GASTRINA: KARAKTERISTIK, STRUKTUR, PRODUKSI, FUNGSI - BIOLOGI - 2025

The gastrin adalah hormon lambung yang diproduksi protein ke dalam rongga perut banyak mamalia dan yang fungsinya terkait dengan stimulasi sekresi asam lambung dan enzim.

Ini diproduksi oleh sekelompok sel endokrin yang dikenal sebagai sel "G" (gastrin), yang ditemukan di kelenjar pilorus di bagian paling distal lambung (antrum) dan di daerah proksimal duodenum (lihat gambar).

Diagram sederhana perut manusia (Sumber: Estomago.svg: Karya Rhcastilhosderivative: Estevoaei via Wikimedia Commons)

Secara histologis, sel G memiliki karakteristik bentuk "labu", dengan dasar yang lebar dan "leher" yang mencapai permukaan lapisan lambung.

Sejak 1905 keberadaan gastrin sudah dicurigai. Namun, baru pada tahun 1964 "hormon antral" ini (karena diproduksi di antrum perut) diisolasi untuk pertama kalinya berkat karya Gregory dan Tracy, yang mempelajari mukosa lambung babi.

Struktur kimianya dijelaskan tidak lama kemudian oleh Kenner dan kolaborator, yang juga bertanggung jawab untuk mensintesisnya secara artifisial.

Seperti hormon lain dari sistem endokrin mamalia, gastrin adalah produk dari pemrosesan enzimatik co-translational dari molekul prekursor yang dikenal sebagai preprogastrin.

Fungsinya bergantung pada interaksinya dengan reseptor spesifik yang biasanya memicu kaskade pensinyalan intraseluler yang terkait dengan G-protein dan protein kinase (kaskade fosforilasi).

Konsentrasi kalsium intraseluler, adanya asam dan asam amino dalam lumen lambung, atau stimulasi saraf melalui neurotransmitter tertentu, adalah beberapa faktor yang mengontrol sekresi hormon penting ini pada manusia.

karakteristik

Gastrin adalah hormon mirip peptida dan sejak penemuannya hingga saat ini, tiga bentuk molekul ini telah dikenali dan diberi nama, sesuai ukurannya:

- Gastrina "grande" (dari bahasa Inggris "Gastrin besar") dari 34 asam amino

- Gastrin "kecil" (dari bahasa Inggris "Gastrin kecil") dari 17 asam amino

- Gastrina "miniatur" atau "mini gastrina" (dari bahasa Inggris "Mini gastrin") dari 13 asam amino.

Gastrin besar ditemukan di mukosa antral dan juga telah diidentifikasi dalam ekstrak dari gastrinoma manusia (tumor perut). Beberapa penulis menganggap bahwa gastrin kecil dan miniatur sesuai dengan fragmen yang diturunkan darinya.

Struktur «gastrin besar» G-34 (Sumber: Edgar181 via Wikimedia Commons)

Memperoleh urutan asam amino dari gastrin besar telah berfungsi sebagai bukti untuk memverifikasi hipotesis sebelumnya, karena heptadeca peptida terminal-C dari urutan peptida ini identik dengan urutan gastrin kecil.

Selanjutnya, urutan trideca-peptide dari C-terminus dari gastrin kecil identik dengan urutan asam amino dari miniatur gastrin atau miniatur gastrin, panjangnya 13 asam amino.

Dalam gastrin kecil (G17), fragmen yang identik dengan gastrin mini (ujung trideca peptida C-terminal) telah ditentukan memiliki aktivitas biologis, tetapi ujung terminal-N secara biologis tidak aktif.

Sekarang diketahui bahwa protein ini mengalami serangkaian modifikasi co-translational yang melibatkan pembelahan enzimatik dari bentuk "prekursor" (gastrin besar atau G-34) untuk produksi heptadeca peptida aktif (gastrin kecil) dan turunan lainnya. anak kecil.

Struktur

Jenis gastrin yang disebutkan di atas (G-34, G-17 dan G-13) adalah peptida linier yang tidak mengandung ikatan disulfida antara residu asam aminonya.

Gastrin besar memiliki berat molekul sekitar 4 kDa, sedangkan gastrin kecil dan gastrin mini masing-masing memiliki sekitar 2,1 dan 1,6 kDa.

Struktur «gastrin kecil» atau G-17 (Sumber: Edgar181 via Wikimedia Commons)

Bergantung pada kondisi lingkungan, terutama pH, molekul yang bersifat protein ini dapat ditemukan sebagai heliks alfa atau terstruktur sebagai "kumparan acak"

Dalam gastrins G-34 dan G-17, residu asam glutamat yang terletak di N-terminus dapat "berputar" dan mencegah pencernaan hormon peptida ini dengan aksi enzim aminopeptidase.

Produksi

Gastrin adalah produk aktif dari pemrosesan co-translational dari molekul prekursor: preprogastrin, yang pada manusia memiliki 101 residu asam amino. Preprogastrin awalnya diproses untuk menghasilkan progastrin, suatu peptida asam amino 80.

Progastrin diproses dalam sel endokrin, pertama oleh enzim proprotein convertases dan kemudian oleh enzim karboksipeptidase E, untuk menghasilkan gastrin besar dengan residu glisin terminal C (G34-Gly) atau gastrin kecil dengan residu Glisin terminal-C (G17-Gly).

Molekul-molekul ini tetap progastrin selama mereka diubah menjadi peptida G-34 dan G-17 dengan "di tengah-tengah" ujung terminal-C, suatu proses yang dimediasi oleh aksi enzim peptidil alfa-di tengah mono-oksigenase (PAM, dari bahasa Inggris "peptidyl) alfa-tengah mono-oksigenase ”).

