GASTRINA: KENMERKEN, STRUCTUUR, PRODUCTIE, FUNCTIES - BIOLOGIE - 2026

Het gastrine is een maag-hormoon dat eiwitachtige wordt geproduceerd in de buikholte van vele zoogdieren waarvan de werkzaamheden hebben betrekking op stimulatie van de secretie van maagzuur en enzymen.

Het wordt geproduceerd door een groep endocriene cellen die bekend staan ​​als "G" (gastrine) cellen, die worden aangetroffen in de pylorische klieren in het meest distale deel van de maag (antrum) en in het proximale gebied van de twaalfvingerige darm (zie afbeelding).

Vereenvoudigd diagram van de menselijke maag (Bron: Estomago.svg: Rhcastilhos afgeleid werk: Estevoaei via Wikimedia Commons)

Histologisch gezien hebben G-cellen een karakteristieke "fles" -vorm, met een brede basis en een "nek" die het oppervlak van de maagwand bereikt.

Sinds 1905 wordt het bestaan ​​van gastrine vermoed. Pas in 1964 werd dit "antrale hormoon" (omdat het wordt geproduceerd in het antrum van de maag) voor het eerst geïsoleerd dankzij het werk van Gregory en Tracy, die het maagslijmvlies van varkens bestudeerden.

De chemische structuur ervan werd kort daarna opgehelderd door Kenner en medewerkers, die ook verantwoordelijk waren voor het kunstmatig synthetiseren ervan.

Net als andere hormonen van het endocriene systeem van zoogdieren, is gastrine het product van co-translationele enzymatische verwerking van een voorlopermolecuul dat bekend staat als preprogastrine.

Hun functies zijn afhankelijk van hun interactie met specifieke receptoren die gewoonlijk intracellulaire signaalcascades veroorzaken die verband houden met G-eiwitten en eiwitkinases (fosforyleringscascades).

De concentratie van intracellulair calcium, de aanwezigheid van zuren en aminozuren in het maaglumen, of zenuwstimulatie door specifieke neurotransmitters zijn enkele van de factoren die de uitscheiding van dit belangrijke hormoon bij mensen regelen.

kenmerken

Gastrine is een peptideachtig hormoon en sinds de ontdekking ervan tot op de dag van vandaag zijn er drie vormen van dit molecuul herkend en worden ze benoemd op basis van hun grootte:

- Gastrina "grande" (uit het Engels "Big gastrin") van 34 aminozuren

- Gastrin "small" (uit het Engels "Little gastrin") van 17 aminozuren

- Gastrina "miniatuur" of "mini gastrina" (van het Engelse "Mini gastrin") van 13 aminozuren.

Grote gastrine wordt aangetroffen in het antrale slijmvlies en is ook geïdentificeerd in extracten van menselijke gastrinomen (maagtumoren). Sommige auteurs zijn van mening dat zowel kleine als miniatuurgastrine overeenkomt met fragmenten die ervan zijn afgeleid.

Structuur van de «grote gastrine» G-34 (Bron: Edgar181 via Wikimedia Commons)

Het verkrijgen van de aminozuursequentie van groot gastrine heeft als bewijs gediend om de vorige hypothese te verifiëren, aangezien het C-terminale peptide heptadeca van de sequentie van dit peptide identiek is aan de sequentie van klein gastrine.

Bovendien is de trideca-peptidesequentie van de C-terminus van kleine gastrine identiek aan de aminozuursequentie van miniatuurgastrine of miniatuurgastrine, 13 aminozuren lang.

In kleine gastrine (G17) is vastgesteld dat het fragment dat identiek is aan mini-gastrine (C-terminale trideca-peptide-uiteinde) biologische activiteit heeft, maar het N-terminale uiteinde is biologisch inactief.

Het is nu bekend dat dit eiwit een reeks co-translationele modificaties ondergaat die enzymatische splitsing van de "precursor" -vorm (grote gastrine of G-34) omvatten voor de productie van het actieve peptide heptadeca (kleine gastrine) en andere derivaten. kleintjes.

