GASTRINA: EGENSKABER, STRUKTUR, PRODUKTION, FUNKTIONER - BIOLOGI - 2025

Den gastrin er en gastrisk hormon, der produceres proteinholdigt i maven hulrum mange pattedyr og hvis funktioner er relateret til stimulering af sekretionen af mavesyre og enzymer.

Det produceres af en gruppe af endokrine celler kendt som “G” (gastrin) celler, som findes i de pyloriske kirtler i den mest distale del af maven (antrum) og i den proximale region i tolvfingertarmen (se billede).

Forenklet diagram over den menneskelige mave (Kilde: Estomago.svg: Rhcastilhosderivative arbejde: Estevoaei via Wikimedia Commons)

Histologisk set har G-celler en karakteristisk "kolbe" -form, med en bred base og en "hals", der når overfladen af ​​maveforet.

Siden 1905 har man mistanke om eksistensen af ​​gastrin. Imidlertid var det først i 1964, at dette "antrale hormon" (fordi det produceres i maveens antrum) blev isoleret for første gang takket være arbejdet fra Gregory og Tracy, der studerede maveslimhinden hos svin.

Dens kemiske struktur blev belyst kort efter af Kenner og samarbejdspartnere, der også var ansvarlige for kunstigt syntese af den.

Ligesom andre hormoner i pattedyrets endokrine system er gastrin produktet af ko-translationel enzymatisk behandling af et forstadiemolekyle kendt som preprogastrin.

Deres funktioner afhænger af deres interaktion med specifikke receptorer, der normalt udløser intracellulære signalkaskader relateret til G-proteiner og proteinkinaser (phosphoryleringskaskader).

Koncentrationen af ​​intracellulært calcium, tilstedeværelsen af ​​syrer og aminosyrer i mavehulen eller nervestimulering gennem specifikke neurotransmittere er nogle af de faktorer, der styrer sekretionen af ​​dette vigtige hormon hos mennesker.

egenskaber

Gastrin er et peptidlignende hormon, og siden det blev opdaget indtil i dag, er tre former for dette molekyle blevet genkendt og navngivet efter deres størrelse:

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

- Gastrin "lille" (fra engelsk "Lille gastrin") på 17 aminosyrer

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

Stort gastrin findes i det antrale slimhinde og er også identificeret i ekstrakter fra humane gastrinomer (mave tumorer). Nogle forfattere mener, at både lille og miniatyr gastrin svarer til fragmenter, der er afledt herfra.

Struktur af den «store gastrin» G-34 (Kilde: Edgar181 via Wikimedia Commons)

Opnåelse af aminosyresekvensen for stor gastrin har fungeret som bevis for at verificere den forrige hypotese, da det C-terminale peptid-heptadeca i sekvensen af ​​dette peptid er identisk med sekvensen af ​​lille gastrin.

Endvidere er trideca-peptidsekvensen for C-terminus af lille gastrin identisk med aminosyresekvensen for miniatyr gastrin eller miniatyr gastrin, 13 aminosyrer lang.

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

Det er nu kendt, at dette protein gennemgår en række ko-translationelle modifikationer, der involverer enzymatisk spaltning af "forstadie" -formen (stor gastrin eller G-34) til fremstilling af det aktive peptidheptadeca (lille gastrin) og andre derivater. små.

Struktur

Ovennævnte gastrintyper (G-34, G-17 og G-13) er lineære peptider, der ikke indeholder disulfidbindinger mellem nogen af ​​deres aminosyrerester.

Stor gastrin har en molekylvægt på omkring 4 kDa, mens lille gastrin og minigastin har henholdsvis ca. 2,1 og 1,6 kDa.

Struktur af den «lille gastrin» eller G-17 (Kilde: Edgar181 via Wikimedia Commons)

Afhængigt af miljøbetingelserne, især pH, kan disse molekyler af protein karakter findes som alfa-helix eller struktureret som "tilfældige spoler"

I gastriner G-34 og G-17 kan glutaminsyrerest placeret ved N-terminalen "cykle" og forhindre fordøjelsen af ​​disse peptidhormoner ved virkningen af ​​aminopeptidaseenzymer.

Produktion

Gastrin er det aktive produkt fra den co-translationelle forarbejdning af et forstadiemolekyle: preprogastrin, som hos mennesker har 101 aminosyrerester. Forprogastrin behandles oprindeligt til fremstilling af progastrin, et 80 aminosyre-peptid.

Progastrin behandles i endokrine celler, først af enzymerne proprotein-konveraser og derefter af enzymet carboxypeptidase E for at give anledning til en stor gastrin med en C-terminal glycinrest (G34-Gly) eller en lille gastrin med en rest af C-terminal glycin (G17-Gly).

Disse molekyler forbliver progastriner, så længe de omdannes til peptider G-34 og G-17 ved "amidering" af den C-terminale ende, en fremgangsmåde formidlet af virkningen af ​​enzymet peptidyl alfa-amiderende mono-oxygenase (PAM, fra engelsk "peptidyl") alfa-amiderende mono-oxygenase ”).

