GASTRINA: CHARAKTERYSTYKA, STRUKTURA, PRODUKCJA, FUNKCJE - BIOLOGIA - 2024

Gastryny jest hormon żołądkowy, która jest wytwarzana białkowy do jamy brzusznej u wielu ssaków, i których funkcje są podobne do stymulowania wydzielania kwasu żołądkowego i enzymów.

Jest wytwarzana przez grupę komórek endokrynnych znanych jako komórki „G” (gastryny), które znajdują się w gruczołach odźwiernika w najbardziej dystalnej części żołądka (antrum) oraz w bliższej części dwunastnicy (patrz zdjęcie).

Uproszczony schemat ludzkiego żołądka (źródło: Estomago.svg: Rhcastilhosderivative work: Estevoaei via Wikimedia Commons)

Pod względem histologicznym komórki G mają charakterystyczny kształt „kolby”, z szeroką podstawą i „szyjką” sięgającą do powierzchni wyściółki żołądka.

Od 1905 roku podejrzewano istnienie gastryny. Jednak dopiero w 1964 r. Ten „hormon antralny” (ponieważ jest wytwarzany w przedsionku żołądka) został po raz pierwszy wyizolowany dzięki pracy Grzegorza i Tracy, którzy badali błonę śluzową żołądka świń.

Jego chemiczna struktura została wkrótce potem wyjaśniona przez Kennera i współpracowników, którzy byli również odpowiedzialni za jego sztuczną syntezę.

Podobnie jak inne hormony układu hormonalnego ssaków, gastryna jest produktem współtranslacyjnej enzymatycznej obróbki cząsteczki prekursora znanej jako preprogastryna.

Ich funkcje zależą od ich interakcji z określonymi receptorami, które zwykle wyzwalają wewnątrzkomórkowe kaskady sygnalizacyjne związane z białkami G i kinazami białkowymi (kaskady fosforylacji).

Stężenie wewnątrzkomórkowego wapnia, obecność kwasów i aminokwasów w świetle żołądka lub stymulacja nerwów przez określone neuroprzekaźniki to tylko niektóre z czynników kontrolujących wydzielanie tego ważnego hormonu u ludzi.

cechy

Gastryna jest hormonem peptydopodobnym i od czasu jej odkrycia do dnia dzisiejszego rozpoznano trzy formy tej cząsteczki i nazwano je zgodnie z ich rozmiarem:

- Gastrina „grande” (z angielskiego „Big gastrin”) zawierająca 34 aminokwasy

- Gastrin „small” (z angielskiego „Little gastrin”) zawierający 17 aminokwasów

- Gastrina „miniature” lub „mini gastrina” (z angielskiego „Mini gastrin”) zawiera 13 aminokwasów.

Duża gastryna znajduje się w błonie śluzowej antralu i została również zidentyfikowana w ekstraktach z ludzkich gastrinoma (guzów żołądka). Niektórzy autorzy uważają, że zarówno mała, jak i miniaturowa gastryna odpowiada pochodzącym z niej fragmentom.

Struktura „dużej gastryny” G-34 (źródło: Edgar181 przez Wikimedia Commons)

Uzyskanie sekwencji aminokwasowej dużej gastryny posłużyło jako dowód do weryfikacji poprzedniej hipotezy, ponieważ C-końcowy peptyd heptadeca sekwencji tego peptydu jest identyczny z sekwencją małej gastryny.

Ponadto sekwencja trideka-peptydowa końca C małej gastryny jest identyczna z sekwencją aminokwasów miniaturowej gastryny lub miniaturowej gastryny, o długości 13 aminokwasów.

W małej gastrynie (G17) stwierdzono, że fragment identyczny z mini gastryną (C-końcowy koniec peptydu trideca) ma aktywność biologiczną, ale koniec N-końcowy jest biologicznie nieaktywny.

Obecnie wiadomo, że białko to podlega serii ko-translacyjnych modyfikacji, które obejmują enzymatyczne rozszczepienie postaci „prekursora” (duża gastryna lub G-34) w celu wytworzenia aktywnego peptydu heptadeca (mała gastryna) i innych pochodnych. maluchy.

