Грелин — пептидный гормон, обладающий свойствами гонадолиберина и другими метаболическими и эндокринными функциями, синтезируемый клетками в желудочно-кишечном тракте.
Прогормон грелина продуцируется в основном P/D1-клетками слизистой оболочки фундального отдела желудка.
Уровень грелина перед приёмами пищи увеличивается, а после приёмов пищи уменьшается. Считается, что он взаимно дополняет гормон лептин, производимый в жировой ткани, который вызывает насыщение, когда присутствует в более высоких концентрациях. При некоторых бариатрических процедурах уровень грелина у больных уменьшается, вызывая насыщение прежде, чем это обычно происходило бы у здоровых людей.
История и название
Грелин был открыт в конце XX века. Уровень грелина определялся с помощью радиоиммунного анализа. Об открытии грелина сообщили Масаясу Коидзима и его коллеги в 1999. Название основано на его роли, поскольку в названии гормона роста присутствует индоевропейский корень ghre, который означает растущий. Название может также быть рассмотрено как случайная игра слов, поскольку начальные буквы гормона роста дают нам корень «ghre» с суффиксом «lin», обычным суффиксом для пептидных гормонов.
Ген грелина, продукты транскрипции
С гена GHRL считывается мРНК, в которой присутствует четыре экзона. В конечном счете образуется пять продуктов: первый — препрогрелин, состоящий из 117 аминокислот. При его расщеплении образуется прогрелин, а из прогрелина образуется грелин, состоящий из 28 аминокислот (или неацилированный, или ацилированный — с ацильный остатком, присоединенном вместо атома водорода). Считается, что обестатин образуется из ацилированного грелина.
Грелин становится активным после прикрепления октановой кислоты к аминокислоте серин с помощью фермента грелин О-ацилтрансферазы. Этот фермент находится на мембране клеток, производящих грелин в желудке и поджелудочной железе. Неацилированный грелин не активирует грелиновый рецептор, но оказывает другие воздействия: на сердечную активность, повышение аппетита, снижение выброса глюкозы из печени.
Формы
Грелин существует в гормонально неактивной (чистый пептид) и активной (октаноил-грелин) форме (см. Гексатропин). Наблюдались также и другие присоединенные к грелину боковые группы.
Клетки, синтезирующие грелин
Клетки, продуцирующие этот гормон, находятся в легких, почках, поджелудочной железе, двенадцатиперстной кишке, тонкой кишке, гонадах и плаценте. Недавно было показано, что грелин вырабатывается в некоторых участках мозга. Так, грелин производится в дугообразном ядре гипоталамуса, что стимулирует секрецию гормона роста передней долей гипофиза.
Механизм действия
Грелин активизирует клетки в дугообразном ядре, которые возбуждают аппетит, секретируя нейропептид Y (NPY-нейроны). Грелин также активизирует мезолимбическую холинергически-допаминергическую систему, связанную с потреблением питательных веществ.
Грелин связан с повышением аппетита: перед приемом пищи его концентрация наиболее высокая, а после приема она наиболее низкая. Инъекции грелина как человеку, так и крысе увеличивали приём пищи в зависимости от дозы: чем больше грелина вводилось, тем больше потреблялось пищи. Однако грелин не влияет на увеличение разового объёма потребляемой пищи, а увеличивает частоту приемов пищи. Введение грелина также стимулирует у животных стремление реализовать пищевую потребность, в том числе они начинают активно нюхать, находить и запасать еду.
Когда человек теряет вес, концентрация грелина повышается, что приводит к увеличению потребления пищи и увеличению веса. С другой стороны, когда человек набирает вес, концентрация грелина падает, что ведёт к уменьшению потребления пищи и уменьшению веса. Следовательно можно предположить, что грелин является регулятором массы тела, постоянно поддерживая массу и уровень запасенных веществ в норме.
Рецептор грелина
Рецептор грелина — связанный с G-белком рецептор (GPCR), прежде известный как рецептор GHS (рецептор стимулятора секреции гормона роста). Рецепторы грелина экспрессируются нейронами в дугообразном ядре и вентромедиальном гипоталамусе.
Через этот тип рецепторов опосредуются многие процессы, связанные с действием грелина (стимуляция выработки рилизинг-гормонов, повышение аппетита, изменение уровня глюкозного и липидного обменов, регуляция секреции и сокращений стенок желудочно-кишечного тракта).
Роль грелина
Грелин был открыт как первый циркулирующий гормон голода. Гормон голода и синтетический миметический грелин (стимулятор секреции гормона роста) влияет на увеличение количества принимаемой пищи и массу жира, действуя на уровне гипоталамуса. Грелин является участником сложного процесса регуляции энергетического гомеостаза, влияя и на затраты энергии путём корректировки сигналов голода, и на расход энергии (синтез АТФ, накопление жира, накопление гликогена, теплообмен).
