כניסה 
עקבו אחרינו בפייסבוק פנקראסטטין - Pancreastatin
| מדריך בדיקות מעבדה | |
| פנקראסטטין | |
|---|---|
| Pancreastatin | |
| שמות אחרים | PST |
| מעבדה | כימיה בדם |
| תחום | תפקוד בלוטת הלבלב, ובירורים כוללניים בתחום הסוכרת. בעל פוטנציאל של סמן של גידולים נוירואנדוקריניים |
 | |
| טווח ערכים תקין | 10-135 פיקוגרם למ"ל |
| יוצר הערך | פרופ' בן-עמי סלע |
בסיס פיזיולוגי
בשנת 1986 התפרסם ב-Nature מאמרם של Tatemoto וחב' בו דיווחו לראשונה על בידוד פפטיד מתמצית בלוטת הלבלב של חזיר, שכונה על ידם pancreastin (להלן PST), ותכונתו המיידית הראשונה שהתגלתה היא היותו מעכב הפרשת אינסולין מבלוטה זו. קבוצה זו קבעה שפפטיד זה שבודד מחזיר מכיל 49 חומצות אמינו, והוא נובע מביקוע פרוטאוליטי של החלבון chromogranin A הנפוץ בהפרשות תאים של מערכות העצבים, האנדוקרינית והחיסון. כרומוגרנין A מכיל 439 חומצות אמינו, והוא מכיל לאורך רצף זה עשרה אתרים דו-בסיסיים הרגישים לביקוע פרוטאוליטי, ויצירה של פפטידים בעלי פעילות ביולוגית כגון vasostatin I ו-vasostatin II, וכן catestatin ,chromacin ,chromostatin ו-prochromacin וכןparastatin ,betagranin ופנקראסטטין.
הגן המקודד לכרומוגרנין A הממוקם על כרומוזום 14, מאורגן ב-8 אקסונים ו-7 אינטרונים, כאשר אקסון VII מקודד לרוב הפפטידים הפעילים ביולוגית, כולל PST. הפפטיד האחרון יכול לעכב את הפאזה המהירה של הפרשת אינסולין, בתגובה להיפרגליקמיה, אך מעכב גם מעכב גם הפרשת אינסולין בתגובה לארגינין, ל- tolbutamide, ל-VIP, לגלוקגון, ל-GIP או gastric inhibitory peptide, ול-8-cholecystokinin (על פי Piero וחב' ב-Metabolism משנת 1989, בניסויים שנעשו על ידי פרפוזיה של לבלב חולדה).
בפנקריאס ממוקם PST באיי β המכילים אינסולין, בתאי δ המכילים סומטוסטטין ובתאי α המכילים גלוקגון. ל-PST יש השפעה אנטי-אינסולינמית בהפאטוציטים ובאדיפוציטים אך לא בתאי שריר. הפעילות של PST בהפאטוציטים ובאדיפוציטים מתווכת על ידי שפעול האנזים PKC או protein kinase C. באדם, PST גורם באופן ישיר לירידה בקליטת גלוקוזה ב-50%, תוך שהוא מגביר ישירות את זליגת חומצות שומן חופשיות וחומצות אמינו מתאים אלה. רמות PST גם מוגברות במטופלים עם סוכרת type 2. וריאנט של PST באדם, הידוע כ-Gly297Ser, הוא בעל פוטנציאל גדול עוד יותר לעכב קליטת גלוקוזה על ידי אדיפומיטים בחולדה.
PST מאדם מכיל 52 חומצות אמינו והוא מהווה את המקטע של חומצות אמינו 250-310 בכרומוגרנין A (על פי Gonzales-Yanes ב-Diabetes משנת 2000). חומצת האמינו ה-C טרמינלית גליצין עברה אמידציה ומופיעה כ-Gly-NH2. ל-PST יש הומולוגיה עם הרצף עתיר החומצה הגלוטמית בהורמון גסטרין, ושתי חומצות האמינו בקצה ה-C טרמינלי, Arg-Gly-NH2, זהות לדו-פפטיד הזה בנורמון vasopressin. בין יתר הפפטידים הפונקציונליים הנובעים מביקוע כרומוגרנין A, רק PST עבר התפתחות אבולוציונית ביונקים, ולא ניתן למצוא הומולוגיה בינו לבין פפטיד דומה בבעלי חוליות ירודים יותר. ואמנם, בין היונקים השונים השתמר PST כאופן מרשים: קיימת אפילו הומולוגיה של 41.5% בין PST מאדם לבין זה ממקור חיית הכיס האוסטרלית הירודה הנמצאת בתחתית הסולם ההתפתחותי של היונקים, Tasmanian Devil.
