VEKSTHORMON (SOMATOTROPIN): STRUKTUR, FUNKSJONER - BIOLOGI - 2026

Den somatotropin (STH) eller veksthormon (GH for kort) er et forholdsvis lite protein som produseres ved det nivå av adenohypofysen og er involvert i utvikling av prosesser, langsgående vekst av organismen og kontroll av forskjellige metabolske prosesser.

Det er et ikke-glandotropisk hormon. De glandotropiske hormonene i hypofysen utøver sine virkninger gjennom modifisering i syntesen og frigjøring av andre hormoner produsert i andre endokrine kjertler i periferien av organismen.

Hormonmodifisering i hypofysen (Kilde: Dubaele / Public domain, via Wikimedia Commons)

Glandotropiske hormoner er for eksempel adrenokortikotropin (ACTH), gonadotropiner (FSH og LH) og skjoldbruskstimulerende hormon (TSH).

Ikke-glandotropiske hormoner, for deres del, og som prolaktin og veksthormon er inkludert, virker uten hjelp fra noen andre endokrine kjertler, siden de utøver sine handlinger direkte på målcellene hvis aktiviteter de regulerer.

Struktur

Veksthormon er et relativt lite protein som forekommer i flere isoformer. Den viktigste isoformen er sammensatt av rundt 191 aminosyrer, har en molekylvekt på 22 kDa, og er avledet fra et lengre forløperpeptid (pre-GH) på 28 kDa, som også er utskilt, men mangler fysiologiske funksjoner.

I sin struktur virker somatotropin evolusjonært homolog med prolaktin og korionisk somatomamotropin (CS), sistnevnte produsert i morkaken. Slik er likheten at de tre anses for å danne en hormonell familie.

Omtrentlig struktur av veksthormon (Kilde: Роман Беккер, via Wikimedia Commons)

Den sekundære strukturen av somatotropin viser 4 stabiliserte alfa-helikser med to disulfidbroer, hvis konfigurasjon er nødvendig for interaksjonen av hormonet med dets reseptor.

Et faktum i forhold til strukturen, og som er verdig å bli fremhevet, er representert av det faktum at selv om veksthormonene til forskjellige arter har bemerkelsesverdige likheter med mennesker, er det bare de sistnevnte og primater, som utøver effekter betydelig hos mennesker.

Egenskaper

Funksjonene til somatotropin blir vanligvis beskrevet som de som er assosiert med utvikling og vekst av organismen. Også de som er assosiert med stoffskifte, som inkluderer endringene i lipid- og glukosemetabolismen som fremmes av hormonet.

Vekstfunksjoner kan imidlertid også betraktes som metabolske, siden de involverer anabole funksjoner assosiert med proteinsyntese, noe som ikke utelukker noen andre funksjoner uten direkte tilknytning til metabolisme, for eksempel celleproliferasjon.

Noen av funksjonene eller handlingene som vises av somatotropin, utøves av dette hormonet direkte på det hvite vevet, men mange av dem blir utført av noen andre stoffer hvis syntese og frigivelse stimuleres av veksthormon.

IGF syntese

Den første virkningen av somatotropin er nettopp syntesen av disse stoffene som er kjent som insulinlignende vekstfaktorer (IGF), hvorav type 1 og 2. De er betegnet som IGF1 (de viktigste ) og IGF2, i henhold til deres forkortelse på engelsk.

Disse faktorene ble opprinnelig kjent og blir fortsatt utpekt som formidlere av aktiviteten til somatotropin eller somatomediner C (IGF1) og A (IGF2) eller også som ikke-undertrykkbar insulinlignende aktivitet (NSILA). De er syntetisert av mange celletyper, men produseres først og fremst i leveren.

Handlingene til STH og IGF1 er veldig forskjellige. Noen blir utøvd av hvert av disse stoffene uavhengig, noen ganger i forbindelse og synergistisk, og noen ganger opptrer de antagonistisk.

Vekstinduksjon

Dette er en av de viktigste handlingene som er fremmet av somatotropin, men utført i forbindelse med IGF1. Selv om begge induserer veksten av mange kroppsvev, er deres mest fremtredende effekt på skjelettveksten.

Dette sluttresultatet er produsert av forskjellige effekter indusert av hormonet og IGF1. De inkluderer økt proteinavsetning av kondrocytiske og osteogene celler, den økte reproduksjonshastigheten av disse cellene, og omdannelsen av kondrocytter til osteogene celler; som alle fører til deponering av nytt bein.

Under veksten og utviklingen av organismen, og før nedleggelsen av de benete epifysene, blir nytt brusk avsatt i epifysene etterfulgt av omdannelsen til nytt bein, som diaphysene forlenges og epifysene skilles ut.

Det progressive forbruket av epifysisk brusk tømmer det, og beinet kan ikke fortsette å vokse. I sen ungdomstid smeltes deretter diaphysen og epifysen i hver ende, og veksten i lengde på de lange beinene bremser og til slutt stopper.

