ГОРМОН РОСТА (СОМАТОТРОПИН): СТРОЕНИЕ, ФУНКЦИИ - БИОЛОГИЯ - 2024

Соматотропин (СТГ) , или гормон роста (GH для краткости) является относительно небольшим белком , полученный на на уровне аденогипофиза и участвует в процессах развития, продольном рост организма и контроле различных метаболических процессов.

Это негландотропный гормон. Гландотропные гормоны гипофиза проявляют свое действие через модификацию синтеза и высвобождения других гормонов, вырабатываемых другими эндокринными железами на периферии тела.

Гормональная модификация гипофиза (Источник: Dubaele / Public domain, Wikimedia Commons)

Гландотропные гормоны - это, например, адренокортикотропин (АКТГ), гонадотропины (ФСГ и ЛГ) и тиреотропный гормон (ТТГ).

В свою очередь негландотропные гормоны, в состав которых входят пролактин и гормон роста, действуют без помощи других эндокринных желез, поскольку они оказывают свое действие непосредственно на клетки-мишени, деятельность которых они регулируют.

Структура

Гормон роста - это относительно небольшой белок, который встречается в нескольких изоформах. Основная изоформа состоит примерно из 191 аминокислоты, имеет молекулярную массу 22 кДа и происходит из более длинного пептида-предшественника (пре-GH) 28 кДа, который также секретируется, но не имеет физиологических функций.

По своей структуре соматотропин эволюционно гомологичен пролактину и хорионическому соматомамотропину (ХС), последний продуцируется в плаценте. Сходство таково, что считается, что эти трое образуют гормональную семью.

Примерная структура гормона роста (Источник: Роман Беккер, Wikimedia Commons)

Вторичная структура соматотропина показывает 4 стабилизированные альфа-спирали с двумя дисульфидными мостиками, конфигурация которых необходима для взаимодействия гормона с его рецептором.

Факт, связанный со структурой и заслуживающий внимания, представлен тем фактом, что, несмотря на тот факт, что гормоны роста разных видов имеют поразительное сходство с человеческим, только последний, а также гормоны приматов, оказывают влияние. значительный для человека.

Характеристики

Функции соматотропина обычно описываются как функции, связанные с развитием и ростом организма. Также те, которые связаны с метаболизмом, которые включают изменения метаболизма липидов и глюкозы, вызванные гормоном.

Однако функции роста также можно рассматривать как метаболические, поскольку они включают анаболические функции, связанные с синтезом белка, что не исключает некоторых других функций, не связанных напрямую с метаболизмом, таких как пролиферация клеток.

Некоторые функции или действия, проявляемые соматотропином, оказываются этим гормоном непосредственно на его белые ткани, но многие из них выполняются некоторыми другими веществами, синтез и высвобождение которых стимулируются гормоном роста.

Синтез IGF

Первая линия действия соматотропина - это именно синтез этих веществ, известных как инсулиноподобные факторы роста (IGF), из которых были идентифицированы типы 1 и 2. Они обозначены как IGF1 (наиболее важный ) и IGF2, согласно их аббревиатуре на английском языке.

Эти факторы были изначально известны и до сих пор обозначаются как медиаторы активности соматотропина или соматомединов C (IGF1) и A (IGF2), а также как неподавляющая инсулиноподобная активность (NSILA). Они синтезируются многими типами клеток, но вырабатываются в основном в печени.

Действия STH и IGF1 очень разнообразны. Некоторые из этих веществ действуют независимо друг от друга, иногда в сочетании и синергетически, а иногда действуют антагонистически.

Индукция роста

Это одно из наиболее важных действий, которое стимулирует соматотропин, но выполняется вместе с IGF1. Хотя оба вызывают рост множества тканей тела, их наиболее заметное влияние на рост скелета.

Этот конечный результат вызывается различными эффектами, вызванными гормоном и IGF1. Они включают повышенное отложение белка хондроцитарными и остеогенными клетками, более высокую скорость воспроизводства этих клеток и превращение хондроцитов в остеогенные клетки; все это приводит к отложению новой кости.

Во время роста и развития организма и до закрытия костных эпифизов в эпифизах откладывается новый хрящ с последующим преобразованием в новую кость, при которой диафизы удлиняются, а эпифизы отделяются.

Постепенное потребление эпифизарного хряща истощает его, и кость не может продолжать расти. В позднем подростковом возрасте диафиз и эпифиз затем сливаются на каждом конце, и рост длинных костей замедляется и, наконец, останавливается.

Второй механизм может объяснить увеличенную толщину костей. Остеобласты надкостницы накладывают новую кость на старую, а остеокласты удаляют старую кость. Если скорость наплавки превышает скорость удаления, толщина увеличивается.

