โกรทฮอร์โมน (SOMATOTROPIN): โครงสร้างหน้าที่ - ชีววิทยา - 2025

somatotropin (ฏ) หรือฮอร์โมนการเจริญเติบโต (GH สั้น) เป็นโปรตีนที่มีขนาดค่อนข้างเล็กผลิตที่ ระดับของ adenohypophysis และมีส่วนร่วมในการพัฒนากระบวนการการเจริญเติบโตระยะยาวของสิ่งมีชีวิตและการควบคุมกระบวนการเผาผลาญอาหารต่างๆ

เป็นฮอร์โมนที่ไม่ใช่ต่อมโมโทรปิก ฮอร์โมนต่อมโดโทรปิกของต่อมใต้สมองมีผลโดยการดัดแปลงการสังเคราะห์และการปล่อยฮอร์โมนอื่น ๆ ที่ผลิตในต่อมไร้ท่ออื่น ๆ ที่อยู่รอบนอกของร่างกาย

การปรับเปลี่ยนฮอร์โมนในต่อมใต้สมอง (ที่มา: Dubaele / โดเมนสาธารณะผ่าน Wikimedia Commons)

ฮอร์โมนต่อมไทรอยด์ ได้แก่ adrenocorticotropin (ACTH), gonadotropins (FSH และ LH) และฮอร์โมนกระตุ้นต่อมไทรอยด์ (TSH)

ฮอร์โมน non-glandotropic สำหรับส่วนของพวกมันและในบรรดาที่รวมโปรแลคตินและฮอร์โมนการเจริญเติบโตจะทำหน้าที่โดยไม่ได้รับความช่วยเหลือจากต่อมไร้ท่ออื่น ๆ เนื่องจากพวกมันออกแรงกระทำโดยตรงกับเซลล์เป้าหมายที่มีกิจกรรมที่ควบคุมอยู่

โครงสร้าง

โกรทฮอร์โมนเป็นโปรตีนขนาดเล็กที่เกิดขึ้นในไอโซฟอร์มหลายตัว ไอโซฟอร์มที่สำคัญประกอบด้วยกรดอะมิโนประมาณ 191 ชนิดมีน้ำหนักโมเลกุล 22 kDa และมาจากเปปไทด์ที่มีสารตั้งต้นที่ยาวกว่า (pre-GH) ที่ 28 kDa ซึ่งหลั่งออกมาเช่นกัน แต่ไม่มีหน้าที่ทางสรีรวิทยา

ในโครงสร้างของมันโซมาโทโทรปินมีลักษณะคล้ายคลึงกันทางวิวัฒนาการกับโปรแลคตินและโซมาโทมาโมโทรปิน (CS) ซึ่งผลิตในรก นั่นคือความคล้ายคลึงกันที่ทั้งสามถือว่าเป็นตระกูลฮอร์โมน

โครงสร้างโดยประมาณของฮอร์โมนการเจริญเติบโต (ที่มา: РоманБеккер, Wikimedia Commons)

โครงสร้างทุติยภูมิของโซมาโทโทรปินแสดงแอลฟาที่เสถียร 4 ตัวพร้อมสะพานไดซัลไฟด์สองตัวซึ่งการกำหนดค่าจำเป็นสำหรับการทำงานร่วมกันของฮอร์โมนกับตัวรับ

ความจริงที่เกี่ยวข้องกับโครงสร้างและควรค่าแก่การถูกเน้นแสดงโดยข้อเท็จจริงที่ว่าแม้ว่าฮอร์โมนการเจริญเติบโตของสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกันจะมีความคล้ายคลึงกันอย่างน่าทึ่งกับมนุษย์เพียงอย่างหลังและของบิชอพเท่านั้น สำคัญในมนุษย์

คุณสมบัติ

หน้าที่ของ somatotropin มักอธิบายว่าเกี่ยวข้องกับการพัฒนาและการเจริญเติบโตของสิ่งมีชีวิต นอกจากนี้ยังเกี่ยวข้องกับการเผาผลาญซึ่งรวมถึงการเปลี่ยนแปลงของการเผาผลาญไขมันและกลูโคสที่ส่งเสริมโดยฮอร์โมน