En annen mekanisme kan forklare den økte tykkelsen på beinene. Periosteal osteoblastene deponerer nytt bein på det gamle, og osteoklastene eliminerer det gamle beinet. Hvis avsettingshastigheten overstiger fjerningshastigheten, øker tykkelsen.

Når veksthormonet utøver en intens stimulering på osteoblastene, kan under dens effekter tykkelsen på beinene fortsette å øke, selv om deres lengde ikke lenger endres på grunn av lukkingen av epifysene.

Forbedring av proteinavsetning i vev

Denne effekten kan oppnås gjennom forskjellige mekanismer: økt aminosyretransport over cellemembraner, økt RNA-translasjon på ribosomnivå, økt transkripsjon fra DNA til RNA i kjernen, og redusert protein og aminosyre katabolisme.

Andre metabolske handlinger

I fettvev fremmer veksthormon lipolyse og frigjøring av fettsyrer i blodomløpet, og øker dermed konsentrasjonen i kroppsvæsker. Samtidig favoriserer det omdannelsen av fettsyrer til acetylkoenzym A og deres bruk som energikilde i alle vev.

Stimuleringen av bruk av fett, sammen med akkumulering av proteiner på grunn av dets anabole effekt, fører til en økning i magert vev.

Økningen i fettmobilisering kan være så høy at leveren produserer store mengder eddiksyre som fører til ketose og en fet lever kan utvikle seg.

I forhold til karbohydratmetabolisme inkluderer effekten av somatotropin redusert glukoseopptak i fett og skjelettmuskelvev, økt glukoseproduksjon i lever og økt insulinutskillelse.

Alle disse effektene kalles diabetogene, og sekresjon med høyt veksthormon kan reprodusere de metabolske forstyrrelsene som følger med ikke-insulinavhengig type II diabetes.

Andre funksjoner

De anabole og mitogene virkningene av GH og IGF1 kommer også til uttrykk i veksten og funksjonen til hjerte, lever, milt, skjoldbruskkjertel, tymus og tunge. Hormonet kan bidra til tykning av huden, stimulering av svette kjertler og hårvekst.

I nyrene øker det den glomerulære filtreringshastigheten og syntese av kalsitriol, noe som favoriserer ikke bare vekst, men også benmineralisering. Det fremmer også erytropoiesis og fibrinogen syntese og immunresponsen ved stimulering av T-lymfocytter og makrofager.

Reseptorer for somatotropin

Handlingene av somatotropin, inkludert å fremme syntese av insulinlignende vekstfaktorer, medieres gjennom dens binding til spesifikke reseptorer uttrykt på målcellemembraner.

Det er to former for disse reseptorene, den andre er en kort (avkortet) variant av den første; en avkortet form som hemmer funksjonen til den lange reseptoren, og hvis den blir overuttrykt, vil den gi vevets følsomhet for hormonet.

Den lange reseptoren består av 638 aminosyrer og har et ekstracellulært domene på 250, en transmembran alfa-helix på ca. 38 og et intracellulært domene på 350 aminosyrer. Hvert somatotropinmolekyl ender opp med å binde til to reseptormolekyler og forårsake det som kalles reseptordimerisering.

Denne dimeriseringen aktiverer JAK2-proteinkinaser lokalisert ved de intracellulære ender av hver reseptormonomer, og disse aktive kinasene fosforylerer andre substrater slik som STAT5 og selve somatotropinreseptoren.

Fosforylerte STAT5-molekyler gjennomgår også dimerisering som gjør dem veldig presise regulatorer for genuttrykk og proteinsyntese.

Produksjon

Somatotropin syntetiseres på nivået av de somatotropiske cellene i adenohypophysis. Disse cellene er intenst beiset med sure stoffer, og det er derfor de også kalles acidofile. Sammen er de den mest tallrike cellegruppen i kjertelen siden de representerer 50% av de totalt 5 forskjellige typene.

Det er et genetisk kompleks av 5 gener på den lange armen til humant kromosom 17 som koder for de forskjellige isoformene av veksthormon og humant korionisk somatomamotropin (hCS).

En av dem er hGH-N eller normal, som koder for den mest forekommende formen for humant veksthormon, som er det 22 kDa som er nevnt og representerer 75% av det totale sirkulerende veksthormonet.

Dets RNA gjennomgår "skjøting" for å produsere en mindre form av hormonet, 20 kDa, som mangler aminosyrerester 32-46 og utgjør 10%.

Et andre gen (hGH-V) kommer først og fremst til uttrykk i morkaken og koder for en variant av hGH, hvor bare betydelige mengder vises i sirkulasjonen under graviditet. De andre 3 genene koder for isoformer av humant korionisk somatomamotropin.

Utgivelse

Både syntese og utskillelse eller frigjøring av veksthormon reguleres av stimulerende og inhiberende faktorer av disse funksjonene.

Stimulerende påvirkning

De viktigste humorale påvirkningene som stimulerer syntesen og sekresjonen av somatotropin inkluderer peptidene GHRH (veksthormonfrigjørende hormon) og Ghrelin.

