Hypotéza o dvojverší molekúl a dvojveršia buniek v žalúdočnej funkcie a spojitosť s Helicobacter pylori
spoločností abstraktné
pozadia
gastrínu z G-buniek a histamín, z enterochromaffin-ako (ECL) buniek sú dva hormóny, ktoré regulujú žalúdočné aktivitu.
Diskusia
Navrhuje sa, aby G-bunky a bunky ECL sú spojené dvojverší molekúl gastrín a histamín a rozdelením predchádzajúceho asymetrickú buniek. Gastrín (z G-buniek) stimuluje bunky ECL vyrábať a vylučujú histamín, zatiaľ čo v recipročnom spôsobom, tento histamínu (z ECL buniek), stimuluje G-bunky produkujú a vylučujú gastrín. Tieto molekuly by tiež stimulovať bunkové delenie - za gastrín by stimulovať bunkovú delenie ECL buniek, zatiaľ čo histamín bude stimulovať, že G-buniek. Chemická komplex gastrínu a histamínu Predpokladá sa, rovnako ako aj asymetrické delenie buniek z progenitorov na výrobu spojené G-buniek a ECL buniek.
Záver
Existuje dostatok dôkazov pre podporu realizovateľnosť modelu všeobecne , ale priamejší experimentálne dôkazy potrebné na overenie modelu aplikovaný tu žalúdočné funkcie.
Kľúčové
G-bunky enterochromaffin-like bunky gastrínu histamínu Couplet molekuly a dvojveršia bunky na pozadí
žalúdočnú činnosť je riadená rôznymi hormóny vrátane gastrínu a histamín. Hypotéza ponúkané tu bude prepojiť aktivity týchto dvoch hormónov a špecifických buniek, ktoré ich produkujú, a síce G-buniek a enterochromaffin-ako (ECL) bunky, v danom poradí.
Gastrínu je hormón, ktorý je vylučovaný z G-buniek ktoré sú najmä v antra žalúdka a dvanástnika, a stimuluje sekréciu kyseliny podľa parietálnych bunkách. Existuje rad foriem tie gastrínu, vrátane s 14, 17 alebo 34 aminokyselín, možno sulfátované, amiduje, alebo s dodatočnou glycín na C-konci. Existuje celý rad potenciálnych receptorov pre gastrínu a jej pridruženými molekulami - cholecystokinín (CCK) A, B a C receptory + ďalšie s vysokou afinitou k receptorom. Z nich sa viaže CCKB síranového gastrín; CCKC je low-afinita gastrínu väzbovú bielkovinu; a tam sú vysoko afinitná receptory selektívne najmä pre amidovaného gastrínu [1]. Hlavný gastrínu receptor (CCKB) je receptor spriahnutý s G-proteínom, a je tiež v CNS.
Histamín tiež pôsobí ako hormón a neurotransmiter. Vyrába sa enterochromaffin-ako (ECL) buniek a pôsobí hormonálna kontroly kyslosti žalúdka. To je tiež produkovaný mastocytov a bazofilov a spúšťa zápalovú reakciu na cudzie patogény. Existujú štyri špecifické typy receptorov histamínu (H1, H2, H3, H4), a ktoré sú 7-transmembránovej s G-proteínom spojené receptory [2]. funkcie receptora H2 na stimuláciu produkcie žalúdočnej kyseliny parietálními bunkami.
Model tu navrhovanej je príklad všeobecnejší model, ktorý už bol navrhnutý ako základ k porozumeniu mnohobuněčného organizácie a bunkové interakcie v tkanivových buniek [3 ]. Základom tohto modelu je počiatočná asymetrické delenie buniek z prekurzorov buniek pre vytvorenie dvoch typov buniek, ktoré zdieľajú inherentné špecifické bunkovej komunikácii. Symetrické delenie buniek týchto dvoch typov buniek, bude produkovať zmiešaný zhluk buniek rovnováhy metabolických procesov vedeného riadenia jednotlivé bunkové aktivity a počtu buniek. Bunkové komunikácie sú recipročné a jeden z Couplet molekúl, vyrobených jedným typom buniek, stimuluje rast druhého typu buniek cez receptor buniek. Typ a počet bunkových delení bude riadený úrovni jednotlivých molekúl a na úrovni komplexu vytvoreného molekulami dvojveršia. Tento všeobecný model bol popísaný so zvláštnym odkazom na rôznych ochorení, vrátane, ktoré sú spojené s Helicobacter pylori [3].
