هرمون النمو (سوماتوتروبين): الهيكل والوظائف - مادة الاحياء - 2026

و الموجهة الجسدية (STH) أو هرمون النمو (GH قصيرة) هو بروتين صغير نسبيا إنتاجها في ل مستوى النخامية الغدية والمشاركة في عمليات التنمية والنمو الطولي للكائن الحي والسيطرة على مختلف العمليات الأيضية.

وهو هرمون غير موجه للغدة. تمارس هرمونات الغدة النخامية تأثيراتها من خلال تعديل تخليق وإفراز الهرمونات الأخرى المنتجة في الغدد الصماء الأخرى في محيط الجسم.

تعديل الهرمونات في الغدة النخامية (المصدر: Dubaele / Public domain ، عبر ويكيميديا ​​كومنز)

الهرمونات الموجهة للغدد التناسلية هي ، على سبيل المثال ، قشر الكظر (ACTH) ، وموجهة الغدد التناسلية (FSH و LH) وهرمون تحفيز الغدة الدرقية (TSH).

الهرمونات غير الموجهة للغدة ، من جانبها ، والتي تشمل البرولاكتين وهرمون النمو ، تعمل دون مساعدة من أي غدة صماء أخرى ، لأنها تمارس نشاطها مباشرة على الخلايا المستهدفة التي تنظم أنشطتها.

بناء

هرمون النمو هو بروتين صغير نسبيًا يحدث في العديد من الأشكال الإسوية. يتكون الشكل الإسوي الرئيسي من حوالي 191 من الأحماض الأمينية ، وله وزن جزيئي 22 كيلو دالتون ، ومشتق من سلائف الببتيد الأطول (ما قبل GH) البالغ 28 كيلو دالتون ، والذي يتم إفرازه أيضًا ولكنه يفتقر إلى الوظائف الفسيولوجية.

في بنيته ، يظهر السوماتوتروبين متماثلًا تطوريًا للبرولاكتين والسوماتوموتروبين المشيمي (CS) ، وينتج الأخير في المشيمة. هذا هو التشابه الذي يعتبر الثلاثة بمثابة عائلة هرمونية.

التركيب التقريبي لهرمون النمو (المصدر: Роман Беккер ، عبر ويكيميديا ​​كومنز)

يُظهر التركيب الثانوي لسوماتوتروبين 4 حلزونات ألفا مستقرة مع جسرين ثنائي كبريتيد ، يكون تكوينهما ضروريًا لتفاعل الهرمون مع مستقبله.

الحقيقة المتعلقة بالبنية ، والتي تستحق تسليط الضوء عليها ، تتمثل في حقيقة أنه على الرغم من حقيقة أن هرمونات النمو للأنواع المختلفة لها أوجه تشابه ملحوظة مع الإنسان ، إلا أن الأخير فقط ، والرئيسيات ، لهما تأثيرات مهم في البشر.

المميزات

عادة ما توصف وظائف سوماتوتروبين بأنها تلك المرتبطة بتطور ونمو الكائن الحي. أيضا تلك المرتبطة بعملية التمثيل الغذائي ، والتي تشمل التغيرات في التمثيل الغذائي للدهون والجلوكوز التي يعززها الهرمون.

ومع ذلك ، يمكن أيضًا اعتبار وظائف النمو استقلابية ، نظرًا لأنها تتضمن وظائف الابتنائية المرتبطة بتخليق البروتين ، والتي لا تستبعد بعض الوظائف الأخرى دون ارتباط مباشر بعملية التمثيل الغذائي ، مثل تكاثر الخلايا.

يمارس هذا الهرمون بعض الوظائف أو الإجراءات التي يعرضها السوماتوتروبين مباشرة على أنسجته البيضاء ، ولكن يتم تنفيذ العديد منها بواسطة بعض المواد الأخرى التي يتم تحفيز تركيبها وإطلاقها بواسطة هرمون النمو.

