ลักษณะของ GASTRINA โครงสร้างการผลิตหน้าที่ - ชีววิทยา - 2025

แกสทรินเป็นฮอร์โมนในกระเพาะอาหารที่ผลิตโปรตีนในช่องท้องของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมหลายชนิดและมีหน้าที่เกี่ยวข้องกับการกระตุ้นการหลั่งกรดในกระเพาะอาหารและเอนไซม์

ผลิตโดยกลุ่มของเซลล์ต่อมไร้ท่อที่เรียกว่าเซลล์“ G” (แกสทริน) ซึ่งพบได้ในต่อมไพลอริกของส่วนปลายสุดของกระเพาะอาหาร (antrum) และในบริเวณใกล้เคียงของลำไส้เล็กส่วนต้น (ดูภาพ)

แผนภาพที่เรียบง่ายของกระเพาะอาหารของมนุษย์ (ที่มา: Estomago.svg: งาน Rhcastilhosderivative: Estevoaei ผ่าน Wikimedia Commons)

เซลล์ G มีลักษณะเป็นรูปทรง "กระติกน้ำ" โดยมีฐานกว้างและมี "คอ" ที่ยาวถึงผิวเยื่อบุกระเพาะอาหาร

ตั้งแต่ปีพ. ศ. 2448 มีการสงสัยว่ามีแกสทรินอยู่ อย่างไรก็ตามจนถึงปีพ. ศ. 2507 "ฮอร์โมนแอนตร้า" (เนื่องจากผลิตในกระเพาะอาหาร) ถูกแยกออกเป็นครั้งแรกเนื่องจากผลงานของ Gregory และ Tracy ผู้ศึกษาเยื่อบุกระเพาะอาหารของสุกร

โครงสร้างทางเคมีของมันถูกอธิบายไม่นานหลังจากนั้นโดย Kenner และผู้ทำงานร่วมกันซึ่งรับผิดชอบในการสังเคราะห์เทียม

เช่นเดียวกับฮอร์โมนอื่น ๆ ของระบบต่อมไร้ท่อของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมแกสทรินเป็นผลมาจากการประมวลผลของเอนไซม์ร่วมของโมเลกุลสารตั้งต้นที่เรียกว่าพรีโฟรกัสทริน

การทำงานของพวกมันขึ้นอยู่กับปฏิสัมพันธ์ของพวกมันกับตัวรับเฉพาะที่มักจะทำให้เกิดการส่งสัญญาณในเซลล์ที่เกี่ยวข้องกับโปรตีนจีและไคเนสของโปรตีน (น้ำตกฟอสโฟรีเลชัน)

ความเข้มข้นของแคลเซียมภายในเซลล์การมีกรดและกรดอะมิโนในลูเมนในกระเพาะอาหารหรือการกระตุ้นเส้นประสาทผ่านสารสื่อประสาทที่เฉพาะเจาะจงเป็นปัจจัยบางอย่างที่ควบคุมการหลั่งของฮอร์โมนที่สำคัญนี้ในมนุษย์

ลักษณะเฉพาะ

Gastrin เป็นฮอร์โมนที่มีลักษณะคล้ายเปปไทด์และตั้งแต่มีการค้นพบจนถึงปัจจุบันโมเลกุลสามรูปแบบนี้ได้รับการยอมรับและตั้งชื่อตามขนาดของมัน:

- Gastrina "grande" (มาจากภาษาอังกฤษ "Big gastrin") มีกรดอะมิโน 34 ชนิด

- Gastrin "เล็ก" (มาจากภาษาอังกฤษ "Little gastrin") ของกรดอะมิโน 17 ชนิด

- Gastrina "miniature" หรือ "mini gastrina" (จากภาษาอังกฤษ "Mini gastrin") ประกอบด้วยกรดอะมิโน 13 ชนิด

แกสทรินขนาดใหญ่พบได้ในเยื่อบุหน้าท้องและยังพบในสารสกัดจาก gastrinomas ของมนุษย์ (เนื้องอกในกระเพาะอาหาร) ผู้เขียนบางคนพิจารณาว่าแกสทรินทั้งขนาดเล็กและขนาดเล็กนั้นสอดคล้องกับชิ้นส่วนที่ได้จากมัน