פנקראסטטין כסמן פוטנציאלי של גידולים נוירואנדוקריניים
ההיארעות השנתית של גידולים נוירואנדוקריניים עלתה בשנים האחרונות ל-40-50 מקרים למיליון איש, כאשר בממאירויות של מערכת העיכול הגידול הקרצינואידי מהווה כ-2% (Vinik וחב' ב-Pancreas משנת 2010). תסמיני גידולים אלה הם לעתים קרובות בלתי ספציפיים, והגידולים אינם מאובחנים עד הגיעם לשלב מתקדם של הופעת גרורות. שנים רבות שימשה מדידת המטבוליט 5-הידרוקסי-אינדול-חומצה-אצטית כמדד של קרצנואיד, ומאוחר יותר החלה בהדרגה מדידת chromogranin A לשמש כמדד לסוג גידולים זה, כאשר הרגישות שלו נעה במחקרים שונים בין 77.8-84.0%, ואילו הספציפיות נעה בין 71.3-85.3% (על פי Bajetta וחב' ב-Cancer משנת 2000). יחד עם זאת, קיימת אי-הסכמה בספרות באשר למתאם של רמות כרומוגראנין A בדם, עם הדרגה או קצב התקדמות של קרצינואיד או של גידולים נוירואנדוקריניים (Goebel וחב' ב-Cancer משנת 1999, וכן Modlinוחב' ב-Ann Surg Oncol משנת 2010, כמו גם O’Dorisio וחב' ב-Pancreas משנת 2010, ו-Arnold וחב' ב-Clin Gastroenterol Hepatol משנת 2008).
Ito וחב' במאמר מערכת ב-Pancreas משנת 2012, הביעו את הסברה שרמת pancreastatin בנסיוב, עשויה להיות סמן אוניברסאלי, רגיש וספציפי של גידולים נוירואנדוקריניים דוגמת גסטרינומה, אינסולינומה, VIPoma ועוד. לפיכך, Rustagi וחב' החליטו להשוות את ביצועי פנקראסטטין וכרומוגרנין A באבחון גידולים נוירואנדוקריניים, ופרסמו ממצאיהם ב-J Surg Oncol משנת 2013. במחקר זה בוצעו בשיטת RIA מדידות של שני הפפטידים האחרונים בנסיובים של 103 מנותחים במרכז הרפואי Mount Sinai בניו-יורק, בין ינואר 2010 ל-יולי 2012.
תוצאות מדידות אלו הראו שרמות פנקראסטטין היו גבוהות משמעותית ב-92 מנותחים בגיל שבין 25-85 שנה עם אבחון של קרצינואיד לעומת 11 מנותחים עם גידולים אחרים (227.26 לעומת 59.72 פיקוגרם למ"ל, p<0.05). לעומת זאת, ב-27 מנותחים מתוך ה-92 עם גידולים נוירואנדוקריניים עם רמות מוגברות של פנקראסטטין, נמצאה רמה תקינה של כרומוגרנין A (רמה ממוצעת של 4.65 ננוגרם/מ"ל).
בין 92 המנותחים המאובחנים עם קרצינואיד, מדידת פנקראסטטין נתנה תוצאה מוגברת ב-59 מתוכם, ותוצאה תקינה ב-33 מתוכם (רגישות של 64%), ואילו ב-11 המנותחים עם גידולים אחרים, מדידת פנקראסטטין נמצאה תקינה בכל 11 המקרים (ספציפיות של 100%), עם ערך ניבוי חיובי (ppv) של 100% וערך ניבוי שלילי (npv) של 25%. לעומת זאת, מדידת כרומוגרנין A ב-92 המאובחנים עם קרצינואיד נמצאה מוגברת רק ב-40 מתוכם (רגישות של 44%, והיא נמצאה מוגברת גם ב-3 מתוך 10 מקרים שאינם נוירואנדוריניים (ספציפיות של 64%) עם ערך ניבוי חיובי של 93% וערך ניבוי שלילי של 12%. גם Ardill ו-O’Dorisio ב-Endocrinol Metab Clin North Am משנת 2010 ו-Stronge וחב' ב-Ann Clin Biochem משנת 2008, הגיעו למסקנות דומות באשר ליתרון האבחוני של פנקראסטטין על כרומוגרנין במקרים של גידולים נוירואנדוקריניים של מערכת העיכול.
נתון משמעותי אחר קשור לצריכה של מעכבי משאבת המימן (PPIs) שנמצאים לעתים בשימוש אצל חלק מהלוקים בגידולים של מערכת העיכול, והם עלולים להעלות את רמת כרומוגרנין בנסיוב כבר לאחר 5 ימים של צריכתם, באופן שרמות כרומוגרנין עלולות להיות מוגברת פי-5 עד פי-10 מהרמה הנורמלית (על פי Pregun וחב' ב-Digestion משנת 2011). חשוב במיוחד בהקשר זה הדיווח של Raines וחב' ב-Pancreas משנת 2012, בו הראו שאין כל עלייה ברמת פנקראסטטין בפלזמה של מטופלים הנוטלים באופן כרוני PPIs, כאשר כרומוגרנין נמצא מוגבר ב-70% מתוכם.
