وبلاگ تخصصی مهندسی علوم دامی

هورمون شناسی دستگاه گوارش

هورمونها براساس ساختمان مولكولي اشان به سه دسته هورمونهاي پروتئيني (نظير هورمونهاي هيپوفيز و هورمونهاي استروئيدي (نظير هورمونهاي تخمدان) و هورمونهاي مشتقات اسيد آمينه (نظير هورمون غده تيروئيد) تقسيم بندي مي شوند. اما هورمونهاي دستگاه گوارش اكثراً پپتيدي بوده و در نواحي مختلف دستگاه گوارش پراكنده اند. بسياري از هورمونهاي دستگاه گوارش با هورمونهاي ديگر داراي ساختمان مشابه اند نظير فاكتور رشد شبيه انسولين –1 (IGF- I) و فاكتور رشد شبيه انسولين به همراه پروتئين باند شونده (IGF-BP) ، بنابراين ممكن است كه اين هورمونها بر روي بافت مشترك عمل بيولوژيكي خود را انجام دهند. كنترل ترشح آنزيم هاي گوارشي بيشتر توسط اعصاب ( در قسمتهاي فوقاني لوله گوارش نزديك به دهان) و هورمونها ( در طرف پايين دستگاه گوارش و نزديكتر به مخرج) انجام مي شود.مجراي دستگاه گوارش در نشخواركنندگان شامل دهان مري، معده 4 قسمتي ( شكمبه- نگاري، هزارلا، و شيردان) و روده باريك( شامل دوازدهه، ژژنوم و ايلئوم) و روده بزرگ (شامل سكوم، قولون) و نهايتاً مخرج مي باشد. غدد ضميمه دستگاه گوارش نيز شامل غدد بزاقي- غده پانكراس و كبد مي باشند. هورمونها و آنزيمهاي دستگاه گوارش توسط رسپتورهاي شيميايي و مكانيكي در معده و دوازدهه كنترل مي شوند. كنترل تراوشهاي معده و ساير نقاط دستگاه گوارش به وسيله سه گامه ي مغزي (نظير بوئيدن و چشائي- ديدن) و گامه ي معده اي (نظير ورود غذا به داخل معده) و گامه ي روده اي (نظير حركت غذا در روده ها) انجام مي شود.اثر اعصاب در كنترل تراوشهاي معده را مي توان از راه انشعابهاي سيستم عصبي خودكار دانست كه رابطه نزديكي با فعاليت عصبي ديگر (وضعيت رفتاري ) دارد . نواحي مياني و كناري هيپوتالاموس (بترتيب تحريك مركز گرسنگي و سيري) در كنترل تراوش معده به وسيله غذا خوردن كه حالتي از رفتار است نقش دارد. همچنين بافت مخاطي معده از نفوذ سريع يونهاي هيدروژن به درون معده و نفوذ سريع يونهاي هيدروژن از مايع ميان ياخته اي به درون معده جلوگيري مي كند. اين مكانيسم را سد مخاطي معده (Mucosa Stomach Barrier) مي نامند كه نبايد با سد معدي (Stomach Barrier) اشتباه شود كه سبب از بين رفتن ميكروارگانيسم هاي معده به وسيله ترشح اسيد معده شده و محتويات به صورت استريل وارد روده مي شوند. سرخرگهاي وارده به معده در لايه عضلاني نفوذ كرده و شبكه هاي مويرگي را تشكيل مي دهند. مويرگها پيرامون مجراي غده هاي تراوشي، شبكه هاي سياهرگي را ساخته و به سمت لايه عضلاني كشيده مي شوند. مويرگهاي خوني معده خود كنترل نيستند لذا با بالا رفتن فشار، جريان خون نيز افزايش مي يابد. در طي تحقيقي با بالا بردن غلظت اسيد جيره غذايي روي رشد و هورمونهاي وابسته به رشد نظير IGF-I و IGF-BP غلظت آنها در پلاسما بالا رفت ولي غلظت هورمون رشد تا 57 % كاهش نشان داد كه حداقل بخشي از اين اثرات ناشي از كاهش در ميزان مصرف غذا بود .اين امر خصوصاً در پرواربندي نيز مي تواند مورد توجه قرار گيرد. هورمونهاي دستگاه گوارش را از لحاظ ساختماني به دو دسته شبه گاستريني و شبه سكرتيني نيز تقسيم بندي مي نمايند.

