Сообщение гормон роста по биологии: Гормон роста | Dopinglinkki

Содержание

Гормон роста | Dopinglinkki

С поправками от 22.07.2019

Влияние на функции организма

Гормон роста (соматропин, соматотропин, гормон роста) представляет собой пептидный гормон из 191 аминокислоты, выделяемый гипофизом. Передняя часть гипофиза вырабатывает гормон роста в зависимости от частоты пульса, и концентрации сильно варьируются в течение дня. Большая часть ежедневного гормона роста вырабатывается через 1–2 часа после засыпания. На уровень естественных гормонов роста влияют многие факторы, такие как возраст, пол, композиция тела, физические упражнения, питание и сон [1, 2].

Гормон роста регулирует множество функций в организме, включая рост. Гормон роста действует посредством ростовых факторов (IGF-1), которые образуются главным образом в печени. Гормон роста также имеет независимые от IGF эффекты. Некоторые эффекты даже противоположны эффектам IGF, например, влияние на уровень глюкозы в крови. Самостоятельное анаболическое влияние гормона роста не совсем ясно, для эффективного действия ему требуется IGF-1 [3, 4].

Гормон роста обладает многоплановым влиянием на обмен углеводов и жиров. Гормон роста — это анаболический гормон (то есть гормон, стимулирующий рост тканей), который повышает транспорт определенных аминокислот в клетки, ускоряет синтез белков и влияет на обмен жиров и баланс жидкости в организме. Гормоны роста усиливают эффекты тестостерона и анаболических стероидов, направленные на рост мышц [5].

Методы производства

Все препараты гормона роста, которые зарегистрированы в Финляндии, производятся при помощи технологии рекомбинантных ДНК. Продажа человеческого гормона роста, который производят из трупных гипофизов, в Финляндии запрещена с 1988 года из-за риска развития смертельного заболевания — болезни Крейтцфельдта-Якоба. На черном рынке человеческий гормон роста продается, часто в замаскированном под рекомбинантный гормон роста виде.

Дозирование при применении в медицине

Доза гормона роста в медицине варьирует в зависимости от заболевания и его тяжести. При лечении недостаточности гормона роста у взрослых начальная доза составляет 0,15–0,3 миллиграммов (примерно 0,5–1 МЕ). Для длительного лечения рекомендованная доза составляет не более 1–1,3 миллиграммов в сутки (3–4 МЕ).
Средняя доза гормона роста, применяемая для лечения взрослых, составляет 0,67 миллиграммов в сутки (2 МЕ).

Медицинское применение

Гормон роста является допинговым препаратом, согласно Приказу 705/2002, определяющему список допинговых препаратов, в соответствии с разделом 44, §16, подразделом 1 Уголовного кодекса. Гормон роста является рецептурным препаратом, который может быть выписан только врачами, которые специализируются в эндокринологии, детской эндокринологии или детской нефрологии.

В медицине гормон роста используется для лечения детей с нарушениями роста, вызванными недостаточной секрецией гормона роста. В ряде случаев гормон роста используется для лечения взрослых с выраженной недостаточностью гормона роста.

Диагноз должен быть подтвержден при помощи точного использования различных типов проб с нагрузкой, посредством которых измеряется секреция гормона роста до начала его применения. Врач может быть обвинен в терапевтической ошибке, если он назначает гормоны роста пациенту, не видя его или не проводя тщательную диагностику.

Состояние пациентов, которые получают гормон роста, необходимо тщательно контролировать, в частности определять показатели функции щитовидной железы и проводить обследование для исключения возможного нарушения толерантности к глюкозе (нарушение обмена сахара). Рекомендуется оценивать адекватность дозы гормона роста каждые 6 месяцев.

Злоупотребление

Гормоны роста применяются для развития анаболических эффектов [6, 7]. Считается, что он повышает мышечную массу и силу, улучшает переносимость значительных физических нагрузок и ускоряет восстановление после травм. Гормон роста редко используют как единственный препарат. Обычно его применяют вместе с анаболическими стероидами, инсулином и IGF-1. Гормон роста также может применяться с намерением уменьшить признаки старения и улучшить качество кожи. В дополнение к своему анаболическому действию гормон роста обладает жиросжигающим эффектом, так как увеличивает расщепление триглицеридов в жировых клетках и уменьшает накопление жира [1]. Профессиональные велосипедисты также используют гормон роста из-за его липолитического действия, чтобы уменьшить жировые отложения [8].