מנגנון הפעולה של פנקראסטטין
האיתות של PST בכבד: מחקרים הביאו לניקוי ואפיון הקולטנים של PST בכבד, בממברנות של תאי הפאטומה, וכן אופיין אופן שיגור האיתותים על ידי PST. גירוי על ידי PST משפעל חלבון G, כשלב מקדמי בשפעול של האיזופורם b3 של האנזים פוספוליפאז C, ולכן השפעתו הגליקוגנוליטית בכבד מתווכת על ידי הגדלת הריכוז של סידן חופשי בציטופלזמה של תאי הכבד וגירוי פעילות PKC. על ידי המסת קולטנים של PST מממברנות של תאי כבד חולדה, נמצא שהקולטנים מורכבים מגליקופרוטאין בעל משקל מולקולארי של 80 אלף דלטון, הקשור לחלבוני Gαq/11, שהוא חלבון G שאינו רגיש לרעלן של pertussis. הקישור של PST לקולטניו רגיש לנוכחות נוקלאוטידים מסוג guanine המעכבים קישור PST לקולטניו על פני הפטוציטים של חולדה, ועוצמת העיכוב יורדת מ-GMP ל-GTP ל-GDP.
בתאי הפאטומה בתרבית השפעת PST להגברת השגשוג כנראה נובעת מהשפעול על ידי PST של המסלול Gαq/11, המוביל לזרחון של פוספולפאז C, ולשפעול של מסלול MAPK. לעןמת זאת PST מעכב חלוקת תאים ושגשוגם על ידי יצירת NO בתאי הפאטומה בחולדה. ההשפעה הסטימולטורית של PST על סינתזת DNA וחלבון בתאים אלה, נצפתה גם כאשר פעילות האנזים NO synthase נחסמה על ידי MMLA או N-monomethyl-l-arginine.
ל-PST יש 2 מסלולים דרכם הוא משפיע על גלוקונאוגנזה, אחד מהם על ידי דיכוי המסלול בו מעורב האנזים PI 3-kinase-serine/threonine kinase, והשני על ידי שפעול המסלול בו מעורב האנזים NO synthase. ההשפעות המשותפות של שפעול PKC ו-NOS על ידי PST יכול לדכא איתות על ידי אינסולין. בנוסף להשפעותיו של PST על סינתזת חלבונים, מסוגל PST להחזיר לפעילות גנים גלוקונאוגניים, כגון הגן המקודד ל-phosphoenolpyruvate carboxykinase-1 (או Pepck1), או את הגן המקודד ל-glucose-6-phosphatase (או GSpase).
פנקראסטטין במינים שונים
בקרב הפרימאטים, במשפחת ה-hominidae הכוללת את האדם, שימפנזה, גורילה וגיבון, קיימת הומולוגיה מובהקת של 94% ברצף חומצות האמינו של PST, כאשר משפחת הקופים לה שייכים הבבון וקוף maxaque היא בעלת הומולוגיה של כ-78% עם ה-PST של האדם, והקופים הירודים יותר כמו קוף הסנאי, ה-marmoset וקוף galago, הם בעלי הומולוגיה של כ-70% עם ה-PST האנושי. אך קיימת הומולוגיה משמעותית של 57% עם זו של האדם במבנה PST במכרסמים (עכבר, חולדה ואוגר), הומולוגיה של 64% בכלב וחתול, הומולוגיה של 51% בפרה, כבש וחזיר, הומולוגיה של 69% בלוויתנים ודולפינים והומולוגיה של 64% בסוס וקרנף.
כיון ש-PST נוגד את פעילות אינסולין, לא נמצאה כל הומולוגיה בין מבנה פפטיד זה בעופות לעומת זה של אדם, שכן הרקמה השומנית בציפורים, היא בעלת תנגודת "טבעית" לפעילות אינסולין. מחקרים עם PST של חזיר, מצביעים על כל שהקטע ה-C טרמינאלי המכיל 17 חומצות אמינו שמספריהם 35-49, אחראי לפעילות הביולוגית של PST. מקטע C-טרמינאלי זה מעכב את השלבים הראשון והשני של הפרשת אינסולין המושרית על ידי עלייה ברמת גלוקוזה, כאשר עיכוב זה עומד ביחס ישר לרמת PST. מתברר גם ששני שיירי חומצה גלוטמית בעמדות 35-36 חיוניים לפעילות המעכבת של PST להפרשת אינסולין.