โครงสร้างของ« gastrin ขนาดใหญ่» G-34 (ที่มา: Edgar181 ผ่าน Wikimedia Commons)

การได้รับลำดับกรดอะมิโนของแกสทรินขนาดใหญ่ได้ทำหน้าที่เป็นหลักฐานในการตรวจสอบสมมติฐานก่อนหน้านี้เนื่องจาก C-terminal peptide heptadeca ของลำดับของเปปไทด์นี้เหมือนกับลำดับของแกสทรินขนาดเล็ก

นอกจากนี้ลำดับไตรเดคา - เปปไทด์ของ C-terminus ของแกสทรินขนาดเล็กยังเหมือนกับลำดับกรดอะมิโนของแกสตรินขนาดเล็กหรือแกสตรินขนาดเล็กซึ่งมีกรดอะมิโนยาว 13 ชนิด

ในแกสทรินขนาดเล็ก (G17) พบว่าชิ้นส่วนที่เหมือนกับมินิแกสทริน (ปลาย C-terminal trideca เปปไทด์) มีฤทธิ์ทางชีวภาพ แต่ปลายขั้ว N ไม่ได้ใช้งานทางชีวภาพ

เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าโปรตีนนี้ได้รับการดัดแปลงร่วมกันซึ่งเกี่ยวข้องกับความแตกแยกของเอนไซม์ของรูปแบบ "สารตั้งต้น" (แกสตรินขนาดใหญ่หรือ G-34) สำหรับการผลิตเฮปตาเดกาเปปไทด์ที่ใช้งานอยู่ (แกสทรินขนาดเล็ก) และอนุพันธ์อื่น ๆ เด็ก ๆ

โครงสร้าง

ประเภทของแกสทรินที่กล่าวถึงข้างต้น (G-34, G-17 และ G-13) เป็นเปปไทด์เชิงเส้นที่ไม่มีพันธะไดซัลไฟด์ระหว่างกรดอะมิโนตกค้างใด ๆ

แกสตรินขนาดใหญ่มีน้ำหนักโมเลกุลประมาณ 4 kDa ในขณะที่แกสตรินขนาดเล็กและมินิแกสตรินมีประมาณ 2.1 และ 1.6 กิโลดาลาตามลำดับ

โครงสร้างของ« small gastrin »หรือ G-17 (ที่มา: Edgar181 จาก Wikimedia Commons)

ขึ้นอยู่กับเงื่อนไขของสภาพแวดล้อมโดยเฉพาะค่า pH โมเลกุลของโปรตีนเหล่านี้สามารถพบได้ในรูปแบบแอลฟาเฮลิกส์หรือมีโครงสร้างเป็น "ขดลวดสุ่ม"

ใน Gastrins G-34 และ G-17 กากของกรดกลูตามิกที่อยู่ที่ N-terminus สามารถ "วน" และป้องกันการย่อยของฮอร์โมนเปปไทด์เหล่านี้โดยการทำงานของเอนไซม์ aminopeptidase

การผลิต

Gastrin เป็นผลิตภัณฑ์ที่ใช้งานได้จากการประมวลผลร่วมกันของโมเลกุลสารตั้งต้น: พรีโฟรกัสทรินซึ่งในมนุษย์มีกรดอะมิโน 101 ตกค้าง Preprogastrin ถูกแปรรูปในขั้นต้นเพื่อผลิต progastrin ซึ่งเป็นเปปไทด์กรดอะมิโน 80 ชนิด

Progastrin ถูกประมวลผลในเซลล์ต่อมไร้ท่อก่อนโดยเอนไซม์ proprotein convertases จากนั้นโดยเอนไซม์คาร์บอกซีเปปทิเดส E เพื่อให้เกิดแกสตรินขนาดใหญ่ที่มีกากไกลซีน C-terminal (G34-Gly) หรือแกสทรินขนาดเล็กที่มีกาก C-terminal ไกลซีน (G17-Gly)

โมเลกุลเหล่านี้ยังคงเป็น progastrins ตราบเท่าที่เปลี่ยนเป็นเปปไทด์ G-34 และ G-17 โดย "Amongation" ของปลายขั้ว C ซึ่งเป็นกระบวนการที่เป็นสื่อกลางโดยการกระทำของเอนไซม์ peptidyl alpha-Amongating mono-oxygenase (PAM จากภาษาอังกฤษ "peptidyl อัลฟาอะมิเนตโมโนออกซิเจน ")

endopeptidase-mediated cleavage process และ C-terminal Amongation เกิดขึ้นในถุงหลั่งของเซลล์ G