Гормон роста — популярный допинговый препарат, но его повышающее производительность воздействие не было полностью доказано клинически [3]. Основным результатом систематического обзора и метаанализа, опубликованного в 2017 году, было то, что гормон роста умеренно увеличивает мышечную массу и уменьшает жир, но не увеличивает мышечную силу и не улучшает аэробные возможности у здоровых молодых людей. Увеличение безжировой массы может быть в значительной степени связано с накоплением жидкости. Наибольшая польза от гормона роста, по-видимому, заключается в ускорении восстановления и предотвращении травм в результате усиления синтеза коллагена [9]. В данном исследовании использовались умеренные дозы только гормона роста. При злоупотреблении дозы обычно выше, и гормон роста зачастую используется с другими анаболическими веществами. В этих случаях могут возникать различные побочные эффекты. Однако гормон роста очень эффективен для людей, которые испытывают его дефицит [8].

Использование гормона роста, вероятно, увеличилось из-за его низкой стоимости и удобства заказа онлайн. Гормон роста больше не может рассматриваться в качестве допинг-агента только спортсменов высшей лиги [10].

Побочные эффекты

При использовании гормона роста в адекватных терапевтических дозах наиболее частыми побочными эффектами являются боли в суставах и мышцах и различные типы отеков из-за задержки жидкости. Отек может привести к повышению внутричерепного давления или отеку глазного дна. Также он может привести к развитию синдрома запястного канала.

Острая передозировка может привести вначале к развитию гипогликемии (снижению уровня сахара крови) и впоследствии даже привести к развитию комы. В дальнейшем последствием терапии может быть гипергликемия (повышение уровня сахара). Длительная терапия может приводить к повышению кровяного давления, дегенерации сердечной мышцы, сахарному диабету, акромегалии (избыточному росту хрящей, пальцев и подбородка), огрубению и утолщению кожи. Возрастает также риск определенных видов рака (в т. ч. рака щитовидной железы, молочной железы, предстательной железы). Однако точных данных по данному вопросу не имеется [5, 6, 7, 11, 12, 13].

Наиболее распространенные торговые наименования (9/2014): Омнитроп, Генотропин.

Timo Seppälä (Тимо Сеппяля)
Руководитель медицинского учреждения
Финский антидопинговый комитет FINADA (ныне SUEK ry)

Поправки внесены: Dopinglinkki

 

Гормон роста (1) (Доклад) — TopRef.ru

Гормон роста

По некоторым наблюдениям, люди невысокие, коренастые обладают более крепким здоровьем и выносливее тех, кто по росту годится в манекенщики. По своей природе они неутомимые и талантливые любовники, особенно мужчины. И эти качества проявляются у них куда ярче, чем у высоких Дон Жуанов. Профессор В.А. Петеркова

Секреция гормона роста

Образование и секрецию гормона роста регулирует гипоталамический рилизинг-гормон и соматостатин. К факторам, повышающим секрецию гормона роста, относятся гипогликемия, возникающая при голодании, определенные виды стресса и особенно, интенсивная физическая работа. Гормон выделяется также во время глубокого сна. Кроме того, гипофиз эпизодически секретирует большие количества гормона роста в отсутствие стимуляции.

Влияние на рост

Хотя о действии гормона роста еще многое не известно, совершенно очевидно, что он необходим для нормального физического развития ребенка. В физиологических условиях секреция гормона роста, как и многих других гормонов, носит эпизодический характер. У детей количество гормона роста значительно больше, чем у взрослых. С возрастом секреция гормона роста уменьшается.

В организме гормон роста выполняет многочисленные и разнообразные функции. Оказалось, что стимулирующее действие гормона роста не является прямым, а связано с образованием факторов, выделяемых печенью. Этими факторами служат соматомедины, образующиеся в печени под действием гормона роста. Основной среди соматомединов — это соматомедин С, который во всех клетках тела повышает скорость синтеза белка, что в свою очередь приводит к стимуляции деления клеток.

Болезни, связанные с избытком и недостаточностью гормона роста

Дети с недостаточностью гормона роста развиваются в «нормальных» карликов — людей очень маленького роста, но нормального телосложения. Так называемый гипофизарный карлик. Такие отклонения встречаются с частотой 1 случай на 10 тысяч родов. В России сейчас чуть больше тысячи карликов, у которых гипофиз либо поврежден в родах, либо не имеет какую-то генетическую поломку и потому не вырабатывает гормон роста. Лишены этого гормона те, у кого из-за опухоли мозга удален гипофиз: дети, прооперированные в 5-6 лет, так и оставались маленькими.