בשיטה של הפרדה ב-HPLC, בודדו שני isoforms של PST בגרורה לכבד של קרצינואיד באדם. הפפטיד הראשון, שכונה chromogranin-210-310-amide, מכיל 92 חומצות אמינו עם גליצין-אמיד בקצה ה-C טרמינאלי. מקטע זה נוצר על ידי ביקוע על ידי טריפסין לאחר הדו פפטיד Lys-Arg בעמדות 208-209. ה-isoform השני, chromogranin-273-301-amide, מורכב מ-29 חומצות אמינו ויש לו רצף חומצות אמינו זהה לחומצות אמינו בקצה ה-C טרמינאלי של PST הומאני, והוא נוצר על ידי ביקוע הקשר הרגיש לחומצה שבין Asp-Pro.
שתי צורות נוספות של פפטידים הקשורים ל-PST, בודדו מגרורה בכבד של מטופל עם אינסולינומה, ואלה הם: chromogranin-116-301-amide, חלבון עם 186 חומצות אמינו, הנוצר מביקוע לאחר הדו-פפטיד Lys-Arg בעמדות 114-115, היוצר betagranin שבמקור בודד מפנקריאס של חולדה. הצורה הנוספת היא chromogranin-254-301, חלבון עם 48 חומצות אמינו.
סינתזה והפרשה של פנקראסטטין
כאמור PST הוא חלבון רגולאטורי הנוצר מביקוע של כרומוגרנין, המשמש קדם-הורמון למספר פפטידים פעילים ביולוגית. הביקוע הפרוטאוליטי של כרומוגרנין מתרחש בתוך התא ואף מחוצה לו. המקור הבלתי ישיר העיקרי של PST בפלזמה הם תאי chromaffin המהווים מקור עיקרי של כרומוגרנין בצירקולציה. ביקוע תוך-תאי ליצירת PST, נוצר מפעילות פרוטאזות כמו prohormone convrtase-2 ו-carboxypeptidase-H. הביקוע החוץ-תאי של כרומוגרנין, מתבצע על ידי פרוטאזות המשתחררות מגרנולות בתאי chromaffin. הביקוע של כרומוגרנין מתבצע בשלמותו בתאים אנדוקריניים של הלבלב ושל הקיבה, שני אתרים בהם אמנם נוצר בעיקר PST.
יצירה מוגברת של PST נצפתה בתאי אינסולינומה, בהשוואה לתאים באיי לנגרהנס בלבלב. גם תאי δ מפרישי סומאטוסטטין, מפרישים PST. תאים דמוי-אנטרוכרומפין (ECL) שמקורם באנטרוּם של הקיבה, מיצגים את המערכת הפיזיולוגית המאופיינת ביותר של שחרור PST. תאים אלה מגיבים לגירוי על ידי gastrin על ידי שהם מגבירים את הפרשת PST וכן את ייצור mRNA של כרומוגרנין.
ההשפעות הביולוגיות של פנקראסטטין על הפרשות הלבלב
ההפרשות האנדוקריניות של הפנקריאס: PST תואר לראשונה כמעכב של הפרשת אינסולין בהשריית רמת גלוקוזה מוגברת, מבלוטת הלבלב של חזיר, בעיקר בפאזה הראשונה של הפרשת אינסולין, ומאז התצפיות המקוריות אוששו תצפיות אלה גם במחקרים in vitro וגם in vivo עם תאי לבלב של חולדה. בשורת התאים RIN m5F ממקור של אינסולינומה בחולדה, נמצא ש-PST מעכב ספציפית הפרשת אינסולין המגורה על ידי גליצראלדהידים, על ידי carbachol או על ידי ionophore A23187, שכן ידוע שמנגנון הפרשת PST מעלה ישירות רמת סידן בציטוזול של תאי β.
לא נמצא ש-PST מעכב הפרשת אינסולין המגורה על ידי mastoparan, או על ידי אינקובציה של 30 דקות עם PMA או phorbol myristate acetate esther, כאשר מנגנוני הפעולה של PST אינם תלויים בסידן. PST מעכב הפרשת אינסולין המושרית על ידי גירויים שונים כמו גירויים פיזיולוגיים (גלוקוזה וארגינין), גירויים הורמונאליים (GIP, VIP, גלוקגון, ו-CCK-8) ואפילו גירויים פרמקולוגיים כמו אלה של סולפוניל-אוריאה ו-IBMX או 3-isobutyl-1- methylxanthin. בניסויים על ידי פרפוזיה של פנקריאס של חולדה, לא השפיע PST על הפרשת סומטוסטטין וגלוקגון. ההשפעות של PST יכולות להיות תלויות בסוג החיה הנבחנת, שכן PST היה ללא כל השפעה על הפרשת אינסולין המושרית על ידי גלוקוזה בפנקריאס של כלב ושל חזיר in vivo.
