ГАСТРИНА: ХАРАКТЕРИСТИКИ, СТРУКТУРА, ВИРОБНИЦТВО, ФУНКЦІЇ - БІОЛОГІЯ - 2025

Гастрину є шлунковим гормоном , який виробляється білковим в шлунку порожнину багатьох ссавців , і функція яких пов'язана з стимуляцією секреції кислоти шлункового соку і ферментів.

Він виробляється групою ендокринних клітин, відомих як "G" (гастринові) клітини, які знаходяться в пілоричних залозах в самій дистальній частині шлунка (antrum) і в проксимальній області дванадцятипалої кишки (див. Зображення).

Спрощена схема людського шлунку (Джерело: Estomago.svg: Rhcastilhosderivative work: Estevoaei via Wikimedia Commons)

Гістологічно кажучи, G-клітини мають характерну форму «колби», з широкою основою та «шийкою», що досягає поверхні шлункової оболонки.

З 1905 р. Підозрюється існування гастрину. Однак, лише в 1964 році цей "антральний гормон" (адже він виробляється в антрумі шлунка) вперше був виділений завдяки роботі Грегорі і Трейсі, які вивчали слизову шлунка свиней.

Її хімічну структуру було з’ясовано незабаром Кеннером та співробітниками, які також відповідали за штучний синтез.

Як і інші гормони ендокринної системи ссавців, гастрин є продуктом ко-трансляційної ферментативної обробки молекули-попередника, відомої як препрогастрин.

Їх функції залежать від їх взаємодії із специфічними рецепторами, які, як правило, запускають внутрішньоклітинні сигнальні каскади, пов'язані з G-білками та протеїнкіназами (фосфорилюючі каскади).

Концентрація внутрішньоклітинного кальцію, наявність кислот і амінокислот у просвіті шлунка або нервова стимуляція через специфічні нейротрансмітери є деякими з факторів, що контролюють секрецію цього важливого гормону у людини.

характеристики

Гастрин - пептидний гормон, і з моменту його відкриття до сьогоднішнього дня було розпізнано три форми цієї молекули відповідно до їх розміру:

- Gastrina "grande" (від англ. "Big gastrin") з 34 амінокислот

- Гастрин "малий" (від англ. "Little gastrin") з 17 амінокислот

- "мініатюра" або "міні гастрина" Gastrina (від англ. "Mini gastrin") з 13 амінокислот.

Великий гастрин міститься в антральній слизовій оболонці, а також виявлений в екстрактах з гастрином людини (пухлини шлунка). Деякі автори вважають, що як малий, так і мініатюрний гастрин відповідають фрагментам, отриманим з нього.

Структура «великого гастрину» G-34 (Джерело: Edgar181 через Wikimedia Commons)

Отримання амінокислотної послідовності великого гастрину послужило доказом для перевірки попередньої гіпотези, оскільки C-кінцевий пептид-гептадека послідовності цього пептиду ідентичний послідовності малого гастрину.

Крім того, тридека-пептидна послідовність С-кінця малого гастрину ідентична послідовності амінокислот мініатюрного гастрину або мініатюрного гастрину довжиною 13 амінокислот.

У малому гастрині (G17) визначено, що фрагмент, ідентичний міні-гастрину (кінцевий пептидний кінець тридека), має біологічну активність, але N-кінцевий кінець є біологічно неактивним.

Наразі відомо, що цей білок зазнає низку ко-трансляційних модифікацій, які передбачають ферментативне розщеплення форми "попередника" (великий гастрин або G-34) для отримання активного пептиду гептадеки (малого гастрину) та інших похідних. малята.

Будова

Згадані вище типи гастрину (G-34, G-17 та G-13) є лінійними пептидами, які не містять дисульфідних зв’язків між будь-яким із їх амінокислотних залишків.

Великий гастрин має молекулярну масу близько 4 кДа, тоді як малий гастрин і міні-гастрин мають відповідно 2,1 і 1,6 кДа.

Структура «малого гастрину» або G-17 (Джерело: Edgar181 через Wikimedia Commons)

Залежно від умов навколишнього середовища, особливо рН, ці молекули білкової природи можна знайти як альфа-спіралі або структурувати як "випадкові котушки"

У гастринах G-34 та G-17 залишок глутамінової кислоти, розташований на N-кінці, може "циркулювати" та запобігати засвоєнню цих пептидних гормонів дією ферментів амінопептидази.

Виробництво

Гастрин є активним продуктом ко-трансляційної обробки молекули-попередника: препрогастрину, який у людини має 101 амінокислотний залишок. Препрогастрин спочатку обробляється для отримання прогастрину, пептиду 80 амінокислот.

Прогастрин переробляється в ендокринних клітинах спочатку ферментами пропротеїнових конвертаз, а потім ферментом карбоксипептидазою Е, щоб отримати великий гастрин із залишком гліцину С-кінцевого (G34-Gly) або невеликий гастрин із залишком С-кінцевий гліцин (G17-Gly).

Ці молекули залишаються прогастринами до тих пір, поки вони перетворюються в пептиди G-34 та G-17 шляхом "амідації" С-кінцевого кінця, процесу, опосередкованого дією ферменту пептидил-альфа-амідуючої монооксигенази (PAM, від англ. "Peptidyl моно-оксигеназа альфа-аміду ”).

