GASTRINA: CARACTERÍSTIQUES, ESTRUCTURA, PRODUCCIÓ, FUNCIONS - BIOLOGIA - 2025

La gastrina és una hormona gàstrica de naturalesa proteica que és produïda en la cavitat estomacal de molts mamífers i les funcions estan relacionades amb l'estimulació de la secreció d'enzims i àcids gàstrics.

És produïda per un grup de cèl·lules endocrines conegudes com a cèl·lules "G" (de gastrina), que es troben en les glàndules pilóricas de la part més distal de l'estómac (antre) ia la regió proximal de l'duodè (consultar imatge).

Esquema simplificat de l'estómac humà (Font: Estomago.svg: Rhcastilhosderivative work: Estevoaei via Wikimedia Commons)

Histològicament parlant, les cèl·lules G tenen una forma de «matràs» característica, amb una base àmplia i un «coll» que arriba a la superfície de la mucosa estomacal.

Des de l'any 1905 es sospita de l'existència de la gastrina. No obstant això, no va ser sinó fins a 1964 que aquesta hormona antral »(perquè es produeix en l'antre estomacal) va ser aïllada per primera vegada gràcies als treballs de Gregory i Tracy, els qui van estudiar la mucosa estomacal de porcs.

La seva estructura química va ser dilucidada poc temps després per Kenner i col·laboradors, els qui també van ser els responsables de sintetitzar artificialment.

A l'igual que altres hormones de el sistema endocrí dels mamífers, la gastrina és producte de l'processament enzimàtic co-traduccional d'una molècula precursora coneguda com preprogastrina.

Les seves funcions depenen de la seva interacció amb receptors específics que usualment disparen cascades de senyalització intracel·lulars relacionades amb proteïnes G i proteïnes quinases (cascades de fosforilació).

La concentració de calci intracel·lular, la presència d'àcids i aminoàcids en el lumen estomacal o l'estimulació nerviosa a través de neurotransmissors específics, són alguns dels factors que controlen la secreció d'aquesta important hormona en els humans.

Característiques

La gastrina és una hormona de naturalesa peptídica i des del seu descobriment fins a l'actualitat es reconeixen tres formes d'aquesta molècula que es denominen, segons la seva grandària:

- Gastrina "gran" (de l'anglès "Big gastrin") de 34 aminoàcids

- Gastrina "petita" (de l'anglès "Little gastrin") de 17 aminoàcids

- Gastrina "miniatura" o "mini gastrina" (de l'anglès "Mini gastrin") de 13 aminoàcids.

La gastrina gran es troba a la mucosa antral i s'ha identificat també en extractes de gastrinomas (tumors estomacals) humans. Alguns autors consideren que tant la gastrina petita com la miniatura corresponen a fragments derivats d'aquesta.

Estructura de la «gastrina gran» G-34 (Font: Edgar181 via Wikimedia Commons)

L'obtenció de la seqüència aminoacídica de la gastrina gran ha servit com a evidència per comprovar la hipòtesi anterior, ja que el heptadeca pèptid C-terminal de la seqüència d'aquest pèptid és idèntic a la seqüència de la gastrina petita.

Més encara, la seqüència trideca péptida de l'extrem C-terminal de la gastrina petita és idèntica a la seqüència aminoacídica de la mini gastrina o gastrina miniatura, de 13 aminoàcids de longitud.

A la gastrina petita (G17) s'ha determinat que el fragment idèntic a la mini gastrina (extrem trideca pèptid C-terminal) té activitat biològica, però l'extrem N-terminal és biològicament inactiu.

Ara se sap que aquesta proteïna passa per una sèrie de modificacions co-traduccionals que impliquen el tall enzimàtic de la forma "precursora" (la gastrina gran o G-34) per a la producció de l'heptadeca pèptid actiu (gastrina petita) i altres derivats més petits.

estructura

Els tipus de gastrina esmentats anteriorment (G-34, G-17 i G-13) són pèptids lineals que no contenen enllaços disulfur entre cap dels seus residus aminoacídics.

La gastrina gran té un pes molecular de prop de 4 kDa, mentre que la gastrina petita i la mini gastrina tenen, més o menys, 2.1 i 1.6 kDa, respectivament.

Estructura de la «gastrina petita» o G-17 (Font: Edgar181 via Wikimedia Commons)

Depenent de les condicions de l'mig, especialment el pH, aquestes molècules de naturalesa proteica poden trobar-se com hèlixs alfa o estructurades com «bobines aleatòries»

A les gastrinas G-34 i G-17, el residu d'àcid glutàmic situat en l'extrem N-terminal pot «ciclarse» i prevenir la digestió d'aquestes hormones peptídiques per acció d'enzims aminopeptidasas.

producció

La gastrina és el producte actiu de l'processament co-traduccional d'una molècula precursora: la preprogastrina, que en els humans té 101 residus aminoacídics. La preprogastrina és processada inicialment per produir progastrina, un pèptid de 80 aminoàcids.

La progastrina és processada en les cèl·lules endocrines, primer per enzims proproteína convertasas i després per l'enzim carboxipeptidasa E, per donar lloc a una gastrina gran amb un residu de glicina C-terminal (G34-Gly) oa una gastrina petita amb un residu de glicina C-terminal (G17-Gly).

Aquestes molècules segueixen sent progastrinas en tant són convertides en els pèptids G-34 i G-17 per "amidación" de l'extrem C-terminal, procés mediat per acció de l'enzim peptidil alfa-amidante mono-oxigenasa (PAM, de l'anglès "peptidyl alpha-amidating mono-oxygenase ").