توليف IGF

الخط الأول لعمل سوماتوتروبين هو بالضبط تركيب هذه المواد التي تعرف بعوامل النمو الشبيهة بالأنسولين (IGF) ، والتي تم تحديد النوعين 1 و 2 منها.) و IGF2 ، حسب اختصارهما باللغة الإنجليزية.

كانت هذه العوامل معروفة في البداية ، ولا يزال يتم تحديدها ، كوسيط لنشاط سوماتوتروبين أو سوماتوميدينس C (IGF1) و A (IGF2) أو أيضًا كنشاط غير قابل للقمع يشبه الأنسولين (NSILA). يتم تصنيعها بواسطة العديد من أنواع الخلايا ، ولكن يتم إنتاجها بشكل أساسي في الكبد.

إن تصرفات STH و IGF1 متنوعة للغاية. يتم بذل بعضها بواسطة كل من هذه المواد بشكل مستقل ، أحيانًا بالتزامن والتآزر ، وأحيانًا تتصرف بشكل عدائي.

تحريض النمو

هذا هو أحد أهم الإجراءات التي يروج لها سوماتوتروبين ، ولكن يتم إجراؤها بالتزامن مع IGF1. على الرغم من أن كلاهما يحفز نمو العديد من أنسجة الجسم ، إلا أن تأثيرهما الأكثر بروزًا يكون على نمو الهيكل العظمي.

هذه النتيجة النهائية ناتجة عن تأثيرات مختلفة يسببها الهرمون و IGF1. وهي تشمل زيادة ترسب البروتين بواسطة الخلايا الغضروفية والخلايا المكونة للعظم ، وارتفاع معدل تكاثر هذه الخلايا ، وتحويل الخلايا الغضروفية إلى خلايا عظمية ؛ كل هذا يؤدي إلى ترسب عظام جديدة.

أثناء نمو وتطور الكائن الحي ، وقبل إغلاق المشاش العظمية ، يتم ترسيب غضروف جديد في المشاش يليه تحويله إلى عظم جديد ، حيث يتم إطالة الأغشية وفصل المشاش.

يؤدي الاستهلاك التدريجي للغضروف المشاشية إلى استنفاده ولا يمكن للعظام الاستمرار في النمو. في أواخر مرحلة المراهقة ، يندمج الشلل والكرد عند كل طرف ، ويتباطأ النمو في طول العظام الطويلة ويتوقف في النهاية.

قد تفسر الآلية الثانية زيادة سماكة العظام. تودع بانيات العظم السمحاقية عظمًا جديدًا على العظم القديم ، وتزيل ناقضات العظم العظم القديم. إذا تجاوز معدل الترسيب معدل الإزالة ، تزداد السماكة.

نظرًا لأن هرمون النمو يمارس تحفيزًا شديدًا على بانيات العظم ، يمكن أن يستمر سمك العظام في الزيادة تحت تأثيره ، على الرغم من أن طولها لم يعد يتغير بسبب إغلاق المشاش.

تعزيز ترسب البروتين في الأنسجة

يمكن تحقيق هذا التأثير من خلال آليات مختلفة: زيادة نقل الأحماض الأمينية عبر أغشية الخلايا ، وزيادة ترجمة الحمض النووي الريبي على مستوى الريبوسوم ، وزيادة النسخ من الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي في النواة ، والتقليل تقويض البروتين والأحماض الأمينية.

إجراءات التمثيل الغذائي الأخرى

في الأنسجة الدهنية ، يعزز هرمون النمو تحلل الدهون وإطلاق الأحماض الدهنية في مجرى الدم ، وبالتالي زيادة تركيزها في سوائل الجسم. في الوقت نفسه ، يفضل تحويل الأحماض الدهنية إلى أنزيم أسيتيل A واستخدامها كمصدر للطاقة في جميع الأنسجة.

