Grelina to białko pełniące funkcję endogennego liganda do receptora wydzielającego hormon wzrostu (ang. growth hormone secretagogues receptor, GHS-R). Nazwa grelina pochodzi od słowa „ghre”, które w językach protoindoeuropejskich oznaczało „rosnąć”. Jest to odniesienie do jej zdolności stymulowania uwalniania hormonu wzrostu (ang. growth hormone, GH). Potocznie nazywana jest hormonem głodu. Odpowiada głównie za pobieranie pokarmu i utrzymanie homeostazy energetycznej. Wpływa także na wzrost i rozwój płodu, reguluje działanie układu nagrody oraz bierze udział w reakcjach zapalnych. Zaburzenia jej ilości i działania powodują nasilenie wielu chorób.
1. Historia odkrycia greliny
Odkrycie greliny miało miejsce na przełomie lat 70. i 80. XX wieku, podczas licznych badań nad związkami uwalniającymi hormon wzrostu. Podzielono je na dwie grupy: substancje peptydowe (ang. GH-releasing peptides, GHRP) i niepeptydowe (ang. growth hormone secretagogues, GHS). Zaobserwowano, że związki te mają ogromne znaczenie w regulacji wydzielania hormonu wzrostu. Dało to początek badaniom nad możliwościami ich zastosowania w leczeniu niedoboru GH spowodowanego zaburzeniami pracy podwzgórza i przysadki mózgowej. [1,3]
W kolejnych latach wykazano, że związki niepeptydowe uwalniające hormon wzrostu oddziałują również na tkanki obwodowe. Rozpoczęto więc badania nad wyizolowaniem specyficznych dla nich receptorów, przez które substancje te wywierają swoje działanie. Receptory dla GHS (GHS-R) po raz pierwszy opisał i sklonował w 1996 roku A. D. Howard. Następnie próbowano znaleźć typowe dla nich endogenne ligandy. W toku badań z różnych tkanek wyodrębniano wiążący się z receptorem GHS-R związek, który nazwano GH-reliną. Identyfikacja GH-reliny nie była łatwa, ponieważ jej największe ilości znajdowały się w żołądku, co utrudniało jej wyodrębnienie. Dopiero w 1999 roku dwaj naukowcy H. Hosoda i M. Kojima wyizolowali z wyciągu soku żołądkowego szczura czystą grelinę. W tym samym roku przeprowadzili oni sekwencjonowanie tego białka, co pozwoliło na opisanie jego struktury. Odkrycie greliny było największym wydarzeniem w endokrynologii na przełomie stuleci. [1-3]
Grelina działa dopiero po przyłączeniu reszty kwasu tłuszczowego. Postać nieacylowana nie wiąże receptora.
2. Budowa i właściwości greliny
Grelina zbudowana jest z 28 aminokwasów. Występuje w dwóch formach: aktywnej (zwaną także acetylowaną) i nieaktywnej (tzw. desacetylowaną). Aktywne cząsteczki stanowią około 20% całkowitej ilości greliny zawartej w osoczu. Krążą one we krwi w postaci kompleksów z lipoproteinami. Charakteryzują się występowaniem w pozycji 3. łańcucha peptydowego seryny acetylowanej przez kwas n-oktanowy przy udziale enzymu O-acetylotransferazy greliny (ang. ghrelin O-acyl transferase, GOAT). Acetylacja seryny pozwala na przekraczanie przez grelinę bariery krew-mózg. [1,3,18,21] Grupa acylowa jest również konieczna do interakcji greliny z lipoproteinami bogatymi w triglicerydy i lipoproteinami o niskiej gęstości. Natomiast fragmenty N- i C-końcowe greliny są potrzebne do jej wiązania się z lipoproteinami o wysokiej i bardzo wysokiej gęstości. [21]
Nieaktywne cząsteczki greliny nie ulegają strukturalnej modyfikacji. Stanowią blisko 80% całkowitej ilości greliny we krwi. Krążą jako wolne peptydy, nie tworząc kompleksów z lipoproteinami. Choć w warunkach fizjologicznych deacetylowana grelina nie wiąże się z GHS-R1a, prawdopodobnie działa poprzez niezidentyfikowany jeszcze receptor. Potwierdza to fakt, że pełni wiele funkcji biologicznych, jak modulacja spożycia pokarmu, proliferacja i apoptoza komórek, homeostaza glukozy czy kontrola temperatury ciała. W związku z tym konieczne są dalsze badania w celu zidentyfikowania potencjalnych receptorów deacetylowanej greliny. Ich identyfikacja może pomóc w lepszym zrozumieniu mechanizmów i miejsc działania tego peptydu. [1,3,18,21]
Stężenie rośnie przed każdym posiłkiem i opada po nim. Profil dobowy ma trzy wyraźne szczyty.
