HORMONUL CREȘTERII (SOMATOTROPINĂ): STRUCTURĂ, FUNCȚII - BIOLOGIE - 2025

Somatotropina (STH) sau a hormonului de creștere (GH pentru scurt) este o proteină relativ mică produsă la nivelul adenohypophysis și implicate în procesele de dezvoltare, creșterea longitudinală a organismului și controlul diferitelor procese metabolice.

Este un hormon non-glandotrop. Hormonii glandotropi ai hipofizei își exercită efectele prin modificarea sintezei și eliberării altor hormoni produși în alte glande endocrine din periferia organismului.

Modificarea hormonilor în glanda hipofizară (Sursa: Dubaele / Domeniul public, prin Wikimedia Commons)

Hormonii glandotropi sunt, de exemplu, adrenocorticotropina (ACTH), gonadotropine (FSH și LH) și hormonul de stimulare a tiroidei (TSH).

Hormonii non-glandotropi, din partea lor și printre care sunt incluși prolactina și hormonul de creștere, acționează fără asistența oricărei alte glande endocrine, deoarece își exercită acțiunile direct asupra celulelor țintă ale căror activități le reglează.

Structura

Hormonul de creștere este o proteină relativ mică care apare în mai multe izoforme. Izoforma principală este compusă din aproximativ 191 aminoacizi, are o greutate moleculară de 22 kDa și este derivată dintr-o peptidă precursoare mai lungă (pre-GH) de 28 kDa, care este de asemenea secretată, dar care lipsește funcții fiziologice.

În structura sa, somatotropina apare evolutiv omologă cu prolactină și somatomamotropină corionică (CS), aceasta din urmă produsă în placentă. Aceasta este asemănarea cu care se consideră că cei trei formează o familie hormonală.

Structura aproximativă a hormonului de creștere (Sursa: Роман Беккер, prin Wikimedia Commons)

Structura secundară a somatotropinei prezintă 4 elicele alfa stabilizate cu două punți disulfură, a căror configurație este necesară pentru interacțiunea hormonului cu receptorul său.

Un fapt în raport cu structura și demn de subliniat este reprezentat de faptul că, în ciuda faptului că hormonii de creștere a diferitelor specii au asemănări remarcabile cu omul, doar acesta din urmă și cel al primatelor, exercită efecte. semnificativ la oameni.

Caracteristici

Funcțiile somatotropinei sunt de obicei descrise ca fiind asociate cu dezvoltarea și creșterea organismului. De asemenea, cele asociate cu metabolismul, care includ modificările metabolismului lipidelor și glucozei, promovate de hormon.

Funcțiile de creștere pot fi, de asemenea, considerate metabolice, deoarece implică funcții anabolice asociate cu sinteza proteinelor, ceea ce nu exclude unele alte funcții fără asocierea directă cu metabolismul, cum ar fi proliferarea celulelor.

Unele dintre funcțiile sau acțiunile afișate de somatotropină sunt exercitate de acest hormon direct pe țesuturile sale albe, dar multe dintre ele sunt realizate de unele alte substanțe a căror sinteză și eliberare sunt stimulate de hormonul de creștere.

Sinteza IGF

Prima linie de acțiune a somatotropinei este tocmai sinteza acestor substanțe care sunt cunoscute sub numele de factori de creștere asemănătoare insulinei (FIG), dintre care tipurile 1 și 2. Au fost desemnate IGF1 (cele mai importante ) și IGF2, conform acronimului lor în engleză.

Acești factori au fost cunoscuți inițial și sunt încă desemnați, ca mediatori ai activității somatotropinei sau somatomedinelor C (IGF1) și A (IGF2) sau, de asemenea, ca activități neinsupresibile asemănătoare insulinei (NSILA). Sunt sintetizate de multe tipuri de celule, dar sunt produse în principal în ficat.

