Белок-гастрин

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность выбранной темы работы. Гастрин – это белок или гормон, который принимает участие в регуляции пищеварения. Вырабатывается он благодаря G-клеткам диффузной эндокринной системы желудочного кишечного тракта, расположенные в слизистой оболочке желудка, двенадцатиперстной кишке и в поджелудочной железе.
Существенная роль гастрина заключается в том, что он способен запускать кишечное и желудочное переваривание пищи и останавливать его после окончания каждого из этих процессов.
Наиболее значимым активатором образования белка является поступление пищи в желудок, растяжение его стенок, а также вид и вкусовые качества блюда. Положительное воздействие на выделение гормона оказывают такие показатели, как:
- инсулин;
- высокий уровень кальция в крови;
- блуждающий нерв, а также в некоторой степени – симпатический отдел вегетативной системы и адреналин;
- гистамин.
Целью написания реферата не тему «Белок-гастрин» является изучение его роли в организме человека. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- изучить физиологические особенности данного белка;
- рассмотреть процесс регуляции секреции гастрина;
- изучить патологическое состояние.
Объектом исследования является пищеварение, предметом исследования – роль гастрина в данном процессе.
Цель и задачи работы обусловили ее структуру, которая состоит из введения, нескольких рассматриваемых вопросов, заключения и литературы.
Гастрин - гормон желудочно-кишечного трактаГастрин – гормон, участвующий в регуляции пищеварения. Он вырабатывается G-клетками диффузной эндокринной системы желудочно-кишечного тракта, которые располагаются в слизистой желудка, двенадцатиперстной кишке, а также в поджелудочной железе.
Гастрин стимулирует секрецию соляной кислоты обкладочными клетками, увеличивает секрецию пепсина главными клетками желудка, что, вместе с повышением кислотности желудочного сока, обеспечивающим оптимальный pH для действия пепсина, способствует лучшему перевариванию пищи в желудке [1].
Основные факторы, определяющие секрецию гастрина, это механическое растяжение желудка, контакт с пищей, центральное возбуждение блуждающего нерва, желудочно-кишечные гормоны и лекарственные средства.
рН антрального отдела является основным регулятором секреции гастрина, поскольку она прекращается, как только рН опускается ниже 3.
Основное значение определения гастрина состоит в ранней диагностике синдрома Золлингера-Эллисона, гастрин-секретирующей опухоли, как правило, в поджелудочной железе. В таких случаях выявляется четкая реакция гастрина на тест с секретином. Высокий уровень гастрина может наблюдаться в случаях гиперплазии G клеток антрального отдела, атрофического гастрита, анемии Бирмера или после ваготомии.
Гастрин существует в трех основных формах, в зависимости от количества его составляющих (аминокислот) различают:
- гастрин 34 (G-34 (big));
- гастрин 17 (G-17 (little);
- гастрин 14 (G-14 (mini)).
Существуют также гастрины - 71, 52 и 6. Они циркулируют в крови в сульфатированной и несульфатированной формах [2].
Основными циркулирующими формами являются гастрин-17 (Г17) и гастрин-34 (состоящие соответственно из 17 и 34 аминокислот).
Под влиянием гастрина активизируется процесс пищеварения. Изменение уровня этого гормона характерно для многих заболеваний желудочно-кишечного тракта. Соответственно, анализ крови на гастрин используется в составе комплексной диагностики этих заболеваний.
Большая часть этого гормона образуется в желудке, в его привратнике (пилорическом отделе) и в области дна так называемыми G-клетками. 12-перстная кишка и поджелудочная железа также секретируют гастрин, но в меньшем количестве. Под действием гастрина усиливается продукция соляной кислоты и пепсина, обеспечивающих пищеварение в желудке. Кроме того, данный гормон стимулирует выработку других пищеварительных гормонов, выделяемых тонким кишечником [4].
Рисунок 1 – Гормоны желудочно-кишечного тракта
Таким образом, гастрин усиливает кислотность желудочного сока и обеспечивает переваривание пищи как в желудке, так и в тонком кишечнике. По своей структуре гастрин - белок. Как и всякий белок, он представляет собой цепь аминокислот. Длина этой цепи может быть различной.
В связи с этим различают большой гастрин, в состав которого входят 34 аминокислоты, малый гастрин из 17 аминокислот, и микрогастрин из 14 аминокислот.
Норма анализа на гастрин колеблется от 1 до 10 пмоль/л. Повышение уровня этого гормона отмечается при таких заболеваниях как [3]:
- хронический гастрит с атрофией слизистой оболочки;
- язвенная болезнь 12-перстной кишки, желудка;
- пернициозная анемия - малокровие из-за дефицита витамина В12;
- синдром Золлингера-Эллисона или гастринома - злокачественная опухоль поджелудочной железы;
- рак желудка;
- хроническая почечная недостаточность.
