Дія соматотропного гормону на кістковий зростання опосередковано через Соматомедин - інсуліноподібний ростові фактори поліпептидного природи. Головним джерелом соматомединов в циркуляції є печінку, де їх синтез стимулюється соматотропний гормон. У регуляції гепатической продукції соматомединов беруть участь і інші гормони - інсулін, пролактин, тиреоїдні гормони. Крім печінки, Соматомедин синтезуються в інших клітинах і тканинах, зокрема в хрящової тканини, де вони можуть діяти локально.
1. Структура гормону росту людини
Соматотропін різної видової приналежності, володіючи відмінностями в хімічній структурі, іноді досить значними, проте виявляють чітку структурну гомологію. Всі вивчені соматотропін ссавців, в тому числі людини, побудовані з одного поліпептидного ланцюга, що складається з 191 амінокислотного залишку. Вони містять по одному залишку триптофану і чотири залишку полуцістіна. Два дисульфідних містка (в соматотропіну людини між залишками Ціс54-Ціс165 і ЦІС182-ЦІС189) формують дві петлі поліпептидного ланцюга - велику, що включає центральну ділянку амінокислотної послідовності, і малу на С-кінцевій ділянці.
Відзначаючи в цілому еволюційну консервативність соматотропіну в ряду ссавців, яка поєднується з консервативністю його біологічної функції, слід сказати, однак, що в цьому ряду дещо осібно стоїть соматотропин людини. Зберігаючи схему будови, загальну для інших ссавців, гормон людини відрізняється амінокислотною послідовністю від вивчених соматотропінів тварин на 34-35%. Цим може пояснюватися неефективність соматотропінів тваринного походження як стимуляторів росту при введенні людям.
Разом з тим при порівнянні амінокислотних послідовностей соматотропінів людини і різних тварин у всіх цих білках легко виявляються ділянки, майже ідентичні за структурою. Висока еволюційна консервативність окремих ділянок поліпептидного ланцюга може свідчити про їх принципово важливою функціональної ролі як носіїв інформації про специфічну функції гормонального білка.
Біосинтез і секреція соматотропного гормону знаходяться під складним контролем, що включає регуляцію в першу чергу гипоталамическими факторами: ингибирующую регуляцію соматостатином і стимулюючу СТГ-рилізинг фактором, а також гормонами - трийодтиронином і глюкокортикоїдами, опіоїдними пептидами і т.д.
Секреція соматотропного гормону залежить також від концентрації в плазмі крові метаболітів, в регуляції обміну яких бере участь СТГ, збільшується в умовах дефіциту енергетичних субстратів, а також під час сну і в стресових ситуаціях.
Продукується гіпофізом соматотропний гормон відрізняється високою гетерогенністю, що є результатом як альтернативного сплайсингу мРНК соматотропного гормону, так і посттрансляційних модифікацій - протеолізу, фосфорилювання, гликозилирования, димеризации і олигомеризации. При стимуляції секреції гормону всі ці форми вивільняються з гіпофіза в циркуляцію і через 30 хв більше 50% соматотропного гормону присутній в плазмі крові в мономерной формі, 27% - в димерной і менше 20% - в олігомерної.
Серед мономерних форм соматотропного гормону домінує 22 кдальтон СТГ (83%), в менших кількостях присутній 20 кдальтон СТГ (11%) і близько 6% складають різні кислі форми гормону. Таким чином, реакція організму на соматотропний гормонаявляется результатом сумарного дії білків, кілька розрізняються за фізико-хімічними, біологічними та імунологічних властивостях.
2.Действіе гормону росту на органи і тканини
Гормоном росту соматотропін називають за те, що у дітей і підлітків, а також молодих людей з ще не закрилися зонами зростання в кістках він викликає виражене прискорення лінійного (в довжину) зростання, в основному за рахунок росту довгих трубчастих кісток кінцівок. Соматотропин надає потужний анаболічний і анти-катаболічних дія, підсилює синтез білка і гальмує його розпад, а також сприяє зниженню відкладення підшкірного жиру, посилення згоряння жиру і збільшення співвідношення м'язової маси до жирової. Крім того, соматотропін бере участь в регуляції вуглеводного обміну - він викликає виражене підвищення рівня глюкози в крові і є одним з контрінсулярнихгормонів, антагоністів інсуліну за дією на вуглеводний обмін. Описано також його дію на острівкові клітини підшлункової залози, імуностимулюючий ефект, посилення поглинання кальцію кістковою тканиною і ін. Багато ефекти гормон росту викликає безпосередньо, але значна частина його ефектів опосередковується інсуліноподібний фактор росту, головним чином IGF-1 (раніше його називали соматомедину С) , який виробляється під дією гормону росту в печінці і стимулює зростання більшості внутрішніх органів. Додаткові кількості IGF-1 (Insulin-like growth factor) синтезуються в тканинах-мішенях.
3.Секреція гормону росту
1) Добові ритми секреції:
Секреція гормону росту, як і багатьох інших гормонів, відбувається періодично і має кілька піків протягом доби (зазвичай пік секреції настає через кожні 3-5 годин). Найбільш високий і передбачуваний пік спостерігається вночі, приблизно через годину-дві після засинання.
2) Вікові зміни секреції:
Найбільша концентрація соматотропіну в плазмі крові - 4-6 місяць внутрішньоутробного розвитку. Вона приблизно в 100 разів вище ніж у дорослого. Потім, секреція поступово знижується з віком. Вона мінімальна у літніх і старих, у яких знижується як базовий рівень, так і частота і амплітуда піків секреції. Базовий рівень гормону росту максимальний в ранньому дитинстві, амплітуда піків секреції максимальна у підлітків в період інтенсивного лінійного росту і статевого дозрівання.