Acțiunile STH și IGF1 sunt foarte diverse. Unele sunt exercitate de fiecare dintre aceste substanțe în mod independent, uneori în conjuncție și sinergistic, iar alteori acționează antagonic.

Inducerea creșterii

Aceasta este una dintre cele mai importante acțiuni promovate de somatotropină, dar desfășurate împreună cu IGF1. Deși ambele induc creșterea a numeroase țesuturi ale corpului, efectul lor cel mai proeminent este asupra creșterii scheletului.

Acest rezultat final este produs de diferite efecte induse de hormon și IGF1. Acestea includ depunerea crescută de proteine ​​de către celulele condrocitice și osteogene, rata crescută de reproducere a acestor celule și conversia condrocitelor în celule osteogene; toate acestea duc la depunerea osului nou.

În timpul creșterii și dezvoltării organismului și înainte de închiderea epifizelor osoase, noua cartilaj este depusă în epifize, urmată de transformarea lui în os nou, cu care diafizele sunt prelungite și epifizele se separă.

Consumul progresiv de cartilaj epifizal îl epuizează și osul nu poate continua să crească. În adolescența târzie, diafiza și epifiza apoi fuzionează la fiecare capăt, iar creșterea lungimii oaselor lungi încetinește și se oprește în cele din urmă.

Un al doilea mecanism poate explica grosimea crescută a oaselor. Osteoblastele periosteale depun os nou pe cel vechi, iar osteoclastele elimină osul vechi. Dacă rata de depunere depășește rata de îndepărtare, grosimea crește.

Deoarece hormonul de creștere exercită o stimulare intensă asupra osteoblastei, sub efectele sale grosimea oaselor poate continua să crească, deși lungimea lor nu se mai schimbă din cauza închiderii epifizelor.

Îmbunătățirea depunerii de proteine ​​în țesuturi

Acest efect poate fi obținut prin diferite mecanisme: transportul aminoacizilor crescut pe membranele celulare, traducerea ARN crescută la nivelul ribozomului, transcrierea crescută de la ADN la ARN în nucleu și reducerea proteine ​​și catabolism de aminoacizi.

Alte acțiuni metabolice

În țesutul gras, hormonul de creștere promovează lipoliza și eliberarea acizilor grași în fluxul sanguin, crescând astfel concentrația sa în fluidele corpului. În același timp, favorizează conversia acizilor grași în acetil-coenzima A și utilizarea lor ca sursă de energie în toate țesuturile.

Stimularea folosirii grăsimilor, împreună cu acumularea de proteine ​​datorită efectului său anabolic, duc la o creștere a țesutului slab.

Creșterea mobilizării grăsimilor poate fi atât de mare încât ficatul produce cantități mari de acid acetoacetic care duce la cetoză și se poate dezvolta un ficat gras.

În legătură cu metabolismul carbohidraților, efectele somatotropinei includ scăderea absorbției de glucoză în țesutul muscular adipos și scheletal, creșterea producției de glucoză hepatică și creșterea secreției de insulină.

Toate aceste efecte sunt numite diabetogen, iar secreția de hormoni de creștere ridicată poate reproduce tulburările metabolice care însoțesc diabetul non-insulino-dependent de tip II.

Alte funcții

Acțiunile anabolice și mitogenice ale GH și IGF1 se manifestă, de asemenea, în creșterea și funcționarea inimii, ficatului, splinei, tiroidei, timusului și limbii. Hormonul poate contribui la îngroșarea pielii, la stimularea glandelor sudoripare și la creșterea părului.

La rinichi, crește rata de filtrare glomerulară și sinteza calcitriolului, promovând astfel nu numai creșterea, ci și mineralizarea osoasă. De asemenea, promovează sinteza de eritropoieză și fibrinogen și răspunsul imun prin stimularea limfocitelor T și a macrofagelor.

