G-CELLEN: ONTWIKKELING, GASTRINE, PIËZO MECHANOSENSITIEVE KANALEN - BIOLOGIE - 2025

De G-cellen zijn endocriene cellen die onderhevig zijn aan humorale en neurale regulatie van luminale inhoud. Ze bevinden zich ter hoogte van het slijmvlies van de twaalfvingerige darm en het maagantrum. Deze cellen vertegenwoordigen een klein percentage van de cellen van het maagslijmvlies (1%).

De microvilli die aanwezig zijn in dit celtype, die zijn verdeeld over hun apicale oppervlakken, maken het mogelijk om monsters van de maaginhoud te nemen. G-cellen geven gastrine af, een polypeptidehormoon waarvan de secretie wordt geïnduceerd door stimuli van neurale, mechanische of chemische aard.

G-cel van het maagantrum. Door Miguelferig, van Wikimedia Commons.

Gastrine stimuleert de pariëtale cellen om zuur af te scheiden, verhoogt de bloedstroom in het maagslijmvlies, induceert de afscheiding van pepsine in de hoofdcellen en bevordert de groei van exocrien weefsel en pancreasweefsel, evenals de maagmotiliteit.

De activiteit of het werkingsmechanisme van G-cellen wordt gestimuleerd door de aanwezigheid van eiwitafbraakproducten. Het is echter aangetoond dat ze niet alleen reageren op dit soort chemische signalen, maar ook worden gestimuleerd door uitzetting van de buikwand.

In die zin is de aanwezigheid van mechanisch gevoelige ionenkanalen die tot de piëzo-familie behoren bewezen, die later worden beschreven.

G-celontwikkeling

Bij gewervelde dieren vervult de maag naast de plaats waar voedsel wordt opgeslagen meerdere functies, zoals het bieden van een barrière die het binnendringen van micro-organismen in de darm verhindert en het creëren van een beschermende omgeving tegen aanvallen van endogene of exogene aard.

De maag heeft verschillende cellen die specifieke functies vervullen. Dat is het geval met enterochromaffinecellen die verantwoordelijk zijn voor de productie van histamine; cellen die hormonen met een peptide-aard afscheiden; D-cellen die somatostatine afgeven; ghreline-producerende A-cellen; en G-cellen die gastrine afscheiden.

G-cellen zijn afkomstig van pre-endocriene hormonale cellen die een asymmetrische deling ondergaan in het slijmvlies van de maag, waardoor twee dochtercellen ontstaan. Een van hen drukt somatostatine uit en de andere drukt gastrine uit in elk delingsproces.

Door een dergelijke asymmetrische deling kunnen somatostatine-uitscheidende cellen de groei en werking van gastrine-uitscheidende G-cellen moduleren. De rijping van beide celtypen wordt nauwkeurig gereguleerd door transcriptiefactoren.

Gastrine en cholecystokininereceptor

Gastrine-afgifte door de G-cellen van het antrum van het maagslijmvlies. Door Adam L. VanWert, Pharm.D., Ph.D. , van Wikimedia Commons.

Gastrine wordt in principe vertaald als preprogastrine. Zodra het translatieproces heeft plaatsgevonden, ondergaat het preprogastrine splitsingen die peptiden van verschillende groottes voortbrengen, waarbij "Big" gastrine het meest voorkomende peptide is.

De biologische activiteit van gastrine wordt gevonden in een sequentie genaamd pentagastrine, die is opgebouwd uit 5 aminozuren. Deze sequentie bevindt zich in het C-terminale domein.

De werking van gastrine vindt plaats na zijn binding aan de cholecystokininereceptor (CCKB), een aan G-eiwit gekoppelde receptor.

Zodra gastrine zich aan zijn receptor bindt, wordt een signaalcascade geactiveerd waarin membraan-inositolen zoals fosfolipase C worden geactiveerd, wat leidt tot verhogingen van de intracellulaire calciumconcentraties en de werking van tweede boodschappers zoals inositol. trifosfaat en diacylglycerol.

Deze receptor kan echter ook activering induceren van de signaalroute waarbij tyrosinekinasereceptoren betrokken zijn, maar in mindere mate.

De expressie van de CCKB-receptor wordt aangetroffen in het spijsverteringsstelsel, witte bloedcellen, endotheelcellen en het centrale zenuwstelsel.

Mechanisch gevoelige piëzo-kanalen

Mechanisch gevoelige ionenkanalen reageren op mechanische impulsen, dat wil zeggen; ze gaan open als het celmembraan onderhevig is aan een verandering in spanning of druk.