Поскольку гормон роста оказывает интенсивную стимуляцию остеобластов, под его воздействием толщина костей может продолжать увеличиваться, хотя их длина больше не изменяется из-за закрытия эпифизов.

Повышение отложения белка в тканях

Этот эффект может быть достигнут с помощью различных механизмов: увеличения транспорта аминокислот через клеточные мембраны, увеличения трансляции РНК на уровне рибосом, увеличения транскрипции ДНК в РНК в ядре и уменьшения катаболизм белков и аминокислот.

Другие метаболические действия

В жировой ткани гормон роста способствует липолизу и высвобождению жирных кислот в кровоток, тем самым увеличивая его концентрацию в жидкостях организма. В то же время он способствует превращению жирных кислот в ацетилкофермент А и их использованию в качестве источника энергии во всех тканях.

Стимуляция употребления жиров вместе с накоплением белков из-за его анаболического действия приводит к увеличению мышечной ткани.

Увеличение мобилизации жира может быть настолько высоким, что печень вырабатывает большое количество ацетоуксусной кислоты, что приводит к кетозу и может развиться ожирение печени.

Что касается углеводного обмена, эффекты соматотропина включают снижение захвата глюкозы жировой и скелетной мышечной тканью, повышенное производство глюкозы в печени и повышенную секрецию инсулина.

Все эти эффекты называются диабетогенными, а высокая секреция гормона роста может воспроизводить метаболические нарушения, сопровождающие инсулинозависимый диабет II типа.

Прочие функции

Анаболическое и митогенное действие GH и IGF1 также проявляется в росте и функционировании сердца, печени, селезенки, щитовидной железы, тимуса и языка. Гормон может способствовать утолщению кожи, стимуляции потовых желез и росту волос.

В почках он увеличивает скорость клубочковой фильтрации и синтез кальцитриола, который способствует не только росту, но и минерализации костей. Он также способствует эритропоэзу и синтезу фибриногена и иммунному ответу за счет стимуляции Т-лимфоцитов и макрофагов.

Рецепторы соматотропина

Действия соматотропина, в том числе стимулирование синтеза инсулиноподобных факторов роста, опосредуются его связыванием со специфическими рецепторами, экспрессируемыми на мембранах клеток-мишеней.

Есть две формы этих рецепторов, вторая из которых является укороченным (усеченным) вариантом первого; усеченная форма, которая подавляет функцию длинного рецептора, и если она становится сверхэкспрессированной, это приводит к нечувствительности тканей к гормону.

Длинный рецептор состоит из 638 аминокислот и имеет внеклеточный домен из 250, трансмембранную альфа-спираль из примерно 38 и внутриклеточный домен из 350 аминокислот. Каждая молекула соматотропина связывается с двумя молекулами рецептора и вызывает так называемую димеризацию рецептора.

Эта димеризация активирует протеинкиназы JAK2, расположенные на внутриклеточных концах каждого мономера рецептора, и эти активные киназы фосфорилируют другие субстраты, такие как STAT5 и сам рецептор соматотропина.

Фосфорилированные молекулы STAT5 также подвергаются димеризации, что делает их очень точными регуляторами экспрессии генов и синтеза белка.

производство

Соматотропин синтезируется на уровне соматотропных клеток аденогипофиза. Эти клетки интенсивно окрашиваются кислыми веществами, поэтому их еще называют ацидофильными. Вместе они представляют собой наиболее многочисленную группу клеток в железе, поскольку составляют 50% от общего числа 5 различных типов.

На длинном плече 17 хромосомы человека находится генетический комплекс из 5 генов, который кодирует различные изоформы гормона роста и хорионического соматомамотропина человека (hCS).

Один из них - hGH-N, или нормальный, который кодирует наиболее распространенную форму гормона роста человека, упомянутую форму 22 кДа, которая составляет 75% от общего количества циркулирующего гормона роста.

Его информационная РНК подвергается «сплайсингу» с образованием меньшей формы гормона, 20 кДа, в которой отсутствуют аминокислотные остатки 32-46 и на долю которой приходится 10%.

Второй ген (hGH-V) экспрессируется в основном в плаценте и кодирует вариантную форму hGH, только значительные количества которого появляются в кровотоке во время беременности. Остальные 3 гена кодируют изоформы хорионического соматомамотропина человека.

Релиз

Как синтез, так и секреция или высвобождение гормона роста регулируются стимулирующими и ингибирующими факторами этих функций.

Стимулирующие воздействия

Основные гуморальные факторы, стимулирующие синтез и секрецию соматотропина, включают пептиды GHRH (гормон высвобождения гормона роста) и грелин.

