HORMON PERTUMBUHAN (SOMATOTROPIN): STRUKTUR, FUNGSI - BIOLOGI - 2025

The somatotropin (STH) atau hormon pertumbuhan (GH untuk pendek) adalah protein kecil yang dihasilkan pada yang tahap adenohypophysis dan terlibat dalam proses pembangunan, pertumbuhan membujur organisma dan kawalan pelbagai proses metabolik.

Ia adalah hormon bukan glandotropik. Hormon glandotropik pituitari memberikan kesannya melalui pengubahsuaian dalam sintesis dan pembebasan hormon lain yang dihasilkan di kelenjar endokrin lain di pinggiran organisma.

Pengubahsuaian hormon di kelenjar hipofisis (Sumber: Dubaele / Domain awam, melalui Wikimedia Commons)

Hormon glandotropik adalah, misalnya, adrenokortikotropin (ACTH), gonadotropin (FSH dan LH) dan hormon perangsang tiroid (TSH).

Hormon bukan glandotropik, sebahagiannya, dan termasuk prolaktin dan hormon pertumbuhan, bertindak tanpa bantuan kelenjar endokrin lain, kerana mereka melakukan tindakan mereka secara langsung pada sel sasaran yang kegiatannya mereka atur.

Struktur

Hormon pertumbuhan adalah protein yang agak kecil yang terdapat dalam beberapa isoform. Isoform utama terdiri daripada kira-kira 191 asid amino, mempunyai berat molekul 22 kDa, dan berasal dari peptida prekursor yang lebih panjang (pra-GH) 28 kDa, yang juga dirembeskan tetapi tidak mempunyai fungsi fisiologi.

Dalam strukturnya, somatotropin muncul secara evolusi homologis terhadap prolaktin dan somatomamotropin korionik (CS), yang terakhir dihasilkan di plasenta. Begitulah persamaan bahawa ketiga-tiganya dianggap membentuk keluarga hormon.

Struktur anggaran hormon pertumbuhan (Sumber: Роман Беккер, melalui Wikimedia Commons)

Struktur sekunder somatotropin menunjukkan 4 helai alfa yang stabil dengan dua jambatan disulfida, konfigurasi yang diperlukan untuk interaksi hormon dengan reseptornya.

Fakta yang berkaitan dengan struktur, dan patut disorot, diwakili oleh kenyataan bahawa walaupun hormon pertumbuhan pelbagai spesies mempunyai persamaan yang luar biasa dengan manusia, hanya yang terakhir, dan yang primata, memberi kesan ketara pada manusia.

ciri-ciri

Fungsi somatotropin biasanya digambarkan sebagai fungsi yang berkaitan dengan perkembangan dan pertumbuhan organisma. Juga yang berkaitan dengan metabolisme, yang merangkumi perubahan metabolisme lipid dan glukosa yang dipromosikan oleh hormon.

Fungsi pertumbuhan, bagaimanapun, juga dapat dianggap metabolik, kerana ia melibatkan fungsi anabolik yang berkaitan dengan sintesis protein, yang tidak mengecualikan beberapa fungsi lain tanpa kaitan langsung dengan metabolisme, seperti percambahan sel.

Sebilangan fungsi atau tindakan yang ditunjukkan oleh somatotropin diberikan oleh hormon ini secara langsung pada tisu putihnya, tetapi banyak daripadanya dilakukan oleh beberapa bahan lain yang sintesis dan pembebasannya dirangsang oleh hormon pertumbuhan.

Sintesis IGF

Garis pertama tindakan somatotropin adalah tepat sintesis bahan-bahan ini yang dikenali sebagai faktor pertumbuhan seperti insulin (IGF), yang mana jenis 1 dan 2. telah dikenal pasti. Mereka ditetapkan sebagai IGF1 (yang paling penting ) dan IGF2, mengikut akronim mereka dalam bahasa Inggeris.

Faktor-faktor ini pada mulanya diketahui, dan masih ditetapkan, sebagai perantara aktiviti somatotropin atau somatomedins C (IGF1) dan A (IGF2) atau juga sebagai aktiviti seperti insulin yang tidak dapat ditindas (NSILA). Mereka disintesis oleh banyak jenis sel, tetapi dihasilkan terutamanya di hati.

