GASTRINA: VLASTNOSTI, STRUKTURA, VÝROBA, FUNKCE - BIOLOGIE - 2025

Gastrin je žaludeční hormon, který je produkován proteinový do dutiny břišní mnoha savců a jejichž funkce jsou spojené s stimulaci vylučování žaludeční kyseliny a enzymů.

Je produkován skupinou endokrinních buněk známých jako „G“ (gastrin) buňky, které se nacházejí v pylorických žlázách v nejvzdálenější části žaludku (antrum) a v proximální oblasti dvanáctníku (viz obrázek).

Zjednodušený diagram lidského žaludku (Zdroj: Estomago.svg: Rhcastilhosderivativní práce: Estevoaei prostřednictvím Wikimedia Commons)

Histologicky řečeno, G buňky mají charakteristický tvar „baňky“, se širokou základnou a „krkem“, které se dostanou na povrch žaludeční výstelky.

Od roku 1905 existuje podezření na existenci gastrinu. Teprve v roce 1964 však byl tento „antrální hormon“ (protože je produkován v antrum žaludku) izolován poprvé díky práci Gregoryho a Tracyho, který studoval žaludeční sliznici prasat.

Jeho chemická struktura byla objasněna krátce poté Kennerem a spolupracovníky, kteří byli také zodpovědní za jeho umělou syntézu.

Stejně jako jiné hormony savčího endokrinního systému je gastrin produktem společného translačního enzymatického zpracování prekurzorové molekuly známé jako preprogastrin.

Jejich funkce závisí na jejich interakci se specifickými receptory, které obvykle spouštějí intracelulární signální kaskády související s G-proteiny a proteinovými kinázami (fosforylační kaskády).

Intracelulární koncentrace vápníku, přítomnost kyselin a aminokyselin v lumenu žaludku nebo stimulace nervů pomocí specifických neurotransmiterů jsou některé z faktorů, které kontrolují sekreci tohoto důležitého hormonu u lidí.

vlastnosti

Gastrin je peptidový hormon a od jeho objevu až do dneška jsou rozeznávány tři formy této molekuly a jsou pojmenovány podle jejich velikosti:

- Gastrina "grande" (z angličtiny "Big gastrin") s 34 aminokyselinami

- Gastrin „malý“ (z anglického „Little gastrin“) o 17 aminokyselinách

- Gastrina „miniaturní“ nebo „mini gastrina“ (z anglického „Mini gastrin“) obsahující 13 aminokyselin.

Velký gastrin se nachází v antrální sliznici a byl také identifikován v extraktech z lidských gastrinomů (nádory žaludku). Někteří autoři se domnívají, že malý i miniaturní gastrin odpovídá fragmentům z něj odvozeným.

Struktura «velkého gastrinu» G-34 (Zdroj: Edgar181 přes Wikimedia Commons)

Získání aminokyselinové sekvence velkého gastrinu sloužilo jako důkaz k ověření předchozí hypotézy, protože C-koncový peptidový heptadeca sekvence tohoto peptidu je totožný se sekvencí malého gastrinu.

Kromě toho je trideca-peptidová sekvence C-konce malého gastrinu identická s aminokyselinovou sekvencí miniaturního gastrinu nebo miniaturního gastrinu, 13 aminokyselin dlouhá.

U malého gastrinu (G17) byl identifikován fragment totožný s mini gastrinem (C-koncový tridský peptidový konec), který má biologickou aktivitu, ale N-koncový konec je biologicky neaktivní.

Nyní je známo, že tento protein podléhá řadě ko-translačních modifikací, které zahrnují enzymatické štěpení formy "prekurzoru" (velký gastrin nebo G-34) pro produkci aktivního peptidu heptadeca (malý gastrin) a dalších derivátů. maličcí.

Struktura

Výše uvedené typy gastrinu (G-34, G-17 a G-13) jsou lineární peptidy, které neobsahují disulfidové vazby mezi žádným z jejich aminokyselinových zbytků.

Velký gastrin má molekulovou hmotnost asi 4 kDa, zatímco malý gastrin a mini gastrin mají asi 2,1 a 1,6 kDa.

Struktura «malého gastrinu» nebo G-17 (Zdroj: Edgar181 přes Wikimedia Commons)

V závislosti na podmínkách prostředí, zejména na pH, lze tyto molekuly proteinové povahy nalézt jako alfa helixy nebo strukturované jako „náhodné cívky“.

V gastrinech G-34 a G-17 může zbytek kyseliny glutamové umístěný na N-konci "cyklu" a zabránit trávení těchto peptidových hormonů působením aminopeptidázových enzymů.

Výroba

Gastrin je aktivní produkt ko-translačního zpracování prekurzorové molekuly: preprogastrin, který má u člověka 101 zbytků aminokyselin. Preprogastrin je zpočátku zpracován za vzniku progastrinu, peptidu o 80 aminokyselinách.

Progastrin je zpracováván v endokrinních buňkách, nejprve enzymy proprotein konvertasy a potom enzymem karboxypeptidázou E, za vzniku velkého gastrinu s C-koncovým glycinovým zbytkem (G34-Gly) nebo malého gastrinu se zbytkem C-koncový glycin (G17-Gly).

Tyto molekuly zůstávají progastriny, pokud jsou přeměněny na peptidy G-34 a G-17 „amidací“ C-koncového konce, což je proces zprostředkovaný působením enzymu peptidyl alfa-amidující monooxygenázy (PAM, anglický „peptidyl“ alfa-amidující monooxygenáza “).

