Ett tillväxthormon

Somatotropin (GH, somatotropt hormon, somatropin, tillväxthormon) är ett av hormonerna i den främre hypofysen . Det tillhör familjen polypeptidhormoner, som också inkluderar prolaktin och placentalaktogen .

Tillväxthormongener och isoformer

Fem tillväxthormongener är lokaliserade på angränsande loci på kromosom 17, har en hög grad av homologi och uppstod tydligen som ett resultat av duplicering av en förfäders gen. Två av dem ger upphov till två huvudsakliga isoformer av tillväxthormon, varav den ena syntetiseras huvudsakligen i hypofysen och den andra i placenta syncytiotrofoblastceller . Alternativ splitsning ökar antalet isoformer och antyder möjligheten av deras specialisering i deras effekter på olika vävnader. Det finns flera isoformer i blodet, varav den huvudsakliga innehåller 191 aminosyror och har en molekylvikt på 22124 g/mol .

Tillväxthormons verkan på organ och vävnader

Somatotropin kallas tillväxthormon eftersom det hos barn och ungdomar, såväl som ungdomar med tillväxtzoner i benen som ännu inte har stängts, orsakar en uttalad acceleration av linjär (i längd) tillväxt, främst på grund av tillväxten av långa tubulära ben av lemmarna. Somatotropin har en kraftfull anabol och anti-katabolisk effekt, förbättrar proteinsyntesen och hämmar dess nedbrytning, och hjälper också till att minska subkutan fettavlagring , förbättra fettförbränningen och öka förhållandet mellan muskelmassa och fett. Dessutom är somatotropin involverat i regleringen av kolhydratmetabolism - det orsakar en uttalad ökning av blodsockernivåerna och är ett av de kontrainsulära hormonerna, insulinantagonister i deras verkan på kolhydratmetabolismen. Dess effekt på pankreasöceller, immunstimulerande effekt, ökad absorption av kalcium i benvävnad etc. beskrivs också. Tillväxthormon orsakar många effekter direkt, men en betydande del av dess effekter medieras av insulinliknande tillväxtfaktorer , främst IGF- 1 (tidigare kallad somatomedin C), som produceras under inverkan av tillväxthormon i levern och stimulerar tillväxten av de flesta inre organ. Ytterligare mängder av IGF-1 ( insulinliknande tillväxtfaktor ) syntetiseras i målvävnader . 

Tillväxthormonreceptor och verkningsmekanism

Tillväxthormonreceptorn  är ett transmembranprotein som tillhör superfamiljen av receptorer med tyrosinkinasaktivitet . Enligt de flesta forskare, när de interagerar med en hormonmolekyl, kombineras två receptormolekyler ( dimerisering ), varefter receptorn aktiveras, och dess intracellulära domän fosforylerar själva receptorn och huvudmålproteinet, Janus kinas (JAK-2). Ytterligare överföring av signalen går på flera sätt.

Huvudvägen går genom STAT-proteiner [ förtydliga ] Janus kinas aktiverar transkriptionen av ett antal gener, genom IRS -proteinet (insulinreceptorsubstrat) påverkar det transporten av glukos in i celler med mera.

JAK-2 kan också direkt aktivera andra receptorer, såsom epidermal tillväxtfaktorreceptor , vilket verkar förklara den mitogena effekten av tillväxthormon.

Utsöndring av tillväxthormon

Dagliga sekretionsrytmer

Utsöndringen av tillväxthormon, liksom många andra hormoner, sker periodiskt och har flera toppar under dagen (vanligtvis inträffar utsöndringstoppen var 3-5 timme). Den högsta och mest förutsägbara toppen inträffar på natten, ungefär en timme eller två efter att ha somnat.

