RASTNI HORMON (SOMATOTROPIN): STRUKTURA, FUNKCIJE - BIOLOGIJA - 2026

Somatotropin (STH) ali rastnega hormona (GH na kratko) je sorazmerno majhen protein, proizveden v stopnji adenohypophysis in vključeni v razvojne procese, vzdolžno gojenje organizma in nadzor različnih metaboličnih procesov.

Je ne-glandotropni hormon. Glandotropni hormoni hipofize izvajajo svoje učinke s spreminjanjem sinteze in sproščanjem drugih hormonov, ki nastajajo v drugih endokrinih žlezah na obrobju organizma.

Sprememba hormona v hipofizi (Vir: Dubaele / Public domain, via Wikimedia Commons)

Glandotropni hormoni so na primer adrenokortikotropin (ACTH), gonadotropini (FSH in LH) in ščitnični stimulirajoči hormon (TSH).

Ne-glandotropni hormoni, ki vključujejo prolaktin in rastni hormon, delujejo brez pomoči katere koli druge endokrine žleze, saj svoje delovanje izvajajo neposredno na ciljnih celicah, katerih delovanje uravnavajo.

Struktura

Rastni hormon je sorazmerno majhen protein, ki se pojavlja v več izoformah. Glavna izoforma je sestavljena iz približno 191 aminokislin, ima molekulsko maso 22 kDa in izhaja iz daljšega predhodnika peptida (pre-GH) 28 kDa, ki se tudi izloča, vendar nima fizioloških funkcij.

Somatotropin je v svoji strukturi videti evolucijsko homologen prolaktinu in horionskemu somatomamotropinu (CS), ki se proizvaja v posteljici. Takšna je podobnost, za katero velja, da trije tvorijo hormonsko družino.

Približna struktura rastnega hormona (Vir: Roman Bekker, prek Wikimedia Commons)

Sekundarna struktura somatotropina kaže 4 stabilizirane alfa vijake z dvema disulfidnimi mostički, katerih konfiguracija je potrebna za interakcijo hormona z njegovim receptorjem.

Dejstvo v zvezi s strukturo in je vredno izpostaviti, predstavlja dejstvo, da kljub dejstvu, da imajo rastni hormoni različnih vrst izjemne podobnosti s človeškimi, le slednji in primati izvajajo učinke pomembna pri ljudeh.

Lastnosti

Funkcije somatotropina običajno opisujemo kot tiste, povezane z razvojem in rastjo organizma. Tudi tiste, povezane s presnovo, ki vključujejo spremembe v presnovi lipidov in glukoze, ki jih spodbuja hormon.

Rastne funkcije pa lahko štejemo tudi za presnovne, saj vključujejo anabolične funkcije, povezane s sintezo beljakovin, kar ne izključuje nekaterih drugih funkcij brez neposredne povezave s presnovo, kot je razmnoževanje celic.

Nekatere funkcije ali dejanja, ki jih prikazuje somatotropin, ta hormon izvaja neposredno na njegovih belih tkivih, vendar jih veliko izvajajo nekatere druge snovi, katerih sintezo in sproščanje spodbuja rastni hormon.

Sinteza IGF

Prva smer delovanja somatotropina je ravno sinteza teh snovi, ki jih poznamo kot inzulinu podobni rastni faktorji (IGF), od katerih sta bila določena tipa 1 in 2. Označena sta kot IGF1 (najpomembnejša ) in IGF2, glede na njihovo kratico v angleščini.

Ti dejavniki so bili sprva znani in jih še vedno označujejo kot mediatorje aktivnosti somatotropina ali somatomedinov C (IGF1) in A (IGF2) ali tudi kot insulinsko podobno delovanje (NSILA). Sintetizira jih veliko vrst celic, nastajajo pa predvsem v jetrih.

Dejanja STH in IGF1 so zelo raznolika. Nekatere od teh snovi vsaka deluje neodvisno, včasih v povezavi in ​​sinergijsko, včasih pa delujejo antagonistično.