Receptori pentru somatotropină

Acțiunile somatotropinei, inclusiv promovarea sintezei factorilor de creștere asemănătoare insulinei, sunt mediate prin legarea sa la receptorii specifici exprimați pe membranele celulare țintă.

Există două forme ale acestor receptori, a doua dintre ele fiind o variantă scurtă (trunchiată) a primului; o formă trunchiată care inhibă funcția receptorului lung și, dacă devine supraexprimată, ar produce o insensibilitate tisulară la hormon.

Receptorul lung este format din 638 aminoacizi și are un domeniu extracelular de 250, o helix transmembrană alfa de aproximativ 38 și un domeniu intracelular de 350 de aminoacizi. Fiecare moleculă de somatotropină ajunge să se lege prin două molecule de receptori și provoacă ceea ce se numește dimerizarea receptorului.

Această dimerizare activează protein-kinazele JAK2 localizate la capetele intracelulare ale fiecărui monomer receptor, iar aceste kinazele active fosforilează alte substraturi, cum ar fi STAT5 și receptorul propriu-zis al somatotropinei.

Moleculele fosforilate STAT5 sunt supuse, de asemenea, dimerizării care le face regulatoare foarte precise ale expresiei genice și sintezei proteinelor.

producere

Somatotropina este sintetizată la nivelul celulelor somatotrope ale adenohipofizei. Aceste celule sunt colorate intens cu substanțe acide, motiv pentru care se mai numesc acidofile. Împreună, sunt cel mai abundent grup celular din glandă, deoarece reprezintă 50% din totalul a 5 tipuri diferite.

Există un complex genetic de 5 gene pe brațul lung al cromozomului uman 17 care codifică diferitele izoforme ale hormonului de creștere și somatomamotropinei corionice umane (hCS).

Unul dintre ele este hGH-N sau normal, care codifică cea mai abundentă formă de hormon de creștere umană, care este cea de 22 kDa menționată și reprezintă 75% din hormonul de creștere total circulant.

ARN-ul său mesager se supune „splicing” pentru a produce o formă mai mică de hormon, 20 kDa, care lipsește resturile de aminoacizi 32-46 și reprezintă 10%.

O a doua genă (hGH-V) este exprimată în principal în placentă și codifică o formă variantă de hGH din care doar cantități semnificative apar în circulație în timpul sarcinii. Celelalte 3 gene codifică izoforme de somatomamotropină corionică umană.

Eliberare

Atât sinteza, cât și secreția sau eliberarea hormonului de creștere sunt reglate prin stimularea și inhibarea factorilor acestor funcții.

Stimularea influențelor

Principalele influențe humorale care stimulează sinteza și secreția somatotropinei includ peptidele GHRH (hormonul de eliberare a hormonului de creștere) și Ghrelin.

Hormonul de eliberare a hormonului de creștere (GHRH) este o peptidă hipotalamică care există în două variante de 40, respectiv 44 de aminoacizi. Conduce în celulele somatotrofe la sinteza cAMP și la activarea factorului de transcripție PIT1 specific pentru hormonul de creștere.

Ghrelinul este un secretogen al hormonului de creștere endogen. Este o peptidă de aproximativ 28 de aminoacizi sintetizați la nivelul hipotalamusului și în stomac. Acționează sinergic cu GHRH a cărui eliberare o promovează, în același timp în care o inhibă pe cea a somatostatinei. Funcționează prin receptori care activează fosfolipasa C.

Unii parametri metabolici, cum ar fi hipoglicemia, nivelurile scăzute de acizi grași liberi din sânge și concentrații mari de aminoacizi sunt stimuli importanți pentru secreția hormonului de creștere.

Alți factori stimulanți care contează includ stresul acut, tulpina corporală, durerea, steroizii sexuali (pubertate), dopamina, stimularea receptorului α2, acetilcolina, galanina, serotonina și β-endorfina.

Influențe inhibitoare

Acestea includ somatostatina sau hormonul inhibitor de eliberare a hormonului de creștere (GHRIH) și feedback-ul negativ.