يؤدي تحفيز استخدام الدهون ، جنبًا إلى جنب مع تراكم البروتينات بسبب تأثيرها الابتنائي ، إلى زيادة الأنسجة الخالية من الدهون.

يمكن أن تكون الزيادة في تعبئة الدهون عالية جدًا بحيث ينتج الكبد كميات كبيرة من حمض الأسيتو أسيتيك مما يؤدي إلى الحالة الكيتونية ويمكن أن يتطور الكبد الدهني.

فيما يتعلق بعملية التمثيل الغذائي للكربوهيدرات ، تشمل تأثيرات سوماتوتروبين انخفاض امتصاص الجلوكوز في الأنسجة العضلية الدهنية والهيكلية ، وزيادة إنتاج الجلوكوز في الكبد ، وزيادة إفراز الأنسولين.

كل هذه التأثيرات تسمى مسببة لمرض السكري ، ويمكن أن يؤدي إفراز هرمون النمو المرتفع إلى إعادة إنتاج الاضطرابات الأيضية التي تصاحب مرض السكري من النوع الثاني غير المعتمد على الأنسولين.

وظائف أخرى

تتجلى أيضًا الإجراءات الابتنائية والانقسامية لـ GH و IGF1 في نمو ووظيفة القلب والكبد والطحال والغدة الدرقية والغدة الصعترية واللسان. يمكن أن يساهم الهرمون في زيادة سماكة الجلد وتحفيز الغدد العرقية ونمو الشعر.

في الكلى ، يزيد من معدل الترشيح الكبيبي وتخليق الكالسيتريول ، وبالتالي ليس فقط تعزيز النمو ، ولكن أيضًا تمعدن العظام. كما أنه يعزز تكوين الكريات الحمر والفيبرينوجين والاستجابة المناعية عن طريق تحفيز الخلايا اللمفاوية التائية والضامة.

مستقبلات السوماتوتروبين

يتم التوسط في تصرفات سوماتوتروبين ، بما في ذلك تعزيز تخليق عوامل النمو الشبيهة بالأنسولين ، من خلال ارتباطها بمستقبلات محددة معبر عنها في أغشية الخلايا المستهدفة.

هناك نوعان من هذه المستقبلات ، والثاني هو متغير قصير (مبتور) من الأول ؛ شكل مبتور يثبط وظيفة المستقبل الطويل ، وإذا تم الإفراط في التعبير عنه ، فإنه ينتج عنه حساسية الأنسجة للهرمون.

يتكون المستقبل الطويل من 638 حمضًا أمينيًا وله مجال خارج خلوي يبلغ 250 ، ولولب ألفا عبر الغشاء يبلغ 38 تقريبًا ، ومجالًا داخل الخلايا مكونًا من 350 حمضًا أمينيًا. ينتهي كل جزيء سوماتوتروبين بالارتباط بجزيئين من المستقبلات ويسبب ما يسمى ثنائيات المستقبل.

ينشط هذا المثبط كينازات بروتين JAK2 الموجودة في الأطراف داخل الخلايا لكل مونومر مستقبِل ، وتفسد هذه الكينازات النشطة ركائز أخرى مثل STAT5 ومستقبل السوماتوتروبين نفسه.

تخضع جزيئات STAT5 المفسفرة أيضًا لعملية تضاعف تجعلها منظمات دقيقة جدًا للتعبير الجيني وتخليق البروتين.

إنتاج

يتم تصنيع Somatotropin على مستوى الخلايا الموجه للجسد في الغدة النخامية. هذه الخلايا ملطخة بشدة بمواد حمضية ، وهذا هو سبب تسميتها أيضًا بالحمضية. معًا هم أكثر مجموعات الخلايا وفرة في الغدة نظرًا لأنهم يمثلون 50 ٪ من إجمالي 5 أنواع مختلفة.