В основном анализ на гастрин проводится для диагностики синдрома Золлингера-Эллисона. Высокое содержание гастрина при этой злокачественной опухоли приводит к усиленному выделению соляной кислоты, и, как следствие, к образованию язв в желудке. Основными признаками гастриномы являются:
- интенсивная боль в верхней части живота;
- отрыжка воздухом, кислым содержимым;
- общая слабость, потеря в весе;
- боль по ходу пищевода;
- жидкий водянистый стул, частые поносы.
Все эти симптомы неспецифичны, и часто встречаются при других заболеваниях желудочно-кишечного тракта, в том числе и при язвенной болезни. На основании уровня гастрина в крови можно дифференцировать язвенную болезнь желудка и 12-перстной кишки.
Суть в том, что естественным стимулятором выделения этого гормона в кровь является нахождение пищи в желудке и растяжение его стенок. При язве желудка гастрин в крови повышен всегда, и не зависит от приёма пищи, а при язве 12-перстной кишки он изначально нормальный, и повышается после еды.
Синдром Золлингера-Эллисона развивается при усиленной выработке гастрина. Причиной этого является гастринома – опухоль, чаще злокачественная, продуцирующая гастрин, при этом секреция не угнетается повышением кислотности желудка. Опухоль может быть расположена в пределах желудочно-кишечного тракта (в поджелудочной железе, двенадцатиперстной кишке, желудке) или вне его (в сальнике, яичниках).
Клиническая картина синдрома Золлингера – Эллисона включает в себя устойчивые к обычной терапии язвы желудочно-кишечного тракта, нарушение функционирования кишечника (диарею). Гастринома часто встречается при синдроме Вермера (МЭН-1) – наследственном заболевании, при котором опухолевая трансформация затрагивает паращитовидные железы, гипофиз и поджелудочную железу [5].
Понижение гастрина отмечается после хирургического удаления привратника и ваготомии - пересечения блуждающего нерва, стимулирующего гастрин. Кроме того, гастрин снижается при гипертиреозе - повышенной функции щитовидной железы. Поэтому низкий гастрин служит поводом для обследования и анализов щитовидной железы.
Химическое строение и физиологическая роль гастринаСуществует три основных естественных формы гастрина: «большой гастрин», или гастрин-34 - полипептид из 34 аминокислот, «малый гастрин», или гастрин-17, состоящий из 17 аминокислот, и «минигастрин», или гастрин-14, состоящий из 14 аминокислот. Все гастрины гомологичны по химической структуре.
Активной частью молекул гастринов, связывающейся со специфическими гастриновыми рецепторами, является участок из 5 аминокислот. Синтетический аналог природных гастринов - пентагастрин - состоит как раз из этих 5 аминокислот [6].
Гастрин-34 производится в основном поджелудочной железой, тогда как гастрин-17 и гастрин-14 производятся в основном в желудке.
Молекулы гастрина имеют линейную пространственную структуру.
Гастрин связывается со специфическими гастриновыми рецепторами в желудке. Рецепторы к гастрину являются метаботропными, их эффекты реализуются через повышение активности гормончувствительной аденилатциклазы.
Результатом усиления аденилатциклазной активности в париетальных клетках желудка является увеличение секреции желудочного сока, в особенности соляной кислоты.
Гастрин также увеличивает секрецию пепсина главными клетками желудка, что, вместе с повышением кислотности желудочного сока, обеспечивающим оптимальный pH для действия пепсина, способствует оптимальному перевариванию пищи в желудке.
Одновременно гастрин увеличивает секрецию бикарбонатов и слизи в слизистой желудка, обеспечивая тем самым защиту слизистой от воздействия соляной кислоты и пепсина.
Гастрин тормозит опорожнение желудка, что обеспечивает достаточную для переваривания пищи длительность воздействия соляной кислоты и пепсина на пищевой комок.
Также гастрин увеличивает продукцию простагландина E в слизистой желудка, что приводит к местному расширению сосудов, усилению кровоснабжения и физиологическому отёку слизистой желудка и к миграции лейкоцитов в слизистую. Лейкоциты принимают участие в процессах пищеварения, секретируя различные ферменты и производя фагоцитоз.
Рецепторы к гастрину имеются и в тонкой кишке и поджелудочной железе. Гастрин увеличивает секрецию секретина, холецистокинина, соматостатина и ряда других гормонально активных кишечных и панкреатических пептидов, а также секрецию кишечных и панкреатических ферментов.