Proses pembelahan yang dimediasi oleh endopeptidase dan amidasi terminal-C terjadi di vesikula sekretori sel G.

Struktur «miniatur gastrin» atau G-13 (Sumber: Edgar181 via Wikimedia Commons)

Pengaturan produksinya di tingkat genetik

Gastrin dikodekan oleh gen yang biasanya diekspresikan dalam sel G mukosa pilorus antral dan di sel G duodenum lambung manusia. Gen ini berukuran 4.1 kb dan memiliki dua intron dalam urutannya.

Ekspresinya dapat meningkat sebagai respons terhadap masuknya makanan ke dalam lambung atau dapat terhambat berkat adanya asam dan aksi somatostatin, yang merupakan hormon yang bertanggung jawab atas penghambatan sekresi gastrointestinal.

Meskipun tidak diketahui secara pasti, diperkirakan bahwa jalur pensinyalan seluler yang mendorong aktivasi gen ini dan, oleh karena itu, produksi gastrin, bergantung pada enzim protein kinase (jalur MAPK).

Sekresi

Sekresi gastrin bergantung pada faktor kimia tertentu yang bekerja pada sel G, yang bertanggung jawab untuk sintesisnya. Faktor-faktor ini dapat memiliki efek stimulasi atau penghambatan.

Sel G bersentuhan dengan faktor kimia tersebut, baik karena diangkut melalui aliran darah, karena dilepaskan dari terminal saraf yang bersentuhan dengannya, atau karena berasal dari isi lambung yang "memandikan" permukaan luminal tubuh. ini.

Faktor kimiawi terbawa dalam darah

Meskipun dalam kondisi normal mereka hampir tidak mencapai konsentrasi yang cukup tinggi untuk mendorong pelepasan gastrin, faktor-faktor "stimulasi" yang diangkut oleh aliran darah adalah epinefrin atau adrenalin dan kalsium .

Misalnya, peningkatan yang signifikan dalam pengangkutan kalsium ke perut, yang menghasilkan rangsangan pelepasan gastrin, biasanya dikaitkan dengan kondisi seperti hiperparatiroidisme.

Darah juga dapat membawa faktor penghambat, seperti dalam kasus molekul hormonal lain seperti sekretin, glukagon, dan kalsitonin.

Faktor kimiawi "luminal" atau dari makanan

Makanan yang kita makan mungkin mengandung faktor kimia yang merangsang sekresi gastrin, contohnya kalsium dan produk pencernaan protein (kasein hidrolisat).

Adanya zat asam dalam lumen lambung memiliki efek sebaliknya, karena telah dilaporkan bahwa zat asam agak menghambat sekresi gastrin dengan mempengaruhi semua faktor kimia lain yang merangsang produksinya.

fitur

Fungsi gastrin ada beberapa:

- Merangsang sekresi enzim di lambung, pankreas dan usus kecil.

- Merangsang sekresi air dan elektrolit di lambung, pankreas, hati, usus halus dan kelenjar Brunner (ada di duodenum).

- Menghambat penyerapan air, glukosa dan elektrolit di usus halus.

- Merangsang otot polos lambung, usus halus dan usus besar, kandung empedu dan sfingter esofagus.

- Menghambat otot polos sfingter pilorus, ileocecal dan Oddi.

- Mempromosikan pelepasan insulin dan kalsitonin.

- Meningkatkan aliran darah ke pankreas, usus halus dan lambung.

Bagaimana cara kerja gastrin?

Tindakan gastrin secara langsung terkait dengan interaksinya dengan protein reseptor transmembran spesifik, yang dikenal sebagai CCK2R atau CCKBR (reseptor gastrin).

Reseptor ini memiliki tujuh segmen transmembran dan digabungkan dengan protein G, yang terkait dengan jalur pensinyalan seluler MAP kinase.

Gastritis dan penyakit lainnya

Gastritis adalah kondisi patologis yang disebabkan oleh bakteri gram negatif Helicobacter pylori yang, di antara gejala yang berbeda, menyebabkan peradangan yang menyakitkan pada lapisan perut.

Peradangan yang disebabkan oleh H. pylori ini menyebabkan penghambatan ekspresi hormon somatostatin, yang bertanggung jawab untuk menghambat produksi dan sekresi gastrin, yang berarti peningkatan sekresi hormon ini secara signifikan dan penurunan pH lambung. dengan sekresi asam lambung yang berlebihan.

Kanker

Banyak tumor gastrointestinal yang ditandai dengan peningkatan ekspresi gen yang mengkode gastrin. Dari yang paling banyak dipelajari, dapat disebutkan tentang karsinoma kolorektal, kanker pankreas dan gastrinoma atau sindrom Zollinger-Ellison.

Beberapa patologi ini mungkin terkait dengan ekspresi gen gastrin yang tinggi, pemrosesan peptida prekursor yang salah, atau ekspresi gen di situs selain perut.

Referensi

1. Dockray, G., Dimaline, R., & Varro, A. (2005). Gastrin: hormon lama, fungsi baru. Eur J Physiol, 449, 344–355.
2. Ferrand, A., & Wang, TC (2006). Gastrin dan kanker: Tinjauan. Cancer Letters, 238, 15–29.
3. Gregory, H., Hardy, P., D, J., Kenner, G., & Sheppard, R. (1964). Hormon Antral Gastrin. Nature Publishing Group, 204, 931–933.
4. Jackson, BM, Reeder, DD, & Thompson, JC (1972). Karakteristik Dinamis Pelepasan Gastrin. The American Journal of Surgery, 123, 137–142.
5. Walsh, J., & Grossman, M. (1975). Gastrin (Pertama dari Dua Bagian). The New England Journal of Medicine, 292 (25), 1324–1334.