ХОРМОН РАСТА (СОМАТОТРОПИН): СТРУКТУРА, ФУНКЦИЈЕ - БИОЛОГИЈА - 2025

Соматотропин (СТХ) или хормон раста (ГХ скраћено) је релативно мали протеин произведен на на нивоу аденохипофизи и укључени у развојним процесима, уздужног раста организма и контроле разним метаболичким процесима.

То је не-гландотропни хормон. Гландотропни хормони хипофизе показују своје дејство модификовањем синтезе и ослобађањем других хормона произведених у другим ендокриним жлездама на периферији организма.

Модификација хормона у хипофизи (Извор: Дубаеле / ​​Публиц домаин, виа Викимедиа Цоммонс)

Гландотропни хормони су, на пример, адренокортикотропин (АЦТХ), гонадотропини (ФСХ и ЛХ) и хормон који стимулише штитњачу (ТСХ).

Не-гландотропни хормони, са своје стране, и међу које су укључени пролактин и хормон раста, делују без помоћи било које друге ендокрине жлезде, јер своје деловање врши директно на циљне ћелије, чије деловање регулишу.

Структура

Хормон раста је релативно мали протеин који се јавља у неколико изоформа. Главни изоформ састоји се од око 191 аминокиселина, има молекулску масу од 22 кДа, а изведена је из дужег пептида прекурсора (пре-ГХ) од 28 кДа, који се такође излучује, али му недостају физиолошке функције.

По својој структури соматотропин изгледа еволуцијски хомологно пролактину и хорионском соматомамотропину (ЦС), који се производи у плаценти. Таква је сличност да се за њих троје сматра да стварају хормоналну породицу.

Приближна структура хормона раста (Извор: Роман Бекер, путем Викимедиа Цоммонс)

Секундарна структура соматотропина показује 4 стабилизована алфа хелика са два дисулфидна моста, чија је конфигурација неопходна за интеракцију хормона и његовог рецептора.

Чињеница у вези са структуром и вредна истицања представљена је чињеницом да упркос чињеници да хормони раста различитих врста имају невероватне сличности са људским, само последњи и они примата имају ефекте значајан за људе.

Карактеристике

Функције соматотропина се обично описују као функције повезане са развојем и растом организма. Такође оне повезане са метаболизмом, које укључују промене метаболизма липида и глукозе које потиче хормон.

Функције раста, међутим, могу се такође сматрати метаболичким, пошто укључују анаболичке функције повезане са синтезом протеина, што не искључује неке друге функције без директне повезаности са метаболизмом, попут пролиферације ћелија.

Неке функције или акције које приказује соматотропин врши овај хормон директно на својим белим ткивима, али многе од њих врше неке друге супстанце чије синтезу и ослобађање подстичу хормон раста.

ИГФ синтеза

Прва линија деловања соматотропина је управо синтеза ових супстанци које су познате као инзулински фактори раста (ИГФ), од којих су идентификовани типови 1 и 2. Означени су као ИГФ1 (најважнији ) и ИГФ2, према њиховој кратици на енглеском језику.

Ови фактори су у почетку били познати и још увек су означени као посредници активности соматотропина или соматомедина Ц (ИГФ1) и А (ИГФ2) или као не-супресивна активност слична инсулину (НСИЛА). Синтетишу их многи ћелијски типови, али производе се првенствено у јетри.

Поступања СТХ и ИГФ1 су веома разнолика. Неке од ових супстанци делују независно, понекад заједно и синергистички, а понекад делују антагонистички.

Индукција раста

Ово је једна од најважнијих акција коју промовише соматотропин, али која се изводи заједно са ИГФ1. Иако обе индукују раст бројних телесних ткива, њихов најистакнутији утицај је на раст скелета.

Овај крајњи резултат је произведен различитим ефектима индуцираним хормоном и ИГФ1. Укључују појачано таложење протеина од хондроцитних и остеогених ћелија, већу брзину репродукције тих ћелија и конверзију хондроцита у остеогене ћелије; а све то доводи до таложења нове кости.

Током раста и развоја организма, и пре затварања коштаних епифиза, у хреновкама се одлаже нова хрскавица, после чега се претвара у нову кост, чиме се дијафиза продужава, а епифизе раздвајају.

Прогресивна потрошња епифизне хрскавице то га исцрпљује и кост не може наставити да расте. У касној адолесценцији дијафиза и епифиза се тада стапају на сваком крају, а раст дужине дугих костију успорава и коначно престаје.

Други механизам може објаснити повећану дебљину костију. Периодни остеобласти депонују нову кост на стару, а остеокласти уклањају стару кост. Ако брзина таложења премашује степен уклањања, дебљина се повећава.

