AUGIMO HORMONAS (SOMATOTROPINAS): STRUKTŪRA, FUNKCIJOS - BIOLOGIJA - 2025

Somatotropino (Sth) uždėjimo arba augimo hormono (GH trumpo) yra palyginti mažas baltymas, pagamintas ne į iš adenohypophysis lygiu ir dalyvauja vystymosi procesuose, išilginės organizmų augimui ir kontrolės įvairių medžiagų apykaitos procesus.

Tai nėra glandotropinis hormonas. Hipofizės glandotropiniai hormonai daro įtaką modifikuodami kitų hormonų, gaminamų kitose endokrininėse liaukose, esančiose organizmo periferijoje, sintezę ir išsiskyrimą.

Hormonų modifikacija hipofizėje (Šaltinis: Dubaele / Public domain, per Wikimedia Commons)

Glandotropiniai hormonai yra, pavyzdžiui, adrenokortikotropinas (AKTH), gonadotropinai (FSH ir LH) ir skydliaukę stimuliuojantis hormonas (TSH).

Neglandotropiniai hormonai, tarp kurių yra prolaktinas ir augimo hormonas, veikia be jokios kitos endokrininės liaukos pagalbos, nes jie veikia tiesiogiai tikslines ląsteles, kurių veiklą jie reguliuoja.

Struktūra

Augimo hormonas yra palyginti nedidelis baltymas, susidarantis keliose izoformose. Pagrindinę izoformą sudaro maždaug 191 amino rūgštis, jos molekulinė masė yra 22 kDa ir ji yra gaunama iš ilgesnio 28 kDa peptido pirmtako (pre-GH), kuris taip pat yra sekretuojamas, tačiau neturi fiziologinių funkcijų.

Savo struktūroje somatotropinas evoliuciškai yra homologiškas prolaktinui ir chorioniniam somatomamotropinui (CS), pastarajam gaminamiems placentoje. Tai yra panašumas, kad trys laikomi hormonų šeima.

Apytikslė augimo hormono struktūra (Šaltinis: Роман Беккер, per „Wikimedia Commons“)

Antrinėje somatotropino struktūroje yra 4 stabilizuotos alfa spiralės su dviem disulfido tilteliais, kurių konfigūracija yra būtina hormono sąveikai su jo receptoriais.

Faktą, susijusį su struktūra ir kurį verta pabrėžti, parodo tai, kad nors skirtingų rūšių augimo hormonai turi nepaprastą panašumą su žmonėmis, tik pastarieji ir primatai daro poveikį reikšmingas žmonėms.

funkcijos

Somatotropino funkcijos paprastai apibūdinamos kaip susijusios su organizmo vystymusi ir augimu. Taip pat tie, kurie yra susiję su metabolizmu, įskaitant lipidų ir gliukozės metabolizmo pokyčius, kuriuos skatina hormonas.

Tačiau augimo funkcijos taip pat gali būti laikomos metabolinėmis, nes jos apima anabolines funkcijas, susijusias su baltymų sinteze, o tai neatmeta kai kurių kitų funkcijų, neturinčių tiesioginio ryšio su metabolizmu, pavyzdžiui, ląstelių proliferacijos.

Kai kurias somatotropino veikiamas funkcijas ar veiksmus šis hormonas veikia tiesiogiai ant savo baltųjų audinių, tačiau daugelį jų atlieka kai kurios kitos medžiagos, kurių sintezę ir išsiskyrimą skatina augimo hormonas.

IGF sintezė

Pirmoji somatotropino veikimo kryptis yra būtent šių medžiagų, vadinamų į insuliną panašiais augimo faktoriais (IGF), iš kurių buvo nustatyti 1 ir 2 tipai, sintezė. Jie žymimi IGF1 (svarbiausi). ) ir IGF2 pagal santrumpą anglų kalba.

Šie veiksniai iš pradžių buvo žinomi ir vis dar yra skiriami kaip somatotropino ar somatomedinų C (IGF1) ir A (IGF2) aktyvumo tarpininkai arba taip pat kaip neslopinamas insulino tipo aktyvumas (NSILA). Jie sintetinami daugelio tipų ląstelėse, tačiau daugiausia gaminami kepenyse.