Struktura

Wymienione powyżej typy gastryny (G-34, G-17 i G-13) to liniowe peptydy, które nie zawierają wiązań dwusiarczkowych między żadną z ich reszt aminokwasowych.

Duża gastryna ma masę cząsteczkową około 4 kDa, podczas gdy mała gastryna i mini gastryna mają odpowiednio około 2,1 i 1,6 kDa.

Struktura „małej gastryny” lub G-17 (źródło: Edgar181 za pośrednictwem Wikimedia Commons)

W zależności od warunków środowiska, zwłaszcza pH, te cząsteczki o charakterze białkowym można znaleźć w postaci helis alfa lub w postaci „przypadkowych cewek”

W gastrynach G-34 i G-17, reszta kwasu glutaminowego znajdująca się na końcu N może „cyklicznie” i zapobiegać trawieniu tych hormonów peptydowych przez działanie enzymów aminopeptydaz.

Produkcja

Gastryna jest aktywnym produktem współtranslacyjnego przetwarzania cząsteczki prekursora: preprogastryny, która u ludzi zawiera 101 reszt aminokwasowych. Preprogastryna jest początkowo przetwarzana w celu wytworzenia progastryny, peptydu o 80 aminokwasach.

Progastryna jest przetwarzana w komórkach endokrynnych, najpierw przez enzymy proprotein konwertazy, a następnie przez enzym karboksypeptydazę E, z wytworzeniem dużej gastryny z C-końcową resztą glicyny (G34-Gly) lub małej gastryny z resztą C-końcowa glicyna (G17-Gly).

Cząsteczki te pozostają progastrynami tak długo, jak długo są przekształcane w peptydy G-34 i G-17 w wyniku „amidacji” końca C, procesu, w którym pośredniczy działanie enzymu monooksygenazy peptydylo-alfa-amidującej (PAM, z angielskiego „peptidyl alfa-amidująca monooksygenaza ”).

W pęcherzykach wydzielniczych komórek G. zachodzi proces cięcia, w którym pośredniczy endopeptydaza i C-końcowe amidowanie.

Struktura „miniaturowej gastryny” lub G-13 (źródło: Edgar181 za pośrednictwem Wikimedia Commons)

Regulacja jego produkcji na poziomie genetycznym

Gastryna jest kodowana przez gen, który jest zwykle eksprymowany w komórkach G błony śluzowej odźwiernika antralnego i komórkach G dwunastnicy ludzkiego żołądka. Ten gen ma 4,1 kb i ma w swojej sekwencji dwa introny.

Jej ekspresja może wzrosnąć w odpowiedzi na przedostawanie się pokarmu do żołądka lub może zostać zahamowana dzięki obecności kwasów i działaniu somatostatyny, która jest hormonem odpowiedzialnym za hamowanie wydzielania żołądkowo-jelitowego.

Chociaż nie jest to dokładnie znane, uważa się, że szlaki sygnalizacji komórkowej, które promują aktywację tego genu, a zatem produkcję gastryny, zależą od enzymów kinazy białkowej (szlak MAPK).

Wydzielanie

Wydzielanie gastryny zależy od pewnych czynników chemicznych działających na komórki G, które są odpowiedzialne za jej syntezę. Czynniki te mogą mieć działanie stymulujące lub hamujące.

Komórki G wchodzą w kontakt z takimi czynnikami chemicznymi, albo dlatego, że są transportowane w krwiobiegu, ponieważ są uwalniane z zakończeń nerwowych, które się z nimi stykają, albo dlatego, że pochodzą z treści żołądka, które „kąpią” powierzchnię światła ciała. te.

Czynniki chemiczne przenoszone we krwi

Chociaż w normalnych warunkach z trudem osiągają stężenia wystarczająco wysokie, aby promować uwalnianie gastryny, czynnikami „stymulującymi”, które są transportowane przez krwioobieg, są adrenalina lub adrenalina i wapń .

