GASTRINA: CHARAKTERISTIKA, ŠTRUKTÚRA, VÝROBA, FUNKCIE - BIOLÓGIE - 2026

Gastrín je žalúdočné hormón, ktorý je produkovaný proteínový do dutiny brušnej mnohých cicavcov a ktorých funkcie sú spojené s stimuláciu vylučovania žalúdočnej kyseliny a enzýmov.

Je produkovaný skupinou endokrinných buniek známych ako „G“ (gastrinové) bunky, ktoré sa nachádzajú v pylorických žľazách najvzdialenejšej časti žalúdka (antrum) av proximálnej oblasti dvanástnika (pozri obrázok).

Zjednodušený diagram ľudského žalúdka (Zdroj: Estomago.svg: Rhcastilhosderivatívna práca: Estevoaei prostredníctvom Wikimedia Commons)

Histologicky povedané, G bunky majú charakteristický tvar „banky“ so širokou základňou a „krkom“, ktorý sa dostáva na povrch žalúdočnej výstelky.

Od roku 1905 existuje podozrenie na existenciu gastrínu. Avšak až v roku 1964 sa tento „antrálny hormón“ (pretože sa vyrába v antrume žalúdka) izoloval prvýkrát vďaka práci Gregoryho a Tracyho, ktorý študoval ošípané žalúdka.

Jeho chemickú štruktúru stručne objasnil Kenner a spolupracovníci, ktorí boli zodpovední aj za ich umelú syntézu.

Tak ako iné hormóny cicavčieho endokrinného systému, aj gastrín je produktom spoločného translačného enzymatického spracovania prekurzorovej molekuly známej ako preprogastrín.

Ich funkcie závisia od ich interakcie so špecifickými receptormi, ktoré zvyčajne spúšťajú intracelulárne signálne kaskády súvisiace s G-proteínmi a proteínkinázami (fosforylačné kaskády).

Koncentrácia intracelulárneho vápnika, prítomnosť kyselín a aminokyselín v lúmene žalúdka alebo stimulácia nervov pomocou špecifických neurotransmiterov sú niektoré z faktorov, ktoré kontrolujú sekréciu tohto dôležitého hormónu u ľudí.

vlastnosti

Gastrin je peptidový hormón a od jeho objavenia až do dnešného dňa sa rozoznávajú tri formy tejto molekuly, ktoré sú pomenované podľa ich veľkosti:

- Gastrina „grande“ (z anglického „Big gastrin“) s 34 aminokyselinami

- Gastrin „malý“ (z anglického „Little gastrin“) so 17 aminokyselinami

- Gastrina „miniature“ alebo „mini gastrina“ (z anglického „mini gastrin“) s 13 aminokyselinami.

Veľký gastrin sa nachádza v prednej sliznici a bol tiež identifikovaný v extraktoch z ľudských gastrinómov (nádory žalúdka). Niektorí autori sa domnievajú, že malý aj miniatúrny gastrín zodpovedajú fragmentom z neho odvodeným.

Štruktúra «veľkého gastrínu» G-34 (Zdroj: Edgar181 prostredníctvom Wikimedia Commons)

Získanie aminokyselinovej sekvencie veľkého gastrínu slúži ako dôkaz na overenie predchádzajúcej hypotézy, pretože C-terminálny peptidový heptadeca sekvencie tohto peptidu je totožný so sekvenciou malého gastrínu.

Okrem toho trideka-peptidová sekvencia C-konca malého gastrínu je identická s aminokyselinovou sekvenciou miniatúrneho gastrínu alebo miniatúrneho gastrínu s dĺžkou 13 aminokyselín.

V malom gastríne (G17) sa zistilo, že fragment identický s mini-gastrínom (C-terminálny tridský peptidový koniec) má biologickú aktivitu, ale N-terminálny koniec je biologicky neaktívny.

Teraz je známe, že tento proteín prechádza radom ko-translačných modifikácií, ktoré zahŕňajú enzymatické štiepenie formy "prekurzora" (veľký gastrín alebo G-34) na výrobu aktívneho peptidu heptadeca (malý gastrín) a ďalších derivátov. maličkí.

