Prečo peptidy nie sú perorálne biologicky dostupné
Tri prekážky za sebou: žalúdočná kyselina a pepsín, pankreatické proteázy a epitel utesnený tesnými spojmi. Každá jedna by sama stačila.
Peptidy sú zložené z tých istých aminokyselín ako bielkoviny v strave, ktoré sa trávia a vstrebávajú celkom dobre. Napriek tomu je biologická dostupnosť peptidov perorálnou cestou zvyčajne hlboko pod jedným percentom. Dôvodom nie je jedna prekážka, ale tri, zoradené za sebou.
Prekážka jedna: žalúdok
Žalúdočná šťava má pH okolo 1,5 až 3,5. To je dosť kyslé na priame poháňanie hydrolýzy peptidových väzieb a mimoriadne agresívne pri sekvenciách Asp-Pro a Asp-Gly. Pepsín, aktívny presne v tomto rozsahu pH, štiepi prednostne vedľa aromatických zvyškov — fenylalanínu, tryptofánu, tyrozínu.
Peptid s aromatickými zvyškami prichádzajúci do žalúdka je substrát, nie pasažier.
Prekážka dva: črevné proteázy
To, čo prežije žalúdok, sa v tenkom čreve stretne s pankreatickými enzýmami, každým s vlastnou špecificitou:
- Trypsín — štiepi za lyzínom a arginínom
- Chymotrypsín — štiepi za aromatickými zvyškami
- Elastáza — štiepi za malými zvyškami: alanínom, glycínom, valínom
- Karboxypeptidázy — odstraňujú zvyšky z C-konca
Spolu pokrývajú väčšinu aminokyselinovej abecedy. Kefkový lem pridáva aminopeptidázy a dipeptidylpeptidázy na povrchu enterocytov, takže aj peptid, ktorý sa neporušený dostane k črevnej stene, narazí na ďalšiu enzýmovú vrstvu ešte pred tým, než ju môže prekročiť.
Prekážka tri: samotný epitel
Predpokladajme, že peptid prežije oboje. Stále musí prekročiť bunkovú vrstvu utesnenú tesnými spojmi.
- Paracelulárne — medzi bunkami. Tesné spoje to obmedzujú zhruba na 10 Å; peptid nad približne 500 Da sa nezmestí.
- Transcelulárne — cez bunky. Vyžaduje prekročenie dvoch lipidových membrán, čo nabitá hydrofilná molekula zvláda zle.
- Sprostredkované prenášačom — výnimka. Transportér PepT1 aktívne prenáša di- a tripeptidy, čím sa vstrebávajú bielkoviny zo stravy a preto majú veľmi krátke peptidy ako KPV cestu, ktorú ostatné nemajú.
A čokoľvek vstrebané vstupuje do portálnej žily a prejde pečeňou pred vstupom do systémového obehu, kde ďalší metabolizmus odstráni viac.
Prečo toto formuje celý odbor
Problém troch prekážok vysvetľuje veľa o tom, ako sa peptidy skúmajú a formulujú:
- Vo výskumných protokoloch dominujú parenterálne cesty, lebo obchádzajú všetky tri.
- Veľmi krátke peptidy sú zvláštny prípad. Di- a tripeptidy majú transportér aj menší enzýmový povrch, preto sa vstrebávanie cez PepT1 opakovane objavuje v literatúre o tripeptidoch.
- Perorálna formulácia je inžiniersky problém, nie chemický. Jediný komerčne úspešný perorálny peptid tejto triedy kombinuje molekulu s látkou zvyšujúcou priepustnosť — SNAC — a aj tak je biologická dostupnosť okolo jedného percenta. Táto látka lokálne zvyšuje pH a prechodne zvyšuje priepustnosť membrány.
- Samotná odolnosť voči proteázam nestačí. Peptid navrhnutý na odolnosť voči DPP-4 stále čelí trypsínu, chymotrypsínu a epitelu.
Praktický záver pre laboratórnu prácu
Cesta podania nie je vedľajší detail protokolu — často je dominantnou premennou toho, či sa peptid vôbec dostane k cieľu. Zlúčenina s dobre zdokumentovanou aktivitou v bunkovom teste nemusí ukázať nič v perorálnom modeli z dôvodov, ktoré so zlúčeninou nesúvisia.
Náš článok o inžinierstve polčasu pokrýva modifikácie riešiace enzymatický rozklad a sprievodca sekvenciami to, ako v sekvencii nájsť miesta štiepenia.
Všetky uvádzané produkty a informácie sú určené výhradne na in-vitro výskum a laboratórne použitie. Nič z uvedeného nie je lekárska rada a nepredstavuje ani nenaznačuje žiadne terapeutické tvrdenie.