STH ir IGF1 veiksmai yra labai įvairūs. Kai kurias šias medžiagas kai kurie veikia savarankiškai, kartais kartu ir sąveikaudami, o kartais - antagonistiškai.

Augimo indukcija

Tai yra vienas iš svarbiausių veiksmų, kurį skatina somatotropinas, tačiau atliekamas kartu su IGF1. Nors abu šie veiksniai skatina daugybės kūno audinių augimą, ryškiausias jų poveikis yra skeleto augimui.

Šį galutinį rezultatą lemia įvairus hormono ir IGF1 sukeltas poveikis. Tai apima padidėjusį chondrocitinių ir osteogeninių ląstelių baltymų nusėdimą, didesnį šių ląstelių dauginimosi greitį ir chondrocitų virsmą osteogeninėmis ląstelėmis; visa tai lemia naujo kaulo nusėdimą.

Organizmo augimo ir vystymosi metu ir prieš uždarant kaulėtas epifizes, epifizėse kaupiasi nauja kremzlė, po kurios ji virsta nauju kaulu, su kuriuo pailgėja diafizės ir atsiskiria epifizės.

Palaipsniui vartojant epifizinę kremzlę, ji išeikvojama, o kaulas negali toliau augti. Vėlyvoje paauglystėje diafizė ir epifizė susilieja kiekviename gale, o ilgųjų kaulų augimas sulėtėja ir galiausiai sustoja.

Antrasis mechanizmas gali paaiškinti padidėjusį kaulų storį. Periostealiniai osteoblastai nusodina naują kaulą ant senojo, o osteoklastai pašalina seną kaulą. Jei nusėdimo greitis viršija pašalinimo greitį, storis padidėja.

Augimo hormonas intensyviai stimuliuoja osteoblastus, todėl jo poveikis kaulams gali toliau didėti, nors jų ilgis nebekeičiamas dėl epifizių uždarymo.

Baltymų nusėdimo audiniuose sustiprinimas

Šis poveikis gali būti pasiektas naudojant skirtingus mechanizmus: padidėja aminorūgščių pernešimas per ląstelių membranas, padidėja RNR transliacija ribosomų lygyje, padidėja transkripcija iš DNR į RNR branduolyje ir sumažėja baltymų ir aminorūgščių katabolizmas.

Kiti metaboliniai veiksmai

Riebaliniame audinyje augimo hormonas skatina lipolizę ir riebalų rūgščių išsiskyrimą į kraują, taip padidindamas jo koncentraciją kūno skysčiuose. Kartu tai skatina riebalų rūgščių pavertimą acetilkoenzimu A ir jų naudojimą kaip energijos šaltinį visuose audiniuose.

Riebalų vartojimo skatinimas, kartu su baltymų kaupimu dėl jo anabolinio poveikio, padidina liesą audinį.

Riebalų mobilizacija gali padidėti tiek, kad kepenys gamina didelius acetoacto rūgšties kiekius, sukeldamos ketozę, ir gali išsivystyti riebalinės kepenys.

Kalbant apie angliavandenių metabolizmą, somatotropino poveikis yra sumažėjęs gliukozės sunaudojimas riebaliniame ir griaučių raumenų audiniuose, padidėjusi gliukozės gamyba kepenyse ir padidėjusi insulino sekrecija.

Visi šie reiškiniai vadinami diabetogeniniais, o didelis augimo hormono sekrecija gali atkartoti metabolinius sutrikimus, kurie lydi nuo insulino nepriklausomo II tipo diabeto.

Kitos funkcijos

Anaboliniai ir mitogeniniai GH ir IGF1 veiksniai taip pat pasireiškia širdies, kepenų, blužnies, skydliaukės, užkrūčio ląstos ir liežuvio augimu ir funkcija. Hormonas gali prisidėti prie odos sustorėjimo, prakaito liaukų stimuliavimo ir plaukų augimo.

Inkstuose jis padidina glomerulų filtracijos greitį ir kalcitriolio sintezę, taip skatindamas ne tik augimą, bet ir kaulų mineralizaciją. Jis taip pat skatina eritropoezės ir fibrinogeno sintezę bei imuninį atsaką, stimuliuodamas T limfocitus ir makrofagus.

Somatotropino receptoriai

Somatotropino poveikis, įskaitant skatinimą į insuliną panašių augimo faktorių sintezę, yra vykdomas per jo prisijungimą prie specifinių receptorių, išreikštų tikslinių ląstelių membranose.