โครงสร้างของ« miniature gastrin »หรือ G-13 (ที่มา: Edgar181 จาก Wikimedia Commons)

การควบคุมการผลิตในระดับพันธุกรรม

Gastrin ถูกเข้ารหัสโดยยีนที่มักแสดงออกในเซลล์ G ของเยื่อบุช่องท้องของแอนตรอลไพโลไรและในเซลล์ G ของลำไส้เล็กส่วนต้นในกระเพาะอาหารของมนุษย์ ยีนนี้มีขนาด 4.1 kb และมีสองอินตรอนตามลำดับ

การแสดงออกของมันสามารถเพิ่มขึ้นในการตอบสนองต่อการเข้าสู่กระเพาะอาหารหรือสามารถยับยั้งได้เนื่องจากมีกรดและการทำงานของโซมาโตสแตตินซึ่งเป็นฮอร์โมนที่รับผิดชอบในการยับยั้งการหลั่งในทางเดินอาหาร

แม้ว่าจะไม่ทราบแน่ชัด แต่คิดว่าวิถีการส่งสัญญาณของเซลล์ที่ส่งเสริมการกระตุ้นของยีนนี้ดังนั้นการผลิตแกสทรินจึงขึ้นอยู่กับเอนไซม์ไคเนสโปรตีน (MAPK pathway)

การหลั่ง

การหลั่ง Gastrin ขึ้นอยู่กับปัจจัยทางเคมีบางอย่างที่ทำหน้าที่ในเซลล์ G ซึ่งมีหน้าที่ในการสังเคราะห์ ปัจจัยเหล่านี้อาจมีผลกระตุ้นหรือยับยั้ง

เซลล์ G สัมผัสกับปัจจัยทางเคมีดังกล่าวไม่ว่าจะเป็นเพราะพวกมันถูกขนส่งผ่านทางกระแสเลือดเนื่องจากเซลล์เหล่านี้ถูกปล่อยออกมาจากขั้วประสาทที่สัมผัสกับพวกมันหรือเพราะมันมาจากเนื้อหาในกระเพาะอาหารที่ "อาบน้ำ" ที่พื้นผิวของร่างกาย เหล่านี้

ปัจจัยทางเคมีที่มีอยู่ในเลือด

แม้ว่าภายใต้สภาวะปกติพวกเขาแทบจะเข้าถึงความเข้มข้นสูงพอที่จะส่งเสริมความเป็นอิสระ gastrin ที่ "กระตุ้น" ปัจจัยที่จะถูกส่งผ่านกระแสเลือดมีอะดรีนาลีนหรือตื่นเต้นและแคลเซียม

ตัวอย่างเช่นการขนส่งแคลเซียมไปยังกระเพาะอาหารเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญส่งผลให้มีการกระตุ้นการปลดปล่อยแกสทรินมักเกี่ยวข้องกับสภาวะต่างๆเช่นภาวะต่อมไทรอยด์ทำงานเกิน

เลือดยังสามารถมีปัจจัยยับยั้งเช่นเดียวกับในกรณีของโมเลกุลของฮอร์โมนอื่น ๆ เช่น secretin, glucagon และ calcitonin

ปัจจัยทางเคมี "luminal" หรือจากอาหาร

อาหารที่เรากินอาจมีปัจจัยทางเคมีที่กระตุ้นการหลั่งแกสทรินตัวอย่างเช่นแคลเซียมและผลิตภัณฑ์ย่อยโปรตีน (เคซีนไฮโดรไลเสต)

การปรากฏตัวของสารที่เป็นกรดในลูเมนในกระเพาะอาหารมีผลตรงกันข้ามเนื่องจากมีรายงานว่าค่อนข้างยับยั้งการหลั่งของแกสทรินโดยส่งผลกระทบต่อปัจจัยทางเคมีอื่น ๆ ทั้งหมดที่กระตุ้นการผลิต

คุณสมบัติ

หน้าที่ของแกสทรินมีหลายประการ:

