בומבסין - Bombesin

הדפס

מדריך בדיקות מעבדה
בומבסין
Bombesin
מעבדה	כימיה בדם
תחום	חקר הסרטן
טווח ערכים תקין	5-10 ננוגרם/מ"ל
יוצר הערך	פרופ' בן-עמי סלע

הביוכימיה של bombesin

הנוסחה האמפירית של bombesin היא C₇₁H₁₁₀N₂₄O_18S, ומשקלו המולקולרי הוא 1619.85.

רצף חומצות האמינו של bombesin הוא: Tyr-Gln-Arg-Leu-Gly-Asn-Gln-Trp-Ala-Val-Gly-His-Leu-Met-NH2.

Bombesin הוא פפטיד המכיל 14 חומצות אמינו (Gonzalez וחב' ב-Curr Opin Endocrinol Diabet Obes משנת 2008), שבודד במקור מהעור של קרפדה מהזן Bombina bombina‏ (Anastasi וחב' ב-Arch Biochem Biophys משנת 1972). יש לפפטיד זה שני הומולוגים ידועים ביונקים הקרואים neuromedin B ו-gastrin releasing peptide (להלן GRP). פפטיד זה מגרה את השחרור של Gastrin מתאי G‏ (Accardo וחב' ב-Drug Deliv Transl Res משנת 2019). הפפטיד bombesin משפעל שלושה קולטנים להם קשור bombesin הידועים כ-BBR2 ,BBR1 ו-BBR3 ‏(Weber ב-Diabet Obis משנת 2009). Bombesin גם משפעל קולטנים אלה במוח.

ל-bombesin אין פעילות אנטגוניסטית. ההבדל בפוטנציה של פפטיד זה או של נגזריו תלוי בזיקה שלו לקולטניו. ההשפעה הפיזיולוגית של bombesin או של הפפטידים הקשורים אליו מיוחסת לקצה הקרבוקסילי שלו (Deschodt-Lanckman וחב' ב-J Clin Invest משנת 1976, ו-Jensen וחב' ב-Pharmacol Rev משנת 2008). וריאנטים עם קצה קרבוקסילי מקוצר עדיין שומרים על תגובה ביולוגית מלאה, אם כי פחותה מזו של מולקולת bombesin השלמה (Broccardo וחב' ב-Br J Pharmacol משנת 1975, ו-Lin וחב' ב- Pharmacol משנת 1995). אחת הבעיות הרלוונטיות למדידת פעילות bombesin, נובעת מהמבנה הראשוני של פפטיד זה שאינו מכיל שייר טירוזין, מה שמקשה על סימונו ביוד רדיואקטיבי הנוטה להיקשר לטירוזין. עובדה זו חשובה שכן מחקרים בדרך כלל עושים שימוש בפפטידים רדיואקטיביים להערכת קישורם לקולטניהם (Swope ו- Schonbrunnב-Biochem J משנת 1987, ו-Cardona וחב' ב-Biochem J משנת 1992).

פעילות תאית של בומבסין

בומבסין נקשר לקולטנים המצומדים לחלבוני G, מה שמגביר פעילות adenylate cyclase ומגדיל את הריכוז התוך-תאי של cyclic adenine monophosphate (להלן cAMP), מגביר את החדירה של סידן, נתרן ואשלגן לתאים, וגורם למודולציה של קולטנים של גורמי גדילה, ולביטוי של פרוטו-אונקוגנים כגון c-fos ו-c-myc ‏(Rozengurt וחב' ב-Gastroenterol משנת 1990). כאשר בומבסין נקשר לתאי G (התאים בקיבה ובמעי הדק המפרישים gastrin), נגרם איתות המייצר מערכות של phosphatidylinositol second messenger, המתווכות באיחוי תוך-תאי של בועיות (vesicles) עם הממברנה החיצונית של התא, ובכך מווסתים הפרשת gastrin מתאי G, ב-antrum של הקיבה (Campos וחב' ב-Gstroenterol משנת 1990, ו-Buchan ו-Meloche ב- Can J Physiol Pharmacol משנת 1990).