Сравнительно часто гипофизарные клетки, вырабатывающие гормон роста, перерождаются и образуют доброкачественные опухоли, секретирующие большие количества гормона. Если аденома развивается в детском возрасте, ребенок растет быстрее обычного вплоть до наступления половой зрелости, когда повышение секреции половых гормонов приводит к остановке роста костей за счет окостенения эпифизарного хряща (точки роста костной ткани) на концах костей. Этот вид патологии называется гигантизмом.

У взрослых опухоль, секретирующая гормон роста, не может вызвать дальнейшего роста костей в связи с окостенением эпифизарного хряща. Однако рост некоторых частей тела (главным образом ушей, носа, подбородка, пальцев и зубов) может продолжаться. Такой вид патологии носит название акромегалия. Этот эффект можно снять путем удаления опухоли, а у некоторых больных — терапевтическим путем. В то же время уже развившиеся изменения внешности носят необратимый характер.

Акромегалия может развиться у взрослого карлика (с закрытыми зонами роста), решившего заняться самолечением, назначив самому себе гормон роста.

Нечто интересное

В начале прошлого века средний рост мужчины был 155-160 см. В 1980 году по мировой статистике он уже составил 173,9 см у мужчин и 160,9 см у женщин. К 1987 году мужчины «подросли» до 174,1 см., а женщины — до 161,4 см. В 2000 году человечество, судя по всему, вновь поднимет планку.

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://gradusnik.ru/

Rol’ gormona rosta v funktsionirovanii reproduktivnoy sistemy cheloveka | Mel’nichenko

К гормонам, контролирующим репродуктивную функцию человека, относятся не только ЛГ и ФСГ, но и семейство пептидных гормонов, включающее: гормон роста (ГР), пролактин (ПРЛ) и хорионический (плацентарный) лактоген. Влияние ГР на организм многогранно, репродуктивная система не является исключением. В течение последних 20 лет интенсивно велось изучение влияния ПРЛ на репродуктивную, иммунную, нервную системы, результатом которых стало обнаружение четкой связи между взаимодействием трех указанных систем. Конец 90-х годов ознаменован началом изучения влияний, оказываемых ГР на организм человека.Появившиеся данные о влияния недостаточности ГР на процессы старения, восстановления фертильности как у женщин, так и у мужчин создают предпосылки для совместного изучения эффектов ГР эндокринологами, гинекологами, иммунологами и нейрофизиологами.