يوجد مركب وراثي مكون من 5 جينات على الذراع الطويلة للكروموسوم البشري 17 يرمز إلى الأشكال الإسوية المختلفة لهرمون النمو والسوماتوموتروبين المشيمي البشري (hCS).

واحد منهم هو hGH-N أو العادي ، والذي يشفر أكثر أشكال هرمون النمو البشري وفرة ، وهو 22 كيلو دالتون المذكور ويمثل 75٪ من إجمالي هرمون النمو المتداول.

يخضع مرسال الحمض النووي الريبي لـ "التضفير" لإنتاج شكل أصغر من الهرمون ، 20 كيلو دالتون ، والذي يفتقر إلى بقايا الأحماض الأمينية 32-46 ويمثل 10٪.

يتم التعبير عن الجين الثاني (hGH-V) بشكل أساسي في المشيمة ويشفر شكلًا متغيرًا من هرمون النمو تظهر كميات كبيرة منه فقط في الدورة الدموية أثناء الحمل. تقوم الجينات الثلاثة الأخرى بترميز الأشكال الإسوية لسوماتوموموتروبين المشيمي البشري.

إطلاق سراح

يتم تنظيم كل من تخليق وإفراز أو إطلاق هرمون النمو من خلال عوامل تحفيز وتثبيط هذه الوظائف.

تحفيز التأثيرات

تشمل التأثيرات الخلطية الرئيسية التي تحفز تخليق وإفراز سوماتوتروبين الببتيدات GHRH (هرمون النمو الذي يطلق الهرمون) و Ghrelin.

هرمون إفراز هرمون النمو (GHRH) هو ببتيد تحت المهاد موجود في نوعين مختلفين من 40 و 44 من الأحماض الأمينية على التوالي. يؤدي في الخلايا الجسدية إلى تخليق cAMP وتفعيل عامل النسخ PIT1 الخاص بهرمون النمو.

جريلين هو إفراز هرمون النمو الداخلي. وهو عبارة عن ببتيد يتكون من حوالي 28 حمض أميني تم تصنيعه على مستوى منطقة ما تحت المهاد وفي المعدة. إنه يعمل بشكل تآزري مع GHRH الذي يعزز إطلاقه ، في نفس الوقت الذي يثبط ذلك من السوماتوستاتين. إنه يعمل من خلال المستقبلات التي تنشط فسفوليباز سي.

بعض العوامل الأيضية مثل نقص السكر في الدم ، وانخفاض مستويات الأحماض الدهنية الحرة في الدم ، وتركيزات عالية من الأحماض الأمينية هي محفزات مهمة لإفراز هرمون النمو.

تشمل العوامل المنشطة الأخرى التي يتم حسابها الإجهاد الحاد وإجهاد الجسم والألم والمنشطات الجنسية (البلوغ) والدوبامين وتحفيز مستقبلات ألفا 2 والأسيتيل كولين والجالانين والسيروتونين وبيتا إندورفين.

التأثيرات المثبطة

وتشمل هذه السوماتوستاتين أو هرمون مثبط لإفراز هرمون النمو (GHRIH) وردود فعل سلبية.

السوماتوستاتين عبارة عن 14 حمض أميني ببتيد تحت المهاد يمنع إفراز هرمون النمو ، ولكن ليس تركيبه. نوع طويل ، من 28 حمض أميني ، يتم تصنيعه في الجهاز الهضمي. يرتبط كلا المتغيرين بالمستقبل نفسه ويمنعان تخليق AMP الدوري.

فيما يتعلق بردود الفعل السلبية ، فإن GH المنطلق ، من خلال العمل الأوتوقراطي ، يمنع إطلاقه اللاحق. يثبط IGF1 هرمون النمو المطلق لهرمون النمو في منطقة ما تحت المهاد ويحفز السوماتوستاتين ، بينما يثبط تخليق هرمون النمو في الغدة النخامية.

