- caratteristiche
- Struttura
- Produzione
- Regolazione della sua produzione a livello genetico
- Secrezione
- Fattori chimici trasportati nel sangue
- Fattori chimici "luminali" o dal cibo
- Caratteristiche
- Come funziona la gastrina?
- Gastrite e altre malattie
- Cancro
- Riferimenti
La gastrina è un ormone gastrico che viene prodotto proteico nella cavità gastrica di molti mammiferi e le cui funzioni sono legate alla stimolazione della secrezione di acido gastrico ed enzimi.
È prodotto da un gruppo di cellule endocrine note come cellule “G” (gastrina), che si trovano nelle ghiandole piloriche nella parte più distale dello stomaco (antro) e nella regione prossimale del duodeno (vedi immagine).
Diagramma semplificato dello stomaco umano (Fonte: Estomago.svg: Rhcastilhosderivative work: Estevoaei via Wikimedia Commons)
Istologicamente parlando, le cellule G hanno una caratteristica forma a "fiaschetta", con una base ampia e un "collo" che raggiunge la superficie del rivestimento dello stomaco.
Dal 1905 si sospetta l'esistenza della gastrina. Tuttavia, non è stato fino al 1964 che questo "ormone antrale" (perché prodotto nell'antro dello stomaco) è stato isolato per la prima volta grazie al lavoro di Gregory e Tracy, che hanno studiato la mucosa dello stomaco dei suini.
La sua struttura chimica fu delucidata poco dopo da Kenner e dai suoi collaboratori, responsabili anche della sua sintesi artificiale.
Come altri ormoni del sistema endocrino dei mammiferi, la gastrina è il prodotto dell'elaborazione enzimatica co-traslazionale di una molecola precursore nota come preprogastrina.
Le loro funzioni dipendono dalla loro interazione con recettori specifici che di solito innescano cascate di segnalazione intracellulare correlate alle proteine G e alle protein chinasi (cascate di fosforilazione).
La concentrazione di calcio intracellulare, la presenza di acidi e amminoacidi nel lume dello stomaco o la stimolazione nervosa attraverso specifici neurotrasmettitori sono alcuni dei fattori che controllano la secrezione di questo importante ormone nell'uomo.
caratteristiche
La gastrina è un ormone simile al peptide e dalla sua scoperta fino ad oggi sono state riconosciute tre forme di questa molecola che prendono il nome, in base alla loro dimensione:
- Gastrina "grande" (dall'inglese "Big gastrin") di 34 aminoacidi
- Gastrin "small" (dall'inglese "Little gastrin") di 17 aminoacidi
- Gastrina "miniatura" o "mini gastrina" (dall'inglese "Mini gastrin") di 13 aminoacidi.
La grande gastrina si trova nella mucosa antrale ed è stata identificata anche in estratti di gastrinomi umani (tumori dello stomaco). Alcuni autori ritengono che sia la gastrina piccola che quella in miniatura corrispondano a frammenti derivati da essa.
Struttura della «grande gastrina» G-34 (Fonte: Edgar181 tramite Wikimedia Commons)
L'ottenimento della sequenza amminoacidica della grande gastrina è servito come prova per verificare l'ipotesi precedente, poiché il peptide C-terminale heptadeca della sequenza di questo peptide è identico alla sequenza della piccola gastrina.
Inoltre, la sequenza trideca-peptidica del C-terminale della gastrina piccola è identica alla sequenza amminoacidica della gastrina miniatura o della gastrina miniatura, lunga 13 amminoacidi.
Nella gastrina piccola (G17), è stato determinato che il frammento identico alla mini gastrina (estremità C-terminale del peptide trideca) possiede attività biologica, ma l'estremità N-terminale è biologicamente inattiva.
È ormai noto che questa proteina subisce una serie di modificazioni co-traslazionali che coinvolgono la scissione enzimatica della forma "precursore" (gastrina grande o G-34) per la produzione del peptide attivo heptadeca (piccola gastrina) e altri derivati. piccoli.
Struttura
I tipi di gastrina sopra menzionati (G-34, G-17 e G-13) sono peptidi lineari che non contengono legami disolfuro tra nessuno dei loro residui amminoacidici.
La gastrina grande ha un peso molecolare di circa 4 kDa, mentre la gastrina piccola e la mini gastrina hanno rispettivamente circa 2,1 e 1,6 kDa.
Struttura della «piccola gastrina» o G-17 (Fonte: Edgar181 tramite Wikimedia Commons)
A seconda delle condizioni dell'ambiente, in particolare del pH, queste molecole di natura proteica possono essere trovate come alfa eliche o strutturate come "bobine casuali"
Nelle gastrine G-34 e G-17, il residuo di acido glutammico situato all'estremità N-terminale può "ciclare" e impedire la digestione di questi ormoni peptidici per azione degli enzimi aminopeptidasi.
Produzione
La gastrina è il prodotto attivo dell'elaborazione co-traslazionale di una molecola precursore: la preprogastrina, che nell'uomo ha 101 residui amminoacidici. La preprogastrina viene inizialmente elaborata per produrre progastrina, un peptide di 80 aminoacidi.
La progastrina viene elaborata nelle cellule endocrine, prima dagli enzimi proproteina convertasi e poi dall'enzima carbossipeptidasi E, per dare origine a una grande gastrina con un residuo di glicina C-terminale (G34-Gly) o una piccola gastrina con un residuo di Glicina C-terminale (G17-Gly).
Queste molecole rimangono progastrine fintanto che vengono convertite in peptidi G-34 e G-17 mediante "amidazione" dell'estremità C-terminale, un processo mediato dall'azione dell'enzima peptidil alfa-ammidante monoossigenasi (PAM, dall'inglese "peptidyl mono-ossigenasi alfa-ammidante ”).