אחד המחקרים החלוציים על השפעות PST על ההפרשות האנדוקריניות של בלוטת הלבלב, הוא זה של Ahrēn וחב', שהתפרסם בשנת 1988 ב-Diabetes. חוקרים אלה בחנו השפעת PST על הפרשת אינסולין וגלוקגון בעכבר. הם מצאו שעירוי תוך-ורידי של 4.0 ננומול'/ק"ג של PST, הפחית את רמתו הבסיסית של אינסולין בפלזמה תוך 6 דקות מרמה של 55±8 מיקרו יחידות למ"ל בעכברים לא מטופלים, ל- 21±7 מיקרו יחידות למ"ל בעכברים מוזרקי PST, עם מובהקות של p<0.01. פנקראסטטין עיכב גם את תגובת אינסולין בפלזמה הן לעליה ברמת גלוקוזה, כמו גם לאגוניסט הכולינרגי carbachol.
יתרה מכך, 2 דקות לאחר עירוי PST, רמת גלוקגון בפלזמה עלתה מ-112±20 בעכברים לא מוזרקים ל-319±10 פיקוגרם/מ"ל (p<0.001). לעומת זאת, PSTלא השפיע על רמת גלוקגון בפלזמה המושרית על ידי carbachol. חסימה אדרנרגית משולבת על ידי טיפול מוקדם עם phentolamine ו-propranolol לא מנעה את השפעת PST על רמות אינסולין בפלזמה, כאשר נמנעה ההגדלה ברמת גלוקגון. כלומר, בעכבר השפעת PST היא בהפחתת רמת אינסולין, בעיכוב הפרשת אינסולין המושרית על ידי גלוקוזה והמערכת הכולינרגית, בעידוד הפרשת גלוקגון ובהשריית היפרגליקמיה. PST מעכב כמו כן גם הפרשה של סומטוסטטין.
ההפרשות האקסוקריניות של הפנקריאס: PST הוא בעל השפעה מגרה קלה על הפרשת עמילאז מהמערכת האקסוקרינית של הלבלב. ל-PST יש השפעה מעכבת על ההפרשה האקסוקרינית בחולדות לאחר גירוי פיזיולוגי כגון ארוחה, או של CCK-8 או גירוי של עצב הואגוס. ההשפעה המעכבת של ההפרשה האקסוקרינית יכולה להיווצר על ידי PST ממקור חזיר, בקר, חולדה או של אדם. כל ארבעת ה-PSTs הללו הם בעלי השפעה המתווכת על ידי שחרור קדם-סיפטי של אצטילכולין מהמערכת הואגאלית.
הפרשת PST מהקיבה
תאים דמויי-אנטרוכרומפין (ECL) באנטרוּם של הקיבה, הם מקור חשוב להפרשת PST, ומשחקים תפקיד בוויסות הפראקריני של הפרשת חומצת קיבה. PST מעכב הפרשת חומצת קיבה מתאים פריאטליים מבודדים מקיבת חולדה, אך לעומת זאת in vivo PST דווקא מעודד הפרשת חומצת קיבה בכלבים לאחר הזנתם ב-peptone, phenylalanine או גלוקוזה. מנגנון עיכוב זה קשור לעיכוב של גירוי על ידי היסטמין של תאים פריאטליים שניתן לחסימה על ידי pertussis toxin, מה שמעכב רמות mRNA בתא.
השפעת פנקראסטטין על הפרשת הורמון פארא-תירואידי (PTH)
ל-PST השפעה מעכבת על תאי PTH בחזיר ובבקר לאחר גירוי על ידי רמת סידן נמוכה, או באופן לא פיזיולוגי על ידי phorbol esther, זאת בהתאמה טובה להגברת הפרשת PTH כאשר מדגירים תאי פאראתירואיד עם נוגדנים כנגד PST. יתרה מכך, PST גם מעכב את השעתוק של הגנים לכרומוגרנין ול-PTHומפחית את היציבות של mRNA של שני החלבונים האחרונים. יש לציין שכרומוגרנין מאוד נפוץ בבלוטת הפאראתירואיד, אך אין הוא מביא שם ליצירת PST, זאת בגלל חסר האנזימים הפרוטאוליטים prohormone convertase PC2 ו-PC1/3, באופן המונע כמעט לחלוטין ביקועו ויצירת PST. יחד עם זאת, ניתן למצוא PST בתאים הפאראפולקולאריים של התירואיד, שהם תאי C היוצרים קלציטונין, עובדה שמשמשת בסיס להנחה שיש לו תפקיד בוויסות הציר תירואיד-פאראתירואיד.
