HORMON RASTA (SOMATOTROPIN): STRUKTURA, FUNKCIJE - BIOLOGIJA - 2025

Somatotropin (STH) ili hormona rasta (GH za kratko) je relativno mali protein proizveden u na razini adenohipofizi i koji su uključeni u razvojnim procesima, uzdužni rast organizma i kontrole različitih metaboličkih procesa.

To je ne-glandotropni hormon. Glandotropni hormoni hipofize pokazuju svoje učinke modifikacijom u sintezi i oslobađanju drugih hormona proizvedenih u drugim endokrinim žlijezdama na periferiji tijela.

Promjena hormona u hipofizi (Izvor: Dubaele / Public domain, via Wikimedia Commons)

Glandotropni hormoni su, na primjer, adrenokortikotropin (ACTH), gonadotropini (FSH i LH) i hormon štitnjače (TSH).

Ne-glandotropni hormoni, sa svoje strane, a među koje su uključeni prolaktin i hormon rasta, djeluju bez pomoći bilo koje druge endokrine žlijezde, jer svoje djelovanje vrše izravno na ciljane stanice čije aktivnosti reguliraju.

Struktura

Hormon rasta je relativno mali protein koji se javlja u nekoliko izoforma. Glavni izoform sastoji se od oko 191 aminokiselina, ima molekulsku masu 22 kDa, a dolazi od duljeg predhodnika peptida (pre-GH) od 28 kDa, koji se također izlučuje, ali nema fiziološke funkcije.

Somatotropin se u svojoj strukturi čini evolucijski homolognim prolaktinu i korionskom somatomamotropinu (CS), koji se stvara u placenti. Takva je sličnost da se smatra da troje čine hormonsku obitelj.

Približna struktura hormona rasta (Izvor: Roman Bekker, putem Wikimedia Commons)

Sekundarna struktura somatotropina pokazuje 4 stabilizirana alfa helika s dva disulfidna mosta čija je konfiguracija potrebna za interakciju hormona s njegovim receptorom.

Činjenica u odnosu na strukturu i vrijedna isticanja predstavljena je činjenicom da uprkos činjenici da hormoni rasta različitih vrsta imaju izvanredne sličnosti s ljudskim, samo potonji i primati imaju učinke značajan za ljude.

Značajke

Funkcije somatotropina obično se opisuju kao one povezane s razvojem i rastom organizma. Također one povezane s metabolizmom, koji uključuju promjene u metabolizmu lipida i glukoze koje potiče hormon.

Funkcije rasta, međutim, također se mogu smatrati metaboličkim jer uključuju anaboličke funkcije povezane s sintezom proteina, što ne isključuje neke druge funkcije bez izravne povezanosti s metabolizmom, poput proliferacije stanica.

Neke funkcije ili djelovanja prikazana somatotropinom vrši ovaj hormon izravno na svojim bijelim tkivima, ali mnoge od njih izvode neke druge tvari čija sinteza i oslobađanje potiču hormon rasta.

IGF sinteza

Prva linija djelovanja somatotropina je upravo sinteza ovih tvari koje su poznate kao inzulinski faktori rasta (IGF), od kojih su identificirani tipovi 1 i 2. Oni su označeni kao IGF1 (najvažniji) i IGF2, prema njihovoj kratici na engleskom jeziku.

Ti su faktori u početku poznati i još uvijek su označeni kao posrednici aktivnosti somatotropina ili somatomedina C (IGF1) i A (IGF2) ili kao ne-supresivna aktivnost slična inzulinu (NSILA). Sintetiziraju ih mnoge vrste stanica, ali proizvode se prvenstveno u jetri.

Djelovanje STH-a i IGF1 vrlo je raznoliko. Neke od ovih tvari djeluju neovisno, ponekad zajedno i sinergistički, a ponekad djeluju antagonistički.

Indukcija rasta

Ovo je jedna od najvažnijih akcija koju promovira somatotropin, ali izvedena u suradnji s IGF1. Iako oba potiču rast brojnih tjelesnih tkiva, njihov najistaknutiji učinak ima na rast kostura.

Taj krajnji rezultat proizlazi iz različitih učinaka koje izaziva hormon i IGF1. Uključuju pojačano taloženje proteina od hondrocitnih i osteogenih stanica, povećanu brzinu reprodukcije tih stanica i pretvorbu hondrocita u osteogene stanice; a sve to dovodi do taloženja nove kosti.

Tijekom rasta i razvoja organizma, i prije zatvaranja koštanih epifiza, u epifizima se taloži nova hrskavica, koja slijedi njegovom pretvaranjem u novu kost, čime se dijafiza produljuje, a epifize razdvajaju.

Postupno se troši epifizna hrskavica i trošila ga kost ne može nastaviti rasti. U kasnoj adolescenciji dijafiza i epifiza se tada stapaju na svakom kraju, a rast duljine dugih kostiju usporava i konačno prestaje.

Drugi mehanizam može objasniti povećanu debljinu kostiju. Periostealni osteoblasti talože novu kost na staru, a osteoklasti uklanjaju staru kost. Ako brzina taloženja premašuje stupanj uklanjanja, debljina se povećava.

