GASTRINA: EGENSKAPER, STRUKTUR, PRODUKSJON, FUNKSJONER - BIOLOGI - 2024

Den gastrin er en gastrisk hormon som produseres protein inn i bukhulen på mange pattedyr og som har funksjoner som er relatert til stimulering av utskillelse av mavesyre og enzymer.

Det er produsert av en gruppe endokrine celler kjent som “G” (gastrin) celler, som finnes i pylorisk kjertler i den mest distale delen av magen (antrum) og i den proksimale regionen av tolvfingertarmen (se bilde).

Forenklet diagram over menneskets mage (Kilde: Estomago.svg: Rhcastilhosderivative arbeid: Estevoaei via Wikimedia Commons)

Histologisk sett har G-celler en karakteristisk "kolbe" -form, med en bred base og en "hals" som når overflaten av mageslimhinnen.

Siden 1905 er det mistanke om eksistensen av gastrin. Imidlertid var det først i 1964 at dette "anthalhormonet" (fordi det er produsert i mageens antrum) ble isolert for første gang takket være arbeidet til Gregory og Tracy, som studerte mageslimhinnen hos griser.

Den kjemiske strukturen ble belyst like etter av Kenner og samarbeidspartnere, som også var ansvarlige for kunstig syntese av den.

I likhet med andre hormoner i pattedyrets endokrine system, er gastrin produktet av ko-translasjonell enzymatisk prosessering av et forløpermolekyl kjent som preprogastrin.

Deres funksjoner avhenger av deres interaksjon med spesifikke reseptorer som vanligvis utløser intracellulære signalkaskader relatert til G-proteiner og proteinkinaser (fosforyleringskaskader).

Konsentrasjonen av intracellulært kalsium, tilstedeværelsen av syrer og aminosyrer i magehulen eller nervestimulering gjennom spesifikke nevrotransmittere er noen av faktorene som styrer sekresjonen av dette viktige hormonet hos mennesker.

kjennetegn

Gastrin er et peptidlignende hormon, og siden det ble oppdaget til i dag, er tre former for dette molekylet blitt gjenkjent og er navngitt, i henhold til størrelsen:

- Gastrina "grande" (fra engelsk "Big gastrin") på 34 aminosyrer

- Gastrin "liten" (fra engelsk "Little gastrin") på 17 aminosyrer

- Gastrina "miniature" eller "mini gastrina" (fra det engelske "Mini gastrin") på 13 aminosyrer.

Stor gastrin finnes i den mageslimhinnen og er også identifisert i ekstrakter fra humane gastrinomer (magesvulster). Noen forfattere vurderer at både liten og miniatyr gastrin tilsvarer fragmenter avledet fra det.

Strukturen av det «store gastrinet» G-34 (Kilde: Edgar181 via Wikimedia Commons)

Innhenting av aminosyresekvensen til stort gastrin har tjent som bevis for å verifisere den forrige hypotesen, siden det C-terminale peptid heptadeca av sekvensen til dette peptidet er identisk med sekvensen til lite gastrin.

Videre er trideca-peptidsekvensen til C-terminus av liten gastrin identisk med aminosyresekvensen til miniatyr gastrin eller miniatyr gastrin, 13 aminosyrer lang.

I liten gastrin (G17) er det bestemt at fragmentet som er identisk med mini gastrin (C-terminal trideca peptidende) har biologisk aktivitet, men den N-terminale enden er biologisk inaktiv.

Det er nå kjent at dette proteinet gjennomgår en serie ko-translasjonelle modifikasjoner som involverer enzymatisk spaltning av "forløperen" -formen (stort gastrin eller G-34) for produksjon av det aktive peptidheptadeca (lite gastrin) og andre derivater. de små.

Struktur

Typene gastrin nevnt ovenfor (G-34, G-17 og G-13) er lineære peptider som ikke inneholder disulfidbindinger mellom noen av deres aminosyrerester.

Stor gastrin har en molekylvekt på rundt 4 kDa, mens liten gastrin og minigardin har henholdsvis rundt 2,1 og 1,6 kDa.

Strukturen til den «lille gastrinen» eller G-17 (Kilde: Edgar181 via Wikimedia Commons)

Avhengig av miljøforholdene, spesielt pH, kan disse molekylene av protein karakter finnes som alfa-helikser eller strukturert som "tilfeldige spoler"

I gastriner G-34 og G-17 kan glutaminsyreresiduen lokalisert ved N-terminalen "sykle" og forhindre fordøyelsen av disse peptidhormonene ved virkning av aminopeptidase-enzymer.

Produksjon

Gastrin er det aktive produktet fra den ko-translasjonelle prosessering av et forløpermolekyl: preprogastrin, som hos mennesker har 101 aminosyrerester. Preprogastrin blir først behandlet for å produsere progastrin, et 80 aminosyrepeptid.

Progastrin blir behandlet i endokrine celler, først av enzymene proproteinkonverteraser og deretter av enzymet karboksypeptidase E, for å gi opphav til et stort gastrin med en C-terminal glycinrest (G34-Gly) eller en liten gastrin med en rest av C-terminal glycin (G17-Gly).

Disse molekylene forblir progastriner så lenge de omdannes til peptidene G-34 og G-17 ved "amidering" av den C-terminale enden, en prosess som er formidlet av virkningen av enzymet peptidyl alfa-amiderende mono-oksygenase (PAM, fra engelsk "peptidyl") alfa-amiderende mono-oksygenase ”).

