Amilin

Amilin veya adacık amiloid polipeptidi (IAPP), 37 kalıntılı peptit hormonudur. Pankreasın β hücrelerinden yaklaşık 100:1 (insülin:amilin) oranında insülin ile eşgüdümlü olarak salgılanmaktadır. Amilin, mide boşalmasını yavaşlatarak ve tokluğu artırarak glisemik düzenlemede rol oynamaktadır, böylelikle yemek sonrasında kan şekeri düzeylerindeki ani artışları önlemektedir.
IAPP, 89-kalıntı kod dizisinden işlenir. Proadacık amiloid polipeptidi (proIAPP, proamilin, proadacık proteini), 67 amino asitten olup 7404 Dalton pro-peptit olarak pankreasın beta hücrelerinde (β hücreleri) üretilir ve amilin üretmek için proteaz klevajı (yarılması) da içinde olmak üzere posttranslasyonel modifikasyon geçirir.
Üretim
ProIAPP, 89 amino asitlik kodlama dizisinin translasyonundan sonra 22 amino asitlik sinyal peptidinin hızla yarılmasının ardından ortaya çıkan 67 amino asitten oluşmaktadır. İnsandaki dizisi şöyledir (N-terminalinden C-terminaline):
(MGILKLQVFLIVLSVALNHLKA) TPIESHQVEKR^ KCNTATCATQRLANFLVHSSNNFGAILSSTNVGSNTYG^ KR^ NAVEVLKREPLNYLPL. Sinyal peptidi; proteinin translasyonu sırasında taşınmaktadır ve endoplazmik retikulum içine aktarılmaktadır. Endoplazmik retikulumun içine girdikten sonra 2 ve 7 numaralı sistein kalıntıları arasında bir disülfür bağı oluşmaktadır. Daha sonra salgı yolağında prekürsör (öncü), ek proteolize ve posttranslasyonel modifikasyona tabi tutulmaktadır (^ ile gösterilmiştir). 11 amino asit, proprotein konvertaz 2 (PC2) enzimi ile N-terminalinden çıkarılırken 16 amino asit, proprotein konvertaz 1/3 (PC1/3) tarafından proIAPP molekülünün C-terminalinden çıkarılır. C-terminalinde Karboksipeptidaz E daha sonra terminal lizin ve arjinin kalıntılarını çıkarır. Bu yarılma sonucu ortaya çıkan terminal glisin amino asidi, peptidilglisin alfa amitleyici monoksijenaz (PAM) enziminin bir amin grubunu eklemesine olanak sağlamaktadır. Bundan sonra, prekürsör protein proIAPP'den biyolojik olarak aktif olan IAPP'ye dönüşüm tamamlanmıştır (IAPP dizisi: KCNTATCATQRLANFLVHSSNNFGAILSSTNVGSNTY).
Düzenlenme
Belli bir dereceye kadar hem IAPP hem de insülin, pankreasın β hücreleri tarafından üretilmektedir, bozulmuş β hücresi fonksiyonu (lipotoksisite ve glukotoksisiteye bağlı olarak) hem insülin hem de IAPP üretimini ve salgılanmasını etkileyecektir.
İnsülin ve IAPP, ortak bir düzenleyici promotör motifini paylaştıkları için benzer faktörlerle düzenlenir. IAPP promotörü, aynı zamanda, tümör nekroz faktörü alfa ve yağ asitleri gibi insülini etkilemeyen uyaranlarla da etkinleştirilir. Tip 2 diyabetin tanımlayıcı özelliklerinden biri insülin direncidir. Tip 2 diyabet, vücudun insülini etkili bir biçimde kullanamadığı ve artan insülin üretimiyle sonuçlandığı bir durumdur; proinsülin ile proIAPP birlikte salgılandığından, bu durum aynı zamanda proIAPP üretiminde de bir artışa neden olmaktadır. IAPP'ın düzenlenmesine ilişkin çok az şey bilinmesine karşın, insülinle bağlantısı, insülini etkileyen düzenleyici mekanizmaların da IAPP'yi etkilediğini göstermektedir. Bu nedenle kan glikoz düzeyleri, proIAPP sentezinin düzenlenmesinde önemli bir rol oynamaktadır.
İşlev
Amilin, endokrin pankreasın bir parçası olarak işlev görmektedir ve glisemik kontrole katkıda bulunmaktadır. Bu peptit, pankreas adacıklarından kan dolaşımına salgılanmaktadır ve böbrekteki peptidazlar tarafından temizlenmektedir. İdrarda bulunmamaktadır.