השפעת פנקראסטטין על ההמוסטאזיס של גלוקוזה (מחקרים in vitro ו-in vivo)
מטבוליזם של גליקוגן בכבד: בהפאטוציטים של עכבר PST מעכב קליטה של גלוקוזה המושרית על ידי אינסולין. בכבד חולדה, יש ל-PST השפעה של גליקוגנוליזה התלויה בסידן. PST גורם להשפעה היפר-גליקמית על ידי הגברת שחרור גלוקוזה מהכבד. ל-PST יש השפעה ישירה על מטבוליזם של גליקוגן שמוצאים בחולדה in vivo אפילו ללא שינויים ברמות הבסיסיות של גלוקגון או של אינסולין. להשפעה הגליקוגנוליטית של PST נמצאה הוכחה במחקרים בתאי הפאטוציטים מבודדים ממקור חולדה, השפעה שהייתה מתווכת על ידי מנגנון התלוי בסידן. בריכוז של 0.1 מיקרומולר PST עודד גליקוגנוליזה בשיעור של 55% בהשוואה לגלוקגון באותו ריכוז, ובשיעור של 75% בהשוואה ל-vasopressin באותו ריכוז.
בנוסף להשפעה הגליקוגנוליטית שלו, PST עיכב כ-45% מסינתזת גליקוגן המושרית על ידי אינסולין, והוא זירז את תהליך הגליקוליזה בהפאטוציטים מגורים על ידי אינסולין בשיעור של 25%. יחד עם זאת, PST לא השפיע על הרמה הבסיסית של סינתזת גליקוגן או על הרמה הבסיסית של תהליך הגליקוליזה ויצירת חומצה לקטית. כמו כן, ההשפעה של PST על תהליכי גליקוליזה מושרים על ידי אינסולין, הושגה רק בריכוזים גבוהים של PST ושל אינסולין. תוצאות אלו רומזות לכך של-PST יש תפקיד במנגנונים הקשורים לתנגודת לאינסולין.
השפעה של פנקראסטטין בשגשוג תאים: נמצא של-PST יש השפעה מעכבת על גדילה ושגשוג תאים פנקריאטיים ותאי הפאטומה בתרבית ממקור חולדה. כן נמצא ש-PST מעכב סינתזה של DNA ושל חלבון בתאי הפאטומה של חולדה. השפעה מעכבת זו הייתה מתווכת על ידי יצירת cGMP וכן על ידי NO. כמו כן נמצא ש-PST גם מעודד פעילות של MAPK או mitogen-activated protein kinase, אנזים שאחראי לגידול תאים. ההשפעה של PST על שגשוג הפאטוציטים כנראה תלויה בזמינות של NO: אם יש חסימה ביצירת NO ,PST מעודד גידול תאים.
ההשפעה של פנקראסטטין על ההמוסטאזיס של גלוקוזה באדיפוציטים
נמצא של-PST יש השפעה ליפוליטית ואנטי-אינסולינית בתאי שומן לבנים. PST מעכב באופן התלוי בריכוזו את הטרנספורט הבסיסי ואת זה המושרה על ידי אינסולין, וכן הוא מעכב את יצירת חומצה לקטית וליפוגנזה באדיפוציטים. PST מעודד הוצאת אנרגיה על ידי מניעת פעילות אינסולין על המטבוליזם האנרגטי. לעומת זאת, PST מעודד סינתזה בסיסית של חלבון או כזאת המושרית על ידי אינסולין.
מחקרים הראו ש-PST מעכב טרנספורט בסיסי של גלוקוזה וגם כזה המושרה על ידי אינסולין. השפעה זו נצפתה כבר בריכוזי PST של 0.1 ננומולר, כאשר PST בריכוז של 10 ננומולר מעכב 50% מהטרנספורט של גלוקוזה המושרה על ידי אינסולין. PST מעכב יצירה של חומצה לקטית בתחום ריכוזים שלו בין 10-100 ננומולר.
אינסולין מגביר את קצב הסינתזה של ליפידים עד פי שלושה, ואילו PST מפחית את ההשפעה הזו של אינסולין ב-25%. ליפוגנזה נמצאה תלויה בריכוז PST כאשר זו הייתה מרבית בריכוז PST של 10 ננומולר, אם כי הסינתזה הבסיסית של ליפידים לא מושפעת משמעותית על ידי PST. כמו כן נמצא ש-PSTהוא בעל השפעה ליפוליטית באדיפוציטים של חולדה, אך השפעה זו עוכבה לחלוטין על ידי אינסולין בריכוז של 10 ננומולר.
ל-PST יש השפעה המגבירה בערך ב-40% את סינתזת חלבונים המושרית על ידי אינסולין. השפעה זו תלויה בריכוז של PST עם השפעה מרבית בריכוז של 10 ננומולר. כמו כן, PST גם מעודד סינתזה בסיסית של חלבונים באופן תלוי-ריכוז, עם השפעה מרבית של 30% בערך בריכוז של 10 ננומולר. PST פועל כהורמון ליפוקינטי וכמעכב של פעילות אינסולין באדיפוציטים של חולדה.