Model má už ďalej spracovaný na inzulínu a glukagónu ako molekuly dvojveršia, odvodený z beta- a alfa-buniek pankreasu [4]. Tento model je tu špecificky interpretovaný G-buniek a susedných ECL buniek a ich stimulácii histamínu a gastrínu v tomto poradí, ak sú tieto spojené molekuly produkované bunkami dvojveršia vzájomne. Model vyžaduje osobitnú molekula (a Trefone) bude ako proliferátorom a sekrécia rovnakého bunkového typu. Napríklad, gastrín môže byť taká molekula, ako je silný gastrointestinálne trofický látky pôsobiace ako rastový faktor indukovať proliferáciu buniek a je tiež histamín sekrečnú činidlá [5].
Diskusia
dôkazy vyžadované pre podporu modelu v žalúdočnej funkcie
modelu navrhnutý v odkaze [3] má Couplet molekuly ( "Trefones") produkované Couplet bunkami a je označený ako model CTC. Dvojveršia bunky produkované asymetrického bunkového delenia prekurzora bunky sa označujú ako a-bunka a i-Cell. Gastrín a histamín by Trefone dvojverší - dva interagujúce, molekuly bunkovej stimulujúci produkované Couplet buniek, ktoré tvoria komplex popísané v generického modelu ako "Trefone dvojverším Complex" Toto dvojverší komplex (TCC), spoločne s jednotlivými molekulami, kontrolu buniek delenie.
G-Cell a ECL buniek sú bunkové dvojveršia a ľubovoľne v tomto návrhu, G-bunka je a-Cell, ktorá produkuje gastrín (
v) a ECL buniek je i- bunka, ktorá produkuje histamín ( iT). Recipročné receptory sú uvedené v obr. 1. Obr. 1. Jednoduché Interakcia s G-buniek a ECL buniek. Vzájomná interakcia s G-buniek a ECL buniek (GC a ECLC) sú znázornené. Stimulačné účinky gastrínu (plyn) a Histamín (HTM), nastať pôsobiace prostredníctvom bunkové membránové receptory GASR a HTMR
Tak navrhovaných dvojverší buniek (G-buniek a ECL buniek) s molekulárnym dvojverší gastrínu a histamínu, na nasledujúce by sa dalo očakávať :-( 1). Gastrín viaže histamín aby sa vytvoril komplex.
(2). (I). G-bunky majú receptory pre histamín.
(Ii). Histamín za normálnych okolností stimuluje proliferáciu G-buniek.
(Iii). Histamínu inhibuje proliferáciu G-buniek, keď sú vysoké oba histamín a gastrín.
(Iv). Histamín stimuluje produkcia /sekrécia gastrínu G-bunkami.
(3). (I). ECL bunky majú receptory pre gastrínu.
(Ii). Gastrín zvyčajne stimuluje proliferáciu buniek ECL.
(Iii). Gastrín inhibuje proliferáciu ECL buniek, keď sú vysoké aj gastrínu a histamínu.
(Iv). Gastrín stimuluje produkciu /sekréciu histamínu zo strany ECL buniek.
(4). G-buniek a ECL bunky majú každý receptor pre gastrín: histamínu komplex
dôkaz k podpore tento model je ponúkaný
dôkazy: - ..
(1) gastrín (GAS ) sa viaže histamín (HTM)
Neexistuje žiadny dôkaz pre toto, známy byť zaznamenané. Boli štúdie, ktoré majú byť vykonané na posúdenie tohto potenciálu väzba, všetkých päť aktívnych foriem gastrínu by bolo potrebné považovať za zistiť skutočný dvojverší histamínu (tzn., Že Trefone). Progastrin, C-koncový Gly-rozšírené gastrins (G34-G17 a Gly-Gly) a C-terminálny Amidovaný gastrins (G34 a G17), všetky majú nejakú biologickú aktivitu [6].
(2) (i) G-Cells majú receptory pre histamín
Králik G-bunky majú HTM H2 receptorov [7] a bunky uvoľňujú gastrín na HTM stimulácie. Tento receptor by fungovať inak v G-buniek v porovnaní s H2-receptory v parietálnych bunkách, kde receptor, s HTM viazané, stimuluje produkciu kyseliny.