Kako hormon rasta intenzivno stimulira osteoblaste, pod njegovim se efektima debljina kostiju može i dalje povećavati, iako se njihova duljina više ne mijenja zbog zatvaranja epifiza.

Poboljšanje taloženja proteina u tkivima

Taj se učinak može postići različitim mehanizmima: povećani transport aminokiselina kroz stanične membrane, povećana transformacija RNA na razini ribosoma, povećana transkripcija iz DNK u RNK u jezgru i smanjen katabolizam proteina i aminokiselina.

Ostala metabolička djelovanja

U masnom tkivu hormon rasta potiče lipolizu i oslobađanje masnih kiselina u krvotok, povećavajući tako njegovu koncentraciju u tjelesnim tekućinama. Istodobno, pogoduje pretvorbi masnih kiselina u acetil koenzim A i njihovoj uporabi kao energenta u svim tkivima.

Poticanje upotrebe masti, zajedno s nakupljanjem proteina zbog njegovog anaboličkog učinka, dovode do povećanja mršavog tkiva.

Povećanje mobilizacije masti može biti toliko veliko da jetra proizvodi velike količine octene octene kiseline što dovodi do ketoze i može se razviti masna jetra.

U odnosu na metabolizam ugljikohidrata, učinci somatotropina uključuju smanjeni unos glukoze u masno tkivo i skeletna mišića, povećanu proizvodnju glukoze u jetri i povećanu sekreciju inzulina.

Svi ti učinci nazivaju se dijabetogeni, a visoka sekrecija hormona rasta može reproducirati poremećaje metabolizma koji prate dijabetes tipa II koji nije ovisan o inzulinu.

Ostale funkcije

Anaboličko i mitogeno djelovanje GH i IGF1 se također očituje u rastu i funkciji srca, jetre, slezine, štitnjače, timusa i jezika. Hormon može doprinijeti zadebljanju kože, stimulaciji znojnih žlijezda i rastu kose.

U bubrezima povećava brzinu glomerularne filtracije i sintezu kalcitriola, što pogoduje ne samo rastu, već i mineralizaciji kostiju. Također potiče sintezu eritropoeze i fibrinogena i imunološki odgovor poticanjem T limfocita i makrofaga.

Receptori za somatotropin

Djelovanje somatotropina, uključujući promicanje sinteze inzulinu sličnih faktora rasta, posreduje se njegovom vezanjem na specifične receptore izražene na membranama ciljanih stanica.

Postoje dva oblika ovih receptora, od kojih je drugi kratka (skraćena) varijanta prvog; skraćeni oblik koji inhibira funkciju dugog receptora, a ako postane prekomjerno izražen, stvorio bi neosjetljivost tkiva na hormon.

Dugi receptor sastoji se od 638 aminokiselina i ima izvanstaničnu domenu od 250, transmembransku alfa spiralu od oko 38, i unutarćelijsku domenu od 350 aminokiselina. Svaka molekula somatotropina završava vezanjem na dvije molekule receptora i uzrokuje ono što se naziva dimerizacija receptora.

Ova dimerizacija aktivira JAK2 proteinske kinaze smještene na unutarćelijskim krajevima svakog recepcijskog monomera, a ove aktivne kinaze fosforiliraju druge supstrate kao što je STAT5 i samatotropinski receptor.

Fosforilirane molekule STAT5 također su podvrgnute dimerizaciji što ih čini vrlo preciznim regulatorima ekspresije gena i sinteze proteina.

Proizvodnja

Somatotropin se sintetizira na razini somatotropnih stanica adenohipofize. Te se stanice intenzivno obojavaju kiselim tvarima, zbog čega se nazivaju i acidofilnim. Zajedno su najbrojnija stanična skupina u žlijezdi jer predstavljaju 50% od ukupno 5 različitih vrsta.

Na dugačkoj ruci ljudskog kromosoma 17 postoji genetski kompleks od 5 gena koji kodira različite izoforme hormona rasta i humani horionski somatomamotropin (hCS).

Jedan od njih je hGH-N ili normalan, koji kodira najobilniji oblik ljudskog hormona rasta, a to je 22 kDa koji se spominje i predstavlja 75% ukupnog cirkulirajućeg hormona rasta.

Njegova glasnik RNA podvrgava se "spajanju" da bi se stvorio manji oblik hormona, 20 kDa, kojem nedostaju aminokiselinski ostaci 32-46 i čini 10%.

Drugi gen (hGH-V) eksprimira se prvenstveno u posteljici i kodira varijantni oblik hGH od kojih se u cirkulaciji tijekom trudnoće pojavljuju samo značajne količine. Ostala 3 gena kodiraju izoforme ljudskog korionskog somatomamotropina.

puštanje

I sinteza i izlučivanje ili oslobađanje hormona rasta reguliraju se poticanjem i inhibiranjem faktora ovih funkcija.

Stimulirajući utjecaji

Glavni humoralni utjecaji koji potiču sintezu i izlučivanje somatotropina uključuju peptide GHRH (hormon rasta koji oslobađa hormon) i Ghrelin.