هورمونهاي دستگاه گوارش:

1- سكرتين (Secretin) :

سكرتين يعني من تحريك مي كنم و اولين هورموني است كه در سال 1902 توسط بيلي و استارلينگ شناخته شد. سكرتين 27 اسيد آمينه دارد . و از نظر شكل ساختماني با پپتيد وازواكتيو روده اي  (VIP) گلوكاگون و پپتيد مهار كننده گاسترين (GIP) مشابه است.

اين هورمون توسط سلولهاي S در مخاط ميكروويلي روده اي ترشح مي شود و محرك ترشح آن افزايش ترشح اسيد از معده و اسيديته روده اي مي باشد. سكرتين سبب تسريع در عمل (CCK--PZ) و رها شدن آنزيم هاي هاضم و مايع رقيقي از پانكراس نيز مي شود. بطور كلي هورمونهاي منظم توليد كننده توسط دئودنوم براي آزاد كردن ترشحات هضم كننده سكرتين بطور هماهنگ عمل مي كنند. سكرتين در تنظيم ترشحات پانكراس پرندگان نقشي ندارد. حالت قليائي سكرتين به دليل وجود آرژنين و ليزين در ساختمان آن مي باشد.

2- هورمون كوله سيستوكينين پانكروزايمين (pz_cck)

اين هورمون در سال 1028 توسط آلوين و آلد برگ كشف شد. اين هورمون در پلاسماي خون و بافت اثر گذاشته و شامل انواع مختلفي است كه از آن ميان CCK33 را بعنوان هورمون اصلي روده مي شناسند كه از سلولهاي I در دوازدهه و ژژنوم ترشح شده و سبب انقباض كيسه صفرا و خالي شدن آن مي شودوخنثي كننده اسيد معده است.اين هورمون داراي 33 اسيدآمينه بوده كه داراي اسيد آمينه  تيروزين سولفات مي باشد كه براي انجام فعاليت بيولوژيكي آن لازم است. نوعي از اين نوع هورمون در مغز و در هيپوتالاموس به نام CCK8 نيز وجود دارد كه تصور مي رود در نقش يك نروترنزميتر فعال مي باشد و بر مركز سيري در هيپوتالاموس تأثير مي گذارد .

CCK8 در خون داراي 8 اسيد آمينه است.33 CCK به حضور كربوهيدراتها، پروتئين و ليپيد جواب مي دهد و ترشح مي شود. بطور كلي اعمال فيزيولوژيكي CCK33 را مي توان بصورت تحريك رشد و ترشح پانكراس و  انقباض كيسه صفرا و جلوگيري از خالي شدن معده و تقويت تحريك ترشحات بيكربنات پانكراس توسط هورمون سكرتين بيان نمود.

CCK8 در آميگدال مغز بعنوان شاخصي براي اضطراب و ترس مي باشد.

3- گاسترين (Gastrin)

هر هورموني كه از لحاظ اسيد آمينه هاي تريپتوفان- متيونين- آسپارتيك اسيد و فنيل آلانين با انتهاي N (عامل NH3) مشابه باشند جزء دسته هورمونهاي گاسترين اند (مثل CCK ).گاسترين از سلولهاي G ناحيه انتروم (انتهاي معده) كه به ناحيه پيلوريك معده نيز معروف است ترشح مي شود. اين هورمون از نظر ساختماني به دسته هاي ديگري تقسيم مي شود. از انواع گاسترين مي توان به هورمونهاي گاسترين كوچك (G17, G14) و هورمونهاي گاسترين بزرگ G34  و خيلي بزرگ  G38 اشاره نمود كه در زمانهاي مختلف بعد از غذا خوردن و در زمان طولانيتر بين دو وعده غذا خوردن به تدريج آزاد مي شوند. (از آنتروم و دوازدهه ) و سبب ترشح اسيد معده از سلولهاي پارايه تال((Parietal جدار معده مي شوند. سازه ي اصلي تحريك سلولهاي اكسي تنيك (Oxytenic) شامل تراوش هيستامين از ياخته هاي انتروكرومافين موجود در بافت مخاطي معده و استيل كولين (كه ازانتهاي اعصاب پاراسمپاتيك ترشح مي شوند ) و داروهاي مشابه در ايجاد AMP درون سلولهاي اكسي تنيك دخالت مي كند اما اثري در تشكيل سيكلAMP تحريك شده بوسيله هيستامين ندارد و هورمون گاسترين كه بوسيله پيوند با گيرنده هاي ويژه گاسترين روي ياخته هاي ترشح كننده اسيد،تراوش اسيد معده را سبب مي شوند. داروي سيميتيدين در اثر مهار كردن گيرنده هاي (H2) تراوش اسيد تحريك شده از گاسترين را متوقف ساخته و مي تواند از افزايش اسيد در گاسترينماي ناشي از سندرم زولينگر- اليسون جلوگيري نمايد. همچنين طي تقسيم بندي ديگري اگر در روي اسيد آمينه تيروزين بنيان كربونيل (R=1) باشد آنرا گاسترين نوع اول و اگر اين بنيان So3H) ) باشد آنرا گاسترين نوع دوم مي گويند. گاسترين علاوه بر تحريك ترشح اسيد توليد پپسين از پپسينوژن را در اثر آنزيم انتروكيناز و  HCLتحريك مي نمايند. ديدن، بوئيدن يا مزه مزه كردن غذاها يك پيام عصبي را از مغز به معده جهت ترشح شيره معدي مي فرستد. سپس غذا ديواره معده را به رها كردن هورمون گاسترين بداخل دستگاه گردش خون تحريك مي كند.