Åldersrelaterade förändringar i sekret

Den högsta koncentrationen av somatotropin i blodplasman är 4-6 månaders intrauterin utveckling. Det är cirka 100 gånger högre än för en vuxen. Sedan minskar sekretionen gradvis med åldern. Det är minimalt hos äldre och gamla människor, hos vilka både baslinjenivån och frekvensen och amplituden av utsöndringstoppar minskar. Den grundläggande nivån av tillväxthormon är maximal i tidig barndom, amplituden av utsöndringstoppar är maximal hos ungdomar under perioden med intensiv linjär tillväxt och pubertet.

Blodkoncentration

Den grundläggande koncentrationen av tillväxthormon i blodet är 1-5 ng / ml, under toppar kan den stiga till 10-20 och till och med 45 ng / ml. Det mesta av cirkulerande tillväxthormon är bundet till tillväxthormonbindande protein (GHBP )  , som är ett partiellt transkript av samma gen som kodar för tillväxthormonreceptorn.

Reglering av utsöndring av tillväxthormon

De huvudsakliga regulatorerna för utsöndring av tillväxthormon är peptidhormonerna i hypotalamus ( somatostatin och somatoliberin ), som utsöndras av neurosekretoriska celler i hypotalamus in i hypofysens portalvener och verkar direkt på somatotroper . Men balansen mellan dessa hormoner och utsöndringen av tillväxthormon påverkas av många fysiologiska faktorer.

Stimulera utsöndringen av tillväxthormon:

• somatoliberin
• ghrelin
• dröm
• fysiska övningar
• intag av vissa aminosyror ( arginin , ornitin , lysin , glutamin )
• östrogener (basala nivåer av tillväxthormon hos kvinnor är vanligtvis något högre än hos män)
• hypoglykemi
• glukokortikoider (för kortvarig exponering)
• sköldkörtelhormoner ( hypertyreos åtföljs alltid av förhöjda GH-nivåer)

Med hypoglykemi stiger nivån av somatotropin i blodet kraftigt - detta är en av de naturliga fysiologiska mekanismerna för snabb korrigering av hypoglykemi.

Dämpa utsöndringen av tillväxthormon:

• somatostatin
• höga plasmakoncentrationer av tillväxthormon och insulinliknande tillväxtfaktor IGF-1 ( negativ återkopplingsverkan på hypotalamus och hypofysen)
• hyperglykemi
• höga nivåer av fria fettsyror i blodplasma
• glukokortikoider (vid kroniskt förhöjda, såsom vid hyperkorticism )

I sig själva påverkar androgener inte utsöndringen av tillväxthormon.

Utsöndringen av tillväxthormon påverkas också av vissa främlingsfientliga läkemedel .

Interaktion med andra hormoner

För manifestationen av den anabola effekten av somatotropin på proteinsyntesen och kroppens linjära tillväxt är närvaron av insulin nödvändig - i frånvaro av insulin eller på dess låga nivå har somatotropin ingen anabol effekt. När det gäller proteinsyntes verkar somatotropin och insulin inte antagonistiskt, som de gör på kolhydratmetabolismen, utan synergistiskt. Tydligen är det frånvaron eller otillräckligheten av insulins förstärkande effekt på cellernas känslighet för somatotropins anabola effekt som förklarar den dåliga linjära tillväxten och eftersläpningen i den fysiska utvecklingen hos barn med typ I- diabetes , vilket är särskilt märkbart när insulindosen är otillräcklig (otillräcklig kompensation för diabetes).

För manifestationen av den anabola och fettförbrännande effekten av somatotropin på celler är dessutom närvaron av könshormoner och sköldkörtelhormoner nödvändig . Detta förklarar fördröjningen i linjär tillväxt och eftersläpningen i den fysiska utvecklingen hos barn och ungdomar med hypogonadism (brist på könshormoner) och med hypotyreos (sköldkörtelinsufficiens).

Antagonistisk verkan i förhållande till effekten av somatotropin på proteinsyntes, fettförbränning och linjär tillväxt utövas av glukokortikoider , särskilt kortisol .

