GASTRINA: ZNAČILNOSTI, STRUKTURA, PROIZVODNJA, FUNKCIJE - BIOLOGIJA - 2025

Gastrin je v želodcu hormon, ki ga proizvaja proteinski v želodcu votlino številnih sesalcev in katerih naloge so povezane s stimulacijo izločanja želodčne kisline in encimov.

Proizvaja ga skupina endokrinih celic, znanih kot "G" (gastrinske) celice, ki jih najdemo v piloričnih žlezah v najbolj distalnem delu želodca (antrum) in v bližnjem predelu dvanajstnika (glej sliko).

Poenostavljeni diagram človeškega želodca (Vir: Estomago.svg: Rhcastilhosderivativno delo: Estevoaei prek Wikimedia Commons)

Histološko gledano imajo G celice značilno obliko "bučke", s široko podlago in "vratom", ki sega na površino želodčne sluznice.

Od leta 1905 sumijo na obstoj gastrina. Vendar je bilo šele leta 1964 ta »antralni hormon« (ker ga proizvaja v antrumu želodca) prvič izoliran po zaslugi Gregoryja in Tracyja, ki sta preučevala želodčno sluznico prašičev.

Kemijsko strukturo so kmalu pozneje razjasnili Kenner in sodelavci, ki so bili odgovorni tudi za umetno sintezo.

Tako kot drugi hormoni endokrinega sistema sesalca je tudi Gastrin produkt sočasne translacijske encimske obdelave molekura predhodnika, znanega kot predpogastrin.

Njihove funkcije so odvisne od njihove interakcije s specifičnimi receptorji, ki običajno sprožijo znotrajcelične signalne kaskade, povezane z G-proteini in beljakovinami (fosforilacijske kaskade).

Medcelična koncentracija kalcija, prisotnost kislin in aminokislin v želodčnem lumnu ali živčna stimulacija s specifičnimi nevrotransmiterji so nekateri dejavniki, ki nadzorujejo izločanje tega pomembnega hormona pri ljudeh.

značilnosti

Gastrin je peptidnemu hormonu in od njegovega odkritja do danes so bile prepoznane tri oblike te molekule in so jih poimenovali po svoji velikosti:

- Gastrina "grande" (iz angleščine "Big gastrin") 34 aminokislin

- Gastrin "majhen" (iz angleščine "Little gastrin") 17 aminokislin

- Gastrina "miniaturna" ali "mini gastrina" (iz angleščine "Mini gastrin") 13 aminokislin.

Velik gastrin najdemo v antralni sluznici in je bil ugotovljen tudi v izvlečkih iz človeških gastrinomov (želodčni tumorji). Nekateri avtorji menijo, da tako majhni kot miniaturni gastrini ustrezajo fragmentom, pridobljenim iz njega.

Zgradba G-34 velikega gastrina (Vir: Edgar181 prek Wikimedia Commons)

Pridobivanje zaporedja aminokislin velikega gastrina je služilo kot dokaz za preverjanje prejšnje hipoteze, saj je C-terminalni peptidni heptadeka zaporedja tega peptida enak zaporedju majhnega gastrina.

Poleg tega je trideka-peptidno zaporedje C-konca majhnega gastrina identično aminokislinskemu zaporedju miniaturnega gastrina ali miniaturnega gastrina, dolgega 13 aminokislin.

Pri majhnem gastrinu (G17) je za fragment, identičen mini gastrinu (C-terminalni trideka peptidni konec), ugotovljeno, da ima biološko aktivnost, vendar je N-terminalni konec biološko neaktiven.

Zdaj je znano, da je ta protein podvržen vrsti sočasnih translacijskih sprememb, ki vključujejo encimsko cepitev oblike "predhodnika" (velik gastrin ali G-34) za proizvodnjo aktivnega peptida heptadeka (mali gastrin) in drugih derivatov. malčki.

Struktura

Zgoraj omenjeni tipi gastrina (G-34, G-17 in G-13) so linearni peptidi, ki ne vsebujejo disulfidnih vezi med nobenim od aminokislinskih ostankov.

Veliki gastrin ima molekulsko maso približno 4 kDa, medtem ko imata majhni gastrin približno 2,1 in 1,6 kDa.

Struktura "majhnega gastrina" ali G-17 (Vir: Edgar181 prek Wikimedia Commons)

Te molekule beljakovinske narave lahko glede na pogoje iz okolja, zlasti pH, najdemo kot alfa vijake ali strukturiramo kot "naključne tuljave"

V gastrinih G-34 in G-17 lahko ostanki glutaminske kisline, ki se nahajajo na koncu N, "krožijo" in preprečujejo prebavo teh peptidnih hormonov z delovanjem encimov aminopeptidaze.

Proizvodnja

Gastrin je aktivni produkt sočasne prevajalne molekule predhodnika: preprogastrin, ki ima pri ljudeh 101 aminokislinskih ostankov. Preprogastrin se na začetku predela za proizvodnjo progastrina, peptida z 80 aminokislinami.

Progastrin se predela v endokrinih celicah, najprej z encimi proprotein konvertazo in nato z encimom karboksipeptidazo E, da nastane velik gastrin s C-terminalnim ostankom glicina (G34-Gly) ali majhen gastrin z ostanki C-terminalni glicin (G17-Gly).

Te molekule ostanejo progastrini, dokler se pretvorijo v peptide G-34 in G-17 s "amidacijo" C-terminalnega konca, procesom, ki ga posreduje delovanje encima peptidil alfa-amidacijske mono-oksigenaze (PAM, iz angleščine "peptidil mono-oksigenaza, ki alfa amida ").