Indukcija rasti

To je eno najpomembnejših ukrepov, ki ga spodbuja somatotropin, vendar se izvaja v povezavi z IGF1. Čeprav obe inducirata rast številnih telesnih tkiv, je njihov najpomembnejši učinek na rast skelet.

Ta končni rezultat je posledica različnih učinkov, ki jih povzroča hormon in IGF1. Vključujejo povečano odlaganje beljakovin s hondrocitnimi in osteogenimi celicami, višjo hitrost reprodukcije teh celic in pretvorbo hondrocitov v osteogene celice; vse to vodi v deponiranje nove kosti.

Med rastjo in razvojem organizma in pred zaprtjem koščenih epifiz se v epifize odlaga nov hrustanec, ki mu sledi pretvorba v novo kost, s katero se diafize podaljšajo in epifize ločijo.

Postopno uživanje epifiznega hrustanca ga izčrpa in kost ne more še naprej rasti. V pozni adolescenci se nato diafize in epifize spojijo na vsakem koncu, rast dolžine kosti pa upočasni in se končno ustavi.

Drugi mehanizem lahko pojasni povečano debelino kosti. Periostealni osteoblasti odlagajo novo kost na staro, osteoklasti pa izločajo staro kost. Če hitrost nalaganja presega stopnjo odstranjevanja, se debelina poveča.

Ker rastni hormon intenzivno stimulira osteoblaste, se lahko pod njegovim učinkom debelina kosti še naprej povečuje, čeprav se njihova dolžina zaradi zaprtja epifize ne spreminja več.

Povečanje odlaganja beljakovin v tkivih

Ta učinek je mogoče doseči z različnimi mehanizmi: povečan transport aminokislin po celičnih membranah, povečan prevod RNA na ravni ribosoma, povečana transkripcija iz DNK v RNK v jedru in zmanjšano katabolizem beljakovin in aminokislin.

Druga presnovna dejanja

V maščobnem tkivu rastni hormon spodbuja lipolizo in sproščanje maščobnih kislin v krvni obtok, s čimer se poveča njegova koncentracija v telesnih tekočinah. Hkrati daje prednost pretvorbi maščobnih kislin v acetilni koencim A in njihovo uporabo kot vir energije v vseh tkivih.

Spodbujanje uživanja maščob skupaj s kopičenjem beljakovin zaradi njegovega anaboličnega učinka vodi do povečanja vitkega tkiva.

Povečanje mobilizacije maščob je lahko tako veliko, da jetra proizvedejo velike količine ocetoocetne kisline, kar vodi v ketozo in lahko razvijejo maščobna jetra.

Vpliv somatotropina glede na presnovo ogljikovih hidratov vključuje zmanjšan vnos glukoze v maščobno in skeletno mišično tkivo, povečano proizvodnjo glukoze v jetrih in povečano izločanje inzulina.

Vsi ti učinki se imenujejo diabetogeni, z visokim izločanjem rastnega hormona pa lahko pride do presnovnih motenj, ki spremljajo diabetes, ki ni odvisen od insulina.

Druge funkcije

Anabolična in mitogena delovanja GH in IGF1 se kažejo tudi v rasti in delovanju srca, jeter, vranice, ščitnice, timusa in jezika. Hormon lahko prispeva k zgostitvi kože, stimulaciji znojnih žlez in rasti las.

V ledvicah poveča hitrost glomerulne filtracije in sintezo kalcitriola, kar daje prednost ne le rasti, temveč tudi mineralizaciji kosti. Spodbuja tudi sintezo eritropoeze in fibrinogena ter imunski odziv s stimulacijo limfocitov T in makrofagov.

Receptorji za somatotropin

Dejanja somatotropina, vključno s spodbujanjem sinteze insulinu podobnih rastnih faktorjev, se posredujejo z njegovo vezavo na specifične receptorje, izražene na membranah ciljnih celic.