Amilinin metabolik işlevi, plazmada besin (özellikle glikoz) oluşumunun bir inhibitörü olarak belirgin olarak ayırt edicidir. Bu nedenle, insülinin sinerjik bir ortağı olarak işlev görmektedir ve bununla birlikte yemeklere yanıt olarak pankreasın beta hücrelerinden salgılanmaktadır. Genel etki, yemekten sonra kandaki glikozun belirginleşme hızını (Ra) yavaşlatmaktır; bu durum; gastrik boşalmayı yavaşlatmanın koordinasyonu ile sindirim salgısının inhibisyonu (mide asidi, pankreas enzimleri ve safranın boşaltılması) aracılığıyla ve bunun sonucunda besin alımındaki azalma aracılığıyla gerçekleştirilmektedir. Glukoneojenik glukagon hormonunun salgılanmasının engellenmesi yoluyla kanda yeni glukoz oluşumu azaltılmaktadır. Çoğunlukla beyin sapının glukoza duyarlı bir kısmı olan area postrema aracılığıyla gerçekleştirilen bu eylemler, hipoglisemi sırasında baskınlaşabilir. Toplam insülin gereksinimini toplu olarak azaltmaktadır.
Amilin; "kalsitonin" ve "kalsitonin geni ile ilgili peptit" ile ilişkili peptitler ile birlikte kemik metabolizmasında da görev yapmaktadır.
Gen düzeyinde amilin ifadesi susturulmuş kemirgenlerde, yiyecek tüketiminin ardından normal bir iştah azalması bulunmamaktadır. Birçok nöropeptid gibi amitlenmiş bir peptid olduğundan, iştah üzerindeki etkiden sorumlu olduğuna inanılmaktadır.
Yapı
IAPP'nin insan formu, sisteinin 2 ve 7 kalıntıları arasında bir disülfür köprüsü ile birlikte KCNTATCATQRLANFLVHSSNNFGAILSSTNVGSNTY amino asit dizilimine sahiptir. Amilinin tam biyolojik etkinliği için hem amitlenmiş C-terminali hem de disülfür köprüsü gereklidir. IAPP, in vitro amiloid fibrilleri oluşturabilir. Fibrillenme tepkimesi bünyesinde erken prefibriler yapılar, beta hücreleri ve insülinom hücre kültürleri için son derece toksiktir. Daha sonraları amiloid lif yapılarının da hücre kültürleri üzerinde bazı sitotoksik etkilerinin bulunduğu görülmüştür. Çalışmalar, fibrillerin son ürün olduğunu ve genel olarak amiloid proteinlerin/peptitlerin mutlaka en toksik formu olmadığını göstermiştir. Fibril oluşturmayan bir peptid (insan amilininin 1-19 kalıntısı) tam uzunluktaki peptid gibi toksiktir, ancak ilgili sıçan amilininin segmenti toksik değildir. Ayrıca katı hal NMR spektroskopisi ile insan amilin fragmanlarının 20-29 fragmanının membranlarının olduğu da gösterilmiştir. Sıçanlar ve fareler, in vitro amiloid fibrilleri oluşturma eğilimi tamamen görülmemiş olmasına karşın, amiloid fibrillerin oluşumunu önlediğine inanılan altı ikameye (bunların üçü 25., 28. ve 29. konumlardaki prolin ikameleridir) sahiptir. Sıçan IAPP'si, transgenik kemirgenlerde aşırı ifade edildiğinde beta hücreleri için toksik değildir.
Geçmiş
IAPP, 1987'de diyabetle ilişkili adacık amiloid birikintilerinin ana bileşeni olarak iki grup tarafından bağımsız olarak tanımlanmıştır.
Adlandırmadaki farklılık büyük ölçüde coğrafi niteliktedir; Avrupalı araştırmacılar IAPP'yi tercih edelerken, Amerikalı araştırmacılar amilini tercih etme eğilimindedirler. Bazı araştırmacılar, ilaç kuruluşları ile karıştırılabileceği gerekçesiyle "amilin" kullanımını önermemektedirler.
Klinik önemi
ProIAPP, Tip 2 diyabet ve adacık β hücrelerinin yitimiyle ilişkilendirilmiştir. ProIAPP'nin agregasyonu ile başlatılan adacık amiloid oluşumu, adacık β hücrelerinin bu ilerleyici kaybına katkıda bulunabilir. ProIAPP'nin, IAPP'nin kümeleşmesine ve amiloid oluşturmasına olanak sağlayan ilk granülleri oluşturduğu ve bunun da β hücrelerinin amiloid kaynaklı apoptozuna yol açabileceği düşünülmektedir.
IAPP, insülin ile birlikte eşgüdümlü salgılanır. Tip 2 diyabette insülin direnci, insülin üretimi için daha fazla talep yaratmaktadır ve bu durum da proinsülin salgılanmasıyla sonuçlanmaktadır. ProIAPP eş zamanlı olarak salgılanır, ancak bu öncü (prekürsör) molekülleri sırasıyla insülin ve IAPP'ye dönüştüren enzimler yüksek salgı seviyelerine ayak uyduramamaktadır ve sonuçta proIAPP'nin birikmesine yol açmaktadır.