בומבסין משפעל את האנזים protein kinase C (להלן PKC). מחקרים הראו שירידה בפעילות של PKC מפחיתה את היכולת של בומבסין לעודד סינתזת DNA. בומבסין ופפטידים דמויי-בומבסין בפעילותם לשפעול PKC, מייצרים diacylglycerol (להלן DAG), ובכך מגבירים את ריכוז cyclic guanosine monophosphate (להלן cGMP), מגבירים את גיוס הסידן התאי, ובדיעבד את הדה-פולריזציה התאית. אירועים חוץ-תאיים הקשורים לבומבסין, כוללים גירוי של מיטוגניות וכימו-אטרקציה של מונוציטים (Aguayo וחב' ב-J Clin Invest משנת 1990). יש ראיות לכך שמיקום הקולטנים של בומבסין הוא בצידה הבאזו-לטרלי של ממברנת התא.

תפקוד הפיזיולוגי של בומבסין

במוח, בומבסין ידוע כ- neuromedin B והוא כרוך בכיווץ של שריר חלק (Minamino וחב' ב-Peptides משנת 1985). בומבסין אותר באזורים של קְנֵה הַנְּשִׁימָה, של הסמפונות ושל הריאה השלמה בשלבים שונים של ההתפתחות העוברית באדם. בומבסין נמצא בריכוזים ברי השוואה ביילודים, ילדים ומבוגרים (Ghatei וחב' ב-J Clin Endocrinol Metabol משנת 1983). בומבסין גורם להפרשה של גסטרין אנדוגני, לשפעול של נוירונים תחושתיים הממוקמים ברירית הקיבה. שפעול של נוירונים אלה גורם ליצירה מוגברת של NO על ידי שפעול של האנזים הקונסטיטוטיבי nitric oxide synthase, שמוביל להגברה של שפיעת הדם ברירית הקיבה וגורם לקיבה להיות פחות חשופה לפציעה על ידי חומרים רעלניים החולפים דרכה (Tell וחב' ב-Am J Pathol משנת 2011). בומבסין הוא התומך היעיל ביותר של הפרשת gastrin מתאי G וכן של הפרשת חומצת קיבה (Delle-Fave וחב' ב-Peptides משנת 1985).

כאשר בומבסין נקשר לקולטנים הגסטרו-אינטסטינליים שלו, הוא מייצר השפעות לוואי לא-רצויות כגון בחילות, הקאות ושלשולים. בומבסין הוא מקור עיקרי של משוב חוזר שלילי המדכא תיאבון לאכילה, שיעילותו שנייה במעלה רק להשפעת cholecystokinin‏ (Erspamer וחב' ב- Br J Pharmacol משנת 1974). בומבסין יכול לפעול כגורם גדילה דרך מנגנונים אוטוקריניים ופאראקריניים, היכולים לגרום למודולציה של רקמות שפירות או נאופלסטיות.

בשלוב עם cholecystokinin, בומבסין הוא המקור העיקרי של איתותי משוב שלילי הגורמים להתנהגות של הימנעות מאכילה (Yamada וחב' ב-Ann Med משנת 2000). Bombesin הוא בעל פעילות רגולטורית של פעילות הורמונים. פפטיד זה נמצא בעיקר במוח, במערכת העיכול, ובריאות, ובאיברים אלה גורם בומבסין להפרשה של מספר הורמונים ואנזימים. מחקר גילה מספר פפטידים הדומים במבנה שלהם ל-בומבסין (McDonald וחב' ב-Biochim Biophys Res Commun משנת 1979).

הקולטנים של בומבסין: הקולטנים של בומבסין (BBR) קשורים לחלבוני G בתאים. הקולטן של neuromedin-B, ידוע גם כ-BBR-1, והקולטן של GRP ידוע גם כ-BBR-2. הקולטן הידוע כ-orphan receptor הוא BBR-3 (Battey וחב' ב-Proc Natl Acad Sci USA משנת 1991). GRP הוא בעל זיקה גבוהה יותר ל-BBR-2 מאשר ל-BBR-1, מה שהופך את BBR-2 כיעד בטיפול אנטי סרטני (Gonzalez וחב' ב-Curr Opin Endocrinol Diabet Obes משנת 2008). הקולטן BBR-2 מבוטא בלבלב, ובריכוזים נמוכים יותר במעי הגס, בשד, בערמונית, ובעור. הקולטן BBR-3 ניתן לזיהוי ומיקום, תוך שימוש בפפטיד bombesin סינתטי המסומן רדיו-אקטיבית הנקשר בחוזקה ל-BBR-3 (Mantey וחב' ב-J Biol Chem משנת 197, Moreno וחב' ב-J Pharmacol Exp Ther משנת 2013 ו-Pradhan וחב' ב-Eur J Pharmacol משנת 1998). כאמור, bombesin נקשר לקולטן G protein, מה שמשפעל מפל של פוספורילציה המבקע את phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate (להלן PIP2) ליצירת תוצרי הביקוע inosine-monophosphate (להלן IP3) ו-diacylglycerol להלן DAG), שרמתם עולה בתאים. DAG מגיב עם PKC ליצירת PKC משופעל (להלן aPKC), ומולקולה משופעלת זו מזרחנת שיירים של serine של חלבוני-יעד תוך תאיים (Kim וחב' ב-Surgery משנת 1996), מה שגורם לחלבונים לשחרר סידן ממאגריו בתוך התא. כאשר גדלות רמות הסידן התוך-תאי נגרם תהליך של דה-פולריזציה תאית. הסידן התוך תאי נקשר לחלבון synapsin ומשנה את הקונפורמציה שלו, וכתוצאה מכך נגרמת דיפוזיה של ה-vesicles התוך-תאיים. Synapsin שעבר שינוי מבני, חושף אתרי קישור של סידן, על גבי microtubules הקשורים ל-vesicles. כאשר ה-vesicles עוברים איחוי עם ממברנת התא ושופכים את תכולתם אל מחוץ לתא.

