KOLECYSTOKININ: EGENSKAPER, STRUKTUR, FUNKSJONER - BIOLOGI - 2026

Den cholecystokinin (CCK) er et hormon dyr som er involvert i regulering av gastrointestinal fysiologi. Det fungerer som en hemmer av matinntaket og "tømming av magen", stimulerer også utskillelsen av bukspyttkjertelenzymer og sammentrekningen av galleblæren.

Det ble først beskrevet i 1928 i tarmsekretene til katter og hunder. Imidlertid var det først i 1962 at det ble isolert og karakterisert fra svine tarmer, og bestemte at det er et peptid som er i stand til å indusere sammentrekningen av galleblæren og utskillelsen av bukspyttkjertelenzymer.

Cholecystokinin. Bilde via: https://conbetodefinicion.de

Etter oppdagelsen ble kolecystokinin, sammen med gastrin og sekretin, en del av den hormonelle trioen som deltar i de forskjellige gastrointestinale funksjonene, selv om den også fungerer som en vekstfaktor, nevrotransmitter, fruktbarhetsfaktor for sæd, etc.

I likhet med gastrin tilhører dette hormonet familien av nevroendokrine peptider, preget av identiteten til den C-terminale enden, der alle dens biologiske egenskaper og virkninger er bosatt.

Kolecystokinin produseres rikelig av endokrine celler i slimhinnen i tolvfingertarmen og jejunum (områder i tynntarmen) hos mange pattedyr, samt av mange enteriske nerver (de som er assosiert med fordøyelsessystemet) og nevroner i sentralnervesystemet og perifere.

Som mange andre hormoner er kolecystokinin involvert i forskjellige komplekse patologiske tilstander, spesielt med kreftsvulster.

Kjennetegn og struktur

Moden kolecystokinin er et peptid som kan ha forskjellige lengder som er avhengig av enzymatisk prosessering av dens forløperform, som er formidlet av spesifikke proteaser. De mest kjente formene for hormonet er CCK-33, CCK-58, CCK-39 og CCK-8.

Disse peptidene gjennomgår påfølgende post-translasjonsmodifikasjoner som har å gjøre med tilsetning av sulfater til tyrosinrester, amideringen av C-terminale fenylalaniner og selektiv eliminering av noen spesielle aminosyrerester i begge ender av peptidet.

Et slikt peptidhormon tilhører familien regulatoriske peptider som har en meget konservert C-terminal sekvens. Det inneholder det aktive stedet, og dets aktivitet avhenger vanligvis av tilstedeværelsen av svovelrester.

Et nært beslektet peptidhormon, gastrin, tilhører også denne familien av peptider, så vel som andre peptider som finnes i frosker og protokordater.

I litteraturen er cholecystokinin beskrevet som et galleblæres-sammentrekningspeptid og er preget av den C-terminale sekvens sammensatt av 7 aminosyrer, nemlig: Tyr-Met-X-Trp-Met-Asp-Phe-NH2, hvor X, hos pattedyr, alltid er en glycinrest (Gly).

Produksjon

Kolecystokinin syntetiseres og frigjøres i flere molekylære isoformer, men bare ett mRNA-molekyl er imidlertid funnet, så det antas at det går gjennom forskjellige post-transkripsjonelle prosesser.

Denne messenger er funnet i like store proporsjoner både i hjernen og i tarmslimhinnen, noe som betyr at funksjonene i nervesystemet er like viktige som i fordøyelsessystemet, selv om de i det førstnevnte ennå ikke er helt forstått.

Hos mennesker er det kodende genet for dette peptidet funnet på kromosom 3. Det består av fem eksoner, og det er flere regulatoriske elementer blant dets første 100 bp.

Disse inkluderer et E-box-element (for binding av transkripsjonsfaktorer), en region rik på GC-repetisjoner og et cAMP-responselement.

Messenger-RNA transkribert fra dette genet er ca. 1.511 bp og koder for et forløperpeptid på 115 aminosyrerester kjent som pre-pro-CCK .

Den første delen av pre-pro-CCK-molekylet er sammensatt av et signalpeptid og den andre delen tilsvarer et spacer-peptid, hvis sekvens varierer veldig mellom arter.