อย่างไรก็ตามฟังก์ชั่นการเจริญเติบโตถือได้ว่าเป็นเมตาบอลิซึมเนื่องจากเกี่ยวข้องกับการทำงานของอะนาโบลิกที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์โปรตีนซึ่งไม่รวมฟังก์ชันอื่น ๆ โดยไม่เกี่ยวข้องโดยตรงกับการเผาผลาญเช่นการเพิ่มจำนวนเซลล์

ฟังก์ชั่นหรือการกระทำบางอย่างที่แสดงโดย somatotropin นั้นทำงานโดยฮอร์โมนนี้โดยตรงบนเนื้อเยื่อสีขาวของมัน แต่ส่วนใหญ่เกิดจากสารอื่น ๆ ที่การสังเคราะห์และการปลดปล่อยถูกกระตุ้นโดยฮอร์โมนการเจริญเติบโต

การสังเคราะห์ IGF

บรรทัดแรกของการกระทำของ somatotropin คือการสังเคราะห์สารเหล่านี้อย่างแม่นยำซึ่งเรียกว่าปัจจัยการเจริญเติบโตคล้ายอินซูลิน (IGF) ซึ่งระบุประเภท 1 และ 2 พวกเขาถูกกำหนดให้เป็น IGF1 (ที่สำคัญที่สุด ) และ IGF2 ตามตัวย่อในภาษาอังกฤษ

ปัจจัยเหล่านี้เป็นที่ทราบกันดีในตอนแรกและยังคงถูกกำหนดให้เป็นผู้ไกล่เกลี่ยของกิจกรรมของ somatotropin หรือ somatomedins C (IGF1) และ A (IGF2) หรือเป็นกิจกรรมคล้ายอินซูลินที่ไม่สามารถยับยั้งได้ (NSILA) พวกมันถูกสังเคราะห์โดยเซลล์หลายชนิด แต่ส่วนใหญ่ผลิตที่ตับ

การกระทำของ STH และ IGF1 มีความหลากหลายมาก สารบางชนิดมีการใช้สารเหล่านี้อย่างอิสระบางครั้งอาจใช้ร่วมกันและเสริมฤทธิ์กันและบางครั้งก็ทำหน้าที่เป็นปรปักษ์กัน

การเหนี่ยวนำการเจริญเติบโต

นี่เป็นหนึ่งในการกระทำที่สำคัญที่สุดที่ส่งเสริมโดย somatotropin แต่ดำเนินการร่วมกับ IGF1 แม้ว่าทั้งสองอย่างจะกระตุ้นการเติบโตของเนื้อเยื่อในร่างกายจำนวนมาก แต่ผลกระทบที่โดดเด่นที่สุดคือการเติบโตของโครงกระดูก

ผลลัพธ์สุดท้ายนี้เกิดจากผลกระทบต่างๆที่เกิดจากฮอร์โมนและ IGF1 ซึ่งรวมถึงการสะสมโปรตีนที่เพิ่มขึ้นโดยเซลล์ chondrocytic และ osteogenic อัตราการขยายพันธุ์ที่เพิ่มขึ้นของเซลล์เหล่านี้และการเปลี่ยน chondrocytes เป็นเซลล์สร้างกระดูก ซึ่งทั้งหมดนี้นำไปสู่การสะสมของกระดูกใหม่

ในระหว่างการเจริญเติบโตและการพัฒนาของสิ่งมีชีวิตและก่อนการปิดของ epiphyses กระดูกกระดูกอ่อนใหม่จะถูกฝากไว้ใน epiphyses ตามด้วยการเปลี่ยนเป็นกระดูกใหม่ซึ่ง diaphyses จะยาวขึ้นและ epiphyses แยกออกจากกัน

การบริโภคกระดูกอ่อน epiphyseal อย่างต่อเนื่องจะทำให้กระดูกอ่อนลงและไม่สามารถเติบโตต่อไปได้ ในช่วงวัยรุ่นตอนปลายไดอะฟิซิสและเอพิฟิซิสจะหลอมรวมกันที่ปลายแต่ละด้านและการเติบโตของความยาวของกระดูกที่ยาวจะช้าลงและหยุดลงในที่สุด

