ГАСТРИНА: ХАРАКТЕРИСТИКА, СОСТАВ, ПРОИЗВОДСТВО, ФУНКЦИИ - БИОЛОГИЯ - 2024

Гастрина является желудочным гормоном , который вырабатывается белковым в желудке полость многих млекопитающих , и функция которых связанно с стимуляцией секреции кислоты желудочного сока и ферментов.

Он вырабатывается группой эндокринных клеток, известных как «G» (гастриновые) клетки, которые находятся в пилорических железах в наиболее дистальной части желудка (антральном отделе) и в проксимальной области двенадцатиперстной кишки (см. Изображение).

Упрощенная диаграмма человеческого желудка (Источник: Estomago.svg: Rhcastilhos, производная работа: Estevoaei через Wikimedia Commons)

Гистологически G-клетки имеют характерную форму «колбы» с широким основанием и «шейкой», доходящей до поверхности слизистой оболочки желудка.

С 1905 г. подозревали существование гастрина. Однако только в 1964 году этот «антральный гормон» (потому что он вырабатывается в антральном отделе желудка) был впервые выделен благодаря работе Грегори и Трейси, изучавших слизистую оболочку желудка свиней.

Его химическая структура была вскоре выяснена Кеннером и сотрудниками, которые также были ответственны за его искусственный синтез.

Как и другие гормоны эндокринной системы млекопитающих, гастрин является продуктом ко-трансляционного ферментативного процессинга молекулы-предшественника, известной как препрогастрин.

Их функции зависят от их взаимодействия со специфическими рецепторами, которые обычно запускают внутриклеточные сигнальные каскады, связанные с G-белками и протеинкиназами (каскады фосфорилирования).

Концентрация внутриклеточного кальция, присутствие кислот и аминокислот в просвете желудка или нервная стимуляция с помощью определенных нейротрансмиттеров - вот некоторые из факторов, которые контролируют секрецию этого важного гормона у людей.

характеристики

Гастрин - это пептидоподобный гормон, и с момента его открытия до сегодняшнего дня были обнаружены и названы три формы этой молекулы в соответствии с их размером:

- Гастрина «гранде» (от англ. «Большой гастрин») из 34 аминокислот.

- Гастрин «маленький» (от англ. «Little gastrin») из 17 аминокислот.

- Гастрина «миниатюра» или «мини гастрина» (от англ. «Мини-гастрин») из 13 аминокислот.

Большой гастрин обнаружен в слизистой оболочке антрального отдела, а также был обнаружен в экстрактах гастрином человека (опухоли желудка). Некоторые авторы считают, что и мелкий, и миниатюрный гастрин соответствуют производным от него фрагментам.

Структура «большого гастрина» G-34 (Источник: Edgar181 через Wikimedia Commons)

Получение аминокислотной последовательности большого гастрина послужило доказательством для проверки предыдущей гипотезы, поскольку C-концевой пептид гептадека последовательности этого пептида идентичен последовательности малого гастрина.

Кроме того, тридека-пептидная последовательность С-конца малого гастрина идентична аминокислотной последовательности мини-гастрина или миниатюрного гастрина, длиной 13 аминокислот.

В малом гастрине (G17) фрагмент, идентичный мини-гастрину (С-концевой тридекапептидный конец), как было установлено, обладает биологической активностью, но N-концевой конец биологически неактивен.

В настоящее время известно, что этот белок претерпевает серию ко-трансляционных модификаций, которые включают ферментативное расщепление «предшественника» (большой гастрин или G-34) с образованием активного пептида гептадека (малый гастрин) и других производных. маленькие.

Структура

Упомянутые выше типы гастрина (G-34, G-17 и G-13) представляют собой линейные пептиды, которые не содержат дисульфидных связей между какими-либо из их аминокислотных остатков.

Большой гастрин имеет молекулярную массу около 4 кДа, а малый гастрин и мини-гастрин - около 2,1 и 1,6 кДа соответственно.

Структура «малого гастрина» или G-17 (Источник: Edgar181 через Wikimedia Commons)

В зависимости от условий окружающей среды, особенно pH, эти молекулы белковой природы могут быть обнаружены как альфа-спирали или структурированы как «случайные спирали».

В гастринах G-34 и G-17 остаток глутаминовой кислоты, расположенный на N-конце, может «заморачиваться» и предотвращать переваривание этих пептидных гормонов под действием ферментов аминопептидаз.

производство

Гастрин является активным продуктом ко-трансляционного процессинга молекулы-предшественника: препрогастрина, который у человека имеет 101 аминокислотный остаток. Препрогастрин первоначально обрабатывается с образованием прогастрина, пептида из 80 аминокислот.

Прогастрин перерабатывается в эндокринных клетках сначала ферментами пропротеинконвертазами, а затем ферментом карбоксипептидазой E, с образованием большого гастрина с С-концевым остатком глицина (G34-Gly) или небольшого гастрина с остатком С-концевой глицин (G17-Gly).

Эти молекулы остаются прогастринами до тех пор, пока они превращаются в пептиды G-34 и G-17 путем «амидирования» C-концевого конца, процесса, опосредованного действием фермента пептидил-альфа-амидирующей монооксигеназы (PAM, от английского «пептидил»). альфа-амидирующая монооксигеназа »).