De bioaktive peptidene til kolecystokinin er avledet fra den siste delen av 58 aminosyrerester, som er sterkt konservert mellom forskjellige arter.

Behandlingen av forløpermolekyler er cellespesifikk. Dette betyr at, avhengig av vevet der CCK-genet uttrykkes, finnes blandinger av CCK-peptider med forskjellige lengder og post-translasjonsmodifikasjoner.

Slik prosessering skjer normalt på steder med svoveliserte monobasiske rester, som er avgjørende for binding med deres spesifikke reseptorer, spesielt med den såkalte CCK1, som finnes i den mesenteriske plexus, i den fremre hypofysen og i noen deler av hjernen.

Hvor produseres forløperpeptidet?

I-cellene i tynntarmen er ansvarlige for utskillelse av kolecystokinin i dette rommet, gjennom deres apikale membraner, som er i direkte kontakt med tarmslimhinnen og gjennom spesifikke sekretoriske "granuler".

I nervesystemet produseres kolecystokinin av noen medullære binyreceller og av noen hypofyseceller.

Hjernen er det organet som produserer mest kolecystokinin i kroppen til et pattedyr, og nevronene som produserer det er rikere enn de som produserer noe annet nevropeptid.

Det er også mange kolecystokinin-produserende nerver i tykktarmen, hovedsakelig i det sirkulære lag av muskler, så det er sikret at dette hormonet også har innvirkning på eksitasjonen av tynne muskler i tykktarmen.

Produksjonsstimulering

Frigjøring av kolecystokinin kan stimuleres, blant annet ved tilstedeværelse av fettsyrer og proteiner i tynntarmen, spesifikt av langkjedede fettsyrer og aromatiske L-aminosyrer.

Virkningsmekanismen

Effektene av kolecystokinin peptider er relatert til deres interaksjon med to spesifikke reseptorer: CCK-A (" en limenticio" reseptor ) og CCK-B ("hjerne" reseptor, fra engelsk " B rain").

CCK-A-reseptoren er den som deltar i sammentrekningen av galleblæren, i avslapningen av sfinkteren til Oddi, i veksten av bukspyttkjertelen og stimulering av utskillelsen av fordøyelsesenzymer, i forsinkelsen av tømming av magesekken og i hemming av magesyresekresjon.

Kolecystokinin-peptider som har sulfat- og amidgrupper, blir gjenkjent av CCK-A-reseptorer og binder til dem med høy affinitet. CCK-B-reseptorer er mindre effektive i å svare og binder seg ikke med så mye affinitet til svovelpeptider.

Kolecystokinin frigjøres fra tarmen etter matinntak og aktiverer reseptorer (CCK 1) i vagusnerven som overfører følelsen av "fylde" eller "metthetsfølelse" til hjernen, som er ansvarlig for å avslutte atferden til mating.

Både kolecystokinin og gastrin (et annet relatert hormon) kan frigjøres i blodomløpet eller inn i tarmlumen, og utøver paracrine, autokrine og eksokrine funksjoner ikke bare i nervesystemet, men også i fordøyelsessystemet.

Assosiasjonen til disse reseptorene utløser den hormonelle responskaskaden som hovedsakelig har å gjøre med hydrolyse av fosfatidylinositolmolekyler.

Egenskaper

I fordøyelsen

Som allerede nevnt ble kolecystokinin opprinnelig beskrevet som et hormon hvis hovedfunksjoner var relatert til fordøyelsessystemets fysiologi.

Selv om det i dag er kjent for å delta i mange andre prosesser i utvikling og fysiologi av dyr, er en av dens viktigste funksjoner stimulering av sammentrekning (volumnedgang) i galleblæren.

Dens eksokrine funksjoner inkluderer også stimulering av utskillelse av fordøyelsesenzymer i bukspyttkjertelen, og det er derfor den indirekte er involvert i fordøyelsen og absorpsjonen av mat (ernæring), spesielt hos pattedyr.