(A) הכוונה של תרופות לקולטן שלGRP כדי לשפר השפעתן התרפויטית ; (B) אבחון גידולים על ידי שימוש ב-bombesin מסומן פלואוסצנטית.

פתופיזיולוגיה:

ידוע שנוירופפטידים משפיעים על תחושות רעב ושובע, ובהתאם על מנהגי אכילה, הומאוסטזיס אנרגטי, ומכאן על פרמטרים אחרים הכרוכים במשקל הגוף (Arora ב-Neuropeptides משנת 2006). הנוירופפטידים המעורבים הם bombesin, אינסולין, ו-orexins. פפטידים אלה הם בעלי השפעות מגוונות בהיפותלמוס, על ידי כך שהם משמשים ליגנדים הנקשרים לקולטנים הקשורים לחלבוני G במוח. מספר גידולים סרטניים יכולים לייצר bombesin כמו גם ACTH שיכולים להשפיע על העיבוד הקלורי (Jackson וחב' ב-Clin Endocrinol משנת 1987, Travis וחב' ב-Am J  Surg Pathol משנת 1991, ו-Tsuchihashi וחב' ב-Jpn J Clin Oncol משנת 1992). הצריכה הבלתי נורמלית של קלוריות תורמת לשינוי במטבוליזם הכרוך במצבי כחשון (cahexia) המוחמרים בתרחישים ממאירים, ומובילים לסדרה של אירועים כגון קטבוליזם של חלבונים, עמידות לגלוקוזה וליפוליזיס. 

מחקרים קשרו את האימונו-ריאקטיביות של bombesin עם התגובה הדלקתית הבלתי נורמלית שמוצאים בדיספלזיה ברונכו-פולמונרית (Subramaniam וחב' ב-Am J Respir Crit Care Med משנת 2007). מחקר שכלל 132 תינוקות מצא שרמות פפטיד דמוי-bombesin היו מוגברות בשתן עוד לפני ההתפתחות של דיספלזיה ברונכו-פולמונרית (Cullen וחב' באותו כתב-עת משנת 2002). תינוקות בעלי רמות מוגברות של bombesin בשתן 1-4 ימים לאחר הלידה, היו בסיכון פי-10 גבוה יותר לפתח דיספלזיה ברונכו-פולמונרית (Cullen וחב' באותו כתב-עת משנת 2002).

גרנולומה איאוזינופלית היא מחלת ריאות פיברוטית שמוצאים לרוב במשני סיגריות ותיקים. מחקרים הראו שמספר התאים הנוירו-אנדוקריניים בריאות עם ביטוי של bombesinגדל בחולים עם עם גרנולומה איאוזינופילית בתרחיש זה יש גיוס של מונציטים ופיברובלסטים מה שמגביר את הופעת הגרנולומה. נתון זה מתאים למחקרים אחרים המצביעים על bombesin ככימוטקטי למונוציטים ומיטוגני בפיברובלסטים. עיכוב של כניסת יוני סידן לתא מעכב את שחרורם של נוירו-טרנמיטורים דוגמת bombesin, אצטילכולין, סרוטונין, norepinephrin, סומטוסטטין ו-substance P. עיכוב של שחרור נוירו-טרנסמיטורים אלה למרווח הסינפטי, מפחית את שיגור האיתות הנוירונלי הבתר סינפטי ואת המעבר של תחושת הכאב דרך עמוד השדרה למוח (nociception). (Zhao וחב' ב-J Clin Invest משנת 2013).