กลไกที่สองอาจอธิบายความหนาที่เพิ่มขึ้นของกระดูก เซลล์สร้างกระดูกในช่องท้องจะฝากกระดูกใหม่ไว้ที่กระดูกเก่าและเซลล์สร้างกระดูกจะกำจัดกระดูกเก่าออกไป หากอัตราการสะสมเกินอัตราการกำจัดความหนาจะเพิ่มขึ้น

เนื่องจากฮอร์โมนการเจริญเติบโตกระตุ้นอย่างรุนแรงต่อเซลล์สร้างกระดูกภายใต้ผลของมันความหนาของกระดูกสามารถเพิ่มขึ้นได้อย่างต่อเนื่องแม้ว่าความยาวจะไม่เปลี่ยนแปลงอีกต่อไปเนื่องจากการปิดของ epiphyses

การเพิ่มการสะสมของโปรตีนในเนื้อเยื่อ

ผลกระทบนี้สามารถทำได้โดยกลไกต่าง ๆ : เพิ่มการขนส่งกรดอะมิโนผ่านเยื่อหุ้มเซลล์, เพิ่มการแปล RNA ที่ระดับไรโบโซม, เพิ่มการถอดความจาก DNA ไปเป็น RNA ในนิวเคลียสและลด การเผาผลาญโปรตีนและกรดอะมิโน

การเผาผลาญอื่น ๆ

ในเนื้อเยื่อไขมันฮอร์โมนการเจริญเติบโตส่งเสริมการสลายไขมันและการปล่อยกรดไขมันเข้าสู่กระแสเลือดซึ่งจะช่วยเพิ่มความเข้มข้นในของเหลวในร่างกาย ในขณะเดียวกันก็สนับสนุนการเปลี่ยนกรดไขมันเป็นอะซิทิลโคเอนไซม์เอและใช้เป็นแหล่งพลังงานในเนื้อเยื่อทั้งหมด

การกระตุ้นการใช้ไขมันร่วมกับการสะสมของโปรตีนเนื่องจากผลของโบลิคทำให้เนื้อเยื่อติดมันเพิ่มขึ้น

การเพิ่มขึ้นของการเคลื่อนตัวของไขมันอาจสูงมากจนตับผลิตกรดอะซิโตอะซิติกจำนวนมากซึ่งนำไปสู่ภาวะคีโตซิสและไขมันในตับสามารถพัฒนาได้

ในส่วนที่เกี่ยวข้องกับการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรตผลของ somatotropin ได้แก่ การดูดซึมกลูโคสในเนื้อเยื่อไขมันและโครงร่างลดลงการผลิตกลูโคสในตับเพิ่มขึ้นและการหลั่งอินซูลินที่เพิ่มขึ้น

ผลกระทบทั้งหมดนี้เรียกว่าผู้ป่วยโรคเบาหวานและการหลั่งฮอร์โมนการเจริญเติบโตที่สูงสามารถทำให้เกิดการรบกวนการเผาผลาญที่มาพร้อมกับโรคเบาหวานประเภท II ที่ไม่พึ่งอินซูลิน

ฟังก์ชั่นอื่น ๆ

การกระทำของ anabolic และ mitogenic ของ GH และ IGF1 ยังแสดงให้เห็นในการเจริญเติบโตและการทำงานของหัวใจตับม้ามไทรอยด์ไธมัสและลิ้น ฮอร์โมนสามารถทำให้ผิวหนังหนาขึ้นกระตุ้นต่อมเหงื่อและการเจริญเติบโตของเส้นผม

ในไตจะเพิ่มอัตราการกรองของไตและการสังเคราะห์แคลซิทรีออลซึ่งไม่เพียง แต่ช่วยในการเจริญเติบโตเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการสร้างแร่ธาตุในกระดูกด้วย นอกจากนี้ยังส่งเสริมการสร้างเม็ดเลือดแดงและการสังเคราะห์ไฟบริโนเจนและการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันโดยการกระตุ้น T lymphocytes และ macrophages