4- هورمون مهار كننده گاسترين (Gastrin inhibitory peptide(GIP))

اين هورمون پپتيدي در سال 1975 به خاطر دارا بودن خصوصيت مهار كننده ترشحات اسيدي مورد شناسايي قرار گرفت. اين هورمون 43 اسيد آمينه دارد كه متعلق به خانواده سكرتين مي باشد اين هورمون در سلولهاي K مخاط روده كوچك (دوازدهه و ژژنوم) كشف شده است.

ترشح GIP را مي توان با سبب تحريك ترشح انسولين در زمان هيپرگليسمي كه مستقيماً با افزايش گلوكز خون بعد ا ز خوردن غذا اتفاق مي افتد هماهنگ دانست. ژن رسپتور اين هورمون و DNA حلقوي آن در طي تحقيقي جدا سازي شده است .

5- هورمون سوماتواستاتين (Somatostatin)

هورمون سوماتواستاتين از مخاط روده – دوازدهه- پانكراس و روده بزرگ ترشح مي شوند . اين هورمون اغلب نقش بازدارندگي بر ترشح ساير هورمونهاي دستگاه گوارش دارد. از انوع آن دو نوع  S28 و S14 را مي توان نام برد كه تمام هورمونهاي روده را كاهش مي دهد . اين هورمون در سال 1972 توسط آقاي گيلمن وقتي كه در حال پيدا كردن فاكتور رشد (ترشح كننده هورمون رشد) بود كشف گرديد. اين هورمون در سيستم عصبي مركزي و محيطي و سلولهاي غده مختلف نيز يافت شده است. اين هورمون در سيستم عصبي مركزي و محيطي و سلولهاي غدد مختلف نيز يافت شده است. اين هورمون در سلو لهاي غده پانكراس ، داخلي و كناري معده (Entroendocrine) – دوازدهه و به مقدار كم در روده بزرگ موجود مي باشد. سومتواستاتين در جواب به پروتئين ها و ليپيدها در سيستم گردش خون ترشح مي شود ولي كربوهيدرات باعث تحريك ترشحات اين هورمون نمي شود. اين هورمون اساساً داراي نقش نروترنزميتري و هورمون پاراكريني مي باشد. سوماتواستاتین باعث كاهش ترشحات گاسترين مي شود در حالي كه كاهش آن باعث افزايش ترشحات گاسترين مي باشد . آكرومگالي ، تومورهاي نورواندوكريني و بيماريهاي مربوط به پانكراس- خونريزي دستگاه گوارش و بعضي بيماريهاي دستگاه گوارش ترشح آنالوگ سوماتواستاتين را زياد مي كند و در تومورهيپوفيز – تيروئيد و غده آدرنال و پروتئين نيز نقش دارد .

6- هورمون هاي كانديد يا نامزد (candidate hormones )

از مهمترين اين هورمونها پلي پپتيد پانكراس و هورمونهاي انتروگلوكاگون مي باشند.

1- هورمون پلي پپتيد پانكراس (Pancreatic Polypeptide): (PP)

اين هورمون در سال 1971 توسط چنگ (Chang) و همكاران كشف شد. اين ماده داراي 11 اسيد آمينه مي باشد و در سيستم عصبي و دستگاه گوارش وجود دارد.

عمل فيزيولوژيكي آن كاملاً مشخص نيست ولي امكان دارد باعث تحريك حركات دستگاه گوارش و كاهش ترشحات معده اي و پانكراس شود. اين هورمون از راه سيستم كلينرژيكي عمل مي نمايد.