(Ii) histamín stimuluje proliferáciu buniek, G-
HTM stimuluje proliferácia ľudského adenokarcinómu žalúdka sublinii (MKN45G), ktorá sama vyrába plyn, a preto by mohol byť vzorom pre G-buniek [8]. HTM tiež zvýšilo proliferáciu roubovaného nádorového tkaniva MKN45G u nahých myší [8]. HTM to je tiež známe, že proliferatívne stimulant pre niektoré ďalšie bunky (napr. Bunky hladkej svaloviny dýchacích ciest [9], kultivované v potkaních thymové buniek epitelu [10] a Leydigových buniek rakoviny línie [11]).
(Iii) histamínu inhibuje proliferáciu G-Cells
HTM nie je známe, že inhibítor G-buniek, ale to je inhibítor pre ďalšie bunky (napr. kolorektálny [12], pankreatické bunky karcinómu [13]). V druhom prípade koncentráciách HTM vyššia ako 1 umol · L -1 inhibovanú klonovacích rast, ale nM HTM dávky stimuloval proliferáciu buniek [14] V rámci modelu CTC, HTM by inhibujú proliferáciu G-buniek, keď sú vysoké oba HTM a gastrín ale takéto pokusy neboli hlásené u G-buniek.
(iv) histamín stimuluje produkciu gastrínu pomocou G-Cells
HTM stimuluje uvoľňovanie plynu z G-buniek pomocou H2 receptorov, ako bolo už skôr poznamenal [7 ].
(3) (i) ECL bunky majú receptory pre gastrín
ECL buniek majú receptory pre zemný plyn [15], a mRNA pre receptor cholecystokinín B /gastrínu je prítomný v ECL bunkách ľudského žalúdka [ ,,,0],16].
(ii) gastrín stimuluje proliferáciu ECL Cells
plyn stimuluje rýchlosť proliferácie oboch ECL buniek a kmeňových buniek v oxyntických mucosal predka zóne potkana žalúdka [17, 18]. GAS tiež indukuje proliferáciu ECL buniek v bunkovej kultúre [19] a má špecifickú proliferačnej účinok na krysí ECL buniek [20]. Amidovaný gastrínu spôsobuje zvýšenú proliferáciu buniek ECL v oxyntických sliznice žalúdka myší [21]. Antrectomy u potkanov spôsobuje atrofii sliznice oxyntických žľazy [22].
(Iii) gastrín inhibuje množenie buniek ECL, keď [GAS] a (HTM] sú vysoké
GAS inhibícia ECL buniek sa nezaznamenávajú, ale GAS robí inhibuje množenie rakovinových buniek hrubého čreva [23] hoci úroveň HTM tu nie je známa.
(iv) gastrín stimuluje produkciu HTM o ECL Cells
gastrín stimuluje syntézu HTM [24, 25] a plyn stimuluje uvoľňovanie histamínu z ECL buniek v bunkovej kultúre [19] a z králičieho fundusu slizničných buniek obohatených ECL buniek [26]. (, že plyn stimuluje produkciu kyseliny parietálními bunkami je nezávislá na navrhovaného modelu.)
(4 ) G-buniek a ECL buniek by každý z nich má receptor pre gastrínu :. histamínu komplex
GAS má štyri bunkové receptory s premennou viažucich sa gastrínu varianty [1] a jeden by mohol zviazať gastrín: histamín komplex (TCC) , Podobne, HTM tiež má štyri (H1, H2, H3 a H4) receptory [2], a dalo by sa možno viažu TCC.
V tomto modeli, gastrínu a histamínu, sú stimulanty (Trefones) z buniek ECL a G-bunky, resp. Každá bunka, prostredníctvom Trefone vyrába, má stimulačný účinok na aktivitu buniek a na bunkovom delení na Couplet bunky. Napríklad, gastrín stimuluje aktivitu buniek ECL a stimuluje rýchlosť proliferácie oboch ECL buniek a kmeňových buniek [17]. Aktivovaný ECL bunka stane hypertrofická buniek do jedného týždňa od vystavenia vysokej hladiny gastrínu a rýchlosť delenia buniek je maximálne asi po 10 dňoch hypergastrinémie [27]. Naozaj, uvoľňujúce histamín a trofické účinky gastrínu môžu byť sprostredkované cez rovnaký receptor gastrínu [18].