Bombesin וסרטן:

גידולים סרטניים ממקור נוירונלי כגון מדולו-בלסטומה, גידולים נוירו-אקטודרמליים פרימיטיביים, נוירובלסטומה, pineoblastoma נמצאו מייצרים bombesin. לאחרונה הוצע שפפטידים הקשורים ל-bombesin משתתפים בגירוי אוטוקריני של SCLC . מנגנוני הצמיחה, יכולת הנדידה והפוטנציאל הגרורתי של גידולים סרטניים בהשפעת bombesin נותרים לא ברורים (Lee וחב' ב-Surgery משנת 2013). ל-bombesin יש יכולת לעודד גדול של תאי סרטן הערמונית in vitro, ויש לו גם תפקיד בגידול של תאי אפיתל של הערמונית. ל-bombesin יש גם תפקיד בגדילה של תאים סרטניים ממקור של הפנקריאס (Ohlsson וחב' ב-Scand J Gastroenterol משנת 1999). Bombesin הוא גם סמן סרטני של SCC בריאות, של סרטן הקיבה, סרטן הלבלב ונוירובלסטומה (Ohlsson וחב' ב-Scand J Gastroenterol משנת 1999).

קולטנים של bombesinושל gastrin-releasing peptide, מבוטאים ביתר בגידולים סולידיים בעיקר בסרטן הערמונית (Salido וחב' ב-Cancer משנת 2002). קולטנים אלה מבוטאים ביתר רק לעתים נדירות בשגשוג שפיר של הערמונית (BPH), או ברקמה בריאה של בלוטה זו (Markwalder ו-Reubi ב-Cancer Res משנת 1999). מחקרים הראו שרקמת הערמונית היא בעלת צפיפות גבוהה של קולטנים השייכים למשפחת הקולטנים של bombesin (Bologna וחב' ב-Cancer משנת 1989). ממצא זה עורר ענין רב באפשרות לפתח prostate carcinoma–specific PET tracers חדשים העשויים להיות בעלי רגשות וספציפיות גבוהות. אכן, אנטגוניסטים של הקולטן ל-GRP הם בעלי פוטנציאל מבטיח בזיהוי גידולים שכיחים כגון סרטן השד או הערמונית (Gnesin וחב' ב-EJNMMI Res משנת 2018). כיוון שקולטנים ל-bombesin מבוטאים לעתים קרובות ברמות גבוהות במגוון של ממאירויות, נעשה שימוש בניסויים קליניים ( (phase 1באנאלוג ציטוטוקסי של bombesin (AN-215 ) המכיל doxorubicin במקרים של קרצינומות של השחלות ושל האנדומטריום (Keller וחב' ב-Cancer משנת 2005).

משמעות קלינית:

אובדן של קולטני bombesin נכרך עם השמנת-יתר, יתר לחץ-דם, רמת אינסולין גבוהה ואי-סבילות לגלוקוזה. שקיעה מוגברת של שומנים יכולה להיגרם בחלקה בגלל ירידה בצריכת אנרגיה. משתמע מכך שקולטנים ל-bombesin יכולים לשמש במחקר של תכשירים נוגדי השמנת-יתר. מדידה של תגובת שחרור גסטרין כתוצאה מפעילות bombesin, יכולה לשמש סמן למטופלים הנמצאים בסיכון גבוה לסרטן קיבה. אלה עם התפתחות מאוחרת של hypogammaglobulinemia נמצאים בסיכון גבוה מאוד של סרטן קיבה, ואלה גם מאופיינים על ידי הפרשה מופחתת של גסטרין לאחר גירוי עם bombesin (רגישות הבדיקה 72% והספציפיות שלה 100%). אנטגוניסט של bombesin או של GRP, הידוע כ-RC-3095 משמש לניסויים בסרטן השד (Yano וחב' ב-Cancer משנת 1994).

הוראות לביצוע הבדיקה:

הנבדק צריך להיות בצום של 6-8 שעות. לאחר סרכוז הדם במבחנה כימית פקק אדום או צהוב), יש להקפיא את הנסיוב המופרד. דגימה מופרדת יציבה למשך 6 חודשים, דגימה הנשמרת בקירור יציבה למשך 7 ימים, ואילו דגימה הנשמרת בטמפרטורת החדר יציבה למשך 48 שעות. הבדיקה מתבצעת בשיטת ELISA.

ערך זה יש לשבץ בקטגוריה # 30 (סמנים סרטנים),