Somatostatina este o peptidă hipotalamică de 14 aminoacizi care inhibă secreția, dar nu și sinteza, a hormonului de creștere. O variantă lungă, de 28 de aminoacizi, este sintetizată în tractul gastro-intestinal. Ambele variante se leagă de același receptor și inhibă sinteza AMP ciclică.

În ceea ce privește feedback-ul negativ, GH eliberat, prin acțiune autocrină, inhibă propria eliberare ulterioară. IGF1 inhibă hormonul de eliberare a hormonului de creștere în hipotalamus și stimulează somatostatina, în timp ce inhibă sinteza de GH la nivelul hipofizei.

Unii parametri metabolici, cum ar fi hiperglicemia, nivelurile plasmatice ridicate de acizi grași liberi și nivelurile scăzute de aminoacizi sunt inhibitori ai secreției de somatotropină.

Inhibitorii sunt, de asemenea, stresul cronic, adipozitatea, progesteronul, deficiențele hormonilor tiroidieni, deficitele sau excesele de cortizol și stimularea receptorului adrenergic β2.

Doza

Utilizarea terapeutică a hormonului de creștere biosintetizat este indicată pentru tratamentul afecțiunilor în care s-a dovedit o deficiență în secreția sa, în nanismul hipofizar și la copiii scurti, datorită sindromului Turner.

Administrarea se face sub formă de soluție injectabilă reconstruită dintr-un flacon care conține un liofilizat cu 40 UI de hormon biosintetic și la care se adaugă 2 ml soluție de clorură de sodiu 0,9%.

În cazul deficitului de hormoni de creștere la copii, se recomandă între 0,07 și 0,1 UI / kg greutate corporală pe zi. În sindromul Turner 0,14 UI / kg greutate corporală pe zi. Pentru deficiența de hormoni de creștere la adulți: 0,018 până la 0,036 UI / kg greutate corporală pe zi.

Efectele editează

Administrarea terapeutică a hormonului de creștere poate fi însoțită de unele reacții adverse adverse, cum ar fi hipersensibilitatea excesivă prin urticarie generalizată, hipoglicemie în post, inflamație la locul injecției și dureri de cap temporare.

A fost descrisă dezvoltarea unei anumite hipertensiuni intracraniene benigne, mai frecventă la copii și mai puțin la adulți.

În ceea ce privește metabolismul carbohidraților, a fost raportată dezvoltarea diabetului zaharat la pacienții care au primit tratament cu hormon de creștere.

În raport cu sistemul musculo-scheletic, există dovezi de miozită inflamatorie cu mialgie și slăbiciune musculară, produse nu de hormon, ci poate de metacresolul folosit ca conservant în formulă.

S-au raportat ginecomastie, anemie și pancreatită acută.

Referințe

1. Ganong WF: Glanda pituitară, ediția a 25-a. New York, McGraw-Hill Education, 2016.
2. Guyton AC, Hall JE: Hormoni hipofizari și controlul lor de către hipotalamus, în manualul de fiziologie medicală, ediția a 13-a, AC Guyton, JE Hall (eds). Philadelphia, Elsevier Inc., 2016.
3. Lang F, Verrey F: Hormone, in Physiologie des Menschen mit Pathophysiologie, 31 ed., RF Schmidt et al (eds). Heidelberg, Springer Medizin Verlag, 2010
4. Voigt K: Sistemul Endokrines, în Physiologie, ediția a 6-a; R Klinke și colab. (Eds). Stuttgart, Georg Thieme Verlag, 2010.
5. Widmaier EP, Raph H și Strang KT: Sistemul Endocrin. Ipotalamusul și glanda pituitară, în fiziologia umană a lui Vander: Mecanismele funcției corpului, ediția a 13-a; EP Windmaier și colab. (Eds). New York, McGraw-Hill, 2014.