بعض عوامل التمثيل الغذائي مثل ارتفاع السكر في الدم ، ومستويات البلازما العالية من الأحماض الدهنية الحرة ، وانخفاض مستويات الأحماض الأمينية هي مثبطات لإفراز السوماتوتروبين.

المثبطات هي أيضًا البرد ، والإجهاد المزمن ، والسمنة ، والبروجسترون ، ونقص هرمون الغدة الدرقية ، ونقص الكورتيزول أو تجاوزه ، وتحفيز مستقبلات البيتا 2 الأدرينالية.

جرعة

يشار إلى الاستخدام العلاجي لهرمون النمو المركب حيوياً لعلاج الحالات التي ظهر فيها نقص في إفرازه ، في حالة التقزم النخامي وفي الأطفال القصير بسبب متلازمة تيرنر.

تتم الإدارة في شكل محلول قابل للحقن معاد تكوينه من قنينة تحتوي على مادة lyophilisate مع 40 وحدة دولية من هرمون التخليق الحيوي ، ويضاف إليها 2 مل المصاحب من محلول كلوريد الصوديوم بنسبة 0.9 ٪.

في حالة نقص هرمون النمو عند الأطفال ، يوصى باستخدام ما بين 0.07 و 0.1 وحدة دولية / كجم من وزن الجسم يوميًا. في متلازمة تيرنر 0.14 وحدة دولية / كجم من وزن الجسم يوميًا. لنقص هرمون النمو عند البالغين: 0.018 إلى 0.036 وحدة دولية / كجم من وزن الجسم يوميًا.

تحرير التأثيرات

يمكن أن يصاحب الاستخدام العلاجي لهرمون النمو بعض الآثار الجانبية الضارة مثل فرط الحساسية الصريح من خلال الشرى المعمم ونقص السكر في الدم أثناء الصيام والتهاب في موقع الحقن والصداع المؤقت.

تم وصف تطور ارتفاع ضغط الدم داخل الجمجمة الحميد ، وهو أكثر شيوعًا عند الأطفال وأقل عند البالغين.

فيما يتعلق باستقلاب الكربوهيدرات ، تم الإبلاغ عن تطور داء السكري في المرضى الذين يتلقون العلاج بهرمون النمو.

فيما يتعلق بالجهاز العضلي الهيكلي ، هناك دليل على التهاب عضلي التهابي مصحوب بألم عضلي وضعف عضلي ، لا ينتج عن الهرمون ، ولكن ربما ينتج عن الميتاكريسول المستخدم كمواد حافظة في الصيغة.

تم الإبلاغ عن التثدي وفقر الدم والتهاب البنكرياس الحاد.

المراجع

1. Ganong WF: الغدة النخامية ، الطبعة 25. نيويورك ، McGraw-Hill Education ، 2016.
2. جايتون إيه سي ، هول جي إي: هرمونات الغدة النخامية والتحكم فيها عن طريق منطقة ما تحت المهاد ، في كتاب علم وظائف الأعضاء الطبي ، الطبعة الثالثة عشر ، إيه سي جايتون ، جي إي هول (محرران). فيلادلفيا ، شركة إلسفير ، 2016.
3. Lang F ، Verrey F: Hormone ، in Physiologie des Menschen mit Pathophysiologie، 31 th ed، RF Schmidt et al (eds). هايدلبرغ ، سبرينغر ميديزين فيرلاغ ، 2010
4. Voigt K: نظام Endokrines ، في علم وظائف الأعضاء ، الطبعة السادسة ؛ آر كلينك وآخرون (محرران). شتوتغارت ، جورج ثيمي فيرلاغ ، 2010.
5. Widmaier EP و Raph H و Strang KT: نظام الغدد الصماء. الهايبوتلاموس والغدة النخامية ، في فسيولوجيا فاندر البشرية: آليات عمل الجسم ، الطبعة الثالثة عشرة ؛ EP Windmaier وآخرون (محرران). نيويورك ، ماكجرو هيل ، 2014.