GASTRINA: KARAKTERISTIKE, STRUKTURA, PROIZVODNJA, FUNKCIJE - BIOLOGIJA - 2026

Gastrin je želuca hormon koji se proizvodi proteinski u šupljinu želuca mnogih sisavaca i čije funkcije su vezane na stimulaciju izlučivanja želučane kiseline i enzima.

Proizvodi ga skupina endokrinih stanica poznata pod nazivom "G" (gastrin) stanica koje se nalaze u piloričnim žlijezdama najditalnijeg dijela želuca (antrum) i u proksimalnom predjelu dvanaesnika (vidi sliku).

Pojednostavljeni dijagram ljudskog želuca (Izvor: Estomago.svg: Rhcastilhosderivativni rad: Estevoaei putem Wikimedia Commons)

Histološki gledano, G stanice imaju karakterističan oblik "tikvice", sa širokom bazom i "vratom" koji doseže površinu želučane sluznice.

Od 1905. sumnja se u postojanje gastrina. Međutim, tek je 1964. godine ovaj "antralni hormon" (jer se proizvodi u antrumu želuca) prvi put izoliran zahvaljujući radu Gregoryja i Tracyja, koji su proučavali želučanu sluznicu svinja.

Njezinu kemijsku strukturu razjasnili su kratko vrijeme Kenner i njegove kolege, koji su bili odgovorni i za umjetnu sintezu.

Kao i drugi hormoni sindroma endokrinog sustava sisavaca, gastrin je proizvod ko-translacijske enzimske obrade molekura prekursora poznatog pod nazivom pregastrin.

Njihove funkcije ovise o njihovoj interakciji sa specifičnim receptorima koji obično pokreću unutarćelijsku signalnu kaskadu koja se odnosi na G-proteine ​​i proteinske kinaze (fosforilacijske kaskade).

Intracelučna koncentracija kalcija, prisutnost kiselina i aminokiselina u lumenu želuca ili stimulacija živaca pomoću specifičnih neurotransmitera neki su od faktora koji kontroliraju izlučivanje ovog važnog hormona u ljudi.

karakteristike

Gastrin je hormon sličan peptidu i od njegovog otkrića do danas prepoznata su tri oblika ove molekule i nazvana su prema njihovoj veličini:

- Gastrina "grande" (s engleskog "Big gastrin") od 34 aminokiseline

- Gastrin "mali" (s engleskog "Little gastrin") od 17 aminokiselina

- Gastrina „minijaturna“ ili „mini gastrina“ (od engleskog „Mini gastrin“) od 13 aminokiselina.

Veliki gastrin nalazi se u antralnoj sluznici, a identificiran je i u ekstraktima humanih gastrinoma (tumori želuca). Neki autori smatraju da i mali i minijaturni gastrin odgovaraju fragmentima izvedenim iz njega.

Struktura G-34 «velikog gastrina» (Izvor: Edgar181 putem Wikimedia Commonsa)

Dobivanje aminokiselinske sekvence velikog gastrina poslužilo je kao dokaz za provjeru prethodne hipoteze, budući da je heptadeka C-terminalnog peptida u slijedu ovog peptida identična slijedu malog gastrina.

Nadalje, trideka-peptidna sekvenca C-kraja malog gastrina identična je aminokiselinskom nizu minijaturnog gastrina ili minijaturnog gastrina, dugoj 13 aminokiselina.

U malom gastrinu (G17) za fragment identičan mini gastrinu (C-terminalni trideka-peptidni kraj) utvrđeno je da ima biološku aktivnost, ali N-terminalni kraj je biološki neaktivan.

Sada je poznato da ovaj protein prolazi niz ko-translacijskih modifikacija koje uključuju enzimsko cijepanje oblika "prekursora" (veliki gastrin ili G-34) za proizvodnju aktivnog peptida heptadeka (mali gastrin) i drugih derivata. maleni.

Struktura

Gore navedene vrste gastrina (G-34, G-17 i G-13) linearni su peptidi koji ne sadrže disulfidne veze između bilo kojeg od njihovih aminokiselinskih ostataka.

Veliki gastrin ima molekulsku masu od oko 4 kDa, dok mali gastrin ima oko 2,1 i 1,6 kDa, respektivno.

Struktura «malog gastrina» ili G-17 (Izvor: Edgar181 putem Wikimedia Commonsa)

Ovisno o uvjetima okoliša, posebno pH, ove molekule proteinske naravi mogu se naći kao alfa helikopteri ili strukturirane kao "slučajni zavojnice"

U gastrinima G-34 i G-17, ostatak glutaminske kiseline smješten na N-terminusu može "kružiti" i spriječiti probavu ovih peptidnih hormona djelovanjem enzima aminopeptidaze.

Proizvodnja

Gastrin je aktivni proizvod ko-translacijske obrade molekura prekursora: preprogastrin, koji kod čovjeka ima 101 aminokiselinski ostatak. Preprogastrin se u početku obrađuje da bi se stvorio progastrin, peptid od 80 aminokiselina.

Progastrin se obrađuje u endokrinim stanicama, najprije enzimima proprotein konvertazama, a zatim enzim karboksipeptidaza E, čime nastaje veliki gastrin s C-terminalnim glicinskim ostatkom (G34-Gly) ili mali gastrin s ostatkom C-terminalni glicin (G17-Gly).

Te molekule ostaju progastrini sve dok se pretvaraju u peptide G-34 i G-17 "amidacijom" kraja C-terminala, procesom posredovanim djelovanjem enzima peptidil alfa-amidirajuće mono-oksigenaze (PAM, iz engleskog "peptidil mono-oksigenaza alfa-amida “).