Dette lille peptidhormonet deltar også i hemming av tømming av magesekken ved å formidle sammentrekning av den pyloriske sfinkteren og avspenning av den proksimale magen gjennom vagusnerven, som er demonstrert eksperimentelt hos rotter, mennesker og ikke-hominide primater.

Avhengig av hvilken art pattedyr som er vurdert, har kolecystokinin hemmende eller stimulerende effekter for utskillelse av magesyrer, og bidrar positivt eller negativt til andre relaterte hormoner som gastrin.

Andre funksjoner

I tillegg til dens gastrointestinale funksjoner, deltar kolecystokinin i nervesystemet ved å øke eller styrke de hemmende virkningene av dopamin, en nevrotransmitter i sentralnervesystemet.

På samme måte øker kolecystokinin respirasjon og blodtrykk i det kardiovaskulære systemet hos gnagere.

Administrert eksogent i forsøksdyr induserer dette peptidhormonet en hypoterm tilstand ved å øke virkningen av nevroner som reagerer på høye temperaturer og hemmer nevroner som reagerer på kulde.

Andre funksjoner har å gjøre med frigjøring av forskjellige nevrotransmittere, regulering av veksten av bukspyttkjertelen, induksjon av veksten av karsinomer, modningen av sædceller i testiklene, blant andre.

Beslektede sykdommer

Ulike forfattere har bestemt tilstedeværelsen av varierende mengder kolecystokinin i forskjellige endokrine svulster, spesielt i hypofysetumorer, i skjoldbruskkjertelkarsinomer, i bukspyttkjertelsvulster og i Ewings sarkomer.

Høye konsentrasjoner av dette hormonet i visse svulster produserer det som har blitt kalt "CCKomas" syndrom, opprinnelig beskrevet hos dyr og senere bekreftet hos mennesker.

Kreft i bukspyttkjertelen og pankreatitt er også relatert til kolecystokinin, siden dette er involvert i dens normale vekst og i en del av den eksokrine stimuleringen for utskillelse av fordøyelsesenzymer.

Det er blitt bestemt at rollen som cholecystokinin i disse patologiske forholdene har å gjøre med overuttrykk av reseptorene (CCK-A og CCK-B), noe som gjør at dette hormonet kan utøve sin funksjon selv når det er overuttrykt av celler tumorous.

referanser

1. Crawley, JN, & Corwin, RL (1994). Biologiske handlinger av kolecystokinin. Peptider, 15 (4), 731–755.
2. Dockray, GJ (2012). Cholecystokinin. Nåværende mening i endokrinologi, diabetes og overvekt, 19 (1), 8–12.
3. Guilloteau, P., Le Meuth-Metzinger, V., Morisset, J., & Zabielski, R. (2006). Gastrin, kolecystokinin og mage-tarmkanalen fungerer hos pattedyr. Nutrition Research Reviews, 19 (2), 254–283.
4. Jens F. Rehfeld, Lennart Friis-Hansen, Jens P. Goetze, & Thomas VO Hansen. (2007). The Biology of Cholecystokinin and Gastrin Peptides. Aktuelle emner i medisinsk kjemi, 7 (12), 1154–1165.
5. Keller, J. (2015). Gastrointestinal fordøyelse og absorpsjon. I Essentials of Medical Biochemistry (2. utg., S. 137-164). Elsevier Inc.
6. Rehfeld, JF (2017). Kolecystokinin-Fra lokalt tarmhormon til allestedsnærværende messenger. Frontiers in Endocrinology, 8, 1–8.
7. Rehfeld, JF, Federspiel, B., Agersnap, M., Knigge, U., & Bardram, L. (2016). Avdekking og karakterisering av et CCKoma-syndrom hos enteropankreatiske nevroendokrine svulstpasienter. Scandinavian Journal of Gastroenterology, 51 (10), 1172–1178.
8. Sekiguchi, T. (2016). Cholecystokinin. I Håndbok for hormoner (s. 177–178). Elsevier Inc.
9. Smith, JP, & Solomon, TE (2014). Kolecystokinin og kreft i bukspyttkjertelen: Kyllingen eller egget? American Journal of Physiology - Gastrointestinal and Liver Physiology, 306 (2), 1–46.