štruktúra

Vyššie uvedené typy gastrínu (G-34, G-17 a G-13) sú lineárne peptidy, ktoré neobsahujú disulfidové väzby medzi žiadnym z ich aminokyselinových zvyškov.

Veľký gastrín má molekulovú hmotnosť asi 4 kDa, zatiaľ čo malý gastrín a mini gastrín majú asi 2,1 a 1,6 kDa.

Štruktúra «malého gastrínu» alebo G-17 (Zdroj: Edgar181 prostredníctvom Wikimedia Commons)

V závislosti od podmienok prostredia, najmä od pH, možno tieto molekuly proteínovej povahy nájsť ako alfa helixy alebo štruktúrované ako „náhodné cievky“.

V gastrínoch G-34 a G-17 môže zvyšok kyseliny glutámovej umiestnený na N-konci "cyklu" a zabrániť tráveniu týchto peptidových hormónov pôsobením aminopeptidázových enzýmov.

výroba

Gastrín je aktívnym produktom spoločného prekladania prekurzorovej molekuly: preprogastrínu, ktorý má u ľudí 101 aminokyselinových zvyškov. Preprogastrín sa pôvodne spracováva za vzniku progastrínu, peptidu s 80 aminokyselinami.

Progastrín sa spracováva v endokrinných bunkách, najskôr enzýmami proproteín konvertázami a potom enzýmom karboxypeptidázou E, za vzniku veľkého gastrínu s C-terminálnym glycínovým zvyškom (G34-Gly) alebo malého gastrínu so zvyškom C-koncový glycín (G17-Gly).

Tieto molekuly zostávajú progastríny, pokiaľ sa premieňajú na peptidy G-34 a G-17 "amidáciou" C-koncového konca, čo je proces sprostredkovaný pôsobením enzýmu peptidyl-alfa-amidujúca monooxygenáza (PAM, anglicky "peptidyl") alfa-amidujúca monooxygenáza “).

Štiepny proces sprostredkovaný endopeptidázou a amidácia na C-konci sa vyskytujú v sekrečných vezikulách G buniek.

Štruktúra «miniatúrneho gastrínu» alebo G-13 (Zdroj: Edgar181 prostredníctvom Wikimedia Commons)

Regulácia jeho výroby na genetickej úrovni

Gastrin je kódovaný génom, ktorý je typicky exprimovaný v G bunkách anrálnej pylorickej sliznice a v G bunkách dvanástnika ľudského žalúdka. Tento gén je 4,1 kb a má vo svojej sekvencii dva intróny.

Jeho expresia sa môže zvýšiť v dôsledku vstupu potravy do žalúdka, alebo ju možno inhibovať vďaka prítomnosti kyselín a pôsobeniu somatostatínu, čo je hormón zodpovedný za inhibíciu gastrointestinálnych sekrécií.

Aj keď to nie je presne známe, predpokladá sa, že bunkové signálne dráhy, ktoré podporujú aktiváciu tohto génu, a teda produkciu gastrínu, závisia od enzýmov proteínkinázy (MAPK cesta).

vylučovanie

Sekrécia gastrínu závisí od určitých chemických faktorov pôsobiacich na G bunky, ktoré sú zodpovedné za jeho syntézu. Tieto faktory môžu mať stimulačné alebo inhibičné účinky.

G bunky prichádzajú do styku s takýmito chemickými faktormi buď preto, že sú transportované krvným riečiskom, pretože sú uvoľňované z nervových terminálov, ktoré sú s nimi v kontakte, alebo preto, že pochádzajú z obsahu žalúdka, ktorý "vykúpa" luminálny povrch tela. títo.

Chemické faktory prenášané v krvi

Aj keď za normálnych podmienok ťažko dosahujú koncentrácie dostatočne vysoké na podporu uvoľňovania gastrínu, „stimulačnými“ faktormi, ktoré sú transportované krvným riečiskom, sú adrenalín alebo adrenalín a vápnik .

