GASTRĪNA: RAKSTUROJUMS, STRUKTŪRA, IZGATAVOŠANA, FUNKCIJAS - BIOLOĢIJA - 2025

Gastrīna ir kuņģa hormons, kas tiek ražots olbaltumvielu uz vēdera dobumā daudzu zīdītāju un kuru funkcijas ir saistītas ar stimulāciju sekrēciju kuņģa skābes un enzīmiem.

To ražo endokrīno šūnu grupa, kas pazīstama kā “G” (gastrīna) šūnas un kuras atrodas piooros dziedzeros kuņģa vistālākajā daļā (antrum) un divpadsmitpirkstu zarnas proksimālajā reģionā (sk. Attēlu).

Vienkāršota cilvēka kuņģa shēma (Avots: Estomago.svg: Rhcastilhosderivative work: Estevoaei, izmantojot Wikimedia Commons)

Histoloģiski runājot, G šūnām ir raksturīga "kolbas" forma ar plašu pamatni un "kaklu", kas sasniedz kuņģa gļotādas virsmu.

Kopš 1905. gada ir aizdomas par gastrīna esamību. Tomēr tikai 1964. gadā šis "antralhormons" (jo tas tiek ražots kuņģa antrumā) pirmo reizi tika izolēts, pateicoties Gregorija un Tracy darbam, kuri pētīja cūku kuņģa gļotādu.

Ķīmisko struktūru neilgi pēc tam noskaidroja Kenners un līdzstrādnieki, kas bija atbildīgi arī par mākslīgo sintezēšanu.

Tāpat kā citi zīdītāju endokrīnās sistēmas hormoni, arī gastrīns ir prekursora molekulas, kas pazīstama kā preprogastrīns, koitranslatīvās fermentatīvās apstrādes produkts.

Viņu funkcijas ir atkarīgas no mijiedarbības ar specifiskiem receptoriem, kas parasti izraisa intracelulāras signālu kaskādes, kas saistītas ar G-olbaltumvielām un olbaltumvielu kināzēm (fosforilēšanas kaskādes).

Starpšūnu kalcija koncentrācija, skābju un aminoskābju klātbūtne kuņģa lūmenā vai nervu stimulēšana caur īpašiem neirotransmiteriem ir daži no faktoriem, kas kontrolē šī svarīgā hormona sekrēciju cilvēkiem.

raksturojums

Gastrīns ir peptīdiem līdzīgs hormons, un kopš tā atklāšanas līdz mūsdienām ir atzītas trīs šīs molekulas formas un nosauktas atbilstoši to lielumam:

- Gastrīna "grande" (no angļu valodas "Big gastrin") ar 34 aminoskābēm

- Gastrīns "mazs" (no angļu valodas "Little gastrin") no 17 aminoskābēm

- Gastrīna "miniatūra" vai "mini gastrīna" (no angļu valodas "Mini gastrin") ar 13 aminoskābēm.

Liels gastrīns ir atrodams antral gļotādās, un tas ir identificēts arī ekstraktos no cilvēka gastrinomām (kuņģa audzējiem). Daži autori uzskata, ka gan mazs, gan miniatūrs gastrīns atbilst fragmentiem, kas no tā iegūti.

«Lielā gastrīna» G-34 uzbūve (Avots: Edgar181, izmantojot Wikimedia Commons)

Liela gastrīna aminoskābju secības iegūšana ir kalpojusi par pierādījumu iepriekšējās hipotēzes pārbaudei, jo šī peptīda secības C-gala peptīda heptadeka ir identiska mazā gastrīna secībai.

Turklāt mazā gastrīna C-gala trideka-peptīda secība ir identiska miniatūra gastrīna vai miniatūra gastrīna aminoskābju secībai, kas ir 13 aminoskābes.

Mazajā gastrīnā (G17) ir noteikts, ka fragmentam, kas ir identisks mini gastrīnam (C-termināla trideka peptīda gals), ir bioloģiskā aktivitāte, bet N-gala galam ir bioloģiski neaktīvs.

Tagad ir zināms, ka šis proteīns iziet virkni koptulācijas modifikāciju, kas ietver "prekursora" formas (liela gastrīna vai G-34) fermentatīvu šķelšanu aktīvā peptīda heptadeka (maza gastrīna) un citu atvasinājumu ražošanai. mazie.