2-هورمون موتيلين (Motilin)

اين هورمون پپتيدي داراي 22 اسيد آمينه است و در سلولهاي ترشحي دوازدهه و ژژنوم روده يافت مي شود و در سلولهاي عصبي ديده نشده است. عواملي نظير هضم و جذب ليپيدها، باز شدن معده و اسيد كلريدريك باعث افزايش ترشحالت موتيلين مي شوند. عواملي نظير گلوكز، اسيد آمينه و سوماتواستاتين با پپتيدهاي پانكراس باعث مهار شدن ترشحات موتلين مي شوند. تغييير در مقادير اين هورمون باعث انقباض ماهيچه هاي صاف روده اي وافزايش حركات دستگاه گوارش و كيسه صفرامي شود همچنين مداركي دال بر اثر فيزيولوژيكي موتيلين روي ترشحات آب، پتاسيم و كلر موجود مي باشد.

 3- هورمونهاي انتروگلوكاگون (Entroglocagon Hormones)

مهمترين انتروگلوكاگون كه مشابه هورمون گلوكاگون پانكراس و سكرتين مي باشد گليسنتين نام دارد،  بعد از آن اكسي تومودولين شكل دوم انتروگلوكاگون است كه در دستگاه گوارش وجود دارد و از اسيد آمينه هاي 61-33 گليسنتين تركيب يافته است. اين هورمون در سلولهاي L مخاط روده يافت شده است. همچنين در روده بزرگ نيز وجود دارد. انتروگلوكاگون بعد از خوردن غذا بصورت گليسنتين ترشح مي شود، تصور مي شود اين هورمون باعث افزايش تقسيم و رشد سلولهاي اپي تليال روده مي گردد. اين هورمون در خون بيماراني كه روده آنا با روش انجماد يا روش الكتريكي جراحي و برش داده شده است (Resection) تا 20 برابر افزايش مي يابد. در طي تحقيقي مشخص شد كه يك Subunit از گليسينتين و چند پپتيد مشابه (وزن مولكول كمتر از 23 كيلودالتون كمك شايان توجهي به متابوليسم پروتئين سويا در نشخواركندگان كرد. در اين تحقيق معلوم شد كه Subunit بتا كن گليسنين و تركيبات پلي پپتيد حاصل ازآن در مقابل تجزيه شدن مقاوم تر بودند. هورمون پروتئيني شبه گلوكاگون-2 در سلولهاي كليه(Kidney) نوزاد هامستر توليد شده و سبب افزايش cAMP و تكثير سلولي و نهايتاً پروتئين كيناز A مي شود ولي كلسيم داخل سلولي را افزايش نداد. همچنين اثر آن در تنظيم تكثير، تمايز و مرگ سلولها نيز مورد ارزيابي قرار گرفته است. اين هورمون در آداپتاسيون دستگاه گوارش نيز نقش دارد.

نوروكرين ها (nerevocrins) :

دسته اي از هورمونهائي كه در انتهاي اعصاب و در بافتهاي عصبي چون مغز ، هيپوتالاموس و ... توليد، ذخيره و ترشح مي شوند. از مهمترين اين نوع هورمونها كه در تنظيم حركات و هضم دستگاه گوارش اثر مستقيم دارند مي توان به هورمونهاي ذيل اشاره نمود:

1- هورمون پپتيدي وازواكتيو روده اي (VIP): Soactive Intestinal poly peptide

اين هورمون پپتيدي در سال 1970 توسط سيد (SAID) و موت (Mutt) كشف شد. VIP داراي 28 اسيد آمينه است و از نظر شكل ساختماني شباهت به سكرتين، GIP و گلوكاگون دارد. VIP در تمام اعصاب دستگاه گوارش و در اعصاب مغزي و سيستم عصبي محيطي ((Peripheral nervous systemوجود دارد .

VIP در سلولهاي روده اي يافت نشده است. سريعاً در كبد تجزيه مي شود، بعضي ها آن را هورمون نمي دانند، ولي تصور مي شود در نقش يك كنترل عصبي در فعاليت مي باشد. VIP در كنترل حركات روده اي و انتقال آب و يونها از اپي تليال روده نقش دارد. (تحريك cAMP)) . در مري و معده سبب استراحت وكاهش ترشحات معدي ولي در كبد و پانكراس سبب تحريك ترشحات آب و بيكربنات، افزايش جريان صفراوي و همچنين در روده كوچك و بزرگ مهار در جذب، تحريك ترشحات آب و بيكربنات، افزايش فعاليت آدنيل سيكلاز مي شود.