Den endopeptidase-medierte spaltingsprosessen og C-terminal amidering skjer i de sekretoriske vesiklene til G-celler.

Struktur av «miniatyr gastrin» eller G-13 (Kilde: Edgar181 via Wikimedia Commons)

Regulering av dens produksjon på genetisk nivå

Gastrin er kodet av et gen som vanligvis uttrykkes i G-cellene i den antrale pylorslimhinnen og i G-cellene i den humane magen tolvfingertarmen. Dette genet er 4,1 kb og har to introner i sin sekvens.

Uttrykket kan øke som svar på inntreden av mat i magen, eller det kan hemmes takket være tilstedeværelsen av syrer og virkningen av somatostatin, som er et hormon som er ansvarlig for hemming av gastrointestinale sekreter.

Selv om det ikke er helt kjent, antas det at de cellulære signalveiene som fremmer aktiveringen av dette genet og derfor gastrinproduksjon, er avhengige av proteinkinaseenzymer (MAPK-trasé).

sekresjon

Magesekresjon avhenger av visse kjemiske faktorer som virker på G-celler, som er ansvarlige for syntesen av den. Disse faktorene kan ha stimulerende eller hemmende effekter.

G-celler kommer i kontakt med slike kjemiske faktorer enten fordi de transporteres gjennom blodomløpet, fordi de frigjøres fra nerveterminalene som er i kontakt med dem, eller fordi de kommer fra mageinnholdet som "bader" kroppens luminale overflate. disse.

Kjemiske faktorer som bæres i blodet

Selv om de under normale forhold neppe når konsentrasjoner som er høye nok til å fremme frigjøring av gastrin, er de "stimulerende" faktorene som transporteres gjennom blodomløpet epinefrin eller adrenalin og kalsium .

For eksempel er en betydelig økning i transporten av kalsium til magen, noe som resulterer i stimulering av gastrinfrigjøring, normalt forbundet med forhold som hyperparatyreoidisme.

Blodet kan også bære hemmende faktorer, som for andre hormonelle molekyler som sekretin, glukagon og kalsitonin.

Kjemiske faktorer "luminal" eller fra mat

Maten vi spiser kan inneholde kjemiske faktorer som stimulerer gastrinsekresjon, eksempler på disse er kalsium og fordøyelsesproduktene til proteiner (kaseinhydrolysat).

Tilstedeværelsen av sure stoffer i magehulen har motsatt effekt, siden det har blitt rapportert at de heller hemmer utskillelsen av gastrin ved å påvirke alle de andre kjemiske faktorene som stimulerer produksjonen.

Egenskaper

Funksjonene til gastrin er flere:

- Stimulerer sekresjonen av enzymer i magen, bukspyttkjertelen og tynntarmen.

- Stimulerer sekresjonen av vann og elektrolytter i magen, bukspyttkjertelen, leveren, tynntarmen og Brunners kjertler (tilstede i tolvfingertarmen).

- Hemmer absorpsjon av vann, glukose og elektrolytter i tynntarmen.

- Stimulerer de glatte musklene i magen, tynntarmen og tykktarmen, galleblæren og spiserøret i spiserøret.

- Inhiberer de glatte musklene i pyloric, ileocecal og Oddi sfhincters.

- Fremmer frigjøring av insulin og kalsitonin.

- Øker blodstrømmen til bukspyttkjertelen, tynntarmen og magen.

Hvordan fungerer gastrin?

Handlingen av gastrin er direkte relatert til dets interaksjon med et spesifikt transmembranreseptorprotein, kjent som CCK2R eller CCKBR (gastrinreseptor).

Denne reseptoren har syv transmembrane segmenter og er koblet til et G-protein, som er assosiert med de cellulære signalveiene til MAP-kinaser.

Gastritt og andre sykdommer

Gastritt er en patologisk tilstand forårsaket av den gramnegative bakterien Helicobacter pylori som blant de forskjellige symptomene forårsaker en smertefull betennelse i mageslimhinnen.

Denne betennelsen forårsaket av H. pylori forårsaker hemming av uttrykket av hormonet somatostatin, som er ansvarlig for å hemme produksjonen og sekresjonen av gastrin, noe som betyr en betydelig økning i sekresjonen av dette hormonet og en reduksjon i mages pH ved overdrevet sekresjon av magesyrer.

Kreft

Mange gastrointestinale svulster er preget av økt ekspresjon av genet som koder for gastrin. Av de mest studerte kan nevnes kolorektalt karsinom, kreft i bukspyttkjertelen og gastrinom eller Zollinger-Ellison syndrom.

Noen av disse patologiene kan være relatert til høyt ekspresjon av gastringen, feil prosessering av forløperpeptider eller genekspresjon på andre steder enn magen.

referanser

1. Dockray, G., Dimaline, R., & Varro, A. (2005). Gastrin: gammelt hormon, nye funksjoner. Eur J Physiol, 449, 344–355.
2. Ferrand, A., & Wang, TC (2006). Gastrin og kreft: En gjennomgang. Kreftbrev, 238, 15–29.
3. Gregory, H., Hardy, P., D, J., Kenner, G., & Sheppard, R. (1964). Antral hormon gastrin. Nature Publishing Group, 204, 931–933.
4. Jackson, BM, Reeder, DD, & Thompson, JC (1972). Dynamiske egenskaper ved utgivelse av gastrin. The American Journal of Surgery, 123, 137–142.
5. Walsh, J., & Grossman, M. (1975). Gastrin (den første av to deler). The New England Journal of Medicine, 292 (25), 1324–1334.