V sekrečních váčcích G buněk dochází k štěpnému procesu zprostředkovanému endopeptidázou a amidaci na C-konci.

Struktura «miniaturního gastrinu» nebo G-13 (Zdroj: Edgar181 přes Wikimedia Commons)

Regulace její produkce na genetické úrovni

Gastrin je kódován genem, který je typicky exprimován v G buňkách antrální pylorické sliznice a v G buňkách lidského žaludečního duodena. Tento gen má 4,1 kb a má ve své sekvenci dva introny.

Jeho exprese se může zvyšovat v reakci na vstup potravy do žaludku nebo může být inhibována díky přítomnosti kyselin a působení somatostatinu, což je hormon zodpovědný za inhibici gastrointestinálních sekrecí.

I když to není přesně známo, předpokládá se, že buněčné signální dráhy, které podporují aktivaci tohoto genu, a tedy produkci gastrinu, závisí na enzymech proteinkinázy (MAPK cesta).

Vylučování

Sekrece gastrinu závisí na určitých chemických faktorech působících na G buňky, které jsou zodpovědné za jeho syntézu. Tyto faktory mohou mít stimulační nebo inhibiční účinky.

G buňky přicházejí do styku s takovými chemickými faktory buď proto, že jsou transportovány krevním řečištěm, protože jsou uvolňovány z nervových terminálů, které jsou s nimi v kontaktu, nebo proto, že pocházejí z obsahu žaludku, který "koupe" luminální povrch těla. tyto.

Chemické faktory přenášené v krvi

Ačkoli za normálních podmínek stěží dosahují dostatečně vysokých koncentrací, aby podporovaly uvolňování gastrinu, „stimulačními“ faktory, které jsou transportovány krevním řečištěm, jsou epinefrin nebo adrenalin a vápník.

Například významné zvýšení transportu vápníku do žaludku, které má za následek stimulaci uvolňování gastrinu, je obvykle spojeno s podmínkami, jako je hyperparatyreóza.

Krev může také nést inhibiční faktory, jako v případě jiných hormonálních molekul, jako je sekretin, glukagon a kalcitonin.

Chemické faktory „luminální“ nebo z potravin

Jídlo, které jíme, může obsahovat chemické faktory stimulující sekreci gastrinu, jejichž příklady jsou vápník a produkty trávení bílkovin (hydrolyzát kaseinu).

Přítomnost kyselých látek v lumen žaludku má opačný účinek, protože se uvádí, že spíše inhibují sekreci gastrinu ovlivněním všech ostatních chemických faktorů, které stimulují jeho produkci.

Funkce

Funkce gastrinu jsou různé:

- Povzbuzuje vylučování enzymů v žaludku, slinivce břišní a tenkém střevu.

- Povzbuzuje vylučování vody a elektrolytů v žaludku, slinivce břišní, játrech, tenkém střevu a Brunnerových žlázách (přítomných v dvanáctníku).

- Inhibuje absorpci vody, glukózy a elektrolytů v tenkém střevě.

- Povzbuzuje hladké svaly žaludku, tenkého střeva a tlustého střeva, žlučníku a jícnového svěrače.

- Inhibuje hladké svaly pylorických, ileocekálních a Oddi svěračů.

- Podporuje uvolňování inzulínu a kalcitoninu.

- Zvyšuje průtok krve do slinivky břišní, tenkého střeva a žaludku.

Jak funguje gastrin?

Působení gastrinu přímo souvisí s jeho interakcí se specifickým proteinem transmembránového receptoru, známým jako CCK2R nebo CCKBR (gastrinový receptor).

Tento receptor má sedm transmembránových segmentů a je spojen s G proteinem, který je spojen s buněčnými signalizačními cestami MAP kináz.

Gastritida a jiná onemocnění

Gastritida je patologický stav způsobený gramnegativní bakterií Helicobacter pylori, která mezi různými příznaky způsobuje bolestivý zánět sliznice žaludku.

Tento zánět způsobený H. pylori způsobuje inhibici exprese hormonálního somatostatinu, který je zodpovědný za inhibici produkce a sekrece gastrinu, což se projevuje významným zvýšením sekrece tohoto hormonu a snížením pH žaludku přehnanou sekrecí žaludečních kyselin.

Rakovina

Mnoho gastrointestinálních nádorů se vyznačuje zvýšenou expresí genu kódujícího gastrin. Z nejvíce studovaných lze zmínit kolorektální karcinom, rakovinu pankreatu a gastrinom nebo Zollinger-Ellisonův syndrom.

Některé z těchto patologií mohou souviset s vysokou expresí genu pro gastrin, nesprávným zpracováním prekurzorových peptidů nebo genovou expresí na jiných místech než v žaludku.

Reference

1. Dockray, G., Dimaline, R., & Varro, A. (2005). Gastrin: starý hormon, nové funkce. Eur J Physiol, 449, 344–355.
2. Ferrand, A., & Wang, TC (2006). Gastrin a rakovina: Recenze. Cancer Letters, 238, 15–29.
3. Gregory, H., Hardy, P., D., J., Kenner, G., a Sheppard, R. (1964). Antrální hormon Gastrin. Nature Publishing Group, 204, 931–933.
4. Jackson, BM, Reeder, DD, a Thompson, JC (1972). Dynamické vlastnosti uvolňování gastrinu. The American Journal of Surgery, 123, 137–142.
5. Walsh, J., & Grossman, M. (1975). Gastrin (první ze dvou částí). The New England Journal of Medicine, 292 (25), 1324–1334.