GASTRINA: CARACTÉRISTIQUES, STRUCTURE, PRODUCTION, FONCTIONS - LA BIOLOGIE - 2025

La gastrine est une hormone gastrique produite à partir de protéines dans la cavité gastrique de nombreux mammifères et dont les fonctions sont liées à la stimulation de la sécrétion d'acide gastrique et d'enzymes.

Il est produit par un groupe de cellules endocrines appelées cellules «G» (gastrine), qui se trouvent dans les glandes pyloriques dans la partie la plus distale de l'estomac (antrum) et dans la région proximale du duodénum (voir image).

Schéma simplifié de l'estomac humain (Source: Estomago.svg: travail Rhcastilhosderivative: Estevoaei via Wikimedia Commons)

Histologiquement parlant, les cellules G ont une forme caractéristique de «flacon», avec une large base et un «cou» qui atteint la surface de la paroi de l'estomac.

Depuis 1905, l'existence de la gastrine est suspectée. Cependant, ce n'est qu'en 1964 que cette «hormone antrale» (parce qu'elle est produite dans l'antre de l'estomac) a été isolée pour la première fois grâce aux travaux de Gregory et Tracy, qui ont étudié la muqueuse gastrique des porcs.

Sa structure chimique a été élucidée peu de temps après par Kenner et ses collaborateurs, qui étaient également responsables de sa synthèse artificielle.

Comme d'autres hormones du système endocrinien des mammifères, la gastrine est le produit du traitement enzymatique co-traductionnel d'une molécule précurseur connue sous le nom de préprogastrine.

Leurs fonctions dépendent de leur interaction avec des récepteurs spécifiques qui déclenchent généralement des cascades de signalisation intracellulaire liées aux protéines G et aux protéines kinases (cascades de phosphorylation).

La concentration de calcium intracellulaire, la présence d'acides et d'acides aminés dans la lumière de l'estomac ou la stimulation nerveuse par des neurotransmetteurs spécifiques sont quelques-uns des facteurs qui contrôlent la sécrétion de cette hormone importante chez l'homme.

caractéristiques

La gastrine est une hormone de type peptidique et depuis sa découverte jusqu'à aujourd'hui, trois formes de cette molécule ont été reconnues et sont nommées, en fonction de leur taille:

- Gastrina "grande" (de l'anglais "Big gastrin") de 34 acides aminés

- Gastrin "small" (de l'anglais "Little gastrin") de 17 acides aminés

- Gastrina "miniature" ou "mini gastrina" (de l'anglais "Mini gastrin") de 13 acides aminés.

La grande gastrine se trouve dans la muqueuse antrale et a également été identifiée dans des extraits de gastrinomes humains (tumeurs de l'estomac). Certains auteurs considèrent que la gastrine petite et miniature correspond à des fragments qui en dérivent.

Structure du «grand gastrine» G-34 (Source: Edgar181 via Wikimedia Commons)

L'obtention de la séquence d'acides aminés de la grande gastrine a servi de preuve pour vérifier l'hypothèse précédente, puisque le peptide heptadeca C-terminal de la séquence de ce peptide est identique à la séquence de la petite gastrine.

De plus, la séquence tridéca-peptidique de l'extrémité C-terminale de la petite gastrine est identique à la séquence d'acides aminés de la gastrine miniature ou de la gastrine miniature, longue de 13 acides aminés.

Dans la petite gastrine (G17), le fragment identique à la mini-gastrine (extrémité peptidique tridèque C-terminale) a été déterminé comme ayant une activité biologique, mais l'extrémité N-terminale est biologiquement inactive.

On sait maintenant que cette protéine subit une série de modifications co-traductionnelles qui impliquent un clivage enzymatique de la forme "précurseur" (grande gastrine ou G-34) pour la production du peptide actif heptadeca (petite gastrine) et d'autres dérivés. petits.

Structure

Les types de gastrine mentionnés ci-dessus (G-34, G-17 et G-13) sont des peptides linéaires qui ne contiennent pas de liaisons disulfure entre l'un quelconque de leurs résidus d'acides aminés.

La grande gastrine a un poids moléculaire d'environ 4 kDa, tandis que la petite gastrine et la mini gastrine ont respectivement environ 2,1 et 1,6 kDa.

Structure de la «petite gastrine» ou G-17 (Source: Edgar181 via Wikimedia Commons)

Selon les conditions de l'environnement, notamment le pH, ces molécules à caractère protéique peuvent se retrouver sous forme d'hélices alpha ou structurées en "bobines aléatoires"

Dans les gastrines G-34 et G-17, le résidu d'acide glutamique situé à l'extrémité N-terminale peut "cycle" et empêcher la digestion de ces hormones peptidiques par l'action des enzymes aminopeptidases.

Production

La gastrine est le produit actif du traitement co-traductionnel d'une molécule précurseur: la préprogastrine, qui chez l'homme possède 101 résidus d'acides aminés. La préprogastrine est initialement traitée pour produire de la progastrine, un peptide de 80 acides aminés.

La progastrine est traitée dans les cellules endocrines, d'abord par les enzymes proprotéines convertases, puis par l'enzyme carboxypeptidase E, pour donner naissance à une grande gastrine avec un résidu de glycine C-terminal (G34-Gly) ou une petite gastrine avec un résidu de Glycine C-terminale (G17-Gly).

Ces molécules restent progastrines tant qu'elles sont converties en peptides G-34 et G-17 par "amidation" de l'extrémité C-terminale, un processus médié par l'action de l'enzyme peptidyl alpha-amidating mono-oxygénase (PAM, de l'anglais "peptidyl mono-oxygénase alpha-amidante »).