השפעת פנקראסטטין על הוויסות של leptin ושל UCP-2
כידוע לפטין הוא הורמון המופרש מאדיפוציטים שמפחית צריכה קלורית ומגביר הוצאת אנרגיה במסלול העובר את מערכת העצבים המרכזית, ותפקידו מרכזי בהומאוסטאזיס האנרגטי. הביטוי של לפטין מווסת על ידי הצריכה הדיאטתית, אינסולין, גלוקו-קורטיקואידים וקטכולאמינים. 100 ננומולר של PST מעכבים ב-50% את הביטוי של לפטין לאחר 16 שעות של הדגרה, אך השפעה זו לא ניכרה לאחר 24 שעות הדגרה. PST בריכוז של 100 ננומולר, עיכב כמו כן ב-30% את הפרשת לפטין, בהשוואה להפרשת הורמון זה מאדיפוציטים שלא הודגרו עם PST. העיכוב של הפרשת לפטין מאדיפוציטים של חולדה על ידי PST, מתבצע על ידי הפחתת הביטוי של mRNA של לפטין. העיכוב של יצירת לפטין על ידי PST מקבל תמיכה מתוצאות שהושגו באדיפוציטים של עכבר, והפחתת רמות לפטין בפלזמה בעכברי knockout שקיבלו PST כתוסף.
ברקמת שומן חומה מוצאים בעיקר את UCP-1 או uncoupling protein-1, שהוא אחד מ-5 סוגים של UCPs הידועים בשם thermogenins. חלבונים אלה הם טרנס-ממברנליים הנמצאים במיטוכונדריה והם מפחיתים את גרדיאנט הפרוטונים הנוצר בזירחון החמצוני המתרחש במיטוכונדריה. ברקמת השומן הלבנה מוצאים בעיקר את UCP-2, נמצא ש-PST מעודד את הביטוי של mRNA של UCP-2 ב-100% מעל הביטוי בתאי שומן לבנים לא מטופלים עם PST.
תצפיות אלו מצביעות על המשמעות של PST בוויסות המאזן האנרגטי לטווח ארוך. הגירוי של PST באדיפוציטים של חולדה לא השפיע על ביטוי UCP-1 או על זה של PPAR-γ. כיוון ש-protein kinase C קשור אף הוא בשדרוג הביטוי של UCP-2, והוא גם מעכב את הביטוי וההפרשה של לפטין, ניתן היה למנוע את ההשפעה המעכבת של PST על הביטוי וההפרשה של לפטין, כמו גם השפעתו בגירוי הביטוי UCP-2 על ידי חסימת פעילות PKC על ידי 50 ננומולר של bisindolylmaleimide.
איתות של פנקראסטטין באדיפוציטים
האיפיון הפרמקולוגי של הקולטנים ל-PST על פני ממברנות של אדיפוציטים, מראה שקולטנים אלה קשורים לשתי מערכות של חלבוני G, דהיינו Gαq/11 ו-Gαi1,2. רוב הקולטנים של PST קשורים למשפחת חלבוני Gαq/11 המובילים להשפעות מסלול PLC-β3. לעומת זאת האיזופורמים Gαi1,2 משופעלים על ידי PST במידה פחותה על פני ממברנות אדיפוציטים בחולדה. PST מעכב סינתזת גליקוגן וביטוי של לפטין באדיפוציטים של חולדה, וזאת על ידי שפעול של PKC. עיכוב של סינתזת גליקוגן על ידי PST מתבצע על ידי שפעול פעילות GSK-3 או glycogen synthase kinase-3.
פנקראסטטין ותחלואה באדם
העיכוב של הפרשת אינסולין היא לכאורה הפעילות המוכרת ביותר של PST. אך גם פעילויות חוץ פנקראטיות מוכרות כגון עיכוב הפרשת PTH, העידוד של גליקוגנוליזה בכבד או העיכוב של הפרשת קטכולאמינים. אחת התופעות הבולטות היא העלייה בביטוי וברמת PST בסוכרת type 2. בחולים עם יתר לחץ-דם ראשוני (essential hypertension) קיים מתאם חיובי בין רמות PST בפלזמה לבין רמות norepinephrin. נמצא ש-PST נאגר ביחד עם קטכולאמינים בעצבים סיפטתיים היקפיים כמו גם הקדם-הורמון כרומוגרנין A, המשתחרר ביחד עם קטכולאמינים לאחר גירוי סימפטתי.
מחקר נערך בקבוצה של לוקים ביתר לחץ-דם שאינם בעלי עודף משקל בהם רמות PST היו מוגברות ותאמו את הרמות של נור-אפינפרין. מסקנת החוקרים הייתה ש-PST בשילוב עם המערכת הסימפטו-אדרנלית הם כנראה בעלי תפקיד בתנגודת לאינסולין במטופלים אלה, מה שעלול להיות משמעותי בסיבוכים הנובעים מיתר לחץ-דם. בכל אלה עם לחץ דם מוגבר, נמצאה עלייה ברמות PST לאחר העמסת סוכר. כמו כן רמות PST נמצאו מוגברות משמעותית בנשים הרות עם סוכרת הריונית לעומת הריונות ללא-סוכרת (46±2 לעומת 20±3 פיקומול לליטר).