ตัวรับสำหรับ somatotropin

การกระทำของ somatotropin รวมถึงการส่งเสริมการสังเคราะห์ปัจจัยการเจริญเติบโตที่คล้ายอินซูลินจะถูกสื่อกลางผ่านการจับกับตัวรับเฉพาะที่แสดงออกบนเยื่อหุ้มเซลล์เป้าหมาย

มีสองรูปแบบของตัวรับเหล่านี้แบบที่สองเป็นตัวแปรสั้น (ตัดทอน) ของตัวแรก รูปแบบที่ถูกตัดทอนซึ่งขัดขวางการทำงานของตัวรับยาวและหากแสดงออกมากเกินไปก็จะทำให้เนื้อเยื่อไม่รู้สึกไวต่อฮอร์โมน

ตัวรับแบบยาวประกอบด้วยกรดอะมิโน 638 ชนิดและมีโดเมนภายนอกเซลล์ 250 ตัวซึ่งเป็น transmembrane alpha helix ประมาณ 38 และโดเมนภายในเซลล์มีกรดอะมิโน 350 ชนิด โมเลกุลโซมาโทโทรปินแต่ละโมเลกุลจะจับกับโมเลกุลตัวรับสองตัวและก่อให้เกิดสิ่งที่เรียกว่ารีเซปเตอร์ดิเมอไรเซชัน

การลดขนาดนี้จะกระตุ้นไคเนสของโปรตีน JAK2 ที่อยู่ที่ปลายเซลล์ของโมโนเมอร์ตัวรับแต่ละตัวและไคเนสฟอสโฟรีเลตที่ใช้งานอยู่เหล่านี้สารตั้งต้นอื่น ๆ เช่น STAT5 และตัวรับโซมาโทโทรปินเอง

โมเลกุล STAT5 ที่มีฟอสฟอรัสยังได้รับการลดขนาดซึ่งทำให้เป็นตัวควบคุมการแสดงออกของยีนและการสังเคราะห์โปรตีนที่แม่นยำมาก

การผลิต

Somatotropin ถูกสังเคราะห์ที่ระดับเซลล์ somatotropic ของ adenohypophysis เซลล์เหล่านี้ถูกย้อมสีอย่างเข้มข้นด้วยสารที่เป็นกรดซึ่งเป็นสาเหตุที่เรียกว่า acidophilic พวกมันเป็นกลุ่มเซลล์ที่มีจำนวนมากที่สุดในต่อมเนื่องจากมีจำนวน 50% จากทั้งหมด 5 ชนิด

มีความซับซ้อนทางพันธุกรรมของยีน 5 ยีนที่แขนยาวของโครโมโซมมนุษย์ 17 ซึ่งเป็นรหัสสำหรับไอโซฟอร์มที่แตกต่างกันของฮอร์โมนการเจริญเติบโตและโซมาโทมาโมโทรปิน (hCS) ของมนุษย์

หนึ่งในนั้นคือ hGH-N หรือปกติซึ่งเข้ารหัสฮอร์โมนการเจริญเติบโตของมนุษย์ที่มีอยู่มากที่สุดซึ่งเป็น 22 kDa ที่กล่าวถึงและคิดเป็น 75% ของฮอร์โมนการเจริญเติบโตที่หมุนเวียนทั้งหมด

สารอาร์เอ็นเอของมันผ่านการ "ประกบ" เพื่อสร้างฮอร์โมนในรูปแบบที่เล็กกว่า 20 kDa ซึ่งขาดกรดอะมิโนตกค้าง 32-46 และคิดเป็น 10%

ยีนที่สอง (hGH-V) แสดงออกมาในรกเป็นหลักและเข้ารหัสรูปแบบของ hGH ที่แตกต่างกันซึ่งมีเพียงจำนวนที่สำคัญเท่านั้นที่ปรากฏในการไหลเวียนระหว่างตั้งครรภ์ อีก 3 ยีนเข้ารหัสไอโซฟอร์มของมนุษย์ chorionic somatomamotropin