S dostatok živín, každý Trefone najprv stimuluje prijímajúce bunky k produkcii viac Couplet stimulant a zväčšiť veľkosť Ak je to nevyhnutné. Ďalej, každá bunka, trvalo zodpovedajúcimi živín a iných stimulátory rastu získajú spôsobilosť k postupu do delenie buniek a symetricky alebo asymetricky rozdeliť, v závislosti na úrovni Trefones. V súčasnom modeli, či je bunka sa delí a typom delenie je závislá na koncentrácii gastrínu: histamínu komplexu. Vypočítané údaje týkajúce sa tejto udalosti je v tabuľkách v ďalšej súbor Šesť z odkazu [3]. Ako príklad, v prípade, že ECL buniek detekuje nízku úroveň voľného gastrínu, potom sa reakcie závisí na koncentrácii komplexu gastrínu: histamín. Nízka, stredná alebo vysoká koncentrácia komplexu by signalizovať underactive, riadne aktívny alebo hyperaktívne stav ECL bunky samotnej, ktorá vyvolala nízke, stredné a vysoké hladiny celkového histamínu, resp. Bunka potom má mieru množstvo histamínu, vztiahnuté na množstvo gastrínu pre umožnenie rozhodnutie o tom, či tieto dva hormóny (vrátane zdrojových buniek) sú v súlade, alebo nie. Ak dôjde k trvalej nerovnováha, bunkový rozhodnutie, pre každý typ buniek, potom môže byť symetricky rozdelí, asymetricky alebo dediferenciace alebo transdiferenciace, ako je to vhodné, aby G-buniek a ECL buniek späť do súladu. Apoptóza je tiež možné, [3]. Gastrín môže indukovať apoptózu v žalúdočných epiteliálnych buniek, a to prispieva k rozvoju žalúdočných karcinogenézy [28]
Jednou z možností, ktorými sú bunky by mohli meria gastrín :. Histamín komplex bude mať bunky membránové receptory pre komplexu. To je znázornené na obr. 2. Existencia receptora membrány nie je neoddeliteľnou súčasťou tejto hypotézy, ale je potrebné, aby niektoré intracelulárne mechanizmus na meranie úrovne komplexu [3]. Obr. 2. Možné komplexné interakcie s G-buniek a ECL buniek. Vzájomná interakcia s G-buniek a ECL buniek (GC a ECLC) sú znázornené ako na Obr. 1. Okrem toho, tento model zahŕňa možnú extracelulárnej receptor pre gastrín: histamín komplex (cc v tomto konkrétnom prípade)
Akonáhle internalizované, súčasť alebo signál, odvodený od (i) gastrín, jeho receptoru a /alebo dvojveršia komplex v ECL buniek, alebo (ii) na histamín, jeho receptoru a /alebo Couplet komplexu v G-buniek, by bolo treba lokalizovať do jadra, aby vplyv na génovú expresiu a bunkové delenie.
Všimnite si, že tieto jednoduché vzájomnej interakcie videný byť len súčasťou počtu potenciálnych bunkových interakcií, ktoré produkujú zložitosť tejto oblasti žalúdka
väzba gastrínu a histamínu na výrobu komplexu. - pre vyšetrovanie stroje a kovových iónov môžu byť zapojené vo viazaní gastrínu a histamínu.
zinku tvorí komplex s histamínu a zinok-histamínu-aspartátu a zinok-histamín-glutamátu komplexy sú vytvorené s príslušnými dikarboxylových kyselín [29]. V gastrínu (z možná 17 zvyškov aminokyselín), existuje päť glutamátu zvyškov v polohách 6 až 10, tak, že komplex zinku s histamínu a gastrínu je možné, vzhľadom k tomu, že gastrín viaže ako dvojmocné a trojmocné ióny kovu [30]. Ďalej, gastrín tvorí ternárny komplex s albumín a rôznych kovových iónov, a najvyššia asociačné konštanta je zinkom [31].