Како хормон раста врши интензивну стимулацију остеобласта, под његовим утицајем дебљина костију може и даље да се повећава, мада се њихова дужина више не мења због затварања епифиза.

Побољшање таложења протеина у ткивима

Овај ефекат се може постићи различитим механизмима: повећан транспорт аминокиселина кроз ћелијске мембране, повећана трансформација РНК на нивоу рибосома, повећана транскрипција из ДНК у РНК у језгру и смањена катаболизам протеина и аминокиселина.

Остала метаболичка деловања

У масном ткиву хормон раста потиче липолизу и ослобађање масних киселина у крвоток, повећавајући тако његову концентрацију у тјелесним текућинама. Истовремено, фаворизује претворбу масних киселина у ацетил коенцим А и њихову употребу као извора енергије у свим ткивима.

Стимулисање употребе масти, заједно са нагомилавањем протеина због његовог анаболичког дејства, доводе до повећања витког ткива.

Повећање мобилизације масти може бити толико велико да јетра производи велике количине сирћетне киселине што доводи до кетозе и може се развити масна јетра.

У односу на метаболизам угљених хидрата, ефекти соматотропина укључују смањени унос глукозе у масно ткиво и скелетна мишића, повећану производњу глукозе у јетри и повећану секрецију инзулина.

Сви ови ефекти се називају дијабетогенима, а велика секреција хормона раста може да репродукује поремећаје метаболизма који прате дијабетес типа ИИ који није зависан од инсулина.

Остале функције

Анаболичка и митогена дејства ГХ и ИГФ1 се такође манифестују у расту и функцији срца, јетре, слезине, штитне жлезде, тимуса и језика. Хормон може допринети задебљању коже, стимулацији знојних жлезда и расту косе.

У бубрезима повећава брзину гломеруларне филтрације и синтезу калцитриола, потичући на тај начин не само раст, већ и минерализацију костију. Такође поспешује синтезу еритропоезе и фибриногена и имуни одговор стимулацијом Т лимфоцита и макрофага.

Рецептори за соматотропин

Дејства соматотропина, укључујући подстицање синтезе фактора раста сличних инсулину, посредују кроз његово везивање за специфичне рецепторе изражене на мембранама циљаних ћелија.

Постоје два облика ових рецептора, од којих је други кратка (скраћена) варијанта првог; скраћени облик који инхибира функцију дугог рецептора, а ако постане прекомерно изражен, створио би неосјетљивост ткива на хормон.

Дуги рецептор се састоји од 638 аминокиселина и има ванћелијски домен од 250, трансмембранску алфа-хеликсу од око 38, и унутарћелијски домен од 350 аминокиселина. Сваки соматотропин молекул завршава везањем на два молекула рецептора и узрокује оно што се назива димеризација рецептора.

Ова димеризација активира ЈАК2 протеинске киназе које се налазе на интраћелијским крајевима сваког рецепционог мономера, а ове активне киназе фосфорилирају друге супстрате као што је СТАТ5 и саматотропин рецептор.

Фосфорилирани СТАТ5 молекули такође пролазе димеризацију што их чини врло прецизним регулаторима експресије гена и синтезе протеина.

Производња

Соматотропин се синтетише на нивоу соматотропних ћелија аденохипофизе. Ове ћелије су интензивно обојене киселим супстанцама, због чега се називају и ацидофилним. Заједно су најбројнија ћелијска група у жлезди јер представљају 50% од укупно 5 различитих врста.

На дугачкој руци људског хромозома 17 постоји генетски комплекс од 5 гена који кодира различите изоформе хормона раста и хумани хорионски соматомамотропин (хЦС).

Један од њих је хГХ-Н или нормалан, који кодира најобичнији облик људског хормона раста, а то је 22 кДа који се помиње и представља 75% укупног циркулирајућег хормона раста.

Његова месна РНА подвргава се "спајању" да би се створио мањи облик хормона, 20 кДа, коме недостају аминокиселински остаци 32-46 и чини 10%.

Други ген (хГХ-В) се експримира првенствено у постељици и кодира варијантни облик хГХ од којих се у циркулацији током трудноће појављују само значајне количине. Остала 3 гена кодирају изоформе хуманог хорионског соматомамотропина.

Издање

И синтеза и излучивање или ослобађање хормона раста регулисани су стимулативним и инхибирајућим факторима ових функција.

Стимулишући утицаји

Главни хуморални утицаји који подстичу синтезу и секрецију соматотропина укључују пептиде ГХРХ (хормон раста који ослобађа хормон) и Гхрелин.

Хормон раста који ослобађа хормон раста (ГХРХ) је хипоталамични пептид који постоји у две варијанте од 40 и 44 аминокиселина. Доводи у соматотрофним ћелијама до синтезе цАМП-а и активирања транскрипционог фактора ПИТ1 који је специфичан за хормон раста.