Na przykład, znaczny wzrost transportu wapnia do żołądka, powodujący stymulację uwalniania gastryny, jest zwykle związany ze stanami takimi jak nadczynność przytarczyc.

Krew może również zawierać czynniki hamujące, jak w przypadku innych cząsteczek hormonalnych, takich jak sekretyna, glukagon i kalcytonina.

Czynniki chemiczne „luminal” lub z pożywienia

Spożywany przez nas pokarm może zawierać czynniki chemiczne stymulujące wydzielanie gastryny, czego przykładem jest wapń oraz produkty trawienia białek (hydrolizat kazeiny).

Obecność kwaśnych substancji w świetle żołądka ma odwrotny skutek, ponieważ stwierdzono, że hamują one raczej wydzielanie gastryny, wpływając na wszystkie inne czynniki chemiczne, które stymulują jej wytwarzanie.

cechy

Funkcje gastryny to kilka:

- Stymuluje wydzielanie enzymów w żołądku, trzustce i jelicie cienkim.

- Stymuluje wydzielanie wody i elektrolitów w żołądku, trzustce, wątrobie, jelicie cienkim i gruczołach Brunnera (obecnych w dwunastnicy).

- Hamuje wchłanianie wody, glukozy i elektrolitów w jelicie cienkim.

- Pobudza mięśnie gładkie żołądka, jelita cienkiego i okrężnicy, woreczka żółciowego i zwieracza przełyku.

- Hamuje pracę mięśni gładkich zwieraczy odźwiernika, krętniczo-kątniczego i Oddiego.

- Wspomaga wydzielanie insuliny i kalcytoniny.

- Zwiększa przepływ krwi do trzustki, jelita cienkiego i żołądka.

Jak działa gastryna?

Działanie gastryny jest bezpośrednio związane z jej interakcją ze specyficznym białkiem receptora transbłonowego, znanym jako CCK2R lub CCKBR (receptor gastryny).

Ten receptor ma siedem segmentów transbłonowych i jest sprzężony z białkiem G, które jest związane z komórkowymi szlakami sygnałowymi kinaz MAP.

Zapalenie błony śluzowej żołądka i inne choroby

Zapalenie błony śluzowej żołądka jest stanem patologicznym wywołanym przez bakterię Gram-ujemną Helicobacter pylori, która wśród różnych objawów powoduje bolesne zapalenie błony śluzowej żołądka.

To zapalenie wywołane przez H. pylori powoduje zahamowanie ekspresji hormonu somatostatyny, który odpowiada za hamowanie produkcji i wydzielania gastryny, co przekłada się na znaczny wzrost wydzielania tego hormonu i obniżenie pH żołądka przez nadmierne wydzielanie kwasów żołądkowych.

Rak

Wiele guzów przewodu pokarmowego charakteryzuje się zwiększoną ekspresją genu kodującego gastrynę. Spośród najczęściej badanych można wymienić raka jelita grubego, raka trzustki i gastrinoma czy zespół Zollingera-Ellisona.

Niektóre z tych patologii mogą być związane z wysoką ekspresją genów gastryny, nieprawidłowym przetwarzaniem peptydów prekursorowych lub ekspresją genów w miejscach innych niż żołądek.

Bibliografia

1. Dockray, G., Dimaline, R., & Varro, A. (2005). Gastrin: stary hormon, nowe funkcje. Eur J Physiol, 449, 344–355.
2. Ferrand, A. i Wang, TC (2006). Gastryna i rak: przegląd. Cancer Letters, 238, 15–29.
3. Gregory, H., Hardy, P., D, J., Kenner, G., & Sheppard, R. (1964). Antral Hormone Gastrin. Nature Publishing Group, 204, 931–933.
4. Jackson, BM, Reeder, DD i Thompson, JC (1972). Charakterystyka dynamiczna uwalniania gastryny. The American Journal of Surgery, 123, 137–142.
5. Walsh, J. i Grossman, M. (1975). Gastrin (pierwsza z dwóch części). The New England Journal of Medicine, 292 (25), 1324–1334.