Gastrina: características, estructura, producción, funciones

La gastrina es una hormona gástrica de naturaleza proteica que es producida en la cavidad estomacal de muchos mamíferos y cuyas funciones están relacionadas con la estimulación de la secreción de enzimas y ácidos gástricos.

Es producida por un grupo de células endocrinas conocidas como células “G” (de gastrina), que se encuentran en las glándulas pilóricas de la parte más distal del estómago (antro) y en la región proximal del duodeno (consultar imagen).

Esquema simplificado del estómago humano (Fuente: Estomago.svg: Rhcastilhosderivative work: Estevoaei [Public domain] vía Wikimedia Commons)

Histológicamente hablando, las células G tienen una forma de «matraz» característica, con una base amplia y un «cuello» que alcanza la superficie de la mucosa estomacal.

Desde el año 1905 se sospecha de la existencia de la gastrina. Sin embargo, no fue sino hasta 1964 que esta hormona antral» (porque se produce en el antro estomacal) fue aislada por primera vez gracias a los trabajos de Gregory y Tracy, quienes estudiaron la mucosa estomacal de cerdos.

Su estructura química fue dilucidada poco tiempo después por Kenner y colaboradores, quienes también fueron los responsables de sintetizarla artificialmente.

Al igual que otras hormonas del sistema endocrino de los mamíferos, la gastrina es producto del procesamiento enzimático co-traduccional de una molécula precursora conocida como preprogastrina.

Sus funciones dependen de su interacción con receptores específicos que usualmente disparan cascadas de señalización intracelulares relacionadas con proteínas G y proteínas quinasas (cascadas de fosforilación).

La concentración de calcio intracelular, la presencia de ácidos y aminoácidos en el lumen estomacal o la estimulación nerviosa a través de neurotransmisores específicos, son algunos de los factores que controlan la secreción de esta importante hormona en los humanos.

Características

La gastrina es una hormona de naturaleza peptídica y desde su descubrimiento hasta la actualidad se reconocen tres formas de esta molécula que se denominan, según su tamaño:

– Gastrina “grande” (del inglés “Big gastrin”) de 34 aminoácidos

– Gastrina “pequeña” (del inglés “Little gastrin”) de 17 aminoácidos

– Gastrina “miniatura” o “mini gastrina” (del inglés “Mini gastrin”) de 13 aminoácidos.

La gastrina grande se encuentra en la mucosa antral y se ha identificado también en extractos de gastrinomas (tumores estomacales) humanos. Algunos autores consideran que tanto la gastrina pequeña como la miniatura corresponden a fragmentos derivados de esta.

Estructura de la «gastrina grande» G-34 (Fuente: Edgar181 [Public domain] vía Wikimedia Commons)

La obtención de la secuencia aminoacídica de la gastrina grande ha servido como evidencia para comprobar la hipótesis anterior, pues el heptadeca péptido C-terminal de la secuencia de este péptido es idéntico a la secuencia de la gastrina pequeña.

Más aún, la secuencia trideca péptida del extremo C-terminal de la gastrina pequeña es idéntica a la secuencia aminoacídica de la mini gastrina o gastrina miniatura, de 13 aminoácidos de longitud.

En la gastrina pequeña (G17) se ha determinado que el fragmento idéntico a la mini gastrina (extremo trideca péptido C-terminal) tiene actividad biológica, pero el extremo N-terminal es biológicamente inactivo.

Ahora se sabe que esta proteína pasa por una serie de modificaciones co-traduccionales que implican el corte enzimático de la forma “precursora” (la gastrina grande o G-34) para la producción del heptadeca péptido activo (gastrina pequeña) y otros derivados más pequeños.

Estructura

Los tipos de gastrina mencionados con anterioridad (G-34, G-17 y G-13) son péptidos lineales que no contienen enlaces disulfuro entre ninguno de sus residuos aminoacídicos.

La gastrina grande tiene un peso molecular de alrededor de 4 kDa, mientras que la gastrina pequeña y la mini gastrina tienen, más o menos, 2.1 y 1.6 kDa, respectivamente.

Estructura de la «gastrina pequeña» o G-17 (Fuente: Edgar181 [Public domain] vía Wikimedia Commons)

Dependiendo de las condiciones del medio, especialmente el pH, estas moléculas de naturaleza proteica pueden encontrarse como hélices alfa o estructuradas como «bobinas aleatorias»

En las gastrinas G-34 y G-17, el residuo de ácido glutámico ubicado en el extremo N-terminal puede «ciclarse» y prevenir la digestión de estas hormonas peptídicas por acción de enzimas aminopeptidasas.

Producción

La gastrina es el producto activo del procesamiento co-traduccional de una molécula precursora: la preprogastrina, que en los humanos tiene 101 residuos aminoacídicos. La preprogastrina es procesada inicialmente para producir progastrina, un péptido de 80 aminoácidos.

La progastrina es procesada en las células endocrinas, primero por enzimas proproteína convertasas y luego por la enzima carboxipeptidasa E, para dar lugar a una gastrina grande con un residuo de glicina C-terminal (G34-Gly) o a una gastrina pequeña con un residuo de glicina C-terminal (G17-Gly).

Estas moléculas siguen siendo progastrinas en tanto son convertidas en los péptidos G-34 y G-17 por “amidación” del extremo C-terminal, proceso mediado por acción de la enzima peptidil alfa-amidante mono-oxigenasa (PAM, del inglés “peptidyl alpha-amidating mono-oxygenase”).