3) Концентрація в крові:
Базова концентрація гормону росту в крові становить 1-5 нг / мл, під час піків може підвищуватися до 10-20 і навіть 45 нг / мл. Велика частина циркулюючого в крові гормону росту пов'язані з транспортним білком гормону росту (growth hormone binding protein, GHBP), який представляє собою частковий транскрипт того ж гена, який кодує рецептор гормону росту.
4.Регуляція секреції гормону росту
Головні регулятори секреції гормону росту - пептидні гормони гіпоталамуса (соматостатин і соматолиберин), які виділяються нейросекреторну клітинами гіпоталамуса в портальні вени гіпофіза і діють безпосередньо на соматотропи. Однак на баланс цих гормонів і на секрецію гормону росту впливає безліч фізіологічних факторів.
Стимулюють секрецію гормону росту:
Соматоліберин, грелін, сон, фізичні вправи, споживання великої кількості білків з їжею, збільшення секреції андрогенів в пубертатний період (у самців в сім'яниках, а у самок в корі надниркових залоз), амінокислота аргінін, гіпоглікемія.Прі гіпоглікемії рівень соматотропіну в крові різко підвищується - це один з природних фізіологічних механізмів швидкої корекції гіпоглікемії.
Пригнічують секрецію гормону росту:
5.Взаімодействіе з іншими гормонами
Для прояви анаболічного дії соматотропіну на синтез білка і лінійний ріст організму присутність інсуліну необхідно - під час відсутності інсуліну або при його зниженому рівні соматотропин не робить анаболічного дії. Відносно синтезу білка соматотропин і інсулін діють не антагоністично, як на вуглеводний обмін, а синергично. Мабуть, саме відсутністю або недостатністю підсилює дії інсуліну на чутливість клітин до анаболическому ефекту соматотропіну пояснюється поганою лінійне зростання і відставання у фізичному розвитку дітей з діабетом I типу, особливо помітне при недостатності дози інсуліну (недостатньою компенсації діабету).
Для прояви анаболічного і жиросжигающего дії соматотропіну на клітини необхідно, крім того, присутність статевих гормонів і гормонів щитовидної залози. Це пояснює затримку лінійного росту і відставання фізичного розвитку дітей та підлітків з гіпогонадизмом (недостатністю статевих гормонів) і з гіпотиреозом (недостатністю щитовидної залози).
Антагоністичну дію по відношенню до впливу соматотропіну на синтез білка, згорання жиру і на лінійний ріст надають глюкокортикоїди, зокрема кортизол.
6.Гормон зростання і старіння
7.Патологіі, пов'язані з гормоном росту
У дорослих патологічне підвищення рівня соматотропіну або тривале введення екзогенного соматотропіну в дозах, характерних для зростаючого організму, призводить до потовщення кісток і огрубіння рис обличчя, збільшення розмірів мови - акромегалії. Супутні ускладнення - здавлювання нервів (тунельний синдром), зменшення сили м'язів, підвищення інсуліноустойчівості тканин. Звичайна причина акромегалії - аденома передньої долі гіпофіза. Зазвичай аденоми виникають в зрілому віці, але при рідкісних випадках їх виникнення в дитинстві спостерігається гіпофізарний гігантизм.
8.Терапевтіческое використання гормону росту
1) Використання в лікуванні порушень росту у дітей:
Люди в наш час стимулюють ріст дітей шляхом щоденного введення екстракту гіпофіза. У чистому вигляді гормон був виділений тільки в 1970-і рр. спочатку з гіпофіза бика, потім коні і людини. Даний гормон впливає не на якусь одну залозу, а на весь організм. На сьогодні це найбільш поширений спосіб боротьби з хворобою, званої «гипофизарная карликовість».
2) Використання для лікування нервових розладів:
У деяких роботах показано, що соматотропин покращує пам'ять і пізнавальні функції, особливо у хворих з гіпофізарний нанізм (недостатністю соматотропной функції гіпофіза), і що введення соматотропіну може покращувати настрій і самопочуття хворих з низьким рівнем соматотропіну в крові - не тільки хворих з клінічно вираженою гіпофізарний нанізм, але і, наприклад, депресивних хворих. Разом з тим надмірно високий рівень соматотропіну в крові, що спостерігається при акромегалії, також викликає депресію і інші порушення діяльності ЦНС. У той же час дані про вплив гормону росту на пізнавальні функції людини суперечливі.
3) Використання для профілактики старечих захворювань:
4) Використання в спорті:
На початку препарати гормону росту почали застосовуватися для медичних цілей, в той же час даний гормон набув широкого поширення в спорті. Це було пов'язано з його здатністю сприяти збільшенню м'язової маси і зниження жирової при активних занятіях.В 1989 році гормон росту був офіційно заборонений Олімпійським комітетом. Але незважаючи на це, і те, що використання соматотропіну в атлетичних цілях в багатьох країнах вважається незаконним, останнім часом продажі препарату збільшилися в кілька разів. В більшості своїй, гормон росту. застосовується спортсменами-бодибилдерами, які комбінують його з іншими анаболічними препаратами.
Біотехнологія: Навчальний посібник для ВНЗ У 8 кн. / Под ред. Н.С. Єгорова, В.Д. Самуілова.- М. Вища школа, 1987.
Виробництво білкових речовин. Біотехнологія. Кн. 5. навч. посібник для вузів / [В.А.Биков и др.]. - М. Вища. шк. - 1987. - 142 с.