רמות PST בפלזמה בסוכרת type 2 נמצאו גבוהות משמעותית לאחר קליטת גלוקוזה, מה שעשוי להצביע על רגישות-יתר של תאים מייצרי PST בפנקריאס לגלוקוזה. ממצא זה יכול גם לרמז לכך שהפרשת-יתר של PST בחולי סוכרת type 2, עלולה לעכב הפרשת אינסולין בתגובה לגירוי של גלוקוזה, ולהשרות היפר-גליקמיה.
מחקר מקיף של O'Connor וחב' שהתפרסם ב-2005 ב-J Clin Endocrinoi Metabol , קבע שהרמה הבסיסית של PST בפלזמה של אנשים בריאים היא 25.0 ±3.7 פיקוגרם/מ"ל, ולעומת זאת היא מגיעה ל-97.4±22.3 פיקוגרם/מ"ל בחולים עם סוכרת type 2. כמו כן נמצא שרמת PST בפלזמה של אנשים שמנים עם סוכרת type 2 הייתה פי-3.7 גבוהה יותר מזו באנשים עם משקל ממוצע (p=0.009) או באנשים שמנים ללא סוכרת (p=0.024). כאשר שתי קבוצות הנבדקים השמנים (הסוכרתיים והלא-סוכרתיים), נכנסו למשטר של הפחתת משקל למשך חודשיים, הוגברה בהם הרגישות לאינסולין, אם כי ריכוזי PST בפלזמה לא השתנו.
ואריאנטים של PST מאדם והשפעתם במבחני In vitro
בודדו דגימות DNA גנומי מ-180 אנשים השייכים ל-4 מגזרים אתניים (לבנים/אירופים; אפרו-אמריקנים; מזרח אסייתים; לטינים), והתגלו בהם שלושה ואריאנטים טבעיים של PST עם התמרה נקודתית של חומצות אמינו: Arg253Trp ו-Ala256Gly ממוקמים באזור הקרוב לקצה ה-N טרמינאלי של PST, ו-Gly297Ser הממוקם באזור המשומר יחסית של הקצה ה-C טרמינאלי של PST.
נעשתה השוואה לגבי כושר העיכוב של קליטת גלוקוזה מושרית על ידי אינסולין באדיפוציטים של חולדה, בין המקטע הפפטידי הטבעי הסינטתי של PST הידוע כ-chromogranin-273-301-amide, המכיל 29 חומצות אמינו, לבין הואריאנט Gly297Ser בו שוחלפה חומצת האמינו serine ב-glycine בעמדה 297. בניסוי זה השתמשו במקום בגלוקוזה, בנגזרת 2deoxyglucose שאינה עוברת מטבוליזם. למרות ששני הפפטידים של PST, הפפטיד הטבעי וזה המותמר בעמדה 297, עכבו קליטת 2deoxyglucose המושרית על ידי אינסולין, באופן בלתי צפוי, דווקא הפפטיד המותמר היה בעל פוטנציאל עיכוב גדול יותר של קליטת 2deoxyglucose, בעיקר בריכוזי PST נמוכים. ה-IC50, או הריכוז המביא לעיכוב של 50% בקליטת 2-deoxyglucose על ידי אדיפוציטים של חולדה, נקבע לגבי הפפטיד הטבעי של PST כ-600 פיקומולר, בעוד שהריכוז של הפפטיד המומר שנדרש לעיכוב של 50% של המדד האמור, נקבע כ-100 פיקומולר בלבד. לעומת זאת בריכוזים הגבוהים יותר (10 ננומולר) הפפטיד המותמר Gly297Ser הפחית קליטת גלוקוזה על ידי אדיפוציטים של חולדה בתרבית ב-72%, בהשוואה לעיכוב של 82% בקליטת גלוקוזה, שהושג על ידי הפפטיד הטבעי ( 273-301-amide) של PST.
הוראות לביצוע הבדיקה
הנבדק חייב להיות בצום של 10-12 שעות לפני נטילת הדם, ובמידת האפשר אינו צריך לצרוך תרופות שעלולות להשפיע על רמת אינסולין בפרק הזמן של 48 שעות לפני הבדיקה. את הדם יש ליטול במבחנת ספירת-דם (EDTA, פקק סגלגל), ומיד לאחר הסרכוז והפרדת הדם, יש להעביר את הפלזמה למבחנה חדשה ולהקפיא במהירות את הפלזמה המופרדת.
ראו גם
המידע שבדף זה נכתב על ידי פרופ' בן-עמי סלע, המכון לכימיה פתולוגית, מרכז רפואי שיבא, תל-שומר;
החוג לגנטיקה מולקולארית וביוכימיה, פקולטה לרפואה, אוניברסיטת תל-אביב (יוצר הערך)