Özellikle, N-terminal yarılma bölgesinde meydana gelen proIAPP işlemenin hasar görmesi, amiloidin başlatılmasında kilit bir etkendir. ProIAPP'nin posttranslasyonel modifikasyonu hem karboksi terminalinde hem de amino terminalinde meydana gelmektedir, ancak amino terminalinin işlenmesi daha sonra salgı yolağında gerçekleşmektedir. Bu durum, salgılamanın yüksek talep gördüğü koşullar altında hasarlanmış işleme sürecine daha duyarlı olmasının bir nedeni olabilir. Bu nedenle, Tip 2 diyabet rahatsızlıkları (yüksek glukoz konsantrasyonlarının yanı sıra insülin ile IAPP için artan sekretuvar talepte artış) proIAPP'nin N-terminal işleminde bozulmaya yol açabilir. İşlenmemiş proIAPP daha sonra IAPP'nin birikebileceği ve amiloid oluşturabileceği çekirdek görevi görebilir.
Amiloid oluşumu, adacık β hücrelerinde apoptozun veya programlanmış hücre ölümünün ana aracısı olabilir. Başlangıçta proIAPP, hücre içindeki salgı veziküllerinde toplanır. ProIAPP, veziküller içinde olgunlaşmış IAPP'yi toplayarak hücre içi amiloid oluşturan bir tohum görevi görür. Veziküller salındığında, amiloid hücre dışında daha da fazla IAPP topladıkça büyür. Genel etki, iyonların β hücrelerine akışıyla başlatılan bir apoptoz zinciridir.
Özetle, proIAPP'nin N-terminal işlenmesinde hasarlanma, amiloid oluşumunu ve β hücresi ölümünü başlatan önemli bir etkendir. Bu amiloid birikintileri, Tip 2 diyabette pankreasın patolojik özellikleridir. Bununla birlikte, amiloid oluşumunun tip 2 diyabete dahil olduğu mu yoksa tip 2 diyabetin yalnızca bir sonucu mu olduğu hala belirsizdir. Buna karşın, amiloid oluşumunun Tip 2 diyabetli hastalarda çalışan β hücrelerini azalttığı açıktır. Bu durum, proIAPP işlemenin onarılmasının hücre ölümünü önlemeye yardımcı olabileceğini ve böylece Tip 2 diyabet için potansiyel bir tedavi edici yaklaşım olarak umut verebileceğini göstermektedir.
Adacık amiloid polipeptidinden (IAPP veya amilin) türetilen amiloid birikintileri, genellikle diabetes mellitus tip 2'den muzdarip olan veya bir insülinom kanseri olan hastaların pankreas adacıklarında bulunmaktadır. Amilinin tip 2 diyabet gelişimi ile ilişkisinin bir süredir bilinmesine karşın etken olması yönünden doğrudan rolünün belirlenmesi daha zor olmuştur. Son sonuçlar, amilinin, Alzheimer hastalığı ile ilişkili ilgili beta-amiloid (Abeta) gibi, insülin üreten beta hücrelerinde apoptotik hücre ölümüne neden olabileceğini, bunun da tip 2 diyabetin gelişimi ile ilgili olabilecek bir etki olabileceğini düşündürmektedir.
2008 yılında yapılan bir çalışmada, leptine karşı hipotalamik duyarlılığı geri kazandırarak diyetle indüklenmiş obez sıçanlarda leptin ve amilinin birlikte uygulanmasıyla birlikte kilo kaybı için sinerjistik bir etki bildirilmiştir. Bununla birlikte, klinik çalışmalarda, daha önce tamamlanmış bir klinik çalışmada ilacı alan iki hastada metreleptinin kilo verme etkisini nötralize etmiş olabilecek antikor etkinliğini içine alan bir sorun yaşandığında bu çalışma 2011 yılında Faz 2'de durdurulmuştur. Bu çalışma, insan hormonu leptininin bir sürümü olan metreleptini; amilinin diyabet ilacı olan Symlin'in, pramlintidi tek bir obezite tedavisinde birleştirmiştir. Son olarak, yakın zamanda yapılan bir proteom çalışması, insan amilininin beta-amiloid (Abeta) ile ortak toksisite hedeflerini paylaştığını göstererek, tip 2 diyabet ve Alzheimer hastalığının ortak toksisite mekanizmalarını paylaştığına ilişkin kanıtlar sağlamıştır.
Farmakoloji
25, 26 ve 29 konumlarında prolin ikameleri olan insan amilininin sentetik bir analoğu veya pramlintid (marka adı Symlin), 2005 yılında hem tip 1 diabetes mellitus hem de tip 2 diabetes mellitus olan hastalarda yetişkin kullanımı için onaylanmıştır. Ayrı ayrı, ancak her ikisi de yemekten önce enjekte edilen insülin ve pramlintid, yemek sonrası glikoz dalgalanmasını kontrol etmek için birlikte çalışmaktadır.
Amilin, kısmen insülini parçalayan enzim tarafından parçalanmaktadır.
Reseptörler
Amilinin yüksek afinite ile bağlandığı en az üç farklı reseptör kompleksi var gibi görünmektedir. Üç kompleksin tamamı, çekirdekte kalsitonin reseptörünü, artı üç reseptör etkinliğini değiştiren proteinden birini, RAMP1, RAMP2 veya RAMP3'ü içerir.