Релизинг-гормон гормона роста (GHRH) представляет собой гипоталамический пептид, который существует в двух вариантах из 40 и 44 аминокислот соответственно. В соматотрофных клетках это приводит к синтезу цАМФ и активации фактора транскрипции PIT1, специфичного для гормона роста.

Грелин - эндогенный стимулятор секреции гормона роста. Это пептид, состоящий примерно из 28 аминокислот, синтезируемый на уровне гипоталамуса и в желудке. Он действует синергетически с GHRH, высвобождение которого способствует, в то же время подавляя высвобождение соматостатина. Он работает через рецепторы, активирующие фосфолипазу С.

Некоторые метаболические параметры, такие как гипогликемия, низкий уровень свободных жирных кислот в крови и высокие концентрации аминокислот, являются важными стимулами для секреции гормона роста.

Другие факторы стимуляции, которые имеют значение, включают острый стресс, напряжение тела, боль, половые стероиды (половое созревание), дофамин, стимуляцию рецептора α2, ацетилхолин, галанин, серотонин и β-эндорфин.

Тормозящие воздействия

К ним относятся соматостатин или гормон-ингибитор высвобождения гормона роста (GHRIH) и отрицательная обратная связь.

Соматостатин - это гипоталамический пептид из 14 аминокислот, который подавляет секрецию, но не синтез гормона роста. Длинный вариант из 28 аминокислот синтезируется в желудочно-кишечном тракте. Оба варианта связываются с одним и тем же рецептором и подавляют синтез циклического АМФ.

Что касается отрицательной обратной связи, высвобождаемый GH посредством аутокринного действия подавляет собственное последующее высвобождение. IGF1 ингибирует гормон высвобождения гормона роста в гипоталамусе и стимулирует соматостатин, в то время как он подавляет синтез GH в гипофизе.

Некоторые метаболические параметры, такие как гипергликемия, высокие уровни свободных жирных кислот в плазме и низкие уровни аминокислот, являются ингибиторами секреции соматотропина.

Ингибиторами также являются холод, хронический стресс, ожирение, прогестерон, дефицит гормонов щитовидной железы, дефицит или избыток кортизола и стимуляция β2-адренергических рецепторов.

Доза

Терапевтическое использование биосинтезированного гормона роста показано для лечения состояний, при которых обнаружен дефицит его секреции, при гипофизарной карликовости и у маленьких детей из-за синдрома Тернера.

Введение осуществляется в форме раствора для инъекций, реконструированного из флакона, содержащего лиофилизат с 40 МЕ биосинтетического гормона, и к которому добавлены 2 мл 0,9% раствора хлорида натрия.

При дефиците гормона роста у детей рекомендуется от 0,07 до 0,1 МЕ / кг массы тела в день. При синдроме Тернера 0,14 МЕ / кг массы тела в сутки. При дефиците гормона роста у взрослых: от 0,018 до 0,036 МЕ / кг массы тела в день.

Эффекты править

Терапевтическое введение гормона роста может сопровождаться некоторыми побочными эффектами, такими как явная гиперчувствительность в результате генерализованной крапивницы, гипогликемия натощак, воспаление в месте инъекции и временная головная боль.

Описано развитие доброкачественной внутричерепной гипертензии, чаще у детей и реже у взрослых.

Что касается углеводного обмена, у пациентов, получающих лечение гормоном роста, сообщалось о развитии сахарного диабета.

По отношению к опорно-двигательному аппарату есть данные воспалительный миозит с миалгией и мышечной слабостью, получает не гормон, но, возможно, с помощью метакрезола, используемого в качестве консерванта в формуле.

Сообщалось о гинекомастии, анемии и остром панкреатите.

Ссылки

1. Ganong WF: Гипофиз, 25-е изд. Нью-Йорк, McGraw-Hill Education, 2016.
2. Guyton AC, Hall JE: Гормоны гипофиза и их контроль гипоталамусом, в Учебнике медицинской физиологии, 13-е изд., AC Guyton, JE Hall (ред.). Филадельфия, Elsevier Inc., 2016 г.
3. Lang F, Verrey F: Hormone, в Physiologie des Menschen mit Pathophysiologie, 31-е изд, RF Schmidt et al (eds). Гейдельберг, Springer Medizin Verlag, 2010 г.
4. Фойгт К.: Система эндокринов, в физиологии, 6-е изд; R Klinke et al (ред.). Штутгарт, Георг Тиме Верлаг, 2010.
5. Widmaier EP, Raph H и Strang KT: Эндокринная система. Гипоталамус и гипофиз, в «Физиологии человека» Вандера: механизмы функции тела, 13-е изд; EP Windmaier et al (ред.). Нью-Йорк, Макгроу-Хилл, 2014.