Uzbūve

Iepriekš minētie gastrīna veidi (G-34, G-17 un G-13) ir lineāri peptīdi, kas nesatur disulfīdu saites starp kādu no to aminoskābju atlikumiem.

Liela gastrīna molekulmasa ir aptuveni 4 kDa, savukārt mazā gastrīna un mini gastrīna attiecīgi ir aptuveni 2,1 un 1,6 kDa.

«Mazā gastrīna» vai G-17 uzbūve (Avots: Edgar181, izmantojot Wikimedia Commons)

Atkarībā no vides apstākļiem, jo ​​īpaši pH, šīs olbaltumvielu molekulas var atrast kā alfa spirāles vai veidot kā "nejaušas spirāles"

Gastrīnos G-34 un G-17 glutamīnskābes atlikums, kas atrodas N galā, var "cikliski" un novērst šo peptīdu hormonu sagremošanu, izmantojot aminopeptidāzes enzīmus.

Ražošana

Gastrīns ir aktīvs prekursora molekulas: preprogastrīna, ko cilvēkam ir 101 aminoskābes atlikums, koptulācijas procesā. Preprogastrīnu sākotnēji pārstrādā, lai iegūtu progastrīnu, 80 aminoskābju peptīdu.

Progastrīnu endokrīnās šūnās pārstrādā vispirms fermenti proproteīna konvertāzes un pēc tam ferments karboksipeptidāze E, lai iegūtu lielu gastrīnu ar C-gala glicīna atlikumu (G34-Gly) vai nelielu gastrīnu ar atlikumu C-gala glicīns (G17-Gly).

Šīs molekulas paliek progastrīni tik ilgi, kamēr tās tiek pārveidotas par peptīdiem G-34 un G-17 ar C-termināla gala "amidēšanu" - procesu, ko veic enzīma peptidilfa alfa-amidējošās monoeksigenāzes (PAM, no angļu valodas "peptidyl") darbība alfa-amidējošā monoksigenāze ”).

G šūnu sekrēcijas vezikulos notiek endopeptidāzes mediēts šķelšanās process un C-gala amidācija.

«Miniatūra gastrīna» vai G-13 struktūra (Avots: Edgar181, izmantojot Wikimedia Commons)

Tās ražošanas regulēšana ģenētiskā līmenī

Gastrīnu kodē gēns, kas parasti tiek ekspresēts pentorālās anālās gļotādas G šūnās un cilvēka kuņģa divpadsmitpirkstu zarnas G šūnās. Šis gēns ir 4,1 kb, un tā secībā ir divi introni.

Tā izpausme var palielināties, reaģējot uz pārtikas nonākšanu kuņģī, vai arī to var nomāc, pateicoties skābju klātbūtnei un somatostatīna darbībai, kas ir hormons, kas atbild par kuņģa-zarnu trakta sekrēciju kavēšanu.

Lai arī tas nav precīzi zināms, tiek uzskatīts, ka šūnu signalizācijas ceļi, kas veicina šī gēna aktivizēšanu un līdz ar to arī gastrīna ražošanu, ir atkarīgi no olbaltumvielu kināzes enzīmiem (MAPK ceļš).

Sekrecija

Gastrīna sekrēcija ir atkarīga no noteiktiem ķīmiskiem faktoriem, kas iedarbojas uz G šūnām, kuras ir atbildīgas par tā sintēzi. Šiem faktoriem var būt stimulējoša vai kavējoša iedarbība.

G šūnas nonāk saskarē ar šādiem ķīmiskiem faktoriem vai nu tāpēc, ka tās tiek transportētas caur asinsriti, vai tāpēc, ka tās izdalās no nervu galiem, kas ir ar tām saskarē, vai arī tāpēc, ka tās nāk no kuņģa satura, kas “izpeldē” ķermeņa gaismas virsmu. šie.

Ķīmiskie faktori, ko pārvadā asinīs

Lai arī normālos apstākļos tie gandrīz nesasniedz pietiekami augstu koncentrāciju, lai veicinātu gastrīna izdalīšanos, "stimulējošie" faktori, kas tiek transportēti caur asinsriti, ir epinefrīns vai adrenalīns un kalcijs .