Iron by tiež mohla zapojiť do ternárního komplexu. Železité ióny sú nevyhnutné pre biologickú aktivitu gastrínu (glycín-predĺžený) [32]. V skutočnosti, gastrín viaže dve železité ióny s vysokou afinitou a zvyšky glutamanu gastrínu sú zapojené do väzby oboch týchto atómov železa [33]. Že je to práve táto železitý komplex, ktorý pôsobí ako povzbudzujúci prostriedok na šírenie sliznice hrubého čreva [34], môže byť potrebné vziať do úvahy. Okrem toho, histamín viaže FeIII heme bielkoviny, najmä nitrophorin [35], v ktorom aspartát stabilizuje komplexu [36].
Umiestnenie buniek a parakrinný a endokrinné komunikácie
Všeobecne sa za to, že ECL bunky nemajú úzky kontakt s G-buniek. Obvyklá opis umiestnenie týchto buniek je, že G-bunky sú v dutine a ECL bunky sú v corpus /tela žalúdka (ale prijímaný byť v dolnej tretine tejto oblasti v blízkosti G-buniek).
je však nepravdepodobné, že by ostro definovaná hranica medzi bunkami v týchto oblastiach a existujú dôkazy, na prekrytie alebo zmiešané zóne ECL buniek a G-buniek. G-bunky boli mmunocytochemically identifikovaný v antrálnej zóne krýs [37] a gastrínu expresie bola spoločne lokalizované s expresiou histidínu dekarboxylázy, ako buniek markeru ECL, v podskupine histamínových žalúdočnej sliznice buniek [38].
gastrínu a histamínu mohli byť v interakcii so spojovacím bunkou cez krátku difúzie v prípade, že bunky spoločnú spoločné umiestnenie alebo viac priamy kontakt bunkovej prípadne cez cytoplasmatickými výbežky [39, 40]. Cez väčších vzdialenostiach deliace, difúznych réžia mikroanatomie [41] alebo ktorejkoľvek mikrocirkulácie alebo endokrinné dopravou umožňujú interakciu molekuly s bunkami.
Vzťah tohto modelu žalúdočné funkcie pre Helicobacter pylori
H. pylori
by mohli byť zapojené do žalúdočnej funkcie v dvoch smeroch, ktoré sú zlučiteľné s navrhovaným modelom. Jeden by mohol byť podľa (a) onkoproteínov faktor virulencie (ČAGA), druhá podľa (b) receptor histamínu agonistov (metyl histamínu). (A). Jeden faktor virulencie H. pylori
je onkoproteínov cytotoxin asociovaných antigénov A (ČAGA). Nadmerne vystavený ČAGA ovplyvňuje rôzne intracelulárnej cesty, a je sama o sebe dostatočná pre indukciu karcinómu žalúdka a iných nádorových ochorení u transgénnych myší [42].
Jeden mechanizmus iniciácie nádoru by mohla zahŕňať špecifické interakciu s ČAGA par1 /MARK kinázy [43]. Táto väzba inhibuje kinázovej aktivitu, ktorá je nutná na stabilizáciu mikrotubulov a následným epitélií polarity [44], a tiež dereguluje SHP-2, čo je fosfatázu onkoproteínov spojený s reguláciou rastu a malígnych ochorení [45]. Tak ČAGA ovplyvňuje polarizáciu a následné medzibunkovej interakcie a mení kináza /fosfatázy reakcie, ktoré by mohli zmeniť bunkový rast. Žalúdočné karcinogenézy môžu byť spôsobené abnormálne proliferáciu epiteliálnych buniek v spojení s predtým ČAGA indukovanú abnormálne intestinálny transdiferenciace buniek k produkcii črevnej metaplázia ako ranom štádiu rakoviny žalúdka [45] Okrem toho, par1 /MARK kináza je jedným zo šiestich par génov nevyhnutné pre asymetrické rozdelenie zygoty z C. elegans
[46] a tieto proteínové kinázy sú vývojovo zachované z kvasiniek na človeka. V prípade inhibícia kinázy ČAGA vyvolané zabraňuje asymetrické delenie buniek (ASCD) alebo spôsobuje aberantne ASCD, potom homeostázu dvojverší buniek (G-buniek a ECL buniek), môže byť narušená a abnormálne proliferácie by mohlo nasledovať. Okrem toho, epigenetické zmeny (metylácie DNA a modifikácie histónov) vyvolanej H. pylori, by mohli prispieť k rozvoju rakoviny [47]. Avšak, aj keď je tento vzťah stanoviť medzi H. pylori infekcie a rakovina žalúdka, znalosť presného mechanizmu začatí nádoru postráda [48].