Structuur

De hierboven genoemde typen gastrine (G-34, G-17 en G-13) zijn lineaire peptiden die geen disulfidebindingen bevatten tussen hun aminozuurresiduen.

Grote gastrine heeft een molecuulgewicht van ongeveer 4 kDa, terwijl kleine gastrine en mini-gastrine respectievelijk ongeveer 2,1 en 1,6 kDa hebben.

Structuur van de «kleine gastrine» of G-17 (Bron: Edgar181 via Wikimedia Commons)

Afhankelijk van de omstandigheden in de omgeving, met name de pH, kunnen deze moleculen van eiwitachtige aard worden gevonden als alfa-helices of gestructureerd als "willekeurige spoelen".

In gastrines G-34 en G-17 kan het glutaminezuurresidu dat zich aan de N-terminus bevindt, "fietsen" en de vertering van deze peptidehormonen voorkomen door de werking van aminopeptidase-enzymen.

Productie

Gastrine is het actieve product van de co-translationele verwerking van een precursormolecuul: preprogastrine, dat bij mensen 101 aminozuurresiduen heeft. Preprogastrine wordt aanvankelijk verwerkt om progastrine te produceren, een peptide van 80 aminozuren.

Progastrine wordt in endocriene cellen verwerkt, eerst door de enzymen proproteïne convertases en vervolgens door het enzym carboxypeptidase E, waardoor een grote gastrine ontstaat met een C-terminaal glycineresidu (G34-Gly) of een kleine gastrine met een residu van C-terminale glycine (G17-Gly).

Deze moleculen blijven progastrines zolang ze worden omgezet in peptiden G-34 en G-17 door "amidering" van het C-terminale uiteinde, een proces dat wordt gemedieerd door de werking van het enzym peptidyl-alfa-amiderende mono-oxygenase (PAM, uit het Engels "peptidyl alfa-amiderende mono-oxygenase ”).

Het endopeptidase-gemedieerde splitsingsproces en C-terminale amidering vinden plaats in de secretoire blaasjes van G-cellen.

Structuur van de «miniatuur gastrine» of G-13 (Bron: Edgar181 via Wikimedia Commons)

Regulering van de productie op genetisch niveau

Gastrine wordt gecodeerd door een gen dat typisch tot expressie wordt gebracht in de G-cellen van het antrale pylorusslijmvlies en in de G-cellen van de menselijke maag duodenum. Dit gen is 4,1 kb en heeft twee introns in zijn volgorde.

De expressie ervan kan toenemen als reactie op het binnendringen van voedsel in de maag of het kan worden geremd dankzij de aanwezigheid van zuren en de werking van somatostatine, een hormoon dat verantwoordelijk is voor de remming van gastro-intestinale afscheidingen.

Hoewel het niet precies bekend is, wordt aangenomen dat de cellulaire signaalroutes die de activering van dit gen en dus de productie van gastrine bevorderen, afhankelijk zijn van proteïnekinase-enzymen (MAPK-route).

Afscheiding

De secretie van gastrine is afhankelijk van bepaalde chemische factoren die inwerken op G-cellen, die verantwoordelijk zijn voor de synthese ervan. Deze factoren kunnen stimulerende of remmende effecten hebben.

G-cellen komen in contact met dergelijke chemische factoren, ofwel omdat ze door de bloedbaan worden getransporteerd, omdat ze vrijkomen uit de zenuwuiteinden die ermee in contact staan, of omdat ze afkomstig zijn van de maaginhoud die het luminale oppervlak van het lichaam 'baadt'. deze.

Chemische factoren die in het bloed worden gedragen

Hoewel ze onder normale omstandigheden nauwelijks concentraties bereiken die hoog genoeg zijn om de afgifte van gastrine te bevorderen, zijn de "stimulerende" factoren die door de bloedbaan worden getransporteerd epinefrine of adrenaline en calcium .