El proceso de clivaje mediado por la endopeptidasa y la amidación del extremo C-terminal ocurren en las vesículas secretoras de las células G.

Estructura de la «gastrina miniatura» o G-13 (Fuente: Edgar181 [Public domain] vía Wikimedia Commons)

Regulación de su producción a nivel genético

La gastrina es codificada por un gen que se expresa típicamente en las células G de la mucosa pilórica antral y en las células G del duodeno estomacal de los humanos. Este gen tiene 4.1 kb y posee dos intrones en su secuencia.

Su expresión puede aumentar en respuesta al ingreso de alimentos al estómago o puede verse inhibida gracias a la presencia de ácidos y por acción de la somatostatina, que es una hormona encargada de la inhibición de las secreciones gastrointestinales.

Aunque no se sabe con exactitud, se piensa que las rutas celulares de señalización que promueven la activación de este gen y, por ende, de la producción de gastrina, dependen de enzimas proteín quinasas (ruta MAPK).

Secreción

La secreción de la gastrina depende de que determinados factores químicos actúen sobre las células G, que son las responsables de su síntesis. Estos factores pueden tener efectos estimulantes o inhibitorios.

Las células G entran en contacto con tales factores químicos bien sea porque estos son transportados a través del torrente sanguíneo, porque son liberados desde los terminales nerviosos que están en contacto con ellas o porque provienen de los contenidos estomacales que «bañan» la superficie luminal de estas.

Factores químicos transportados en la sangre

Aunque en condiciones normales difícilmente alcanzan concentraciones suficientemente elevadas para promover la liberación de gastrina, los factores “estimuladores” que son transportados por el torrente sanguíneo son la epinefrina o adrenalina y el calcio.

Por ejemplo, un aumento significativo en el transporte de calcio hacia el estómago, que se traduzca en la estimulación de la liberación de gastrina, normalmente se asocia con patologías como el hiperparatiroidismo.

La sangre también puede transportar factores inhibitorios, como el caso de otras moléculas de carácter hormonal como la secretina, el glucagón y la calcitonina.

Factores químicos “luminales” o provenientes de los alimentos

El alimento que ingerimos puede contener factores químicos que estimulan la secreción de gastrina, ejemplo de ellos son el calcio y los productos de digestión de las proteínas (hidrolizado de caseína).

La presencia de sustancias ácidas en el lumen estomacal tiene el efecto contrario, pues se ha reportado que estas más bien inhiben la secreción de gastrina al afectar todos los demás factores químicos que estimulan su producción.

Funciones

Las funciones de la gastrina son varias:

– Estimula la secreción de enzimas en el estómago, en el páncreas y en el intestino delgado.

– Estimula la secreción de agua y electrolitos en el estómago, en el páncreas, en el hígado, en el intestino delgado y en las glándulas de Brunner (presentes en el duodeno).

– Inhibe la absorción de agua, glucosa y electrolitos en el intestino delgado.

– Estimula la musculatura lisa del estómago, el intestino delgado y el colon, la vesícula biliar y el esfínter esofágico.

– Inhibe la musculatura lisa de los esfínteres pilórico, ileocecal y de Oddi.

– Promueve la liberación de insulina y calcitonina.

– Incrementa el flujo sanguíneo hacia el páncreas, intestino delgado y estómago.

¿Cómo actúa la gastrina?

La acción de la gastrina está directamente relacionada con su interacción con una proteína receptora transmembranal específica, conocido como CCK2R o CCKBR (receptor de gastrina).

Este receptor tiene siete segmentos transmembranales y está acoplado a una proteína G, que se asocia con las rutas de señalización celular de las MAP quinasas.

Gastritis y otras enfermedades

La gastritis es una condición patológica causada por la bacteria gramnegativa Helicobacter pylori que, entre los distintos síntomas, provoca una inflamación dolorosa de la mucosa estomacal.

Esta inflamación causada por H. pylori provoca la inhibición de la expresión de la hormona somatostatina, que se encarga de inhibir la producción y secreción de gastrina, lo que se traduce en un incremento significativo de la secreción de esta hormona y una disminución del pH estomacal por secreción exagerada de ácidos gástricos.

Cáncer

Numerosos tumores gastrointestinales se caracterizan por un aumento en la expresión del gen codificante para la gastrina. De los más estudiados puede hacerse mención del carcinoma colorrectal, del cáncer pancreático y del gastrinoma o síndrome de Zollinger-Ellison.

Algunas de estas patologías pueden relacionarse con elevada expresión del gen de la gastrina, con el procesamiento incorrecto de los péptidos precursores o con la expresión del gen en sitios diferentes al estómago.

Referencias

  1. Dockray, G., Dimaline, R., & Varro, A. (2005). Gastrin: old hormone, new functions. Eur J Physiol, 449, 344–355.
  2. Ferrand, A., & Wang, T. C. (2006). Gastrin and cancer: A review. Cancer Letters, 238, 15–29.
  3. Gregory, H., Hardy, P., D, J., Kenner, G., & Sheppard, R. (1964). The Antral Hormone Gastrin. Nature Publishing Group, 204, 931–933.
  4. Jackson, B. M., Reeder, D. D., & Thompson, J. C. (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.

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