- ช่วยกระตุ้นการหลั่งของเอนไซม์ในกระเพาะอาหารตับอ่อนและลำไส้เล็ก

- กระตุ้นการหลั่งของน้ำและอิเล็กโทรไลต์ในกระเพาะอาหารตับอ่อนตับลำไส้เล็กและต่อมของ Brunner (มีอยู่ในลำไส้เล็กส่วนต้น)

- ยับยั้งการดูดซึมน้ำกลูโคสและอิเล็กโทรไลต์ในลำไส้เล็ก

- ช่วยกระตุ้นกล้ามเนื้อเรียบของกระเพาะอาหารลำไส้เล็กและลำไส้ใหญ่ถุงน้ำดีและหูรูดหลอดอาหาร

- ยับยั้งกล้ามเนื้อเรียบของกล้ามเนื้อหูรูด pyloric, ileocecal และ Oddi

- ส่งเสริมการปล่อยอินซูลินและแคลซิโทนิน

- เพิ่มการไหลเวียนของเลือดไปยังตับอ่อนลำไส้เล็กและกระเพาะอาหาร

Gastrin ทำงานอย่างไร?

การกระทำของแกสทรินเกี่ยวข้องโดยตรงกับการมีปฏิสัมพันธ์กับโปรตีนตัวรับเมมเบรนเฉพาะที่เรียกว่า CCK2R หรือ CCKBR (ตัวรับแกสทริน)

ตัวรับนี้มีส่วนของ transmembrane เจ็ดส่วนและอยู่คู่กับโปรตีน G ซึ่งเกี่ยวข้องกับเส้นทางการส่งสัญญาณของเซลล์ของ MAP kinases

โรคกระเพาะและโรคอื่น ๆ

โรคกระเพาะเป็นอาการทางพยาธิวิทยาที่เกิดจากเชื้อแบคทีเรียเฮลิโคแบคเตอร์ไพโลไรแบคทีเรียแกรมลบซึ่งทำให้เกิดการอักเสบที่เจ็บปวดของเยื่อบุกระเพาะอาหาร

การอักเสบที่เกิดจากเชื้อ H. pylori ทำให้เกิดการยับยั้งการแสดงออกของฮอร์โมนโซมาโตสแตตินซึ่งมีหน้าที่ในการยับยั้งการผลิตและการหลั่งของแกสทรินซึ่งแปลว่าการหลั่งฮอร์โมนนี้เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญและ pH ในกระเพาะอาหารลดลง โดยการหลั่งกรดในกระเพาะอาหารมากเกินไป

โรคมะเร็ง

เนื้องอกในระบบทางเดินอาหารหลายชนิดมีลักษณะการแสดงออกที่เพิ่มขึ้นของยีนที่เข้ารหัสแกสทริน จากการศึกษามากที่สุดการกล่าวถึงอาจเกิดจากมะเร็งลำไส้ใหญ่และทวารหนักมะเร็งตับอ่อนและ gastrinoma หรือ Zollinger-Ellison syndrome

พยาธิสภาพเหล่านี้บางอย่างอาจเกี่ยวข้องกับการแสดงออกของยีนแกสทรินสูงการประมวลผลเปปไทด์ของสารตั้งต้นที่ไม่ถูกต้องหรือการแสดงออกของยีนที่บริเวณอื่นที่ไม่ใช่กระเพาะอาหาร

อ้างอิง

1. Dockray, G. , Dimaline, R. , & Varro, A. (2005). Gastrin: ฮอร์โมนเก่าหน้าที่ใหม่ Eur J Physiol, 449, 344–355
2. Ferrand, A. , & Wang, TC (2006). Gastrin และมะเร็ง: บทวิจารณ์ Cancer Letters, 238, 15–29
3. Gregory, H. , Hardy, P. , D, J. , Kenner, G. , & Sheppard, R. (1964) ฮอร์โมน Antral Gastrin เนเจอร์พับลิชชิ่งกรุ๊ป, 204, 931–933.
4. Jackson, BM, Reeder, DD, & Thompson, JC (1972) ลักษณะไดนามิกของการปลดปล่อยแกสทริน The American Journal of Surgery, 123, 137–142
5. Walsh, J. , & Grossman, M. (1975). Gastrin (หนึ่งในสองส่วน) วารสารการแพทย์นิวอิงแลนด์, 292 (25), 1324–1334