Tillväxthormons verkan på hjärnan

Somatotropin har en modulerande effekt på vissa funktioner i det centrala nervsystemet , eftersom det inte bara är ett endokrint hormon, utan också en neuropeptid, det vill säga ett mediatorprotein som är involverat i regleringen av det centrala nervsystemet. Enligt vissa rapporter kan tillväxthormon passera blod-hjärnbarriären . Det har visat sig att tillväxthormon också produceras inne i hjärnan, i hippocampus . Dess nivå i hippocampus ökar hos kvinnor med en ökning av nivån av östrogen i blodet, hos kvinnor och män ökar den med akut stress och minskar med en ökning av nivån av IGF-1 (som också produceras i hjärnan) ). Tillväxthormonreceptorer finns i olika delar av hjärnan och i ryggmärgen. Det har visat sig att den "pulserande" rytmen av utsöndring av tillväxthormon regleras av en speciell peptid, GHRP , som har receptorer i hypotalamus och hippocampus. I allmänhet antas det att tillväxthormon är involverat i inlärningsprocesser (bekräftat av experiment på gnagare) och regleringen av homeostas , inklusive födointag.

Tillväxthormon och åldrande

Som ett resultat av preliminära studier på äldre i början av 1990-talet visade det sig att administrering av exogent tillväxthormon kunde bromsa åldrandet och förbättra den fysiska konditionen hos äldre. Dessa uppgifter blåstes upp av journalister och reklam.

Senare kompletterades dessa data med resultaten från en studie på möss, som visade att med ett minskat innehåll av tillväxthormon eller en minskad känslighet hos celler för det, samt med en minskad koncentration av IGF-1 under embryonal utveckling, liv förväntan minskas avsevärt.

Patologier associerade med tillväxthormon

Överskott

Hos vuxna leder en patologisk ökning av nivån av somatotropin eller långvarig administrering av exogent somatotropin i doser som är karakteristiska för en växande organism till förtjockning av benen och förgrovning av ansiktsdrag, en ökning av storleken på tungan - makroglossi . Associerade komplikationer är kompression av nerverna (tunnelsyndrom), en minskning av muskelstyrka och en ökning av insulinresistens i vävnader. En vanlig orsak till akromegali är ett adenom i den främre hypofysen. Vanligtvis förekommer adenom i vuxen ålder, men i sällsynta fall av deras förekomst i barndomen observeras hypofysgigantism .

Nackdel

Brist på tillväxthormon i barndomen är främst förknippat med genetiska defekter och orsakar tillväxthämning – hypofysdvärgväxt – och ibland även pubertet. Mental retardation, uppenbarligen, observeras med polyhormonell insufficiens i samband med underutveckling av hypofysen. I vuxen ålder orsakar brist på tillväxthormon ökad avlagring av fett på kroppen. HESX1- och LHX3-generna, som styr utvecklingen av hypofysen och olika strukturer i framhjärnan, samt PROP1-genen, som kontrollerar mognaden av cellerna i den främre hypofysen, har identifierats. Mutationer av dessa gener leder till brist på tillväxthormon eller polyhormonbrist.

Mutationer i tillväxthormonreceptorgenen med funktionsförlust leder till utvecklingen av Larons syndrom . Tecken på sjukdomen är en kraftig nedgång i tillväxten (proportionell nanism), minskad storlek på ansiktsdelen av skallen och vissa andra avvikelser. Patienter kännetecknas av en hög koncentration av tillväxthormon, men en mycket låg halt av IGF-1 i blodplasman. Denna sällsynta recessiva autosomala sjukdom förekommer främst bland medelhavsfolk och i Ecuador.

Terapeutisk användning av tillväxthormon

Användning vid behandling av tillväxtstörningar hos barn

Tillväxtfrämjande genom daglig administrering av hypofysextrakt. I sin rena form isolerades hormonet först på 1970-talet, först från hypofysen hos en tjur, sedan en häst och en människa. Hormonbehandling bör ges så tidigt som möjligt och åtminstone fram till slutet av puberteten. Idag är det den mest effektiva behandlingen för hypofysdvärgväxt.