Piemēram, ievērojams kalcija pārvadāšanas palielināšanās kuņģī, kā rezultātā tiek stimulēta gastrīna izdalīšanās, parasti ir saistīta ar tādiem stāvokļiem kā hiperparatireoidisms.

Asinis var pārnēsāt arī inhibējošus faktorus, tāpat kā citu hormonālo molekulu gadījumā, piemēram, sekretīns, glikagons un kalcitonīns.

Ķīmiskie faktori "luminal" vai no pārtikas

Ēdiens, ko mēs ēdam, var saturēt ķīmiskus faktorus, kas stimulē gastrīna sekrēciju, piemēram, kalcijs un olbaltumvielu sagremošanas produkti (kazeīna hidrolizāts).

Skābās vielas kuņģa lūmenā rada pretēju efektu, jo tika ziņots, ka tās drīzāk kavē gastrīna sekrēciju, ietekmējot visus citus ķīmiskos faktorus, kas stimulē tā ražošanu.

Iespējas

Gastrīna funkcijas ir vairākas:

- Stimulē enzīmu sekrēciju kuņģī, aizkuņģa dziedzerī un tievā zarnā.

- Stimulē ūdens un elektrolītu sekrēciju kuņģī, aizkuņģa dziedzerī, aknās, tievajās zarnās un Brunner dziedzeros (atrodas divpadsmitpirkstu zarnā).

- kavē ūdens, glikozes un elektrolītu absorbciju tievās zarnās.

- Stimulē kuņģa, tievās zarnas un resnās zarnas, žultspūšļa un barības vada sfinktera gludos muskuļus.

- Inhibē piloro, ileocecal un Oddi sfinkteru gludos muskuļus.

- Veicina insulīna un kalcitonīna izdalīšanos.

- Palielina asins plūsmu aizkuņģa dziedzerī, tievā zarnā un kuņģī.

Kā darbojas gastrīns?

Gastrīna darbība ir tieši saistīta ar tā mijiedarbību ar specifisku transmembrāna receptoru proteīnu, kas pazīstams kā CCK2R vai CCKBR (gastrīna receptors).

Šim receptoram ir septiņi transmembranālie segmenti un tas ir savienots ar G proteīnu, kas ir saistīts ar MAP kināžu šūnu signālceļiem.

Gastrīts un citas slimības

Gastrīts ir patoloģisks stāvoklis, ko izraisa gramnegatīvā baktērija Helicobacter pylori un kas dažādu simptomu starpā izraisa sāpīgu kuņģa gļotādas iekaisumu.

Šis H. pylori izraisītais iekaisums izraisa hormona somatostatīna, kas ir atbildīgs par gastrīna ražošanas un sekrēcijas kavēšanu, ekspresiju, kas nozīmē ievērojamu šī hormona sekrēcijas palielināšanos un kuņģa pH pazemināšanos. pārspīlēti izdalot kuņģa skābes.

Vēzis

Daudziem kuņģa-zarnu trakta audzējiem raksturīga paaugstināta gastrīna kodēšanas gēna ekspresija. Starp visvairāk izpētītajiem var minēt kolorektālo karcinomu, aizkuņģa dziedzera vēzi un gastrinomu vai Zollingera-Elisona sindromu.

Dažas no šīm patoloģijām var būt saistītas ar augstu gastrīna gēnu ekspresiju, prekursoru peptīdu nepareizu apstrādi vai gēnu ekspresiju vietās, kas nav kuņģis.

Atsauces

1. Dockray, G., Dimaline, R., un Varro, A. (2005). Gastrīns: vecs hormons, jaunas funkcijas. Eur J Physiol, 449, 344–355.
2. Ferrand, A., & Wang, TC (2006). Gastrīns un vēzis: pārskats. Vēža vēstules, 238., 15–29.
3. Gregorijs, H., Hardijs, P., D., J., Kenners, G., un Šepards, R. (1964). Antralhormona Gastrīns. Nature Publishing Group, 204, 931–933.
4. Džeksons, BM, Rīders, D. D. un Tompsons, JC (1972). Gastrīna izdalīšanās dinamiskais raksturojums. The American Journal of Surgery, 123, 137–142.
5. Walsh, J., & Grossman, M. (1975). Gastrīns (pirmā no divām daļām). The New England Journal of Medicine, 292 (25), 1324–1334.