К гормонам, контролирующим репродуктивную функцию человека, относятся не только ЛГ и ФСГ, но и семейство пептидных гормонов, включающее: гормон роста (ГР), пролактин (ПРЛ) и хорионический (плацентарный) лактоген. За прошедшие 20 лет было тщательно исследовано влияние ПРЛ, оказываемое им на функционирование репродуктивной системы. В настоящее время происходит интенсивное изучение влияния ГР на эту систему, поскольку недостаток ГР, как и его избыток приводят к сбоям в деятельности этой системы. К наиболее ярким проявлениям нарушения секреции ГР относится акромегалия. Акромегалия — тяжелое нейроэндокринное заболевание, обусловленное хронической гиперпродукцией ГР соматотрофоми передней доли гипофиза, возникающее в основном в возрасте 30 — 50 лет, характеризующееся чрезмерным ростом костей и мягких тканей и развитием целого ряда тяжелых соматических нарушений. Необходимо отметить, что появлению яркой клинической симптоматики, при которой диагностика акромегалии не представляет труда для интерниста, предшествуют долгие годы, в течение которых больные предъявляют неспецифические жалобы на слабость, утомляемость, головные боли, повышенную потливость, нарушения в репродуктивной сфере, при этом мужчины могут предъявлять жалобы на некоторое снижение либидо, импотенцию, а наиболее частыми симптомами начала акромегалии у женщин могут стать галакторея, нарушения менструального цикла, бесплодие, поликистоз яичников, гирсутизм, миомы матки; хорошо известно, что акромегалия нередко манифестирует во время беременности. Тяжелые соматические и неврологические нарушения, к которым приводит длительно существующая гиперпродукция ГР, существенно сокращают продолжительность жизни больных. Необходимость ранней диагностики акромегалии и эффективного ее лечения обусловлена не только очевидными проблемами, связанными с развитием тяжелых клинико-лабораторных нарушений, но и появлением реальных и эффективных методов лечения, таких как транссфеноидальная аденомэктомия, протонотерапия и появившаяся в последнее время возможность консервативного лечения препаратами синтетического соматостатина. Этиологические особенности развития акромегалии В 95% случаев повышение уровня ГР обусловлено наличием опухоли гипофиза — соматотропиномы. Акромегалия может развиваться как изолированное заболевание, входить в состав синдрома множественных эндокринных неоплазий I типа (MEN-I) и синдрома McCune-Albright. Достаточно редко встречается экстрагипофизарная локализация опухоли. Имеются единичные описания развития злокачественных опухолей — соматокарцином, хотя инвазивный рост соматотропином достаточно частое явление. Можно провести аналогию с пролактиномами. За всю историю исследования пролактинсекретирующих опухолей гипофиза описано лишь 13 случаев злокачественных новообразований, которые сопровождались выявлением отдаленных метастазов. Случаев пролактином с инвазивным ростом насчитывается очень много. Необходимо обратить внимание на дефинитивные различия между понятиями «злокачественность» и «инвазивность». Гипофизарная опухоль является злокачественной в тех случаях, когда обнаруживаются отдаленные метастазы в органы и ткани. Сам факт инвазии не является признаком злокачественной опухоли гипофиза. Крайне редко диагностируются эктопированные соматротропиномы. Как правило, данный вид опухолей обнаруживается в островковых клетках поджелудочной железы. Менее 1% опухолей связано с повышением секреции соматотропин- рилизинг гормона (СТГРГ) гипоталамусом. Эктопированные опухоли, продуцирующие СТГРГ из островковых клеток поджелудочной железы, бронхов, желудочно-кишечного тракта, легких, составляют 2%. Основную роль в патогенезе клинических проявлений акромегалии играет повышение уровня ГР, сочетающееся с развитием гипоталамо-гипофизарной недостаточности, которая может быть связана либо с механическим сдавлением гипофиза тканью опухоли, либо, что встречается гораздо чаще, интраоперационными повреждениями гипофиза при выполнении аденомэктомии трансфронтальным доступом. Как правило, это приводит к развитию вторичной надпочечниковой недостаточности со снижением выработки адренокортикотропного гормона (АКТГ). При повреждении тирео- и гонадотрофов развивается вторичный гипотиреоз и гипогонадизм соответственно. Кроме того, клиническая картина акромегалии включает неврологические нарушения. Что же представляет собой ГР, каковы механизмы его регуляции, действие на организм? ГР секретируется соматотрофами, составляющими около 50% всех клеток аденогипофиза. Эффекты ГР опосредуются с помощью инсулиноподобных факторов роста (соматомединов), большая часть которых образуется в печени. Основным ростовым фактором- посредником ГР является инсулиноподобный фактор роста I (ИФР-1). Секреция ГР находится под сложным физиологическим контролем, осуществляемым как гипоталамусом, посредством (СТГРГ) и соматостатина (СС), так и другими гормонами. Половые стероиды стимулируют выработку ГР. Именно этим объясняется повышение уровня ГР при беременности. У женщин с поликистозом яичников, а также у пациенток, получающих терапию эстрогенами, уровень ГР повышен. Глюкокортикоиды, наоборот, тормозят синтез ГР. Влияние ГР на