ปล่อย

ทั้งการสังเคราะห์และการหลั่งหรือการปลดปล่อยฮอร์โมนการเจริญเติบโตถูกควบคุมโดยปัจจัยกระตุ้นและยับยั้งการทำงานเหล่านี้

กระตุ้นอิทธิพล

อิทธิพลหลักของร่างกายที่กระตุ้นการสังเคราะห์และการหลั่งของโซมาโทโทรปิน ได้แก่ เปปไทด์ GHRH (ฮอร์โมนปล่อยฮอร์โมนการเจริญเติบโต) และเกรลิน

โกรทฮอร์โมนรีลีสฮอร์โมน (GHRH) เป็นไฮโปทาลามิกเปปไทด์ที่มีอยู่ในกรดอะมิโน 40 และ 44 ชนิดตามลำดับ นำไปสู่เซลล์ somatotrophic ในการสังเคราะห์แคมป์และการกระตุ้นของปัจจัยการถอดความ PIT1 ที่เฉพาะเจาะจงสำหรับฮอร์โมนการเจริญเติบโต

Ghrelin เป็นสารคัดหลั่งของฮอร์โมนการเจริญเติบโตจากภายนอก เป็นเปปไทด์ของกรดอะมิโนประมาณ 28 ชนิดที่สังเคราะห์ในระดับไฮโปทาลามัสและในกระเพาะอาหาร มันทำหน้าที่เสริมฤทธิ์กับ GHRH ซึ่งมันจะส่งเสริมในเวลาเดียวกันกับที่มันยับยั้ง Somatostatin ทำงานผ่านตัวรับที่กระตุ้นฟอสโฟลิเปสซี

พารามิเตอร์การเผาผลาญบางอย่างเช่นภาวะน้ำตาลในเลือดระดับกรดไขมันอิสระในเลือดต่ำและกรดอะมิโนที่มีความเข้มข้นสูงเป็นตัวกระตุ้นที่สำคัญสำหรับการหลั่งโกรทฮอร์โมน

ปัจจัยกระตุ้นอื่น ๆ ได้แก่ ความเครียดเฉียบพลันความเครียดของร่างกายความเจ็บปวดสเตียรอยด์ทางเพศ (วัยแรกรุ่น) โดปามีนการกระตุ้นตัวรับα2อะซิติลโคลีนกาลานินเซโรโทนินและβ-endorphin

อิทธิพลของการยับยั้ง

สิ่งเหล่านี้รวมถึง somatostatin หรือฮอร์โมนตัวยับยั้งการปล่อยฮอร์โมนการเจริญเติบโต (GHRIH) และข้อเสนอแนะเชิงลบ

Somatostatin เป็นเปปไทด์ไฮโปทาลามิก 14 กรดอะมิโนที่ยับยั้งการหลั่ง แต่ไม่ใช่การสังเคราะห์ฮอร์โมนการเจริญเติบโต กรดอะมิโน 28 ชนิดที่มีความแปรผันยาวถูกสังเคราะห์ในระบบทางเดินอาหาร ตัวแปรทั้งสองเชื่อมโยงกับตัวรับเดียวกันและยับยั้งการสังเคราะห์ AMP แบบวงจร

เกี่ยวกับข้อเสนอแนะเชิงลบ GH ที่ปล่อยออกมาผ่านการกระทำของ autocrine จะยับยั้งการปลดปล่อยในภายหลัง IGF1 ยับยั้งฮอร์โมนปล่อยฮอร์โมนการเจริญเติบโตในไฮโปทาลามัสและกระตุ้นโซมาโทสแตตินในขณะที่ยับยั้งการสังเคราะห์ GH ในต่อมใต้สมอง

พารามิเตอร์การเผาผลาญบางอย่างเช่นภาวะน้ำตาลในเลือดสูงระดับกรดไขมันอิสระในเลือดสูงและกรดอะมิโนในระดับต่ำเป็นตัวยับยั้งการหลั่งโซมาโทโทรปิน

