Elastaser representerer en gruppe proteaser nært knyttet til enzymer trypsin og chymotrypsin. De tilhører serineproteasene. Ni enzymer som tilhører elastasene, er hittil kjent for den menneskelige organismen.
Hva er elastaser?
Elastaser er uspesifikke proteaser som finnes i alle dyre- og menneskeorganismer. Navnet kommer av at de blant annet er i stand til å bryte ned kroppens egen elastin. Elastasene tilhører serinproteasene. Deres aktive senter inneholder den såkalte katalytiske triaden av asparaginsyre, serin og histidin. Videre tilhører elastasene også endoproteasene. De brytes ikke ned proteiner og polypeptidkjeder trinnvis, men spalt dem spesifikt aminosyrer og karakteristiske aminosyresekvenser. Proteinet brytes opp i peptidkjeden. Effekten av elastaser er ikke spesifikk. Dermed endogent proteiner kan også brytes ned fra elastin. Derfor er effekten av disse enzymer må begrenses av elastasehemmere. Blant elastasene skilles det mellom to former. Det er således bukspyttkjertelelastaser og granulocyttelastaser. Som navnet antyder, blir bukspyttkjertelelastaser (elastase 1) utskilt fra bukspyttkjertelen. Granulocytt elastase (elastase 2) finnes i nøytrofile granulocytter. Mangel på elastase 1 i avføringen betraktes som bevis på mangel på bukspyttkjertelen.
Funksjon, effekter og roller
Elastaser fungerer for å spalte peptidbindinger i proteiner eller polypeptidkjeder. Dette resulterer i dannelsen av mindre peptidkjeder eller enkelt aminosyrer. Bukspyttkjertelen elastase hjelper proteasene trypsin og chymotrypsin ved å bryte ned diettproteiner. Det dannes i bukspyttkjertelen som et inaktivt proenzym (zymogen) og etter frigjøring i tynntarm, konverteres til den aktive formen ved handlingen av trypsin. I denne prosessen spaltes en delvis kjede fra zymogenet. Spesielt elastase 1 spalter det fibrøse proteinet elastin. Elastin er en komponent av bindevev av lungene, blod fartøy og hud. Hovedfunksjonen i organismen er å gi støtte. Elastin gir form og støtte til organer. Siden det danner proteinnettverk via kryss på fire lysin molekyler, det kan ikke nedbrytes av mange proteaser. Imidlertid har elastase 1 muligheten til å gjøre det. Elastinkomponenter fra mat brytes ned og kan dermed nedbrytes videre til aminosyrer. Dessverre er effekten av elastase ikke-spesifikk, slik at den også kan angripe kroppens egne elastinstrukturer. For dette formål danner kroppen elastinhemmende proteiner som kan kontrollere den destruktive effekten av elastin. Disse proteinene inkluderer α1-antitrypsin, alfa-2-makroglobulin eller elafin. Den andre gruppen av elastaser representerer granulocytt elastase som ELA-2. Deres funksjon er å nedbryte fagocytoserte mikroorganismer som en del av en immunrespons mot infeksjon. Imidlertid handler de også ikke-spesifikt og angriper kroppens egen elastin. Hvis effekten av elastasehemmende proteiner er begrenset i prosessen, kan dette føre til ødeleggelse av lunge vev med dannelse av emfysem, blant annet.
Dannelse, forekomst, egenskaper og optimale verdier
I den menneskelige organismen er elastaser, uavhengig av deres synteseside, viktige støttespillere for immunsystem i bekjempelse av gramnegativt bakterier i fordøyelseskanalen, i lungene, og videre sår. I denne prosessen klyver de de tilsvarende proteinene på karboksysiden av hydrofob amino syrer, som inkluderer valin, glycin og alanine. Imidlertid, som allerede nevnt, er effekten deres alltid ikke-spesifikk. Menneskekroppen metaboliserer omtrent 500 milligram elastase daglig. Elastase brytes ikke ned i kroppen. Det skilles ut uendret i avføringen. Den utskillede mengden i avføringen kan brukes til å teste funksjon av bukspyttkjertelen. Det er sant at chymotrypsin også skilles ut i avføringen. Imidlertid kan bestemmelsen av elastase brukes tydeligere til diagnostiske formål. Normal elastase konsentrasjon er minst 200 mikrogram per gram avføring.
Sykdommer og lidelser
Et avføringselastasenivå som er for lavt indikerer mangel på bukspyttkjertelen. Hvis nivået er mellom 100 og 200 mikrogram per gram avføring, er det en mild til moderat dysfunksjon i bukspyttkjertelen. Verdier under 100 mikrogram indikerer alvorlig mangel på bukspyttkjertelen. Elastasedeteksjon i avføring er et karakteristisk diagnostisk trekk ved bukspyttkjertelinsuffisiens. Dette er det eksokrine funksjon av bukspyttkjertelen. Insulin produksjonen kan være upåvirket. Ved mangel i bukspyttkjertelen, for få fordøyelsesenzymer blir utskilt. Dette gjelder proteaser så vel som lipaser og amylaser. Mange matkomponenter når tyktarmen ufordøyd, hvor de videre brytes ned av patogen bakterie. Det patogene bakterier kan bare trives hvis tilstrekkelig ufordøyd matvarekomponenter fremdeles er til stede. Putrefaksjon og gjæringsprosesser utvikler seg, noe som fører til meteorisme, diaré og ubehag i magen. Siden fett ikke lenger brytes ned, kan fettavføring utvikles. Årsaken til hypofunksjon i bukspyttkjertelen kan være på grunn av akutt eller kronisk pankreatitt. Pankreatitt er vanligvis et resultat av selvfordøyelse av en del av bukspyttkjertelen på grunn av ikke utstrømning av fordøyelsessaft. Bukspyttkjertelen kan bli innsnevret på grunn av svulster eller gallestein. Utstrømningshindring på grunn av misdannelser er også mulig. Langvarig kronisk pankreatitt fører til langsiktig funksjonsnedsettelse av bukspyttkjertelen med redusert enzymproduksjon. Hvis det er en elastase 2-mangel på grunn av en genetisk defekt, kan immunsystem av den berørte pasienten er svekket. Dette fører stadig til livstruende infeksjoner. I tilfelle mangel på elastasehemmere som alfa-1-antitrypsin eller økt aktivitet av elastase i tilfelle lungebetennelse, lunge funksjonen kan være sterkt begrenset. På lang sikt utvikler dette seg til emfysem. I tilfeller av genetisk alfa-1-antitrypsinmangel, livslang erstatning terapi med genetisk konstruert alfa-1-antitrypsin er gitt.
