырабатываемая слюнными железами, играет ключевую роль в переваривании пищи, а также в защите слизистой оболочки рта.Амилазы представляют собой группу пищеварительных ферментов, которые катализируют первую стадию химического расщепления пищевого крахмала и гликогена. Амилаза альфа 1А (AMY1A) специфична для слюнных желез и является ключевым компонентом слюны, продуцируемой серозными железистыми клетками слюнных желез. Муцинозные железистые клетки выделяют слюну, богатую муцином, который смазывает ротовую полость и защищает ее от микробов. Членом семейства белков муцина, обогащенным слюнными железами, является муцин 7 (MUC7). Другим белком, важным для уничтожения микробов, является противомикробный пептид гистатин 1 (HTN1).HTN1 защищает от бактерий, грибков и способствует заживлению ран.


    AMY1A
    MUC7
    HTN1

    Экзокринные железистые клетки поджелудочной железы секретируют различные пищеварительные ферменты. Одной из них является амилаза альфа-2А (AMY2A), и так же, как AMY1A и другие амилазы, она участвует в переваривании углеводов. Фермент, участвующий в переваривании белка, представляет собой химотрипсин-подобный член семейства эластаз 3A (CELA3A), член семейства эластаз сериновых протеаз.Он предпочтительно расщепляет белки после остатков аланина. Карбоксипептидазы — еще один тип ферментов, вырабатываемых исключительно поджелудочной железой. Карбоксипептидаза А2 (CPA2) нацелена на ароматические С-концевые остатки белков.


    ЭМИ2А
    СЕЛА3А
    цена за конверсию 2

    Белки также перевариваются в желудке специфическим для желудка ферментом пепсином. Пепсиноген 3 (PGA3) является одним из предшественников пепсина, который секретируется главными клетками желудка, а затем расщепляется с образованием активной формы фермента.Главные клетки также секретируют белок, участвующий в расщеплении жира, липазу F (LIPF), которая является специфичным для желудка членом семейства белков липазы. Другой тип железистых клеток желудка, париетальные клетки, вырабатывают соляную кислоту в ответ на стимуляцию гормоном гастрином (GAST). GAST секретируется G-клетками желудочного эпителия.


    PGA3
    LIPF
    ГАСТ

    Одним из белков, секретируемых в кишечнике, является дополнительный хлоридный канал 1 (CLCA1).Это транспортный белок, который способствует абсорбции молекул через кишечный эпителий. Кишечник также вырабатывает антимикробные пептиды, такие как дефенсин 5 (DEFA5), который секретируется клетками Панета в эпителии кишечника. Другие члены семейства белков дефензинов обнаружены в нейтрофилах, дыхательных путях, мочевыводящих путях и влагалище.


    CLCA1
    DEFA5

    Соответствующие ссылки и публикации

    Гистологический словарь – слизистая оболочка полости рта

    Гистологический словарь – слюнная железа

    Гистологический словарь – пищевод

    Гистологический словарь – поджелудочная железа

    Гистологический словарь – печень

    Гистологический словарь – желчный пузырь

    Гистологический словарь – желудок

    Гистологический словарь – двенадцатиперстная кишка

    Гистологический словарь – тонкая кишка

    Гистологический словарь – приложение

    Гистологический словарь – толстая кишка

    Гистологический словарь – прямая кишка

    .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.