Den endopeptidase-medierede spaltningsproces og C-terminal amidering forekommer i de sekretoriske vesikler fra G-celler.

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

Regulering af dens produktion på genetisk niveau

Gastrin kodes for af et gen, der typisk udtrykkes i G-celler i den antrale pylorslimhinde og i G-celler i den humane mave-tolvfingertarmen. Dette gen er 4,1 kb og har to introner i dets sekvens.

Dets ekspression kan øges som reaktion på fødevarets indtræden i maven, eller det kan hæmmes takket være tilstedeværelsen af ​​syrer og virkningen af ​​somatostatin, som er et hormon, der er ansvarlig for hæmning af gastrointestinale sekretioner.

Selvom det ikke er kendt nøjagtigt, menes det, at de cellulære signalveje, der fremmer aktiveringen af ​​dette gen og derfor gastrinproduktion, afhænger af proteinkinaseenzymer (MAPK-vej).

sekretion

Gastrinsekretion afhænger af visse kemiske faktorer, der virker på G-celler, som er ansvarlige for dens syntese. Disse faktorer kan have stimulerende eller hæmmende virkning.

G-celler kommer i kontakt med sådanne kemiske faktorer, enten fordi de transporteres gennem blodbanen, fordi de frigøres fra nerveterminalerne, der er i kontakt med dem, eller fordi de kommer fra maveindholdet, der "bader" kroppens luminale overflade. Disse.

Kemiske faktorer, der bæres i blodet

Selv om de under normale forhold næppe når koncentrationer, der er høje nok til at fremme gastrinfrigivelse, er de "stimulerende" faktorer, der transporteres gennem blodbanen, epinephrin eller adrenalin og calcium.

For eksempel er en signifikant stigning i calciumtransport til maven, hvilket resulterer i stimulering af gastrinfrigivelse, normalt forbundet med tilstande såsom hyperparathyreoidisme.

Blodet kan også bære hæmmende faktorer, som i tilfældet med andre hormonmolekyler såsom sekretin, glucagon og calcitonin.

Kemiske faktorer "luminal" eller fra mad

Den mad, vi spiser, kan indeholde kemiske faktorer, der stimulerer gastrinsekretion, hvoraf eksempler er calcium og fordøjelsesprodukter fra proteiner (kaseinhydrolysat).

Tilstedeværelsen af ​​sure stoffer i mavehulen har den modsatte virkning, da det er blevet rapporteret, at de snarere hæmmer udskillelsen af ​​gastrin ved at påvirke alle de andre kemiske faktorer, der stimulerer dens produktion.

Funktioner

Funktionerne af gastrin er flere:

- Stimulerer sekretionen af ​​enzymer i maven, bugspytkirtlen og tyndtarmen.

- Stimulerer udskillelsen af ​​vand og elektrolytter i maven, bugspytkirtlen, leveren, tyndtarmen og Brunners kirtler (findes i tolvfingertarmen).

- Hæmmer absorptionen af ​​vand, glukose og elektrolytter i tyndtarmen.

- Stimulerer de glatte muskler i maven, tyndtarmen og tyktarmen, galdeblæren og spiserøret i spiserøret.

- Hæmmer de glatte muskler i pylor-, ileocecal- og Oddi-sfinkterne.

- Fremmer frigivelse af insulin og calcitonin.

- Øger blodgennemstrømningen til bugspytkirtlen, tyndtarmen og maven.

Hvordan fungerer gastrin?

Handlingen af ​​gastrin er direkte relateret til dets interaktion med et specifikt transmembranreceptorprotein, kendt som CCK2R eller CCKBR (gastrinreceptor).

Denne receptor har syv transmembrane segmenter og er koblet til et G-protein, som er forbundet med de cellulære signalveje for MAP-kinaser.

Gastritis og andre sygdomme

Gastritis er en patologisk tilstand forårsaget af den gramnegative bakterie Helicobacter pylori, der blandt de forskellige symptomer forårsager en smertefuld betændelse i maveforingen.

Denne betændelse forårsaget af H. pylori forårsager hæmning af ekspressionen af ​​hormonet somatostatin, som er ansvarlig for at hæmme produktionen og sekretionen af ​​gastrin, hvilket betyder en signifikant stigning i sekretionen af ​​dette hormon og et fald i mave-pH ved overdrevet sekretion af gastriske syrer.

Kræft

Mange gastrointestinale tumorer er kendetegnet ved forøget ekspression af genet, der koder for gastrin. Af de mest studerede kan nævnes kolorektal karcinom, bugspytkirtelkræft og gastrinom eller Zollinger-Ellison syndrom.

Nogle af disse patologier kan være relateret til høj gastringenekspression, forkert behandling af precursor-peptider eller genekspression på andre steder end maven.

Referencer

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