Napríklad významné zvýšenie transportu vápnika do žalúdka, ktoré má za následok stimuláciu uvoľňovania gastrínu, je zvyčajne spojené s podmienkami, ako je hyperparatyreóza.

Krv môže tiež niesť inhibičné faktory, ako v prípade iných hormonálnych molekúl, ako je napríklad sekretín, glukagón a kalcitonín.

Chemické faktory „luminálne“ alebo z potravín

Potraviny, ktoré jeme, môžu obsahovať chemické faktory, ktoré stimulujú sekréciu gastrínu, príkladmi sú vápnik a produkty trávenia proteínov (hydrolyzát kazeínu).

Prítomnosť kyslých látok v lúmene žalúdka má opačný účinok, pretože sa uvádza, že skôr inhibujú sekréciu gastrínu ovplyvňovaním všetkých ostatných chemických faktorov, ktoré stimulujú jeho produkciu.

Vlastnosti

Funkcie gastrínu sú rôzne:

- Stimuluje vylučovanie enzýmov v žalúdku, pankrease a tenkom čreve.

- Stimuluje sekréciu vody a elektrolytov v žalúdku, pankrease, pečeni, tenkom čreve a Brunnerových žľazách (prítomných v dvanástniku).

- Inhibuje absorpciu vody, glukózy a elektrolytov v tenkom čreve.

- Stimuluje hladké svaly žalúdka, tenkého čreva a hrubého čreva, žlčníka a pažeráka.

- Inhibuje hladké svaly pylorických, ileocekálnych a Oddi zvieračov.

- Podporuje uvoľňovanie inzulínu a kalcitonínu.

- Zvyšuje prietok krvi do pankreasu, tenkého čreva a žalúdka.

Ako funguje gastrin?

Pôsobenie gastrínu priamo súvisí s jeho interakciou so špecifickým proteínom transmembránového receptora, známym ako CCK2R alebo CCKBR (gastrinový receptor).

Tento receptor má sedem transmembránových segmentov a je spojený s G proteínom, ktorý je spojený s bunkovými signálnymi dráhami MAP kináz.

Gastritída a iné choroby

Gastritída je patologický stav spôsobený gramnegatívnou baktériou Helicobacter pylori, ktorá okrem rôznych príznakov spôsobuje bolestivý zápal sliznice žalúdka.

Tento zápal spôsobený H. pylori spôsobuje inhibíciu expresie hormónu somatostatínu, ktorý je zodpovedný za inhibíciu produkcie a sekrécie gastrínu, čo sa premieta do významného zvýšenia sekrécie tohto hormónu a zníženia pH žalúdka nadmernou sekréciou žalúdočných kyselín.

rakovina

Mnoho gastrointestinálnych nádorov je charakterizovaných zvýšenou expresiou génu kódujúceho gastrín. Z najviac študovaných možno uviesť kolorektálny karcinóm, rakovinu pankreasu a gastrinóm alebo syndróm Zollinger-Ellison.

Niektoré z týchto patológií môžu súvisieť s vysokou expresiou génu pre gastrín, nesprávnym spracovaním prekurzorových peptidov alebo génovou expresiou na iných miestach ako v žalúdku.

Referencie

1. Dockray, G., Dimaline, R., & Varro, A. (2005). Gastrin: starý hormón, nové funkcie. Eur J Physiol, 449, 344 - 355.
2. Ferrand, A. a Wang, TC (2006). Gastrín a rakovina: prehľad. Cancer Letters, 238, 15–29.
3. Gregory, H., Hardy, P., D., J., Kenner, G., a Sheppard, R. (1964). Antrálny hormón Gastrin. Nature Publishing Group, 204, 931 - 933.
4. Jackson, BM, Reeder, DD, a Thompson, JC (1972). Dynamické vlastnosti uvoľňovania gastrínu. American Journal of Surgery, 123, 137 - 142.
5. Walsh, J. & Grossman, M. (1975). Gastrin (prvá z dvoch častí). The New England Journal of Medicine, 292 (25), 1324 - 1334.