Obstajata dve obliki teh receptorjev, od katerih je druga kratka (okrnjena) različica prvega; okrnjena oblika, ki zavira delovanje dolgega receptorja, in če postane prekomerno izražena, bi povzročila neobčutljivost tkiva na hormon.

Dolgi receptor je sestavljen iz 638 aminokislin in ima zunajcelično domeno 250, transmembransko alfa vijačnico okoli 38 in znotrajcelično domeno 350 aminokislin. Vsaka molekula somatotropina se na koncu veže na dve molekuli receptorjev in povzroči tako imenovano dimerizacijo receptorjev.

Ta dimerizacija aktivira JAK2 proteinske kinaze, ki se nahajajo na medceličnih koncih vsakega receptorskega monomera, in te aktivne kinaze fosforilirajo druge substrate, kot sta STAT5 in samatotropinski receptor.

Fosforilirane molekule STAT5 so prav tako podvržene dimerizaciji, zaradi česar so zelo natančni regulatorji izražanja genov in sinteze beljakovin.

Proizvodnja

Somatotropin se sintetizira na ravni somatotropnih celic adenohipofize. Te celice se intenzivno obarvajo s kislimi snovmi, zato jih imenujemo tudi acidofilne. Skupaj so najpogostejša celična skupina v žlezi, saj predstavljajo 50% od skupno 5 različnih vrst.

Na dolgi roki človeškega kromosoma 17 obstaja genetski kompleks 5 genov, ki kodira različne izoforme rastnega hormona in človeškega horionskega somatomamotropina (hCS).

Eden od njih je hGH-N ali normalen, ki kodira najbolj obilno obliko človeškega rastnega hormona, to je omenjeni 22 kDa in predstavlja 75% celotnega rastnega hormona v obtoku.

Njegova sporočilna RNA se "spoji", da proizvede manjšo obliko hormona, 20 kDa, ki nima 32-46 ostankov aminokislin in predstavlja 10%.

Drugi gen (hGH-V) se izraža predvsem v posteljici in kodira variantno obliko hGH, od katere se v obtoku med nosečnostjo pojavijo le pomembne količine. Ostali 3 geni kodirajo izoforme človeškega horionskega somatomamotropina.

Izpustite

Tako sinteza kot izločanje ali sproščanje rastnega hormona se uravnavata s stimuliranjem in zaviranjem dejavnikov teh funkcij.

Stimulativni vplivi

Glavni humoralni vplivi, ki spodbujajo sintezo in izločanje somatotropina, vključujejo peptide GHRH (rastni hormon, ki sprošča hormon) in Ghrelin.

Hormon rastnega hormona, ki sprošča (GHRH), je hipotalamični peptid, ki obstaja v dveh različicah 40 in 44 aminokislin. V somatotrofnih celicah vodi do sinteze cAMP in aktiviranja transkripcijskega faktorja PIT1, specifičnega za rastni hormon.

Ghrelin je endogeni sekretorni rastni hormon. To je peptid približno 28 aminokislin, sintetiziranih na nivoju hipotalamusa in v želodcu. Deluje sinergistično z GHRH, katerega sproščanje spodbuja, hkrati pa zavira sproščanje somatostatina. Deluje prek receptorjev, ki aktivirajo fosfolipazo C.

Nekateri presnovni parametri, kot so hipoglikemija, nizka vsebnost prostih maščobnih kislin v krvi in ​​visoke koncentracije aminokislin, so pomembni dražljaji za izločanje rastnega hormona.

Drugi faktorji, ki jih štejemo, so akutni stres, obremenitev telesa, bolečine, spolni steroidi (puberteta), dopamin, stimulacija receptorjev α2, acetilholin, galanin, serotonin in β-endorfin.