Används för att behandla nervösa sjukdomar

Vissa studier har visat att somatotropin förbättrar minnet och kognitiv funktion, särskilt hos patienter med hypofysdvärgväxt (brist på somatotrop funktion i hypofysen), och att administrering av somatotropin kan förbättra humöret och välbefinnandet hos patienter med låga nivåer av somatotropin i blodet - inte bara patienter med kliniskt signifikant hypofysdvärgväxt, utan även till exempel depressiva patienter. Samtidigt orsakar den alltför höga nivån av somatotropin i blodet, observerad vid akromegali, också depression och andra störningar i centrala nervsystemet. Samtidigt är data om effekten av tillväxthormon på mänskliga kognitiva funktioner motstridiga.

Används för att förebygga senila sjukdomar

1990 kom en artikel där det visades på 12 äldre personer [1] att långvarig (inom 6 månader) administrering av tillväxthormon i blodet ledde till en ökning av muskelmassa, en minskning av fettvävnadsmassan och en ökning av mineralisering och en ökning av bentäthet. Ytterligare större och mer exakta ( dubbelblinda ) studier bekräftade en minskning av fettvävnadsmassan och en ökning av muskelmassan och bekräftade inte en ökning av bentätheten. Samtidigt visade det sig att muskelstyrkan inte ökade, och ökningen av muskelmassan var tydligen förknippad med kvarhållande av mer vätska i kroppen. Det fanns också många biverkningar (förhöjt blodtryck, hyperglykemi, etc.).

På grund av det faktum att somatotropins hormonella effekt på kroppen (ökade blodsockernivåer, utveckling av skelettets akromegaloidstruktur ) förhindrar långvarig användning som nootropin , görs försök att syntetisera en polypeptid som skulle ha affinitet för somatotropinreceptorer i centrala nervsystemet, men skulle inte ha affinitet för receptorer av detta hormon i resten av kroppen.

Använd i sport

Tillväxthormonpreparat användes för medicinska ändamål, såväl som inom sport, vilket är förknippat med dess förmåga att öka muskelmassa och minska kroppsfett under aktiv träning.

1989 förbjöds tillväxthormon officiellt av den olympiska kommittén, men nyligen har försäljningen av läkemedlet ökat flera gånger. För det mesta används tillväxthormon av kroppsbyggare som kombinerar det med andra anabola läkemedel.

Litteratur

• Panasenko V.A. et al. Somatotropin i bodybuilding. — 2015.
• Vorotnikova S. Yu., Pigarova E. A., Dzeranova L. K. Metaboliska effekter av tillväxthormon // Fetma och metabolism. - 2011. - nej. fyra.
• Selionova M. I. et al. Studie av polymorfismen av tillväxthormongener, leptin hos får av den sovjetiska merinorasen // Bulletin of the APK of Stavropol. - 2019. - nej. 3. - S. 25-29.
• Bulgakova S. V. et al. Åldrande och tillväxthormon: antaganden och fakta (litteraturöversikt) // Klinisk laboratoriediagnostik. - 2019. - T. 64. - Nej. 12.
• Selionova M. I. et al.. Funktioner av polymorfism av generna av tillväxthormon (GH), calpain (CAPN1) av tjurar-producenter av köttraser // Djuruppfödning och foderproduktion. - 2017. - nej. 2(98).

Länkar

• Tillväxthormon // Bälte - Safi. - M .  : Soviet Encyclopedia, 1975. - ( Great Soviet Encyclopedia  : [i 30 volymer]  / chefredaktör A. M. Prokhorov  ; 1969-1978, vol. 22).

Se även

• Akromegali
• Hypofys
• Hypotalamus-hypofyssystemet
• Insulinliknande tillväxtfaktor 1
• Somatoliberin
• Somatostatin
• Bovint somatotropin
• BPC 157 (pentadekapeptid)