Грелин играет значительную роль в работе нервной системы, особенно в работе гиппокампа, и важен для познавательной активности при изменяющихся условиях среды, в частности, в процессах поиска пищи.
Недавно было доказано, что грелин способствует активизации эндотелиальной изоформы синтазы оксида азота в сигнальном каскаде, который зависит от различных киназ, включая АКТ.
Грелин действует на свой рецептор в поджелудочной железе, тормозя секрецию инсулина, которая стимулируется глюкозой.
Развитие легкого
У зародышей грелин производится лёгкими и стимулирует их рост.
Восприятие информации и память
На модельных животных показано, что грелин может поступать в гиппокамп из кровотока, модулируя взаимодействия нейронов, и таким образом, усиливая восприятие информации и память. Предполагается, что обучение более эффективно в те периоды, когда желудок пуст, так как в это время уровни грелина наиболее высоки. Команда исследователей Йельской Школы Медицины отметила, что подобный эффект для человека также весьма вероятен. У грызунов клетки X/A также производят грелин.
Депрессия, вызванная мозговым напряжением
Исследование, опубликованное в журнале «Nature Neuroscience» (15 июня 2008 онлайн), предполагает, что гормон мог бы помочь защитить от симптомов депрессии и беспокойства, вызванных нервным напряжением. Чтобы проверить, смог ли бы грелин отрегулировать депрессивные симптомы, вызванные хроническим переутомлением, исследователи подвергли мышей ежедневным стрессам, используя стандартную лабораторную методику — переселение нормальных мышей к очень агрессивным мышам-«хулиганам». Исследователи подвергли стрессу и мышей дикого типа, и измененных мышей, которые были неспособны реагировать на грелин. Они обнаружили, что после преодоления напряжения у обоих типов мышей значительно увеличился уровень грелина, который сохранился даже спустя четыре недели после их последнего столкновения. Однако измененные мыши ели меньше, чем мыши дикого типа.
Продолжительность сна
Малое количество сна связано с высокой концентрацией грелина в плазме крови и ожирением: чем дольше длится сон, тем ниже становится концентрация грелина в плазме крови и меньше вероятность возникновения ожирения.
Болезни
Уровень грелина в плазме крови у страдающих ожирением людей ниже, чем у более худых людей, кроме случаев синдрома Прадера-Вилли (наследственное сочетание умственной отсталости, низкого роста, ожирения, гипотонии мышц). У людей, страдающих от анорексии — расстройства пищевого поведения, — высокий уровень грелина в плазме крови по сравнению с очень худыми людьми и людьми с нормальной комплекцией. Это доказывает, что грелин играет важную роль и в анорексии, и в ожирении. Уилдиз и его коллеги обнаружили, что уровень грелина колеблется в течение суток и увеличивается ночью у здоровых людей худой комплекции; ночное повышение концентрации грелина не выражено у людей, страдающих ожирением. Профессор Каппуччо из Уорикского университета недавно обнаружил, что малая продолжительность сна может также привести к ожирению, увеличивая аппетит через гормональные изменения. Из-за нехватки сна вырабатывается грелин, который стимулирует аппетит, и выделяется меньше лептина, который подавляет аппетит.
Уровни грелина довольно высоки и у больных, страдающих кахексией, вызванной раком. Синдром Прадера-Вилли также характеризуется быстрым увеличением уровня грелина; здесь уровень грелина связан с большим количеством поглощаемой пищи.
В ходе одного исследования было установлено, что шунтирование не только уменьшает способность кишки переваривать пищу, но также резко понижает уровень грелина и у худых людей, и у тех, кто похудел с помощью диеты.
Через свой рецептор грелин увеличивает концентрацию дофамина в чёрной субстанции — особой области мозга, где дегенерация дофаминергических нейронов приводит к болезни Паркинсона. Используя Henece ghrelin, можно замедлить начало болезни Паркинсона.
Отношение к обестатину
Обестатин — предполагаемый гормон, который, как было показано в конце 2005, уменьшает аппетит. И обестатин, и грелин кодируются одним и тем же геном; продукт гена разделяется так, что получается два пептидных гормона.
Вакцина от ожирения
В нескольких научных центрах ведутся разработки вакцины против ожирения, которая содержит эпитопы грелина (в одной из работ их вводили в составе вирусных частиц). После введения вакцины организм вырабатывает собственные антитела против грелина. Это препятствует проникновению грелина в центральную нервную систему. Испытание вакцин на крысах дало обнадеживающие результаты: при том же уровне потребления пищи наблюдалось снижение массы тела и массы жировой ткани.
Старение
Концентрация грелина в плазме крови повышается с возрастом, и это может способствовать увеличению веса у людей по мере старения.
Ссылки
- Описание гормона на сайте государственного университета Колорадо. (англ.) (Дата обращения: 3 июня 2009)