КАТЕПСИНЫ

КАТЕПСИНЫ — группа тканевых внутриклеточных ферментов — эндопептидаз (пептидил—пептидгидролаз), расщепляющих в белках и пептидах внутренние пептидные связи; осуществляют внутриклеточный распад белков и выполняют важную регуляторную функцию, участвуя в образовании и инактивации ряда ферментов, гормонов, биологически активных белков и пептидов.

При некоторых физиол, (напр., инволюция матки после беременности) и патол, состояниях (мышечная дистрофия, различные воспалительные процессы: ревматоидный артрит, подагра, эмфизема легких и др.) наблюдается повышение активности К. в тканях, что связано с выходом ферментов из лизосом. К. обнаружены практически во всех животных тканях.

Наивысшая активность К. определяется в печени, селезенке, железистой ткани, фагоцитирующих клетках (макрофагах и полиморфно-ядерных лейкоцитах), а также в быстро растущих и делящихся клетках.

На основании данных о функциональных группах, активного центра и механизме действия К. подразделяют на 4 группы: карбоксильные, тиоловые, сериновые протеиназы и металлопротеиназы. К карбоксильным протеиназам относятся катепсины D, Е, активные в кислой среде, и ренин; их активность угнетается диазокарбонильными соединениями в присутствии ионов Cu²⁺ и пепстатином— пептидом микробного происхождения. Катепсин D обнаружен во всех тканях, локализован в лизосомах, начинает внутриклеточный распад белков. Он гидролизует связи, образованные остатками гидрофобных аминокислот. Мол. вес этого К. ок. 40000.

Ренин является высокоспецифической протеиназой почек; участвует в образовании ангиотензина I, расщепляя в ангиотензиногене одну пептидную связь. К тиоловым К. относятся катепсины B1, H, L и ряд ферментов, близких к ним по свойствам. Ингибиторами К. являются вещества, блокирующие SH-группы: n-хлормеркурибензоат, йодуксусная к-та, N-этилмалеинимид и др.; максимальная активность К. проявляется в присутствии тиоловых соединений. Катепсин В1 обнаружен в различных тканях, локализован в лизосомах; расщепляет многие белки, в т. ч. коллаген и протеогликан, при pH 5,0—6,0 в нейтральной среде вызывает инактивацию ряда цитоплазматических ферментов; мол. вес ок. 25 000. В группу сериновых К. (сериновых протеиназ) входят эластаза, катепсин G, активатор плазминогена и многие другие протеиназы, активные в нейтральной и щелочной среде; инактивируются диизопропилфторфосфатом. Эластаза, гидролизующая эластин, и катепсин G выделены из полиморфно-ядерных лейкоцитов, макрофагов и некоторых тканей; они расщепляют протеогликан, коллаген и ряд других белков. Мол. вес эластазы 30 000—34 000, а катепсина G 20 000—23 000. К металлопротеиназам относится коллагеназа и ряд других ферментов, ингибируемых веществами, образующими внутрикомплексные (хелатные) соединения с металлами: ЭДТА, 1,10—фенантро-лином и др. Коллагеназа — высоко-специфическая протеиназа — обнаружена во многих тканях, катализирует начало деградации коллагена в физиол, условиях.

В сыворотке крови, многих клетках и тканях присутствуют ингибиторы, угнетающие активность К. Это, а также структурное обособление большинства К. внутри лизосом (см.) и других органелл предохраняет внутриклеточные белки от расщепления. Внутриклеточный распад белков протекает гл. обр. внутри лизосом, куда белки попадают в результате эндоцитоза. При повреждении тканей, а также под влиянием ряда факторов (некоторых гормонов, токсинов, иммунных комплексов и др.) происходит выход К. из клеток. Это наблюдается как при физиол., так и при патол, состояниях и в ряде случаев сопровождается локальным повышением протеолитической активности.

Изменения в тканях матки при ее инволюции после беременности и при заживлении ран, протеолиз на определенных стадиях эмбриогенеза и при заболеваниях различной этиологии (ревматоидном артрите, гломерулонефрите, эмфиземе легких, циррозе печени, мышечной дистрофии и т. п.) являются результатом действия определенных К.: коллагеназы, эластазы, катепсинов В1, G и др. К. полиморфно-ядерных лейкоцитов и макрофагов играют важную роль в развитии острого и хрон, воспаления (см.), т. к. некоторые из них (SH-зависимая протеиназа, кининогеназа, катепсин D) вызывают образование факторов проницаемости, хемотаксических факторов и др. и могут активировать комплемент, расщепляя С3- и С5-компоненты с образованием анафилатоксинов. Считают, что К. участвуют в патогенезе аутоаллергических заболеваний, где их роль в ряде случаев может быть связана также с образованием аутоантигенов (напр., при энцефаломиелите). Повышение активности К. при некоторых заболеваниях (напр., эмфиземе легких) может быть вызвано дефицитом или врожденной недостаточностью ингибиторов. К. участвуют в антибактериальной защите организма, лизируя некоторые бактерии и расщепляя захваченные в процессе фагоцитоза чужеродные элементы.

См. также Пептид-гидролазы.

Библиография: Елисеева Ю. Е. и др. Карбоксикатепсин — ключевой фермент двух систем, регулирующих кровяное давление, Вопр. мед. химии, т. 16, № 6, с. 646, 1970; Мосолов В. В. Протеолитические ферменты, М., 1971, библиогр.; Покровский А. А. и Туте л ь я н В. А. Лизосомы, М., 1976, библиогр.; Chemotaxis, ed. by E. Sorkin, Basel, 1974; Dynamics of connective tissue macromolecules, ed. by P. M. G. Burleigh a. A. R. Poole, Amsterdam—Oxford, 1975; Mechanisms of tissue injury with reference to rheumatoid arthritis, ed. by R. J. Perper, N. Y., 1975; Tissue protei-nases, ed. by A. J. Barrett a. J. T. Dingle, Amsterdam—L., 1971.

Л. А. Локшина.