นอกจากนี้สารยับยั้งยังเย็นความเครียดเรื้อรังความอ้วนฮอร์โมนโปรเจสเตอโรนการขาดฮอร์โมนไทรอยด์การขาดคอร์ติซอลหรือการเกินและการกระตุ้นตัวรับอะดรีเนอร์จิกβ2

ปริมาณ

การใช้ฮอร์โมนการเจริญเติบโตทางชีวภาพในการรักษานั้นถูกระบุไว้สำหรับการรักษาภาวะที่มีการแสดงความบกพร่องในการหลั่งในคนแคระต่อมใต้สมองและในเด็กตัวเตี้ยเนื่องจากกลุ่มอาการของเทอร์เนอร์

การบริหารจะทำในรูปแบบของสารละลายฉีดที่สร้างขึ้นใหม่จากขวดที่มีไลโอฟิลิเสทที่มีฮอร์โมนสังเคราะห์ทางชีวภาพ 40 IU และเติมสารละลายโซเดียมคลอไรด์ 0.9% 2 มิลลิลิตร

ในเด็กที่ขาดฮอร์โมนเจริญเติบโตแนะนำให้อยู่ระหว่าง 0.07 ถึง 0.1 IU / kg ของน้ำหนักตัวต่อวัน ในกลุ่มอาการ Turner 0.14 IU / kg ของน้ำหนักตัวต่อวัน สำหรับการขาดฮอร์โมนการเจริญเติบโตในผู้ใหญ่: 0.018 ถึง 0.036 IU / กก. ของน้ำหนักตัวต่อวัน

แก้ไขผลกระทบ

การให้ฮอร์โมนการเจริญเติบโตเพื่อการรักษาอาจมาพร้อมกับผลข้างเคียงที่ไม่พึงประสงค์บางอย่างเช่นการแพ้อย่างเปิดเผยผ่านลมพิษทั่วไปภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำจากการอดอาหารการอักเสบที่บริเวณที่ฉีดและอาการปวดศีรษะชั่วคราว

มีการอธิบายพัฒนาการของความดันโลหิตสูงในกะโหลกศีรษะที่ไม่เป็นพิษเป็นภัยพบบ่อยในเด็กและน้อยกว่าในผู้ใหญ่

เกี่ยวกับการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรตมีรายงานการพัฒนาของโรคเบาหวานในผู้ป่วยที่ได้รับการรักษาด้วยฮอร์โมนเจริญเติบโต

ในความสัมพันธ์กับระบบกล้ามเนื้อและโครงกระดูกมีหลักฐานของ myositis อักเสบร่วมกับปวดกล้ามเนื้อและกล้ามเนื้ออ่อนแรงซึ่งไม่ได้ผลิตโดยฮอร์โมน แต่อาจใช้ metacresol เป็นสารกันบูดในสูตร

มีรายงานโรค Gynecomastia โรคโลหิตจางและตับอ่อนอักเสบเฉียบพลัน

อ้างอิง

1. Ganong WF: ต่อมใต้สมอง, 25th ed. นิวยอร์ก, McGraw-Hill Education, 2016
2. Guyton AC, Hall JE: ฮอร์โมนต่อมใต้สมองและการควบคุมโดยไฮโปทาลามัสในตำราสรีรวิทยาการแพทย์ฉบับที่ 13, AC Guyton, JE Hall (eds) ฟิลาเดลเฟีย Elsevier Inc. , 2016
3. Lang F, Verrey F: ฮอร์โมนใน Physiologie des Menschen mit Pathophysiologie, 31 th ed, RF Schmidt et al (eds) ไฮเดลเบิร์ก Springer Medizin Verlag, 2010
4. Voigt K: Endokrines System ใน Physiologie, 6th ed; R Klinke et al (eds) สตุ๊ตการ์ท, เฟรดธีมีเวอร์, 2010
5. Widmaier EP, Raph H และ Strang KT: ระบบต่อมไร้ท่อ ไฮโปทาลามัสและต่อมใต้สมองในสรีรวิทยาของมนุษย์ของแวนเดอร์: กลไกการทำงานของร่างกายฉบับที่ 13; EP Windmaier et al (eds) นิวยอร์ก, McGraw-Hill, 2014