Hormon rasta koji oslobađa hormon rasta (GHRH) je hipotalamični peptid koji postoji u dvije varijante, odnosno 40, odnosno 44 aminokiseline. Dovodi u somatotrofskim stanicama do sinteze cAMP-a i aktiviranja transkripcijskog faktora PIT1 koji je specifičan za hormon rasta.

Ghrelin je endogeni sekretagog hormona rasta. To je peptid s oko 28 aminokiselina sintetiziranih na razini hipotalamusa i u želucu. Djeluje sinergistički sa GHRH čije oslobađanje potiče, istovremeno inhibirajući somatostatin. Djeluje putem receptora koji aktiviraju fosfolipazu C.

Neki metabolički parametri kao što su hipoglikemija, niska razina slobodnih masnih kiselina u krvi i visoke koncentracije aminokiselina važni su poticaji za lučenje hormona rasta.

Ostali čimbenici stimulansa koji se računaju uključuju akutni stres, naprezanje tijela, bol, seksualne steroide (pubertet), dopamin, stimulaciju α2 receptora, acetilkolin, galanin, serotonin i β-endorfin.

Inhibicijski utjecaji

Oni uključuju somatostatin ili hormon inhibicije oslobađanja hormona rasta (GHRIH) i negativne povratne informacije.

Somatostatin je hipotalamični peptid od 14 aminokiselina koji inhibira lučenje hormona rasta, ali ne i njegovu sintezu. Duga varijanta, od 28 aminokiselina, sintetizira se u gastrointestinalnom traktu. Obje varijante se vežu na isti receptor i inhibiraju cikličku sintezu AMP.

Što se tiče negativnih povratnih informacija, oslobođeni GH, autokrinim djelovanjem, inhibira njegovo daljnje oslobađanje. IGF1 inhibira hormon rasta koji luči hormon rasta u hipotalamusu i stimulira somatostatin, dok inhibira sintezu GH u hipofizi.

Neki metabolički parametri kao što su hiperglikemija, visoka razina slobodnih masnih kiselina u plazmi i niska razina aminokiselina su inhibitori izlučivanja somatotropina.

Inhibitori su također prehlada, kronični stres, prekomjerna tjelesna bolest, progesteron, nedostatak hormona štitnjače, manjak ili višak kortizola i stimulacija β2 adrenergičkih receptora.

Doza

Terapijska primjena biosinteziziranog hormona rasta indicirana je za liječenje stanja u kojima je pokazan manjak njegovog izlučivanja, patuljastog hipofize i kratke djece zbog Turnerovog sindroma.

Davanje se vrši u obliku injekcijske otopine rekonstruirane iz bočice koja sadrži liofilizat s 40 IU biosintetskog hormona i kojoj se dodaju prateće 2 ml 0,9% otopine natrijevog klorida.

Kod nedostatka hormona rasta u djece preporučuje se između 0,07 i 0,1 IU / kg tjelesne težine dnevno. Kod Turnerovog sindroma 0,14 IU / kg tjelesne težine dnevno. Za nedostatak hormona rasta kod odraslih: 0,018 do 0,036 IU / kg tjelesne težine dnevno.

Učinci uređivanje

Terapijska primjena hormona rasta može biti popraćena nekim štetnim nuspojavama, poput otvorene preosjetljivosti putem generalizirane urtikarije, hipoglikemije na testu, upale na mjestu uboda i privremene glavobolje.

Opisan je razvoj određene dobroćudne intrakranijalne hipertenzije, češći u djece i rjeđe u odraslih.

Što se tiče metabolizma ugljikohidrata, zabilježen je razvoj šećerne bolesti kod pacijenata koji su primali liječenje hormonom rasta.

U odnosu na mišićno-koštani sustav postoje dokazi o upalnom miozitisu s mialgijom i mišićnom slabošću, proizvedenim ne hormonom, već možda metakrezolom koji se koristi u obliku konzervansa u formuli.

Prijavljeni su ginekomastija, anemija i akutni pankreatitis.

Reference

1. Ganong WF: Žlijezda hipofize, 25. izd. New York, McGraw-Hill Education, 2016.
2. Guyton AC, dvorana JE: Hormoni hipofize i njihova kontrola hipotalamusa, u udžbeniku Medicinske fiziologije, 13. izd., AC Guyton, JE Hall (ur.). Philadelphia, Elsevier Inc., 2016.
3. Lang F, Verrey F: Hormone, u Physiologie des Menschen mit Pathophysiologie, 31. izd., RF Schmidt i dr. (Ur.). Heidelberg, Springer Medizin Verlag, 2010
4. Voigt K: Endokrines System, u Physiologie, 6. izd; R Klinke i dr. (Ur.). Stuttgart, Georg Thieme Verlag, 2010.
5. Widmaier EP, Raph H i Strang KT: Endokrini sustav. Hipotalamus i hipofiza, u Vanderovoj ljudskoj fiziologiji: Mehanizmi tjelesnog funkcioniranja, 13. izd.; EP Windmaier i dr. (Ur.). New York, McGraw-Hill, 2014.