De mechanismen waarmee deze veranderingen worden waargenomen, worden besproken, maar de deelname van componenten van het cytoskelet en fosfolipasen geassocieerd met het celmembraan is voorgesteld.

Mechanisch gevoelige piëzo-kanalen zijn eiwitten die gedurende de evolutie zijn geconserveerd en die niet alleen door spanning worden gemoduleerd, maar ook reageren op stimuli van mechanische aard.

De Piezo1- en Piezo2-ionenkanalen vervullen een breed scala aan fysiologische processen die van vitaal belang zijn. Bijvoorbeeld: Piezo1, neemt deel aan de ontwikkeling van het lymfestelsel en het vaatstelsel bij muizen.

Piezo 2 neemt op zijn beurt deel aan de mechanotransductie van Merkel-cellen en sensorische neuronen in de dorsale wortel.

Recente studies bij mensen en muizen hebben aangetoond dat piëzo-kanalen ook betrokken zijn bij niet-sensorische fysiologische processen zoals hermodellering van gladde spieren, vorming van de epitheliale lamina en kraakbeen in de cellen waaruit het bestaat (chondrocyten).

Bij muizen is aangetoond dat deletie van de Piezo 1- of Piezo 2-genen leidt tot embryomortaliteit of vroege postnatale letaliteit.

Expressie van mechanosensitieve kanalen in G-cellen

De G-celreacties op de verschillende eiwitproducten worden uitgevoerd door chemosensorische receptoren. De mechanismen die betrokken zijn bij de activering van deze cellen na uitzetting van de maagwand, worden echter slecht begrepen.

Antrale innervatie is vereist om G-celstimulatie te laten plaatsvinden, maar een recente studie gaf aan dat zelfs na antrale denervatie de G-celwerking toeneemt als reactie op uitzetting. Daarom wordt gespeculeerd dat G-cellen gevoelig zijn voor mechanische prikkels.

Met het oog hierop ging een groep onderzoekers op zoek naar het bestaan ​​van piëzo-ionenkanalen in G-cellen, die mechanisch gevoelig zijn. De verkregen resultaten toonden effectief aan dat Piezo 1-kanalen tot expressie worden gebracht in het antrale gebied van de maag van muizen.

Piezo 1-kanalen zijn niet gelijkmatig verdeeld over de G-cel, maar eerder in het basolaterale deel. Feit dat van groot belang is, aangezien opslag van gastrine in secretoire vesikels precies in dat gebied plaatsvindt, in afwachting van de komst van de geschikte stimulus voor de afgifte ervan.

Referenties

1. Coste B, Mathur J, Schmidt M, Earley TJ, Ranade S, Petrus MJ, Dubin AE, Patapoutian A. Piezo1 en Piezo2 zijn essentiële componenten van verschillende mechanisch geactiveerde kationkanalen. Wetenschap. 2010; 330: 55-60.
2. Frick C, Rettenberger AT, Lunz ML, Breer H. Complexe morfologie van gastrine-afgevende G-cellen in het antrale gebied van de muizenmaag. Cell Tissue Res.2016; 366 (2): 301-310.
3. Jain R, Samuelson L. Differentiatie van het maagslijmvlies. II De rol van gastrine bij de proliferatie en rijping van maagepitheelcellen. Ben J Physiol Gastrointest Lever Physiol. 2006; 291: 762-765.
4. Kasper D, Fauci A, Longo D, Braunwald E, Hauser S, Jameson J. (2005). Harrison, Principles of Internal Medicine. (16e ed.). Mexico: McGrawHill.
5. Lang K, Breer H, Frick. Mechanisch gevoelig ionenkanaal Piezo1 wordt tot expressie gebracht in antrale G-cellen van muizenmaag. Cell Tissue Res.2018; 371 (2): 251-260.
6. Moroni M, Servin-Vences R, Fleischer R, Sánchez-Carranza O, Lewin GR. Spanningspoortje van mechanisch gevoelige PIEZO-kanalen. Nat Commun. 2018; 9 (1): 1096. doi: 10.1038 / s41467-018-03502-7
7. Phillison M, Johansson M, Henriksnas J, Petersson J, Gendler S, Sandler S, Persson E, Hansson G, Holm L. De maagslijmlagen: bestanddelen en regulering van accumulatie. Ben J Physiol Gastrointest Lever Physiol. 2008; 295: 806-812.
8. Raybould H. Smaakt je darmen? Sensorische transductie in het maagdarmkanaal. Nieuws Physiol Sci.1998; 13: 275-280.
9. Schiller LR, Walsh JH, Feldman M.Distentie-geïnduceerde gastrine-afgifte: effecten van luminale verzuring en intraveneuze atropine. Gastro-enterologie. 1980; 78: 912-917.