Опосредованный эндопептидазой процесс расщепления и C-концевое амидирование происходят в секреторных пузырьках G-клеток.

Структура «миниатюрного гастрина» или G-13 (Источник: Edgar181 через Wikimedia Commons)

Регулирование его производства на генетическом уровне

Гастрин кодируется геном, который обычно экспрессируется в G-клетках слизистой оболочки антрального пилорического отдела и в G-клетках двенадцатиперстной кишки желудка человека. Этот ген имеет размер 4,1 т.п.н. и имеет в своей последовательности два интрона.

Его экспрессия может увеличиваться в ответ на попадание пищи в желудок или подавляться благодаря присутствию кислот и действию соматостатина, гормона, ответственного за подавление секреции желудочно-кишечного тракта.

Хотя это точно не известно, считается, что клеточные сигнальные пути, которые способствуют активации этого гена и, следовательно, выработке гастрина, зависят от ферментов протеинкиназы (путь MAPK).

Секреция

Секреция гастрина зависит от определенных химических факторов, действующих на G-клетки, которые отвечают за его синтез. Эти факторы могут оказывать стимулирующее или тормозящее действие.

G-клетки вступают в контакт с такими химическими факторами либо потому, что они транспортируются по кровотоку, либо потому, что высвобождаются из нервных окончаний, которые с ними контактируют, либо потому, что они исходят из содержимого желудка, которое «омывает» просветную поверхность тела. эти.

Химические факторы, переносимые кровью

Хотя в нормальных условиях они с трудом достигают концентраций, достаточно высоких, чтобы способствовать высвобождению гастрина, «стимулирующими» факторами, которые переносятся кровотоком, являются адреналин или адреналин и кальций .

Например, значительное увеличение транспорта кальция в желудок, приводящее к стимуляции высвобождения гастрина, обычно связано с такими состояниями, как гиперпаратиреоз.

Кровь также может нести ингибирующие факторы, как в случае других гормональных молекул, таких как секретин, глюкагон и кальцитонин.

Химические факторы "просвета" или из пищи

Пища, которую мы едим, может содержать химические факторы, стимулирующие секрецию гастрина, примерами которых являются кальций и продукты переваривания белков (гидролизат казеина).

Присутствие кислых веществ в просвете желудка имеет противоположный эффект, поскольку сообщалось, что они скорее подавляют секрецию гастрина, воздействуя на все другие химические факторы, которые стимулируют его выработку.

Характеристики

Функции гастрина несколько:

- Стимулирует секрецию ферментов в желудке, поджелудочной железе и тонком кишечнике.

- Стимулирует секрецию воды и электролитов в желудке, поджелудочной железе, печени, тонком кишечнике и железах Бруннера (присутствуют в двенадцатиперстной кишке).

- Подавляет всасывание воды, глюкозы и электролитов в тонком кишечнике.

- Стимулирует гладкую мускулатуру желудка, тонкой и толстой кишки, желчного пузыря и сфинктера пищевода.

- Подавляет гладкую мускулатуру пилорического, илеоцекального сфинктеров и сфинктеров Одди.

- Способствует высвобождению инсулина и кальцитонина.

- Увеличивает приток крови к поджелудочной железе, тонкому кишечнику и желудку.

Как действует гастрин?

Действие гастрина напрямую связано с его взаимодействием со специфическим трансмембранным рецепторным белком, известным как CCK2R или CCKBR (рецептор гастрина).

Этот рецептор имеет семь трансмембранных сегментов и связан с G-белком, который связан с клеточными путями передачи сигналов киназ MAP.

Гастрит и другие заболевания

Гастрит - это патологическое состояние, вызываемое грамотрицательной бактерией Helicobacter pylori, которая среди различных симптомов вызывает болезненное воспаление слизистой оболочки желудка.

Это воспаление, вызванное H. pylori, вызывает ингибирование экспрессии гормона соматостатина, который отвечает за ингибирование выработки и секреции гастрина, что приводит к значительному увеличению секреции этого гормона и снижению pH в желудке. повышенной секрецией желудочного сока.

рак

Многие опухоли желудочно-кишечного тракта характеризуются повышенной экспрессией гена, кодирующего гастрин. Из наиболее изученных можно назвать колоректальную карциному, рак поджелудочной железы и гастриному или синдром Золлингера-Эллисона.

Некоторые из этих патологий могут быть связаны с высокой экспрессией гена гастрина, неправильным процессингом пептидов-предшественников или экспрессией генов на участках, отличных от желудка.

Ссылки

1. Докрей Г., Дималайн Р. и Варро А. (2005). Гастрин: старый гормон, новые функции. Eur J Physiol, 449, 344–355.
2. Ферран, А., и Ван, Т.С. (2006). Гастрин и рак: обзор. Письма о раке, 238, 15–29.
3. Грегори, Х., Харди, П., Д., Дж., Кеннер, Г., и Шеппард, Р. (1964). Антральный гормон гастрин. Издательская группа «Природа», 204, 931–933.
4. Джексон, Б.М., Ридер, Д.Д. и Томпсон, Дж. К. (1972). Динамические характеристики высвобождения гастрина. Американский журнал хирургии, 123, 137–142.
5. Уолш Дж. И Гроссман М. (1975). Гастрин (первая из двух частей). Медицинский журнал Новой Англии, 292 (25), 1324–1334.