Een significante toename van het calciumtransport naar de maag, resulterend in stimulatie van de afgifte van gastrine, wordt bijvoorbeeld gewoonlijk geassocieerd met aandoeningen zoals hyperparathyreoïdie.

Het bloed kan ook remmende factoren dragen, zoals bij andere hormonale moleculen zoals secretine, glucagon en calcitonine.

Chemische factoren "luminaal" of uit voedsel

Het voedsel dat we eten kan chemische factoren bevatten die de secretie van gastrine stimuleren. Voorbeelden hiervan zijn calcium en de verteringsproducten van eiwitten (caseïnehydrolysaat).

De aanwezigheid van zure stoffen in het maaglumen heeft het tegenovergestelde effect, aangezien is gemeld dat ze de secretie van gastrine eerder remmen door alle andere chemische factoren die de productie ervan stimuleren, te beïnvloeden.

Kenmerken

De functies van gastrine zijn verschillende:

- Stimuleert de afscheiding van enzymen in de maag, de alvleesklier en de dunne darm.

- Stimuleert de afscheiding van water en elektrolyten in de maag, pancreas, lever, dunne darm en Brunner's klieren (aanwezig in de twaalfvingerige darm).

- Remt de opname van water, glucose en elektrolyten in de dunne darm.

- Stimuleert de gladde spieren van de maag, dunne darm en dikke darm, galblaas en slokdarmsfincter.

- Remt de gladde spieren van de pylorus, ileocecale en Oddi sfincters.

- Bevordert de afgifte van insuline en calcitonine.

- Verhoogt de bloedstroom naar de alvleesklier, dunne darm en maag.

Hoe werkt gastrin?

De werking van gastrine is direct gerelateerd aan de interactie met een specifiek transmembraanreceptoreiwit, bekend als CCK2R of CCKBR (gastrinereceptor).

Deze receptor heeft zeven transmembraansegmenten en is gekoppeld aan een G-proteïne, dat is geassocieerd met de cellulaire signaalroutes van MAP-kinasen.

Gastritis en andere ziekten

Gastritis is een pathologische aandoening die wordt veroorzaakt door de gramnegatieve bacterie Helicobacter pylori die, naast de verschillende symptomen, een pijnlijke ontsteking van de maagwand veroorzaakt.

Deze ontsteking veroorzaakt door H. pylori veroorzaakt de remming van de expressie van het hormoon somatostatine, dat verantwoordelijk is voor de remming van de productie en secretie van gastrine, wat zich vertaalt in een significante toename van de secretie van dit hormoon en een verlaging van de pH van de maag. door overdreven afscheiding van maagzuur.

Kanker

Veel gastro-intestinale tumoren worden gekenmerkt door een verhoogde expressie van het gen dat codeert voor gastrine. Van de meest bestudeerde kan melding worden gemaakt van colorectaal carcinoom, pancreaskanker en gastrinoom of het Zollinger-Ellison-syndroom.

Sommige van deze pathologieën kunnen verband houden met hoge gastrine-genexpressie, onjuiste verwerking van precursorpeptiden of genexpressie op andere plaatsen dan de maag.

Referenties

1. Dockray, G., Dimaline, R., en Varro, A. (2005). Gastrin: oud hormoon, nieuwe functies. Eur J Physiol, 449, 344-355.
2. Ferrand, A., en Wang, TC (2006). Gastrine en kanker: een overzicht. Cancer Letters, 238, 15-29.
3. Gregory, H., Hardy, P., D, J., Kenner, G., & Sheppard, R. (1964). Het Antral Hormoon Gastrin. Nature Publishing Group, 204, 931-933.
4. Jackson, BM, Reeder, DD en Thompson, JC (1972). Dynamische kenmerken van gastrine-afgifte. The American Journal of Surgery, 123, 137–142.
5. Walsh, J., en Grossman, M. (1975). Gastrin (eerste van twee delen). The New England Journal of Medicine, 292 (25), 1324–1334.