Inhibicijski vplivi

Sem spadajo somatostatin ali hormon zaviralca sproščanja rastnega hormona (GHRIH) in negativne povratne informacije.

Somatostatin je 14 aminokislinski hipotalamični peptid, ki zavira izločanje rastnega hormona, ne pa tudi njegove sinteze. V prebavilih se sintetizira dolga različica 28 aminokislin. Obe varianti se vežeta na isti receptor in zavirata ciklično sintezo AMP.

Kar zadeva negativne povratne informacije, sproščeno GH z avtokrinskim delovanjem zavira njegovo nadaljnje sproščanje. IGF1 zavira rastni hormon, ki sprošča hormon v hipotalamusu, in stimulira somatostatin, medtem ko zavira sintezo GH v hipofizi.

Nekateri presnovni parametri, kot so hiperglikemija, visoke ravni prostih maščobnih kislin v plazmi in nizke ravni aminokislin, so zaviralci izločanja somatotropina.

Zaviralci so tudi prehlad, kronični stres, prizadetost, progesteron, pomanjkanje ščitničnih hormonov, primanjkljaj ali presežki kortizola in stimulacija β2 adrenergičnih receptorjev.

Odmerjanje

Terapevtska uporaba biosinteziranega rastnega hormona je indicirana za zdravljenje stanj, pri katerih se kaže pomanjkanje izločanja, hipofizni škrat in pri otrocih zaradi Turnerjevega sindroma.

Dajanje se izvede v obliki raztopine za injiciranje, rekonstruirane iz viale, ki vsebuje liofilizat s 40 ie biosintetskega hormona in ki se ji doda priloženi 2 ml 0,9% raztopine natrijevega klorida.

Pri pomanjkanju rastnega hormona pri otrocih se priporoča med 0,07 in 0,1 ie / kg telesne teže na dan. Pri Turnerjevem sindromu 0,14 ie / kg telesne teže na dan. Za pomanjkanje rastnega hormona pri odraslih: 0,018 do 0,036 ie / kg telesne teže na dan.

Učinki uredijo

Terapevtsko dajanje rastnega hormona lahko spremljajo nekateri neželeni stranski učinki, kot so očitna preobčutljivost skozi generalizirano urtikarijo, hipoglikemija na tešče, vnetje na mestu injiciranja in začasni glavobol.

Opisan je razvoj določene benigne intrakranialne hipertenzije, pogostejši pri otrocih in manj pri odraslih.

Glede presnove ogljikovih hidratov so poročali o razvoju diabetesa mellitusa pri bolnikih, ki se zdravijo z rastnim hormonom.

Glede mišično-skeletnega sistema obstajajo dokazi o vnetnem miozitisu z mialgijo in mišično šibkostjo, ki ga povzroča ne hormon, ampak morda metakrezol, ki se v formuli uporablja kot konzervans.

Poročali so o ginekomastiji, anemiji in akutnem pankreatitisu.

Reference

1. Ganong WF: Hipofiza, 25. izd. New York, McGraw-Hill Education, 2016.
2. Guyton AC, dvorana JE: Hormoni hipofize in njihovo obvladovanje hipotalamusa, v učbeniku medicinske fiziologije, 13. izd., AC Guyton, dvorana JE (ur.). Philadelphia, Elsevier Inc., 2016.
3. Lang F, Verrey F: Hormone, v Physiologie des Menschen mit Pathophysiologie, 31. izd., RF Schmidt in sod. (Ur.). Heidelberg, Springer Medizin Verlag, 2010
4. Voigt K: Endokrines System, v Physiologie, 6. izd; R Klinke in sod. (Ur.). Stuttgart, Georg Thieme Verlag, 2010.
5. Widmaier EP, Raph H in Strang KT: Endokrini sistem. Hipotalamus in hipofiza v Vanderjevi človeški fiziologiji: Mehanizmi telesnega delovanja, 13. izd .; EP Windmaier et al (eds). New York, McGraw-Hill, 2014.