Veksthormonfrigjørende hormon (GHRH) er et hypothalamisk peptid som finnes i to varianter av henholdsvis 40 og 44 aminosyrer. Det fører i somatotrofiske celler til syntese av cAMP og aktivering av transkripsjonsfaktoren PIT1 spesifikk for veksthormon.

Ghrelin er en endogen veksthormonsekretær. Det er et peptid på rundt 28 aminosyrer syntetisert på nivået av hypothalamus og i magen. Den virker synergistisk med GHRH hvis frigjøring den fremmer, samtidig som den hemmer den somatostatin. Det fungerer gjennom reseptorer som aktiverer fosfolipase C.

Noen metabolske parametere som hypoglykemi, lave nivåer av frie fettsyrer i blodet og høye konsentrasjoner av aminosyrer er viktige stimuli for utskillelse av veksthormon.

Andre stimulerende faktorer som teller inkluderer akutt stress, belastning i kroppen, smerter, kjønnssteroider (pubertet), dopamin, α2-reseptorstimulering, acetylkolin, galanin, serotonin og ß-endorfin.

Inhiberende påvirkning

Disse inkluderer somatostatin eller frigivelseshormon for veksthormon (GHRIH) og negativ tilbakemelding.

Somatostatin er et 14 aminosyre hypothalamic peptid som hemmer sekresjonen, men ikke syntesen, av veksthormon. En lang variant, på 28 aminosyrer, syntetiseres i mage-tarmkanalen. Begge varianter binder seg til den samme reseptoren og hemmer syklisk AMP-syntese.

Når det gjelder negativ tilbakemelding, hemmer frigitt GH, gjennom autokrin handling, sin egen etterfølgende utgivelse. IGF1 hemmer veksthormonfrigjørende hormon i hypothalamus og stimulerer somatostatin, mens det hemmer GH-syntese i hypofysen.

Noen metabolske parametere som hyperglykemi, høye plasmanivåer av frie fettsyrer og lave nivåer av aminosyrer er hemmere av somatotropinsekresjon.

Inhibitorer er også forkjølelse, kronisk stress, fett, progesteron, mangel på skjoldbruskkjertelhormon, kortisolunderskudd eller utskeielser, og β2 adrenerg reseptorstimulering.

dose

Den terapeutiske bruken av biosyntetisert veksthormon er indikert for behandling av de tilstander der det er vist en mangel på sekresjon, i hypofysen dvergisme og hos korte barn på grunn av Turners syndrom.

Administrasjonen utføres i form av en injiserbar løsning som er rekonstruert fra et hetteglass som inneholder et lyofilisat med 40 IE biosyntetisk hormon, og som de medfølgende 2 ml 0,9% natriumkloridoppløsning blir tilsatt.

Ved veksthormonmangel hos barn anbefales mellom 0,07 og 0,1 IE / kg kroppsvekt per dag. I Turners syndrom 0,14 IE / kg kroppsvekt per dag. For veksthormonmangel hos voksne: 0,018 til 0,036 IE / kg kroppsvekt per dag.

Effekter rediger

Den terapeutiske administrasjonen av veksthormon kan være ledsaget av noen bivirkninger som overfølsomhet manifestert gjennom generalisert urtikaria, fastende hypoglykemi, betennelse på injeksjonsstedet og midlertidig hodepine.

Utviklingen av en viss godartet intrakraniell hypertensjon er blitt beskrevet, hyppigere hos barn og mindre hos voksne.

Når det gjelder karbohydratmetabolisme, er det rapportert om utvikling av diabetes mellitus hos pasienter som får behandling med veksthormon.

I forhold til muskel- og skjelettsystemet er det bevis på inflammatorisk myositt med myalgi og muskelsvakhet, ikke produsert av hormonet, men kanskje av metakresol brukt som konserveringsmiddel i formelen.

Gynekomasti, anemi og akutt pankreatitt er rapportert.

referanser

1. Ganong WF: The Pituitary Gland, 25. utg. New York, McGraw-Hill Education, 2016.
2. Guyton AC, Hall JE: Hypofysehormoner og deres kontroll av Hypothalamus, i Textbook of Medical Physiology, 13. utg, AC Guyton, JE Hall (eds). Philadelphia, Elsevier Inc., 2016.
3. Lang F, Verrey F: Hormone, in Physiologie des Menschen mit Pathophysiologie, 31. utg, RF Schmidt et al (eds). Heidelberg, Springer Medizin Verlag, 2010
4. Voigt K: Endokrines System, in Physiologie, 6. utg; R Klinke et al (red.). Stuttgart, Georg Thieme Verlag, 2010.
5. Widmaier EP, Raph H og Strang KT: The Endocrine System. Hypothalamus og hypofysen, i Vander's Human Physiology: The Mechanises of Body Function, 13. utg.; EP Windmaier et al (red.). New York, McGraw-Hill, 2014.