Гастрин-34 (или так называемый - прогастрин, форма прогормона, циркулирующая в крови и превращающаяся в клетках мишенях в активный гастрин I), вырабатывается поджелудочной железой. А две другие разновидности продуцируются в основном в желудке.
В слизистой оболочки желудка антрального отдела гастрин представлен на 90% в виде Г-17, а Г-34, в основном, образуется в тонкой кишке. Считается, что именно Г-17, являясь основным гормоном, регулирующим продукцию НСI.
Тем самым гастрин создает условия для осуществления следующей, кишечной, фазы пищеварения [7].
Регуляция секреции гастринаСекреция гастрина повышается в ответ на холинергическую (блуждающим нервом) и в меньшей степени на симпатическую стимуляцию желудка. Также секреция гастрина повышается инсулином, гистамином, присутствием в желудке или в плазме крови олигопептидов и свободных аминокислот - продуктов расщепления белков.
Увеличение секреции гастрина в ответ на олигопептиды и свободные аминокислоты, а также в ответ на симпатическую или холинергическую стимуляцию является физиологическим механизмом инициации пищеварения при виде и запахе пищи или при поступлении пищи в желудок. Секреция гастрина также повышается при гиперкальциемии [8].
Угнетается секреция гастрина высоким уровнем соляной кислоты в желудке (что является одной из отрицательных обратных связей, регулирующих секрецию гастрина), простагландином Е, эндогенными опиоидами - эндорфинами и энкефалинами, аденозином, кальцитонином.
Сильно угнетает секрецию гастрина соматостатин, одновременно угнетающий секрецию других панкреатических и кишечных пептидов — холецистокинина, секретина, ВИП и др. Повышение гастрином секреции соматостатина, угнетающего секрецию гастрина, является ещё одним примером отрицательной обратной связи.
Секреция гастрина также угнетается холецистокинином и секретином. Физиологическое значение этого механизма состоит в уменьшении секреции кислоты и пепсина после начала кишечной фазы пищеварения и обеспечении функционального покоя опустошившегося желудка, а также в обратной связи, ограничивающей гиперсекрецию кислоты (поскольку уровни секретина и холецистокинина зависят от pH поступающей в двенадцатиперстную кишку пищевой кашицы) [5].
Роль и функции гастрина в желудке. Уже само название – гастрин – указывает на участок его работы («gaster» - желудок), а если быть более конкретным, то его продуцируют привратниковые железы (привратник – место перехода желудка в тонкий кишечник).
Процесс выделения гастрина начинается, когда привратник растягивается, а также под действием химических раздражителей - продуктов расщепления пищи. Роль этого гормона велика: он стимулирует выделение желудочного сока и сока поджелудочной железы, способствует желчевыделению, тонизирует моторику желудка, тонкого кишечника, желчного пузыря.
Под влиянием гастрина активизируется процесс пищеварения. Изменение уровня этого гормона характерно для многих заболеваний желудочно-кишечного тракта. Соответственно, анализ крови на гастрин используется в составе комплексной диагностики этих заболеваний [9].
Рисунок 2 - Изменение уровня гастрина способно вызвать различные нарушения в работе органов ЖКТ
Гастрин усиливает кислотность желудочного сока и обеспечивает переваривание пищи как в желудке, так и в тонком кишечнике. По своей структуре гастрин - белок.
Изменение уровня гастрина способно вызвать различные нарушения в работе органов ЖКТ. Поэтому при обращении к гастроэнтерологу часто назначается анализ крови на определение содержания этого гормона в крови.
Главная функция гастрина в работе желудочно-кишечного тракта – это повышение кислотности соляной кислоты до необходимого для нормального переваривания пищи уровня.
Активизация гастрина происходит под воздействием таких факторов, как:
- поступление пищи в желудок;
- растяжение стенок желудка;
- другие гормоны и вещества, такие как гистамин, инсулин, адреналин, кальций.
Для обеспечения нормального функционирования желудка гастрин вызывает увеличение содержания простагландинов для расширения сосудов и увеличения кровоснабжения в пищеварительном органе. Кроме того, он защищает стенки самого желудка от агрессивного воздействия его сока. Это достигается за счет выработки бикарбонатов и специальной слизи [10].
Гастрин клеткиГастрин - полипептид, образующийся в G-клетках антральной части желудка и в небольшом количестве в слизистой оболочке тонкой кишки. Гастрин стимулирует секрецию соляной кислоты и желудочного сока, при этом уровень его в крови подвержен суточным колебаниям: минимум в период с 3 до 7 утра, максимум - в дневное время, и зависит от приема пищи.