Le processus de clivage médié par l'endopeptidase et l'amidation C-terminale se produisent dans les vésicules sécrétoires des cellules G.

Structure de la «gastrine miniature» ou G-13 (Source: Edgar181 via Wikimedia Commons)

Régulation de sa production au niveau génétique

La gastrine est codée par un gène qui est généralement exprimé dans les cellules G de la muqueuse pylorique antrale et dans les cellules G du duodénum de l'estomac humain. Ce gène fait 4,1 kb et a deux introns dans sa séquence.

Son expression peut augmenter en réponse à l'entrée d'aliments dans l'estomac ou elle peut être inhibée grâce à la présence d'acides et à l'action de la somatostatine, qui est une hormone responsable de l'inhibition des sécrétions gastro-intestinales.

Bien qu'elles ne soient pas exactement connues, on pense que les voies de signalisation cellulaires qui favorisent l'activation de ce gène et, par conséquent, la production de gastrine, dépendent des enzymes de protéine kinase (voie MAPK).

Sécrétion

La sécrétion de gastrine dépend de certains facteurs chimiques agissant sur les cellules G, responsables de sa synthèse. Ces facteurs peuvent avoir des effets stimulants ou inhibiteurs.

Les cellules G entrent en contact avec ces facteurs chimiques, soit parce qu'elles sont transportées dans la circulation sanguine, soit parce qu'elles sont libérées par les terminaisons nerveuses qui sont en contact avec elles, soit parce qu'elles proviennent du contenu de l'estomac qui «baigne» la surface luminale du corps. celles-ci.

Facteurs chimiques transportés dans le sang

Bien que dans des conditions normales, ils atteignent à peine des concentrations suffisamment élevées pour favoriser la libération de gastrine, les facteurs «stimulants» qui sont transportés dans la circulation sanguine sont l' épinéphrine ou l'adrénaline et le calcium.

Par exemple, une augmentation significative du transport du calcium vers l'estomac, qui entraîne la stimulation de la libération de gastrine, est normalement associée à des conditions telles que l'hyperparathyroïdie.

Le sang peut également être porteur de facteurs inhibiteurs, comme dans le cas d'autres molécules hormonales telles que la sécrétine, le glucagon et la calcitonine.

Facteurs chimiques "luminal" ou d'origine alimentaire

Les aliments que nous mangeons peuvent contenir des facteurs chimiques qui stimulent la sécrétion de gastrine, dont le calcium et les produits de digestion des protéines (hydrolysat de caséine).

La présence de substances acides dans la lumière de l'estomac a l'effet inverse, car il a été rapporté qu'elles inhibent plutôt la sécrétion de gastrine en affectant tous les autres facteurs chimiques qui stimulent sa production.

Caractéristiques

Les fonctions de la gastrine sont multiples:

- Stimule la sécrétion d'enzymes dans l'estomac, le pancréas et l'intestin grêle.

- Stimule la sécrétion d'eau et d'électrolytes dans l'estomac, le pancréas, le foie, l'intestin grêle et les glandes de Brunner (présentes dans le duodénum).

- Inhibe l'absorption d'eau, de glucose et d'électrolytes dans l'intestin grêle.

- Stimule les muscles lisses de l'estomac, de l'intestin grêle et du côlon, de la vésicule biliaire et du sphincter œsophagien.

- Inhibe les muscles lisses des sphincters pylorique, iléocecal et Oddi.

- Favorise la libération d'insuline et de calcitonine.

- Augmente le flux sanguin vers le pancréas, l'intestin grêle et l'estomac.

Comment fonctionne la gastrine?

L'action de la gastrine est directement liée à son interaction avec une protéine de récepteur transmembranaire spécifique, connue sous le nom de CCK2R ou CCKBR (récepteur de la gastrine).

Ce récepteur a sept segments transmembranaires et est couplé à une protéine G, qui est associée aux voies de signalisation cellulaire des MAP kinases.

Gastrite et autres maladies

La gastrite est une affection pathologique causée par la bactérie gram-négative Helicobacter pylori qui, parmi les différents symptômes, provoque une inflammation douloureuse de la muqueuse de l'estomac.

Cette inflammation causée par H.pylori provoque l'inhibition de l'expression de l'hormone somatostatine, qui est responsable de l'inhibition de la production et de la sécrétion de gastrine, ce qui se traduit par une augmentation significative de la sécrétion de cette hormone et une diminution du pH de l'estomac par sécrétion exagérée d'acides gastriques.

Cancer

De nombreuses tumeurs gastro-intestinales sont caractérisées par une expression accrue du gène codant pour la gastrine. Parmi les plus étudiés, on peut citer le carcinome colorectal, le cancer du pancréas et le gastrinome ou le syndrome de Zollinger-Ellison.

Certaines de ces pathologies peuvent être liées à une expression génique élevée de la gastrine, à un traitement incorrect des peptides précurseurs ou à une expression génique sur des sites autres que l'estomac.

Références

1. Dockray, G., Dimaline, R. et Varro, A. (2005). Gastrine: ancienne hormone, nouvelles fonctions. Eur J Physiol, 449, 344–355.
2. Ferrand, A. et Wang, TC (2006). Gastrine et cancer: un examen. Cancer Letters, 238, 15–29.
3. Gregory, H., Hardy, P., D, J., Kenner, G., et Sheppard, R. (1964). La gastrine d'hormone antrale. Nature Publishing Group, 204, 931–933.
4. Jackson, BM, Reeder, DD et Thompson, JC (1972). Caractéristiques dynamiques de la libération de gastrine. L'American Journal of Surgery, 123, 137–142.
5. Walsh, J., et Grossman, M. (1975). Gastrine (première de deux parties). The New England Journal of Medicine, 292 (25), 1324–1334.