Гхрелин је ендогени секретагог хормона раста. То је пептид од око 28 аминокиселина синтетизованих на нивоу хипоталамуса и у стомаку. Делује синергистички са ГХРХ чије ослобађање промовише, а истовремено инхибира оно соматостатина. Делује преко рецептора који активирају фосфолипазу Ц.

Неки метаболички параметри као што су хипогликемија, низак ниво слободних масних киселина у крви и високе концентрације аминокиселина су важни стимуланси за лучење хормона раста.

Остали стимулативни фактори који се рачунају укључују акутни стрес, напрезање тела, бол, сексуалне стероиде (пубертет), допамин, стимулацију α2 рецептора, ацетилхолин, галанин, серотонин и β-ендорфин.

Инхибицијски утицаји

Они укључују соматостатин или хормон инхибиције ослобађања хормона раста (ГХРИХ) и негативне повратне информације.

Соматостатин је хипоталамички пептид 14 аминокиселина који инхибира излучивање, али не и синтезу, хормона раста. Дуга варијанта, од 28 аминокиселина, синтетише се у гастроинтестиналном тракту. Обе варијанте се вежу на исти рецептор и инхибирају цикличну синтезу АМП.

Што се тиче негативних повратних информација, ослобођени ГХ, аутокринским деловањем, инхибира његово наредно ослобађање. ИГФ1 инхибира хормон раста који ослобађа хормон раста у хипоталамусу и стимулише соматостатин, док инхибира синтезу ГХ у хипофизи.

Неки метаболички параметри као што су хипергликемија, високи ниво слободних масних киселина у плазми и низак ниво аминокиселина су инхибитори излучивања соматотропина.

Инхибитори су такође прехлада, хронични стрес, претилост, прогестерон, недостатак хормона штитњаче, дефицит или ексцес кортизола и стимулација β2 адренергичких рецептора.

Доза

Терапеутска употреба биосинтезираног хормона раста индицирана је за лечење стања у којима је показан недостатак његовог лучења, код патуљастог хипофизе и код кратке деце због Турнеровог синдрома.

Давање се врши у облику ињекционог раствора реконструисаног из бочице која садржи лиофилизат са 40 ИУ биосинтетског хормона и којој су додата пратећа 2 мл 0,9% раствора натријум хлорида.

Код недостатка хормона раста код деце препоручује се између 0,07 и 0,1 ИУ / кг телесне тежине дневно. Код Турнеровог синдрома 0,14 ИУ / кг телесне тежине дневно. За недостатак хормона раста код одраслих: 0,018 до 0,036 ИУ / кг телесне тежине дневно.

Уређивање ефеката

Терапеутско давање хормона раста може бити праћено неким штетним нежељеним ефектима, попут отворене преосетљивости путем генерализоване уртикарије, хипогликемије на тесту, упале на месту убризгавања и привремене главобоље.

Описан је развој одређене доброћудне интракранијалне хипертензије, чешће код деце и мање код одраслих.

Што се тиче метаболизма угљених хидрата, пријављен је развој шећерне болести код пацијената који су примали лечење хормоном раста.

У односу на мишићно-коштани систем постоје докази о инфламаторном миозитису са миалгијом и мишићном слабошћу, произведеним не хормоном, већ можда метакрезолом коришћеним као конзерванс у формули.

Пријављени су гинекомастија, анемија и акутни панкреатитис.

Референце

1. Ганонг ВФ: Жлезда хипофизе, 25. изд. Нев Иорк, МцГрав-Хилл Едуцатион, 2016.
2. Гуитон АЦ, Халл ЈЕ: Хормони хипофизе и њихова контрола хипоталамуса, у Уџбенику медицинске физиологије, 13. изд., АЦ Гуитон, ЈЕ Халл (ур.). Пхиладелпхиа, Елсевиер Инц., 2016.
3. Ланг Ф, Верреи Ф: Хормоне, у Пхисиологие дес Менсцхен мит Патхопхисиологие, 31. изд., РФ Сцхмидт и др. (Ур.). Хеиделберг, Спрингер Медизин Верлаг, 2010
4. Воигт К: Ендокринес Систем, у Пхисиологие, 6. изд; Р Клинке и др. (Ур.). Стуттгарт, Георг Тхиеме Верлаг, 2010.
5. Видмаиер ЕП, Рапх Х и Странг КТ: Ендокрини систем. Хипоталамус и хипофиза, у Вандеровој људској физиологији: Механизми телесног функционисања, 13. изд; ЕП Виндмаиер ет ал. (Едс). Нев Иорк, МцГрав-Хилл, 2014.