Tindakan STH dan IGF1 sangat pelbagai. Sebahagiannya diberikan oleh setiap zat ini secara bebas, kadang-kadang bersama dan bersinergi, dan kadang-kadang mereka bertindak secara antagonis.

Induksi pertumbuhan

Ini adalah salah satu tindakan terpenting yang dipromosikan oleh somatotropin, tetapi dilakukan bersama dengan IGF1. Walaupun kedua-duanya mendorong pertumbuhan banyak tisu badan, kesannya yang paling ketara adalah pada pertumbuhan rangka.

Hasil akhir ini dihasilkan oleh pelbagai kesan yang disebabkan oleh hormon dan IGF1. Mereka termasuk peningkatan pemendapan protein oleh sel chondrocytic dan osteogenic, peningkatan kadar pembiakan sel-sel ini, dan penukaran chondrocytes menjadi sel osteogenik; semuanya membawa kepada deposit tulang baru.

Semasa pertumbuhan dan perkembangan organisma, dan sebelum penutupan epifisis tulang, tulang rawan baru disimpan dalam epifisis diikuti dengan penukarannya menjadi tulang baru, di mana diafisis dipanjangkan dan epifisis terpisah.

Pengambilan progresif tulang rawan epifisis akan menguranginya dan tulang tidak dapat terus tumbuh. Pada akhir remaja, diafisis dan epifisis kemudian menyatu di setiap hujungnya, dan pertumbuhan panjang tulang panjang menjadi perlahan dan akhirnya berhenti.

Mekanisme kedua dapat menjelaskan peningkatan ketebalan tulang. Osteoblas periosteal menyimpan tulang baru pada tulang lama, dan osteoklas menghilangkan tulang lama. Sekiranya kadar pemendapan melebihi kadar penyingkiran, ketebalan akan meningkat.

Oleh kerana hormon pertumbuhan memberikan rangsangan yang kuat pada osteoblas, di bawah kesannya ketebalan tulang dapat terus meningkat, walaupun panjangnya tidak lagi berubah kerana penutupan epifisis.

Peningkatan pemendapan protein dalam tisu

Kesan ini dapat dicapai melalui mekanisme yang berbeza: peningkatan pengangkutan asid amino ke seluruh membran sel, peningkatan terjemahan RNA pada tahap ribosom, peningkatan transkripsi dari DNA ke RNA di nukleus, dan mengurangkan katabolisme asid dan asid amino.

Tindakan metabolik lain

Dalam tisu lemak, hormon pertumbuhan mendorong lipolisis dan pembebasan asid lemak ke dalam aliran darah, sehingga meningkatkan kepekatannya dalam cairan tubuh. Pada masa yang sama, ia mendorong penukaran asid lemak menjadi asetil koenzim A dan penggunaannya sebagai sumber tenaga dalam semua tisu.

Rangsangan penggunaan lemak, bersamaan dengan pengumpulan protein kerana kesan anaboliknya, menyebabkan peningkatan tisu tanpa lemak.

Peningkatan mobilisasi lemak boleh menjadi sangat tinggi sehingga hati menghasilkan sejumlah besar asid asetoasetik yang menyebabkan ketosis dan hati berlemak dapat berkembang.

Berkaitan dengan metabolisme karbohidrat, kesan somatotropin termasuk penurunan pengambilan glukosa dalam tisu otot adiposa dan rangka, peningkatan pengeluaran glukosa hepatik, dan peningkatan sekresi insulin.

Semua kesan ini disebut diabetesogenik, dan rembesan hormon pertumbuhan tinggi dapat menghasilkan semula gangguan metabolik yang menyertai diabetes jenis II yang tidak bergantung pada insulin.

Fungsi lain

Tindakan anabolik dan mitogenik GH dan IGF1 juga ditunjukkan dalam pertumbuhan dan fungsi jantung, hati, limpa, tiroid, timus, dan lidah. Hormon boleh menyumbang kepada penebalan kulit, rangsangan kelenjar peluh, dan pertumbuhan rambut.

Di buah pinggang, ia meningkatkan kadar penapisan glomerular dan sintesis calcitriol, yang bukan sahaja mendorong pertumbuhan, tetapi juga mineralisasi tulang. Ia juga mendorong sintesis eritropoiesis dan fibrinogen dan tindak balas imun dengan rangsangan limfosit T dan makrofag.

