主細胞

主細胞とは

主細胞は、胃小窩の特に底部に偏在し、ペプシノーゲンを分泌する細胞である。ペプシノーゲンは壁細胞が分泌する塩酸によってN末端側が加水分解され、消化酵素のペプシンとなる。ペプシンはプロテアーゼであり、タンパク質の分解を触媒する。

関連：壁細胞

図１　胃腺の構造

分泌され、塩酸で活性化されたペプシンもまた、不活性のペプシノーゲンに作用し、自身の数をさらに増やしていく。ペプシンの活性中心はペプチドがはまる「溝」のような構造をとっているが、ペプシノーゲンはN末端がその部位にフタをして、活性を抑えている。

もし活性型ペプシンを翻訳によって生産していれば、主細胞内部でタンパク質を分解してしまうことが予想される。それゆえ、ペプシノーゲンという安定な前駆体を分泌している。

ペプシンは活性中心に2つのアスパラギン酸を持った、“アスパラギン酸プロテアーゼ”の一種である。

片方のアスパラギン酸残基が一般塩基触媒として水分子からプロトンを奪い、活性化した水分子がペプチド結合のカルボニル炭素を求核攻撃する。すると四面体型のオキソアニオン中間体ができるが、それをもう一つのアスパラギン酸残基が安定化し、反応効率を高める。そして最後にC-N結合が切断され、ペプチドは二つに分かれることとなる。

図２　反応機構

反応の至適pHは強酸性で、温度は37～42度である。基質ポケットの大きさの関係から疎水性残基、特に芳香族アミノ酸のN末端側の切断を好む。

胃の次に位置する十二指腸においては、粘膜が重炭酸イオンを多く分泌することでｐHが高くなっており、ペプシンの働きは抑えられる。

図３　ペプシコーラ

主細胞のペプシンの分泌は、胃酸を分泌する壁細胞と同様の制御が働いている。その第一は副交感神経である。嗅覚、味覚、視覚等で食べ物を把握すると、その情報が伝わってアセチルコリンを放出する。アセチルコリンはGPCRのムスカリン受容体に結合し、ペプシノーゲンが放出される。幽門部のG細胞が出すガストリン、クロム親和性細胞が分泌するヒスタミンもまた放出を促進する。

漢方の用途として、消化を促進する”健胃”というものがある。センブリをはじめとする苦味健胃、ミカン科の芳香性健胃薬が有名であるが、これらは強力な味やにおいを持つ。強い刺激を受けた味覚、嗅覚から副交感神経にシグナルが伝わり、主細胞や壁細胞での胃酸・ペプシノーゲンの放出を促進するのである。

・胃小窩細胞

参考文献

・わかもと製薬　胃のしくみと働き

・ペプシコーラ　

・今月の分子　PDB

・生理学会　教育

・Wikipediaの各項目

　主細胞

　ペプシン

　Protease