Il processo di scissione mediata dall'endopeptidasi e l'ammidazione C-terminale si verificano nelle vescicole secretorie delle cellule G.
Struttura della «gastrina in miniatura» o G-13 (Fonte: Edgar181 tramite Wikimedia Commons)
Regolazione della sua produzione a livello genetico
La gastrina è codificata da un gene che è tipicamente espresso nelle cellule G della mucosa pilorica antrale e nelle cellule G del duodeno dello stomaco umano. Questo gene è 4,1 kb e ha due introni nella sua sequenza.
La sua espressione può aumentare in risposta all'ingresso di cibo nello stomaco oppure può essere inibita grazie alla presenza di acidi e all'azione della somatostatina, che è un ormone responsabile dell'inibizione delle secrezioni gastrointestinali.
Sebbene non esattamente noto, si ritiene che le vie di segnalazione cellulare che promuovono l'attivazione di questo gene e, quindi, la produzione di gastrina, dipendano dagli enzimi protein chinasi (percorso MAPK).
Secrezione
La secrezione di gastrina dipende da alcuni fattori chimici che agiscono sulle cellule G, responsabili della sua sintesi. Questi fattori possono avere effetti stimolanti o inibitori.
Le cellule G entrano in contatto con tali fattori chimici o perché vengono trasportate attraverso il flusso sanguigno, perché vengono rilasciate dalle terminazioni nervose che sono in contatto con esse, oppure perché provengono dal contenuto dello stomaco che "bagna" la superficie luminale del corpo. questi.
Fattori chimici trasportati nel sangue
Sebbene in condizioni normali difficilmente raggiungano concentrazioni sufficientemente elevate da promuovere il rilascio di gastrina, i fattori "stimolatori" che vengono trasportati attraverso il flusso sanguigno sono l' adrenalina o l'adrenalina e il calcio .
Ad esempio, un aumento significativo del trasporto di calcio allo stomaco, con conseguente stimolazione del rilascio di gastrina, è normalmente associato a condizioni come l'iperparatiroidismo.
Il sangue può anche veicolare fattori inibitori, come nel caso di altre molecole ormonali come secretina, glucagone e calcitonina.
Fattori chimici "luminali" o dal cibo
Il cibo che mangiamo può contenere fattori chimici che stimolano la secrezione di gastrina, esempi dei quali sono il calcio e i prodotti della digestione delle proteine (idrolizzato di caseina).
La presenza di sostanze acide nel lume dello stomaco ha l'effetto opposto, poiché è stato riferito che inibiscono piuttosto la secrezione di gastrina influenzando tutti gli altri fattori chimici che ne stimolano la produzione.
Caratteristiche
Le funzioni della gastrina sono diverse:
- Stimola la secrezione di enzimi nello stomaco, nel pancreas e nell'intestino tenue.
- Stimola la secrezione di acqua ed elettroliti nello stomaco, pancreas, fegato, intestino tenue e ghiandole di Brunner (presenti nel duodeno).
- Inibisce l'assorbimento di acqua, glucosio ed elettroliti nell'intestino tenue.
- Stimola la muscolatura liscia dello stomaco, dell'intestino tenue e del colon, della cistifellea e dello sfintere esofageo.
- Inibisce la muscolatura liscia degli sfinteri pilorico, ileocecale e di Oddi.
- Promuove il rilascio di insulina e calcitonina.
- Aumenta il flusso sanguigno al pancreas, all'intestino tenue e allo stomaco.
Come funziona la gastrina?
L'azione della gastrina è direttamente correlata alla sua interazione con una specifica proteina del recettore transmembrana, nota come CCK2R o CCKBR (recettore della gastrina).
Questo recettore ha sette segmenti transmembrana ed è accoppiato a una proteina G, che è associata alle vie di segnalazione cellulare delle chinasi MAP.
Gastrite e altre malattie
La gastrite è una condizione patologica causata dal batterio Gram-negativo Helicobacter pylori che, tra i diversi sintomi, provoca una dolorosa infiammazione del rivestimento dello stomaco.
Questa infiammazione causata da H. pylori provoca l'inibizione dell'espressione dell'ormone somatostatina, responsabile dell'inibizione della produzione e secrezione di gastrina, che si traduce in un significativo aumento della secrezione di questo ormone e in una diminuzione del pH dello stomaco dalla secrezione esagerata di acidi gastrici.
Cancro
Molti tumori gastrointestinali sono caratterizzati da una maggiore espressione del gene che codifica per la gastrina. Tra i più studiati si possono citare il carcinoma del colon-retto, il cancro del pancreas e il gastrinoma o la sindrome di Zollinger-Ellison.
Alcune di queste patologie possono essere correlate a un'elevata espressione genica della gastrina, a un'errata elaborazione dei peptidi precursori o all'espressione genica in siti diversi dallo stomaco.
Riferimenti
- Dockray, G., Dimaline, R. e Varro, A. (2005). Gastrina: vecchio ormone, nuove funzioni. Eur J Physiol, 449, 344–355.
- Ferrand, A. e Wang, TC (2006). Gastrina e cancro: una revisione. Cancer Letters, 238, 15-29.
- Gregory, H., Hardy, P., D, J., Kenner, G. e Sheppard, R. (1964). L'ormone antrale gastrina. Nature Publishing Group, 204, 931–933.
- Jackson, BM, Reeder, DD e Thompson, JC (1972). Caratteristiche dinamiche del rilascio di gastrina. The American Journal of Surgery, 123, 137-142.
- Walsh, J. e Grossman, M. (1975). Gastrina (prima di due parti). The New England Journal of Medicine, 292 (25), 1324–1334.