Penerima untuk somatotropin

Tindakan somatotropin, termasuk mempromosikan sintesis faktor pertumbuhan seperti insulin, dimediasi melalui pengikatannya dengan reseptor tertentu yang dinyatakan pada membran sel sasaran.

Terdapat dua bentuk reseptor ini, yang kedua adalah varian pendek (terpotong) dari yang pertama; bentuk terpotong yang menghalang fungsi reseptor panjang, dan jika ia terlalu banyak dinyatakan, ia akan menghasilkan kepekaan tisu terhadap hormon.

Reseptor panjang terdiri daripada 638 asid amino dan mempunyai domain ekstraselular 250, heliks alpha transmembran sekitar 38, dan domain intraselular 350 asid amino. Setiap molekul somatotropin akhirnya mengikat dua molekul reseptor dan menyebabkan apa yang disebut dimerisasi reseptor.

Dimerisasi ini mengaktifkan kinase protein JAK2 yang terletak di hujung intraselular setiap monomer reseptor, dan kinase aktif ini fosforilasi substrat lain seperti STAT5 dan reseptor somatotropin itu sendiri.

Molekul STAT5 yang difosforilasi juga mengalami dimerisasi yang menjadikannya pengatur ekspresi gen dan sintesis protein yang sangat tepat.

Pengeluaran

Somatotropin disintesis pada tahap sel somatotropik adenohypophysis. Sel-sel ini diwarnai dengan zat-zat berasid, oleh sebab itu sel-sel ini juga disebut acidophilic. Bersama-sama mereka adalah kumpulan sel paling banyak di kelenjar kerana mereka mewakili 50% dari jumlah 5 jenis yang berbeza.

Terdapat kompleks gen 5 gen pada lengan panjang kromosom 17 manusia yang memberi kod untuk isoform hormon pertumbuhan dan somatomamotropin korionik manusia (hCS).

Salah satunya adalah hGH-N atau normal, yang menyandikan bentuk hormon pertumbuhan manusia yang paling banyak, yang merupakan 22 kDa yang disebutkan dan mewakili 75% daripada jumlah hormon pertumbuhan yang beredar.

RNA utusannya menjalani "splicing" untuk menghasilkan bentuk hormon yang lebih kecil, 20 kDa, yang kekurangan residu asid amino 32-46 dan menyumbang 10%.

Gen kedua (hGH-V) dinyatakan terutamanya di plasenta dan menyandikan bentuk hGH yang berbeza-beza di mana hanya sejumlah besar yang muncul dalam peredaran semasa kehamilan. 3 gen yang lain mengekod isoform somatomamotropin korionik manusia.

Lepaskan

Kedua-dua sintesis dan rembesan atau pembebasan hormon pertumbuhan diatur dengan merangsang dan menghambat faktor fungsi ini.

Merangsang pengaruh

Pengaruh humoral utama yang merangsang sintesis dan rembesan somatotropin termasuk peptida GHRH (hormon pelepasan hormon pertumbuhan) dan Ghrelin.

Hormon pembebasan hormon pertumbuhan (GHRH) adalah peptida hipotalamus yang terdapat dalam dua varian masing-masing 40 dan 44 asid amino. Ia membawa pada sel somatotrofik untuk sintesis cAMP dan pengaktifan faktor transkripsi PIT1 khusus untuk hormon pertumbuhan.

Ghrelin adalah rahsia hormon pertumbuhan endogen. Ini adalah peptida kira-kira 28 asid amino yang disintesis pada tahap hipotalamus dan di dalam perut. Ia bertindak secara sinergis dengan GHRH yang pembebasannya mempromosikan, pada masa yang sama bahawa ia menghalang somatostatin. Ia berfungsi melalui reseptor yang mengaktifkan fosfolipase C.

Beberapa parameter metabolik seperti hipoglikemia, kadar asid lemak bebas yang rendah dalam darah, dan kepekatan asid amino yang tinggi adalah rangsangan penting untuk rembesan hormon pertumbuhan.

Faktor perangsang lain yang dikira termasuk tekanan akut, ketegangan badan, kesakitan, steroid seks (akil baligh), dopamin, rangsangan reseptor α2, asetilkolin, galanin, serotonin, dan β-endorphin.