2- بامبيزين Bombesin (هورمون (Gastin Releasing peptide= GRP

اين هورمون براي اولين بار از پوست دوزيستان كشف شد و از راه تحريك عصب واگ و وجود فرآورده هاي حاصل از هضم پروتئين افزايش مي يابد و سبب افزايش گاسترين مي شود. اين هورمون از اعصاب مخاط روده و معده ترشح مي شود.

3-انكفالين ها: (Encephalin )

اين مواد بخشي از مواد مخدرند (Opioid peptides) كه 5 اسيد آمينه دارند و براساس تركيبات اسيد آمينه اي كه دارند نامگذاري مي شوند . متن كفالن اسيد امينه متيونين دارد. لئونكفالين داراي اسيد آمينه لوسين است. بطور كلي اين مواد سبب انقباض روده و معده و كاهش ترشحات آنها و انقباض كيسه صفرا مي شوند. همچنين اين مواد تجزيه گليكوژن و افزايش گلوكز وافزايش هورمون گلوكاگون را همراه با كاهش انسولين سبب مي شوند.

در خاتمه لازم به يادآوري است كه تعداد زيادي از هورمونها و يا پپتيدهاي دستگاه گوارش نظيرنوروكرين بتا – اندورفين (ß- Endorphin) بهمراه شناخت اثرات فيزيولوژيكي انها در بدن در حال اكتشاف اند، شايد روزي بتوان از راه تأثير بر گيرنده هاي اختصاصي و يا تغيير بهينه عملكرد و كنترل هماهنگ هورمونها ي گوارشي، جهت بهبود ضرايب تبديل غذا به وزن زنده و توليداتي چون شير، پشم و كرك و... سود حاصل از نگهداري دامها را افزايش داد.

فهرست منابع :

1- مستغني، خداداد- 1371- فيزيولوژي دستگاه گوارش- انتشارات دانشگاه شيراز

2- مقدسي، محمد- ترجمه راجر لوين – 1364 – هورمونها- انتشارات فاطمي تهران

3-خزعلي، همابون- 1379- هورمونها- انتشارات تمدن نوين

4- ضميري ، محمد جواد (ترجمه) 1377 - اچ- گودمن- مباني هورمون شناسي پزشكي – انتشارات دانشگاه شيراز

5-     Barnardoy, Romels, … 1999- J Biochem, Vol 274, Issue 43, 30459- 30467, Identification of Glucagon- like peptide- 2 (GLR-2) activated signaling path ways in body Hamster kidney fibroblasts Expressing the Rat GLP-2 Receptor

6-  Capde vielle, M. C; scanes, -C.G- 1995- Effect of dietary acid or aluminum on growth & growth- related hormones in young chickens. Rutgers- the state uni. Of new jersey, piscataway, NJ. Toxicology and applied pharmacology (USA) (Jul 1995)Vol .133 (1) p.164-171- references.

7-     D. J. Drucker- 2003- Glucagon- like peptides, Regulatores of cell Proliferation, Differ ntiation and Apoptosis Mol. Endocrinol, Feb. 2003, 17(2)161- 171.

8-     Gabriela, M- Dr sterling, … - 2002- Perspectives of New potential therapeutic application of somatostatin analogs Neuroendocrinology letters No, ½ , Vol 24 -2003

9-     Elenr.Wunderlich, roger R, …- 2002- Decreased CCK8 receptor binding in rat amygdala in animals demonstrating greater axiety- like behavior – Department of psychology university of, Toronto, ontario, canada M553G3.

10-Chwingel, W. R; Bates, D. B- 1996- use of sodium dodecyl sulfate olyacrylamide gel (SDS- PAGE) electrophoresis to measure degradation of soluble soybean proteins by prevotella ruminicola GA33 or Mixed ruminal microbes in vitro. Journal of animal science (USA). Vol. 74(2) P. 475-482.

11-Neil- A, Mitchell, lawrence – G, Reece, jane- B; 1999 Biology Fifth Edition, Benjamin/ cummings- Animal Nutrition

12-Y, - H, …- 1995- Human Gastric Inhibitory polypeptide Receptor or cloning of the Gene (GIPR) and cDNA- Department of Metabolism and clinical Nutrition, Kyoto university Faculty of medicine, kyoto, Japan.

13-Mctigue, - D. M; chen, - C. H. , …- 1996- Intra cisternal rat pancreatic polypeptide stimulates gastric emptying in the rat- ohiostate university , columbus, oH. American- Journal of physiology (USA). Jul 1996. V. 269 (1, pt. 2) P. R167- R172

تهیه و تنظیم:آقای مهندس امیرحسین عسگری-دانشجوی ارشد فیزیولوژی دام-دانشگاه تبریز