Гормон, производимый G-клетками желудка, расположенными в основном в антральном отделе желудка, а также D-клетками поджелудочной железы. Гастрин связывается со специфическими гастриновыми рецепторами в желудке. Результатом является увеличение секреции желудочного сока, в особенности соляной кислоты. Гастрин также увеличивает секрецию пепсина главными клетками желудка, что способствует оптимальному перевариванию пищи в желудке [11].
Одновременно гастрин увеличивает секрецию бикарбонатов и слизи в слизистой желудка, обеспечивая тем самым защиту слизистой от воздействия соляной кислоты и пепсина. Гастрин тормозит опорожнение желудка, что обеспечивает достаточную для переваривания пищи длительность воздействия соляной кислоты и пепсина на пищевой комок.
Также гастрин увеличивает продукцию простагландина E в слизистой желудка, что приводит к местному расширению сосудов, усилению кровоснабжения и физиологическому отёку слизистой желудка и к миграции лейкоцитов в слизистую. Лейкоциты принимают участие в процессах пищеварения, секретируя различные ферменты.
Гастрин увеличивает секрецию гормонально активных кишечных и панкреатических пептидов, а также кишечных и панкреатических ферментов. Тем самым гастрин создаёт условия для осуществления кишечной фазы пищеварения.
Определение уровня гастрина используется при рецидивирующих язвах желудка, при язвах необычной локализации. Норма анализа на гастрин колеблется от 1 до 10 пмоль/л.

Рисунок 3 - Гастрин увеличивает секрецию гормонально активных кишечных и панкреатических пептидов, а также кишечных и панкреатических ферментов
Под действием гастрина усиливается продукция соляной кислоты и пепсина, обеспечивающих пищеварение в желудке. Кроме того, данный гормон стимулирует выработку других пищеварительных гормонов, выделяемых тонким кишечником [12].
В основном анализ на гастрин проводится для диагностики синдрома Золлингера-Эллисона. На основании уровня гастрина в крови можно дифференцировать язвенную болезнь желудка и 12-перстной кишки. Низкий гастрин служит поводом для обследования и анализов щитовидной железы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, цель написания работы была достигнута благодаря решению поставленных задач. По проделанной работе целесообразно сделать следующие выводы.
Гастрин - это гормон из группы пептидных, регулирующих в норме пищеварение. Он является маркером злокачественных процессов в желудке.
Производится G-клетками пилорической части желудка и ДПК. Также он производится в поджелудочной железе, гипофизе, гипоталамусе, периферических нервах, но предназначение такого гормона неизвестно.
Наряду с этим, параллельно гастрин способствует продуцированию муцина, чтобы защитить слизистую желудка от агрессивной HCl и пепсина. Дополнительно: гормон и функции? Гастрин ограничивает свою работу только полостью желудка, он воздействует и на работу тонкого кишечника.
Также гастрин задерживает опорожнение желудка, задерживая пищевой ком для его лучшего переваривания, поскольку при этом удлиняется воздействие желудочного сока.
Усиливает продуцирование простагландина Е в слизистой желудка; это дает расширение сосудов и приток крови с появлением временного физиологического отека желудочной стенки.
В результате происходит просачивание белых кровяных шариков в слизистую, что дополнительно помогает в расщеплении пищевого комка. Лейкоциты занимаются фагоцитозом и синтезируют некоторые ферменты.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Гуляев В.Н. Ценный источник белка // Пищ. Промышленность. - 2018. - №12. - С. 31-35.
Мак-Мюррей У. Обмен веществ у человека / Под ред. Н.Е. Беляевой. - М.: Мир, 2018. - 366 с.
Медников Б.М. Биоорганическая химия / Медников Б.М. - М.: Россия, 2015. – 305 с.
Мусил Я. Основы биохимии патологических процессов / Под ред. П.Н.Кизириди. - M.: Медицина, 2017. – 430 с.
Наумов С.П. Белки и их свойства / Наумов С.П. - М.: Академический проект, 2019. – 298 с.
Нестурх М.Ф. Методы химии белков / Нестурх М.Ф. - М.: Высшая школа, 2018. – 422 с.
Огнев С.И. Аминокислоты, пептиды и белки / Огнев С.И. - М.: Высшая школа, 2018. – 365 с.
Парин В.В. Основы биохимии / Парин В.В., Космолинский В.В., Душков В.В. - М.: Просвещение, 2019. – 365 с.
Резанов А.Г. Химия белка / Резанов А.Г. - М.: Школа 2017. – 307 с.
Робертис Э. Строение и свойства белков / Робертис Э., Новинский В., Саза Ф. - М.: Мир, 2019. – 305 с.
Родман Л.С. Исследование белков / Родман Л.С. - М.: Колос, 2017. – 340 с.
Служинская З.А. Функции белков в организме / Служинская З.А., Калынюк П.П. - Львов, 2018. – 278 с.