V rámci modelu tu navrhovanej, mechanizmu metapláziu a rakoviny by bolo cez abnormálne ASCD z prekurzora bunky produkujúce abnormálne typu a /alebo množstvo G-buniek a /alebo ECL buniek. Nadbytok histamínu a /alebo gastrínu alebo prítomnosť aberantne /mutovaných molekúl receptora alebo molekúl, ktoré prekladajú správy molekúl dvojveršia, bude súčasťou mechanizmu.
(B). Okrem ČAGA, H. Pylori
produkuje N-alfa-metyl histamínu (NAMH) [49], ktorý stimuluje H3-receptory histamínu v žalúdočnej sliznici [7, 50], a ktorý stimuluje uvoľňovanie gastrínu z králičích G-buniek prostredníctvom H2-receptory histamínu [7].
v rámci modelu tu navrhovanom, existujú dve možnosti :-( i). Ak NAMH tvorí komplex s gastrín, potom, s neregulovaným dodávky NAMH z H. pylori
, tam by bol maximálny kontinuálne stimulácie uvoľňovania gastrínu a proliferácie G-buniek. Vzhľadom k vysokej úrovni NAMH, tam by malá miestna voľný gastrín k stimulácii ECL buniek. V súhrne by došlo k veľké množstvo G-buniek, ale málo ECL buniek. G-bunky môžu byť abnormálne, ak sa bunková delenie, najmä transdifferentiations, sú ovplyvnené ČAGA. Gastrín, ktorý dostáva do krvi môže stimulovať prekyslenie žalúdka cez parietálnych buniek.
(Ii). Ak NAMH netvorí komplex s gastrín, potom by došlo k veľkej produkcii gastrínu spočiatku s pridruženým silnú stimuláciu uvoľňovania histamínu a proliferácie buniek ECL. Ale s vysokou úrovňou gastrínu: histamín komplexu, potom sa oba typy buniek by viedlo k zníženiu sekrécie a delenie buniek, okrem toho, že by stále NAMH stimulovať G-buniek. Opäť platí, že ČAGA môže nepriaznivo ovplyvniť delenie buniek a transdiferenciaci. Histamín, prepustený z žírnych buniek regrutovanie H. pylori
infekcie [7], môže zhoršiť toto rušenie od normálnych bunkových delení.
Záver
model je navrhnutý zahŕňajúci asymetrické delenie buniek ktorý produkuje G-buniek a ECL buniek, ktoré medzi sebou pomocou vylučovaných Couplet molekúl gastrínu a histamínu. Každý bude stimulovať bunky, ktorá nie je secernovaný, stimulovať ďalšie bunky vylučovať viac dvojveršia molekuly a, ak je táto reakcia je nedostatočná, stimulácia bunkové delenie, aby sa zachovala pevným pomerom gastrínu: histamín, ako bolo hodnotených úroveň komplexu vytvoreného molekulami Couplet. Abnormálne bunkové delenie v infekcie Helicobacter by mohla byť súčasťou príčinou rakoviny u niektorých prípadov tejto infekcie
Skratky
CC :.
Couplet Komplex gastrínu a Histamín
CTC:
dvojverší Trefones a bunkách
GAS:
gastrín
HTM:
histamínu
deklarácia
Poďakovanie
Žiadne
Otvoriť AccessThis článok je distribuovaný pod podmienkami 4.0 Medzinárodná licencie Creative Commons (http: .. //Creative Commons org /licencií /o /4 0 /), ktorý umožňuje neobmedzené použitie, distribúciu a reprodukciu v nejakom médiu, ak budete venovať náležitú úver na pôvodného autora (ov) a zdrojom, poskytnúť odkaz na licencie Creative Commons , a uviesť, či boli vykonané zmeny. Venovanie vzdanie Creative Commons Public Domain (http: //. Creative Commons org /public domain /nula /1 0 /) sa týka údajov, ktoré boli k dispozícii v tomto článku, ak nie je uvedené inak
Konkurenčné. záujmy
Autor prehlasuje, že nemá žiadne protichodné záujmy informácie.
Autorský
vo výslužbe asistent /Scientist z Queensland University of Technology, Brisbane. Australia.