Postopek cepitve, ki ga posreduje endopeptidaza, in amidacija C-terminala se pojavita v sekretornih veziklih G celic.

Struktura miniaturnega gastrina ali G-13 (Vir: Edgar181 prek Wikimedia Commons)

Ureditev njegove proizvodnje na genetski ravni

Gastrin je kodiran z genom, ki se tipično izraža v G celicah antralne pilorične sluznice in v G celicah dvanajstnika dvanajsterice. Ta gen je 4,1 kb in ima v svojem zaporedju dva introna.

Njeno izražanje se lahko poveča kot odziv na vnos hrane v želodec ali pa ga zavre zahvaljujoč prisotnosti kislin in delovanju somatostatina, ki je hormon, odgovoren za zaviranje izločkov iz prebavil.

Čeprav ni natančno znano, se domneva, da so celične signalne poti, ki spodbujajo aktivacijo tega gena in s tem produkcijo gastrina, odvisne od encimov proteinske kinaze (MAPK pot).

Izločanje

Izločanje Gastrina je odvisno od nekaterih kemičnih dejavnikov, ki delujejo na G celice, ki so odgovorne za njegovo sintezo. Ti dejavniki imajo lahko spodbudne ali zaviralne učinke.

G celice pridejo v stik s takšnimi kemičnimi dejavniki, bodisi zato, ker se prenašajo skozi krvni obtok, ker se sproščajo iz živčnih sponk, ki so v stiku z njimi, bodisi ker prihajajo iz želodčne vsebine, ki "kopa" luminalno površino telesa. teh.

Kemični dejavniki, ki se prenašajo v krvi

Čeprav v normalnih razmerah komaj dosežejo koncentracije, ki so dovolj visoke, da spodbudijo sproščanje gastrina, so "spodbujevalni" dejavniki, ki jih prenaša krvni obtok, epinefrin ali adrenalin in kalcij .

Na primer, znatno povečanje prenosa kalcija v želodec, kar povzroči stimulacijo sproščanja gastrina, je običajno povezano s stanji, kot je hiperparatiroidizem.

Kri lahko prenaša tudi zaviralne dejavnike, kot v primeru drugih hormonskih molekul, kot so sekrein, glukagon in kalcitonin.

Kemični dejavniki "svetleči" ali iz hrane

Hrana, ki jo jemo, lahko vsebuje kemične dejavnike, ki spodbujajo izločanje gastrina, njihov primer sta kalcij in produkti prebave beljakovin (kazein hidrolizat).

Prisotnost kislih snovi v želodcu želodca ima nasprotni učinek, saj poročajo, da raje zavirajo izločanje gastrina, tako da vplivajo na vse druge kemične dejavnike, ki spodbujajo njegovo proizvodnjo.

Lastnosti

Funkcij gastrina je več:

- Stimulira izločanje encimov v želodcu, trebušni slinavki in tankem črevesju.

- Stimulira izločanje vode in elektrolitov v želodcu, trebušni slinavki, jetrih, tankem črevesju in Brunnerjevih žlezah (prisotnih v dvanajstniku).

- Zavira absorpcijo vode, glukoze in elektrolitov v tankem črevesju.

- Stimulira gladke mišice želodca, tankega črevesa in debelega črevesa, žolčnika in požiralnika sfinktra.

- Zavira gladke mišice piloričnih, ileocekalnih in Oddijevih sfinkterjev.

- Spodbuja sproščanje inzulina in kalcitonina.

- Poveča pretok krvi v trebušno slinavko, tanko črevo in želodec.

Kako deluje gastrin?

Delovanje gastrina je neposredno povezano z njegovo interakcijo s specifičnim transmembranskim receptorskim proteinom, poznanim kot CCK2R ali CCKBR (gastrinski receptor).

Ta receptor ima sedem transmembranskih segmentov in je povezan z G proteinom, ki je povezan s celičnimi signalnimi potmi MAP kinaz.

Gastritis in druge bolezni

Gastritis je patološko stanje, ki ga povzroča gram-negativna bakterija Helicobacter pylori, ki med različnimi simptomi povzroča boleče vnetje želodčne sluznice.

To vnetje, ki ga povzroča H. pylori, povzroči zaviranje izražanja hormona somatostatina, ki je odgovoren za zaviranje proizvodnje in izločanja gastrina, kar pomeni znatno povečanje izločanja tega hormona in znižanje pH v želodcu. s pretiranim izločanjem želodčnih kislin.

Rak

Za številne tumorje prebavil je značilna povečana ekspresija gena, ki kodira gastrin. Med najbolj raziskanimi je mogoče omeniti karcinom debelega črevesa, rak trebušne slinavke in gastrinoma ali Zollinger-Ellisonov sindrom.

Nekatere od teh patologij so lahko povezane z visoko izražanjem gena gastrina, nepravilno obdelavo predhodnih peptidov ali gensko ekspresijo na mestih, ki niso želodec.

Reference

1. Dockray, G., Dimaline, R., & Varro, A. (2005). Gastrin: stari hormon, nove funkcije. Eur J Physiol, 449, 344–355.
2. Ferrand, A., & Wang, TC (2006). Gastrin in rak: pregled. Rak pisma, 238, 15–29.
3. Gregory, H., Hardy, P., D, J., Kenner, G., & Sheppard, R. (1964). Antralni hormon Gastrin. Nature Publishing Group, 204, 931–933.
4. Jackson, BM, Reeder, DD, & Thompson, JC (1972). Dinamične značilnosti sproščanja Gastrina. Ameriški časopis za kirurgijo, 123, 137–142.
5. Walsh, J., & Grossman, M. (1975). Gastrin (prvi od dveh delov). The New England Journal of Medicine, 292 (25), 1324–1334.