Процес розщеплення, опосередкований ендопептидазою, та амідація С-кінцем відбуваються у секреторних везикулах G-клітин.

Структура «мініатюрного гастрину» або G-13 (Джерело: Edgar181 через Wikimedia Commons)

Регулювання його виробництва на генетичному рівні

Гастрин кодується геном, який, як правило, експресується в G клітинах антральної пілоричної слизової оболонки та в G клітинах дванадцятипалої кишки людини. Цей ген становить 4,1 кб і має два інтрони у своїй послідовності.

Його експресія може посилюватися у відповідь на потрапляння їжі в шлунок або може бути пригнічена завдяки наявності кислот та дії соматостатину, який є гормоном, відповідальним за гальмування шлунково-кишкового секрету.

Хоча це точно не відомо, вважається, що сигнальні шляхи клітин, які сприяють активації цього гена і, отже, вироблення гастрину, залежать від ферментів протеїнкінази (шлях MAPK).

Секреція

Секреція гастрину залежить від певних хімічних факторів, що діють на G клітини, які відповідають за його синтез. Ці фактори можуть мати стимулюючу чи гальмівну дію.

G-клітини контактують з такими хімічними факторами, або тому, що вони транспортуються через кров, тому що вони вивільняються з нервових терміналів, які контактують з ними, або тому, що вони надходять із шлункового вмісту, який "омиває" поперекову поверхню тіла. ці.

Хімічні фактори, що переносяться в крові

Хоча в нормальних умовах вони навряд чи досягають достатньо високих концентрацій для сприяння вивільненню гастрину, "стимулюючими" факторами, які транспортуються через кров, є адреналін або адреналін та кальцій .

Наприклад, значне збільшення транспорту кальцію до шлунка, що призводить до стимуляції вивільнення гастрину, як правило, пов'язане з такими станами, як гіперпаратиреоз.

Кров може також містити гальмівні фактори, як у випадку інших гормональних молекул, таких як секретин, глюкагон та кальцитонін.

Хімічні фактори "світні" або з їжею

Їжа, яку ми їмо, може містити хімічні фактори, що стимулюють секрецію гастрину, прикладами яких є кальцій та продукти травлення білків (казеїновий гідролізат).

Наявність кислих речовин у просвіті шлунка має протилежну дію, оскільки повідомлялося, що вони швидше гальмують секрецію гастрину, впливаючи на всі інші хімічні фактори, що стимулюють його вироблення.

Особливості

Функцій гастрину кілька:

- стимулює секрецію ферментів у шлунку, підшлунковій залозі та тонкому кишечнику.

- стимулює секрецію води та електролітів у шлунку, підшлунковій залозі, печінці, тонкому кишечнику та залозах Бруннера (присутні у дванадцятипалій кишці).

- гальмує всмоктування води, глюкози та електролітів у тонкому кишечнику.

- Стимулює гладкі м’язи шлунка, тонкої кишки та товстої кишки, жовчного міхура та стравохідного сфінктера.

- Пригнічує гладку мускулатуру пілоричного, ілеоцекального та сфінктера Одді.

- Сприяє вивільненню інсуліну та кальцитоніну.

- Посилює приплив крові до підшлункової залози, тонкої кишки та шлунку.

Як працює гастрин?

Дія гастрину безпосередньо пов'язане з його взаємодією зі специфічним трансмембранним рецепторним білком, відомим як CCK2R або CCKBR (гастриновий рецептор).

Цей рецептор має сім трансмембранних сегментів і пов'язаний з білком G, який пов'язаний з клітинними сигнальними шляхами кіназ MAP.

Гастрити та інші захворювання

Гастрит - це патологічний стан, спричинений грамнегативною бактерією Helicobacter pylori, яка серед різних симптомів викликає хворобливе запалення оболонки шлунка.

Це запалення, викликане H. pylori, викликає пригнічення експресії гормону соматостатину, який відповідає за інгібування вироблення та секреції гастрину, що перетворюється на значне збільшення секреції цього гормону та зниження рН шлунка шляхом перебільшеної секреції шлункових кислот.

Рак

Для багатьох шлунково-кишкових пухлин характерна посилена експресія гена, що кодує гастрин. Серед найбільш вивчених можна згадати колоректальну рак, рак підшлункової залози та гастриному або синдром Золлінгера-Еллісона.

Деякі з цих патологій можуть бути пов’язані з високою експресією генів гастрину, неправильною обробкою пептидів-попередників або експресією генів на ділянках, відмінних від шлунку.

Список літератури

1. Dockray, G., Dimaline, R., & Varro, A. (2005). Гастрин: старий гормон, нові функції. Eur J Physiol, 449, 344–355.
2. Ferrand, A., & Wang, TC (2006). Гастрин та рак: огляд. Ракові листи, 238, 15–29.
3. Gregory, H., Hardy, P., D, J., Kenner, G., & Sheppard, R. (1964). Антральний гормон Гастрин. Nature Publishing Group, 204, 931–933.
4. Джексон, BM, Reeder, DD, & Thompson, JC (1972). Динамічні характеристики вивільнення Гастрина. Американський журнал хірургії, 123, 137–142.
5. Walsh, J., & Grossman, M. (1975). Гастрин (перша з двох частин). Журнал медицини Нової Англії, 292 (25), 1324–1334.