Proces cijepanja posredovanih endopeptidazom i amidacija C-terminala događaju se u sekretornim vezikulama G stanica.

Struktura «minijaturnog gastrina» ili G-13 (Izvor: Edgar181 putem Wikimedia Commonsa)

Regulacija njegove proizvodnje na genetskoj razini

Gastrin je kodiran genom koji se tipično eksprimira u G stanicama antralne pilorične sluznice i u G stanicama dvanaestopalačnog crijeva čovjeka. Ovaj gen je 4,1 kb i ima dva uvoda u svom slijedu.

Njegova ekspresija može se povećati kao odgovor na ulazak hrane u želudac ili se može inhibirati zahvaljujući prisutnosti kiselina i djelovanju somatostatina, koji je hormon odgovoran za inhibiciju gastrointestinalnih sekreta.

Iako nije točno poznato, smatra se da stanični signalni putevi koji potiču aktivaciju ovog gena i, prema tome, proizvodnju gastrina, ovise o enzimima proteinske kinaze (MAPK put).

lučenje

Izlučivanje Gastrina ovisi o određenim kemijskim čimbenicima koji djeluju na G stanice, koji su odgovorni za njegovu sintezu. Ovi čimbenici mogu imati poticajne ili inhibicijske učinke.

G stanice dolaze u kontakt s takvim kemijskim čimbenicima bilo zato što se transportiraju krvotokom, jer se oslobađaju iz živčanih terminala koji su u kontaktu s njima, ili zato što dolaze iz želučanog sadržaja koji "okupa" luminalnu površinu tijela. ove.

Kemijski čimbenici koji se prenose u krvi

Iako u normalnim uvjetima teško dosežu koncentracije dovoljno visoke da pospješuju oslobađanje gastrina, „stimulativni“ faktori koji se prenose krvotokom su epinefrin ili adrenalin i kalcij.

Na primjer, značajno povećanje transporta kalcija u želudac, što rezultira stimulacijom otpuštanja gastrina, obično je povezano sa stanjima kao što je hiperparatiroidizam.

Krv može nositi i inhibitorne čimbenike, kao u slučaju drugih hormonskih molekula, poput sekreina, glukagona i kalcitonina.

Kemijski faktori "luminalni" ili iz hrane

Hrana koju jedemo može sadržavati kemijske čimbenike koji potiču lučenje gastrina, čiji su primjer kalcij i proteini probave (kazein hidrolizat).

Prisutnost kiselih tvari u lumenu želuca ima suprotan učinak, jer je objavljeno da oni radije inhibiraju lučenje gastrina utječući na sve ostale kemijske čimbenike koji potiču njegovu proizvodnju.

Značajke

Funkcije gastrina su nekoliko:

- Stimulira izlučivanje enzima u želucu, gušterači i tankom crijevu.

- Potiče izlučivanje vode i elektrolita u želucu, gušterači, jetri, tankom crijevu i Brunnerovim žlijezdama (prisutnim u dvanaesniku).

- Inhibira apsorpciju vode, glukoze i elektrolita u tankom crijevu.

- Stimulira glatke mišiće želuca, tankog i debelog crijeva, žučnog mjehura i sfinktera jednjaka.

- Inhibira glatke mišiće pyloric, ileocecal i Oddi sfinktera.

- Promiče oslobađanje inzulina i kalcitonina.

- Povećava protok krvi u gušterači, tankom crijevu i želucu.

Kako djeluje gastrin?

Djelovanje gastrina izravno je povezano s njegovom interakcijom sa specifičnim transmembranskim receptorskim proteinima, poznatim kao CCK2R ili CCKBR (gastrinski receptor).

Ovaj receptor ima sedam transmembranskih segmenata i povezan je s G proteinom, koji je povezan s staničnim signalnim putovima MAP kinaza.

Gastritis i druge bolesti

Gastritis je patološko stanje uzrokovano gram-negativnom bakterijom Helicobacter pylori koja među različitim simptomima izaziva bolnu upalu želučane sluznice.

Ova upala uzrokovana H. pylori uzrokuje inhibiciju ekspresije hormona somatostatina, koji je odgovoran za inhibiranje proizvodnje i izlučivanja gastrina, što znači značajno povećanje izlučivanja ovog hormona i smanjenje pH u želucu pretjeranim izlučivanjem želučanih kiselina.

Rak

Za mnoge gastrointestinalne tumore karakterizira pojačana ekspresija gena koji kodira gastrin. Od većine proučavanih mogu se spomenuti kolorektalni karcinom, karcinom gušterače i gastrinoma ili Zollinger-Ellison sindrom.

Neke od ovih patologija mogu biti povezane s visokom ekspresijom gena gastrina, pogrešnom obradom peptida prekursora ili ekspresijom gena na drugim mjestima osim želuca.

Reference

1. Dockray, G., Dimaline, R., & Varro, A. (2005). Gastrin: stari hormon, nove funkcije. Eur J Physiol, 449, 344–355.
2. Ferrand, A., & Wang, TC (2006). Gastrin i rak: pregled. Pisma raka, 238, 15–29.
3. Gregory, H., Hardy, P., D, J., Kenner, G., & Sheppard, R. (1964). Antralni hormon Gastrin. Nature Publishing Group, 204, 931–933.
4. Jackson, BM, Reeder, DD, & Thompson, JC (1972). Dinamičke karakteristike oslobađanja Gastrina. Američki časopis za kirurgiju, 123, 137–142.
5. Walsh, J., i Grossman, M. (1975). Gastrin (prvi od dva dijela). New England Journal of Medicine, 292 (25), 1324–1334.