El procés de clivatge intervingut per la endopeptidasa i la amidación de l'extrem C-terminal ocorren en les vesícules secretores de les cèl·lules G.

Estructura de la «gastrina miniatura» o G-13 (Font: Edgar181 via Wikimedia Commons)

Regulació de la producció a nivell genètic

La gastrina és codificada per un gen que s'expressa típicament en les cèl·lules G de la mucosa pilòrica antral i en les cèl·lules G de l'duodè estomacal dels humans. Aquest gen té 4.1 kb i posseeix dos introns en la seva seqüència.

La seva expressió pot augmentar en resposta a l'ingrés d'aliments a l'estómac o es pot veure inhibida gràcies a la presència d'àcids i per acció de la somatostatina, que és una hormona encarregada de la inhibició de les secrecions gastrointestinals.

Encara que no se sap amb exactitud, es pensa que les rutes cel·lulars de senyalització que promouen l'activació d'aquest gen i, per tant, de la producció de gastrina, depenen d'enzims proteín quinases (ruta MAPK).

secreció

La secreció de la gastrina depèn que determinats factors químics actuen sobre les cèl·lules G, que són les responsables de la seva síntesi. Aquests factors poden tenir efectes estimulants o inhibitoris.

Les cèl·lules G entren en contacte amb tals factors químics bé sigui perquè aquests són transportats a través del torrent sanguini, perquè són alliberats des dels terminals nerviosos que estan en contacte amb elles o perquè provenen dels continguts estomacals que «banyen» la superfície luminal de aquestes.

Factors químics transportats a la sang

Tot i que en condicions normals difícilment aconsegueixen concentracions prou elevades per promoure l'alliberament de gastrina, els factors "estimuladors" que són transportats pel torrent sanguini són la epinefrina o adrenalina i el calci.

Per exemple, un augment significatiu en el transport de calci cap a l'estómac, que es tradueixi en l'estimulació de l'alliberament de gastrina, normalment s'associa amb patologies com el hiperparatiroïdisme.

La sang també pot transportar factors inhibitoris, com el cas d'altres molècules de caràcter hormonal com la secretina, el glucagó i la calcitonina.

Factors químics "luminals" o provinents dels aliments

L'aliment que ingerim pot contenir factors químics que estimulen la secreció de gastrina, exemple d'ells són el calci i els productes de digestió de les proteïnes (hidrolitzat de caseïna).

La presència de substàncies àcides en el lumen estomacal té l'efecte contrari, ja que s'ha reportat que aquestes més aviat inhibeixen la secreció de gastrina a l'afectar tots els altres factors químics que estimulen la seva producció.

funcions

Les funcions de la gastrina són diverses:

- Estimula la secreció d'enzims a l'estómac, al pàncrees i en l'intestí prim.

- Estimula la secreció d'aigua i electròlits a l'estómac, al pàncrees, al fetge, a l'intestí prim i en les glàndules de Brunner (presents al duodè).

- Inhibeix l'absorció d'aigua, glucosa i electròlits a l'intestí prim.

- Estimula la musculatura llisa de l'estómac, l'intestí prim i el còlon, la vesícula biliar i l'esfínter esofàgic.

- Inhibeix la musculatura llisa dels esfínters pilòric, ileocecal i d'Oddi.

- Promou l'alliberament d'insulina i calcitonina.

- Incrementa el flux sanguini cap al pàncrees, intestí prim i estómac.

Com actua la gastrina?

L'acció de la gastrina està directament relacionada amb la seva interacció amb una proteïna receptora transmembranal específica, conegut com CCK2R o CCKBR (receptor de gastrina).

Aquest receptor té set segments transmembranales i està acoblat a una proteïna G, que s'associa amb les rutes de senyalització cel·lular de les MAP quinases.

Gastritis i altres malalties

La gastritis és una condició patològica causada pel bacteri gramnegativa Helicobacter pylori que, entre els diferents símptomes, provoca una inflamació dolorosa de la mucosa estomacal.

Aquesta inflamació causada per H. pylori provoca la inhibició de l'expressió de l'hormona somatostatina, que s'encarrega d'inhibir la producció i secreció de gastrina, el que es tradueix en un increment significatiu de la secreció d'aquesta hormona i una disminució de l'pH estomacal per secreció exagerada d'àcids gàstrics.

càncer

Nombrosos tumors gastrointestinals es caracteritzen per un augment en l'expressió de el gen codificant per a la gastrina. Dels més estudiats pot fer-se esment de l'carcinoma colorectal, de el càncer pancreàtic i de l'gastrinoma o síndrome de Zollinger-Ellison.

Algunes d'aquestes patologies poden relacionar-se amb elevada expressió de el gen de la gastrina, amb el processament incorrecte dels pèptids precursors o amb l'expressió de el gen en llocs diferents a l'estómac.

referències

1. Dockray, G., Dimaline, R., & Varro, A. (2005). Gastrin: old hormone, new functions. Eur J Physiol, 449, 344-355.
2. Ferrand, A., & Wang, TC (2006). Gastrin and cancer: A review. Cancer Letters, 238, 15-29.
3. Gregori, H., Hardy, P., D, J., Kenner, G., & Sheppard, R. (1964). The antral Hormone Gastrin. Nature Publishing Group, 204, 931-933.
4. Jackson, BM, Reeder, DD, & Thompson, JC (1972). Dynamic Characteristics of Gastrin Release. The American Journal of Surgery, 123, 137-142.
5. Walsh, J., & Grossman, M. (1975). Gastrin (First of Two Parts). The New England Journal of Medicine, 292 (25), 1324-1334.