Yra dvi šių receptorių formos, iš kurių antroji yra trumpa (sutrumpinta) pirmosios; apipjaustyta forma, kuri slopina ilgojo receptoriaus funkciją, o jei ji per daug ekspresuojama, tai sukelia audinių nejautrumą hormonui.

Ilgasis receptorius yra sudarytas iš 638 aminorūgščių ir jo tarpląstelinis domenas yra 250, transmembraninės alfa spiralės - apie 38, o tarpląstelinis domenas - 350 aminorūgščių. Kiekviena somatotropino molekulė galiausiai prisijungia prie dviejų receptorių molekulių ir sukelia vadinamąją receptoriaus dimerizaciją.

Ši dimerizacija suaktyvina JAK2 baltymų kinazes, esančias kiekvieno receptoriaus monomero tarpląsteliniuose galuose, ir šios aktyvios kinazės fosforilina kitus substratus, tokius kaip STAT5 ir patį somatotropino receptorių.

Fosforilintos STAT5 molekulės taip pat patiria dimerizaciją, todėl jos yra labai tikslūs genų ekspresijos ir baltymų sintezės reguliatoriai.

Gamyba

Somatotropinas yra sintetinamas adenohipofizės somatotropinių ląstelių lygyje. Šios ląstelės intensyviai dažomos rūgštinėmis medžiagomis, todėl jos dar vadinamos acidofilinėmis. Kartu jie yra gausiausia ląstelių grupė liaukoje, nes jie sudaro 50% visų 5 skirtingų rūšių.

Žmogaus 17 chromosomos ilgoje rankoje yra 5 genų genetinis kompleksas, koduojantis skirtingas augimo hormono ir žmogaus chorioninio somatomamotropino (hCS) izoformas.

Vienas iš jų yra hGH-N arba normalus, koduojantis gausiausią žmogaus augimo hormono formą - minėtą 22 kDa ir tai sudaro 75% viso cirkuliuojančio augimo hormono.

Jos pasiuntinio RNR „susispaudžia“, kad būtų pagamintas mažesnės formos hormonas - 20 kDa, kuriame trūksta aminorūgščių liekanų 32–46 ir sudaro 10 proc.

Antrasis genas (hGH-V) yra ekspresuojamas pirmiausia placentoje ir koduoja variantinę hGH formą, kurios kraujyje nėštumo metu atsiranda tik nemažas kiekis. Kiti 3 genai koduoja žmogaus chorioninio somatomamotropino izoformas.

Atleiskite

Tiek augimo hormono sintezę, tiek sekreciją ar išsiskyrimą reguliuoja stimuliuojantys ir slopinantys šių funkcijų veiksniai.

Stimuliuojančios įtakos

Pagrindiniai humoraliniai poveikiai, skatinantys somatotropino sintezę ir sekreciją, yra peptidai GHRH (augimo hormoną atpalaiduojantis hormonas) ir Ghrelin.

Augimo hormoną atpalaiduojantis hormonas (GHRH) yra pagumburio peptidas, egzistuojantis dviejuose 40 ir 44 aminorūgščių variantuose. Somatotrofinėse ląstelėse jis veda prie cAMP sintezės ir augimo hormonui būdingo transkripcijos faktoriaus PIT1 aktyvacijos.

Ghrelinas yra endogeninis augimo hormono sekretogas. Tai yra maždaug 28 aminorūgščių peptidas, sintetinamas pagumburio lygyje ir skrandyje. Jis veikia sinergiškai su GHRH, kurio išsiskyrimas skatina, tuo pačiu metu slopina somatostatino veikimą. Jis veikia per receptorius, kurie aktyvina fosfolipazę C.

Kai kurie metaboliniai parametrai, tokie kaip hipoglikemija, mažas laisvųjų riebalų rūgščių kiekis kraujyje ir didelė aminorūgščių koncentracija, yra svarbūs stimulai augimo hormono sekrecijai.

Kiti stimuliuojantys veiksniai yra ūminis stresas, kūno įtempimas, skausmas, lytiniai steroidai (brendimas), dopaminas, α2 receptorių stimuliacija, acetilcholinas, galaninas, serotoninas ir β-endorfinas.