3. Synteza i metabolizm greliny
Gen ludzkiej greliny (GHRL) umiejscowiony jest na chromosomie 3 (3p25-26). Zbudowany jest z pięciu eksonów i czterech intronów. Ma dwa miejsca transkrypcyjne. [3,6,9] Grelina powstaje ze 117-aminokwasowego prekursora, preprogreliny. Proteoliza preprogreliny prowadzi do powstania 23-aminokwasowej cząsteczki sygnałowej (peptydu zwanego obestatyną) i prohormonu – 94-aminokwasowej progreliny. Następnie do prohormonu zostaje przyłączona grupa oktanowa. Łańcuch polipeptyldfowy ulega enzymatycznemu cięciu w obecności proteazy PC1/3. W efekcie powstaje 28-aminokwasowa N-końcowa cząsteczka biologicznie aktywnej greliny. Acetylację greliny zwiększa spożycie średniołańcuchowych kwasów tłuszczowych. [17,21]
Synteza greliny zachodzi głównie pod wpływem głodu. [4] Aktywne cząsteczki zostają uwolnione do krwi, przekraczają barierę krew-mózg i łączą się z receptorami GHS-R w przysadce mózgowej. Prowadzi to do uwalniania GH z komórek somatotropowych. [1] Natomiast zjedzenie posiłku, szczególnie bogatego w tłuszcze i węglowodany, powoduje zahamowanie syntezy greliny. [12] Mechanizm przedposiłkowego wzrostu stężenia greliny jest pośredniczony przez noradrenalinę, a jego poposiłkowy spadek – przez wzrost ilości glukozy i obniżenie poziomu insuliny w surowicy krwi. [9,41]
Głównym miejscem syntezy greliny (60-70%) jest żołądek, gdzie produkowana jest ona przez komórki okładzinowe trzonu i dna tego narządu (zwłaszcza komórki X/A). [18] Grelina nie jest wydzielana do światła przewodu pokarmowego. Naczyniami włosowatymi jest transportowana do krwi, skąd trafia do tkanek docelowych. [17] W mniejszych ilościach hormon ten występuje również w jelicie cienkim i grubym, w trzustce, w wątrobie, w podwzgórzu, w nerkach, w korze nadnerczy, w łożysku, w jądrach, w jajnikach, w tarczycy, w płucach, w sercu i w kościach. Okres półtrwania greliny wynosi około 30 minut. Jej inaktywacja zachodzi pod wpływem działania proteaz osoczowych i esteraz tkankowych. Jej metabolity usuwane są wraz z moczem. [4,5,10]
Zdarza się, że konieczne jest określenie poziomu greliny w warunkach laboratoryjnych. Ze względu na jej szybką degradację konieczne jest pobieranie próbek krwi w warunkach gwarantujących nienaruszone zachowanie peptydu. Kilka badań oceniało wpływ warunków pobierania i przechowywania krwi na pomiar poziomów greliny. Wykazano, że aby zapewnić stabilność greliny, zaleca się pobieranie próbek krwi z EDTA-aprotyniną (lub innymi inhibitorami proteaz) w schłodzonych warunkach oraz zastosowanie zakwaszenia i rozcieńczenia próbki przed pomiarem. Aby prawidłowo ocenić poziom greliny, należy także wziąć pod uwagę stan odżywienia pacjenta, moment pobrania próbki krwi oraz skuteczność ekstrakcji peptydu. Ograniczeniem mogą być metody stosowane do oznaczania poziomu greliny. [21]
4. Stężenie greliny w organizmie człowieka
W surowicy dorosłego człowieka znajduje się od 100 do 260 pmol/ml greliny. [7] Poziom greliny wzrasta fizjologicznie wraz z wiekiem i wykazuje zmienność dobową. Jej największa sekrecja zachodzi podczas snu. [9]
W badaniach na zwierzętach wykazano, że podstawowe poziomy greliny są wyższe u samic niż u samców, a wrażliwość na ten hormon zmienia się w trakcie cyklu rujowego. Wrażliwość na grelinę jest prawdopodobnie zależna od poziomu krążących hormonów płciowych. W przypadku ludzi korelacja pomiędzy greliną a hormonami steroidowymi nie jest dobrze poznana. Nieliczne badania potwierdziły różnice płciowe w poziomie greliny w żołądku i w surowicy badanych osób, co wskazuje, że jej wydzielanie może być kontrolowane przez hormony płciowe. Konieczne s