Pengaruh perencatan

Ini termasuk somatostatin atau hormon penghambat pelepasan hormon pertumbuhan (GHRIH) dan maklum balas negatif.

Somatostatin adalah peptida hipotalamik asid amino 14 yang menghalang rembesan, tetapi bukan sintesis, hormon pertumbuhan. Varian panjang, dari 28 asid amino, disintesis di saluran gastrointestinal. Kedua-dua varian mengikat reseptor yang sama dan menghalang sintesis AMP siklik.

Mengenai maklum balas negatif, GH yang dilepaskan, melalui tindakan autokrin, menghalang pembebasannya sendiri. IGF1 menghalang hormon pelepasan pertumbuhan di hipotalamus dan merangsang somatostatin, sementara itu menghalang sintesis GH di pituitari.

Beberapa parameter metabolik seperti hiperglikemia, kadar asid lemak bebas plasma yang tinggi, dan tahap asid amino yang rendah adalah penghambat rembesan somatotropin.

Inhibitor juga sejuk, tekanan kronik, adiposity, progesteron, kekurangan hormon tiroid, kekurangan atau berlebihan kortisol, dan rangsangan reseptor β2 adrenergik.

Dos

Penggunaan terapi hormon pertumbuhan biosintesis ditunjukkan untuk rawatan keadaan di mana kekurangan rembesannya telah ditunjukkan, pada kerdil hipofisis dan kanak-kanak pendek akibat sindrom Turner.

Pentadbiran dibuat dalam bentuk larutan suntikan yang direkonstruksi dari botol yang mengandungi lyophilisate dengan 40 IU hormon biosintetik, dan 2 ml larutan natrium klorida 0.9% yang disertakan ditambahkan.

Dalam kekurangan hormon pertumbuhan pada kanak-kanak, disyorkan antara 0,07 dan 0,1 IU / kg berat badan setiap hari. Dalam sindrom Turner 0.14 IU / kg berat badan setiap hari. Untuk kekurangan hormon pertumbuhan pada orang dewasa: 0,018 hingga 0,036 IU / kg berat badan setiap hari.

Suntingan kesan

Pemberian terapi hormon pertumbuhan boleh disertai dengan beberapa kesan sampingan yang buruk seperti hipersensitiviti secara terang-terangan melalui urtikaria umum, hipoglikemia puasa, keradangan di tempat suntikan, dan sakit kepala sementara.

Perkembangan hipertensi intrakranial jinak tertentu telah dijelaskan, lebih kerap berlaku pada kanak-kanak dan kurang pada orang dewasa.

Mengenai metabolisme karbohidrat, perkembangan diabetes mellitus telah dilaporkan pada pesakit yang menerima rawatan hormon pertumbuhan.

Berkaitan dengan sistem muskuloskeletal terdapat bukti myositis radang dengan myalgia dan kelemahan otot, yang dihasilkan bukan oleh hormon, tetapi mungkin oleh metacresol yang digunakan sebagai pengawet dalam formula.

Ginekomastia, anemia, dan pankreatitis akut telah dilaporkan.

Rujukan

1. Ganong WF: Kelenjar Pituitari, edisi ke-25. New York, McGraw-Hill Education, 2016.
2. Guyton AC, Hall JE: Hormon Pituitari dan Pengendaliannya oleh Hypothalamus, dalam Buku Teks Fisiologi Perubatan, edisi ke-13, AC Guyton, JE Hall (eds). Philadelphia, Elsevier Inc., 2016.
3. Lang F, Verrey F: Hormon, dalam Physiologie des Menschen mit Pathophysiologie, edisi ke-31, RF Schmidt et al (eds). Heidelberg, Springer Medizin Verlag, 2010
4. Voigt K: Sistem Endokrin, dalam Physiologie, edisi ke-6; R Klinke et al (eds). Stuttgart, Georg Thieme Verlag, 2010.
5. Widmaier EP, Raph H dan Strang KT: Sistem Endokrin. Kelenjar Hipotalamus dan Pituitari, dalam Fisiologi Manusia Vander: Mekanisme Fungsi Tubuh, edisi ke-13; EP Windmaier et al (eds). New York, McGraw-Hill, 2014.