Inhibitorinis poveikis

Tai apima somatostatiną arba augimo hormono atpalaidavimo slopinimo hormoną (GHRIH) ir neigiamus atsiliepimus.

Somatostatinas yra 14 aminorūgščių pagumburio peptidas, kuris slopina augimo hormono sekreciją, bet ne sintezę. Ilgas variantas iš 28 aminorūgščių sintetinamas virškinimo trakte. Abu variantai jungiasi prie to paties receptoriaus ir slopina ciklinę AMP sintezę.

Dėl neigiamų atsiliepimų, išleistas GH, veikdamas autokrininiu būdu, slopina vėlesnį jo išleidimą. IGF1 slopina augimo hormoną atpalaiduojantį hormoną pagumburyje ir stimuliuoja somatostatiną, tuo tarpu jis slopina GH sintezę hipofizėje.

Kai kurie metaboliniai parametrai, tokie kaip hiperglikemija, aukštas laisvųjų riebalų rūgščių kiekis plazmoje ir žemas aminorūgščių kiekis, yra somatotropino sekrecijos slopikliai.

Inhibitoriai taip pat yra šaltis, lėtinis stresas, lipnumas, progesterono, skydliaukės hormonų trūkumas, kortizolio trūkumas ar perteklius ir β2 adrenerginių receptorių stimuliacija.

Dozė

Biosintetinto augimo hormono terapinis vartojimas yra skirtas gydyti būkles, kuriose dėl Turnerio sindromo pasireiškia jo sekrecijos trūkumas, hipofizio dwarfizmas ir maži vaikai.

Vartojimas yra injekcinis tirpalas, paruoštas iš buteliuko, kuriame yra liofilizatas su 40 TV biosintetinio hormono, ir į kurį pridedama pridedamame 2 ml 0,9% natrio chlorido tirpalo.

Vaikams, sergantiems augimo hormono trūkumu, rekomenduojama nuo 0,07 iki 0,1 TV / kg kūno svorio per parą. Esant Turnerio sindromui, 0,14 TV / kg kūno svorio per parą. Dėl suaugusiųjų augimo hormono trūkumo: 0,018–0,036 TV / kg kūno svorio per parą.

Efektų redagavimas

Terapinis augimo hormono skyrimas gali sukelti tam tikrų neigiamų šalutinių reiškinių, tokių kaip akivaizdus padidėjęs jautrumas dėl generalizuotos dilgėlinės, nevalgiusio hipoglikemijos, uždegimas injekcijos vietoje ir laikinas galvos skausmas.

Buvo aprašytas tam tikros gerybinės intrakranijinės hipertenzijos vystymasis, dažnesnis vaikams ir rečiau suaugusiems.

Kalbant apie angliavandenių apykaitą, pacientams, gydytiems augimo hormonu, pasireiškė cukrinis diabetas.

Raumenų ir raumenų sistemoje yra uždegiminio miozito su mialgija ir raumenų silpnumu, kurį sukelia ne hormonas, o galbūt metakrezolis, kuris naudojamas kaip konservantas formulėje.

Gauta pranešimų apie ginekomastija, anemiją ir ūminį pankreatitą.

Nuorodos

1. Ganong WF: hipofizė, 25-asis leidimas. Niujorkas, „McGraw-Hill Education“, 2016 m.
2. Guyton AC, JE salė: hipofizio hormonai ir jų kontrolė pagumburyje, Medicinos fiziologijos vadovėlyje, 13-asis leidimas, AC Guyton, JE Hall (red. Past.). Filadelfijoje, „Elsevier Inc.“, 2016 m.
3. Lang F, Verrey F: Hormonas, Physiologie des Menschen mit Pathophysiologie, 31-asis leidimas, RF Schmidt ir kt. (Red.). Heidelbergas, „Springer Medizin Verlag“, 2010 m
4. Voigt K: Endokrinų sistema, Physiologie, 6-asis leidimas; R Klinke ir kt. (Red.). Štutgartas, Georg Thieme Verlag, 2010 m.
5. Widmaier EP, Raph H ir Strang KT: Endokrininė sistema. Hipotalamas ir hipofizė, Vanderio žmogaus fiziologijoje: kūno funkcijos mechanizmai, 13-asis leidimas; EP Windmaier ir kt. (Red.). Niujorkas, „McGraw-Hill“, 2014 m.