организм весьма многообразно. Положительно влияя на величину костной и мышечной ткани, ГР проявляет эффекты анаболического гормона посредством ИФР-1. Результаты недавних исследований, зафиксировавших высокое содержание ИФР-1 в желтом теле и эндометрии, начинают использоваться на практике при проведении фертилизации женщин с гонадотропным гипогонадизмом in vivo, когда к лечению гонадотропинами добавляется терапия генно- инженерным ГР, что приводит к дозозависимому увеличению активности гонадотропинов и наступлению беременности [1]. Необходимо отметить липолитический эффект ГР, результатом которого является снижение объема жировой массы. Посредством ИФР-1 и ИФР-2, соматотропный гормон оказывает анаболические эффекты на рост и дифференцировку клеток, хондрогенез, линейный рост. Необходимо отметить участие гормонов щитовидной железы: тироксина (Т4) и трийодтиронина (Т3) в осуществлении влияний на костно-хрящевой аппарат [2]. Являясь контринсулярным гормоном, ГР повышает уровень гликемии, стимулирует глюконеогенез и гликогенолиз, в осуществлении данных влияний принимает участие кортизол. Ниже схематично суммированы эффекты ГР на органы и ткани. Биологические эффекты ГР Торможение выработки ГР происходит при повышении уровня ИФР-1, который по длинной петле стимулирует выработку СС или же тормозит секрецию СТГРГ. Влияют на секрецию ГР такие факторы, как стресс, сон, физические нагрузки. Дофамин (ДА), воздействуя на b-адренорецепторы, стимулирует выработку СС, что приводит к подавлению секреции ГР. При взаимодействии ДА с a2-адренорецепторами происходит увеличение синтеза СТГРГ, ведущее к увеличению продукции ГР аденогипофизом. Знание специфики влияний ДА на ГР обязательно в случаях сочетания акромегалии и гиперпролактинемического гипогонадизма (ГГ), обусловленного наличием пролактиномы гипофиза, или при дифференциации данных нозоформ назначении медикаментозной терапии. У здорового человека преобладают влияния на a2-рецепторы, способствующие увеличению уровня ГР, при акромегалии, наоборот, у части больных допаминомиметики, в частности бромкриптин, тормозят секрецию ГР. В случаях гиперпролактинемии, причиной которой может явиться идиопатическая гиперпролактинемия или пролактинома, назначение дофаминомиметиков может привести к стимуляции выработки СТГРГ и соответственно ГР. На начальных этапах акромегалия может быть ошибочно принята за ГГ и наоборот, при этом по поводу обоих заболеваний могут быть назначены дофаминомиметики, что в дальнейшем затруднит интерпретацию данных, полученных при исследовании ГР. Поэтому необходимо проводить тщательное обследование больных с диагнозом «гиперпролактинемический гипогонадизм», которое включало бы исследование ПРЛ, ГР, тиреотропного гормона (ТТГ). Последнее исследование необходимо для исключения гипотиреоза, который сопровождается повышением уровня ТТГ и тиролиберина (ТРГ), последний же является пролактолиберином. К числу регуляторов секреции ГР относится и ацетилхолин, который опосредует свои влияния через a2-адренорецепторы. Результатом описанных процессов является сохранение нормального ритма секреции ГР с пиком в ранние утренние часы и относительно низкой его концентрацией в остальное время суток. Хочется предостеречь практических врачей от механистического подхода к исследованиям того или иного гормона, поскольку «голые» цифры, не подкрепленные информацией о проводимом лечении, имеющихся соматических и психосоматических заболеваниях, психологическом состоянии пациента, его пищевых привычках, могут привести к неверной диагностике и как следствие неадекватному лечению. Клинические появления акромегалии Основные клинические проявления акромегалии суммированы и представлены следующими симптомами и физикальными признаками. Симптомы Повышенная потливость (50-52%). Головные боли (37-44%). Синдром карпального туннеля (25-51%). Остеоартриты различной локализации (18-41%). Зрительные расстройства (3%). Синдром апноэ во сне (8%). Увеличение размеров кистей рук и стоп. Импотенция (36%). Гирсутизм (24%). Аменорея (44%). Физикальные признаки акромегалии Прогнатизм. Диастемы. Макроглоссия. Крупные кисти с «сигарообразными» пальцами. Артериальная гипертензия. Битемпоральная гемианопсия. Патологические изменения со стороны III, IV, VI пар черепных нервов. Как видно, клинические проявления акромегалии нередко имитируют эндокринные и гинекологические заболевания. К эндокринным проявлениям акромегалии относится гиперпролактинемия, обнаруживаемая в более чем 40% случаев и обусловленная либо смешанным характером опухоли — соматопролактиномы, либо гиперплазией пролактотрофов из-за сдавления ножки гипофиза соматоропиномой, либо пролактоподобными эффектами ГР. Аменорея и импотенция встречаются в 50 — 75% случаев. В связи с гиперпродукцией ИФР-1 часты случаи развития зоба и миом матки. Необходимо отметить, что величина органов достигает порой таких гигантских размеров, что значительно затрудняет осуществление хирургических вмешательств. Из неврологических нарушений необходимо отметить появление парастезий; туннельного синдрома, который развивается в результате ущемления n. medianus гипертрофированными хрящевыми тканями, хиазмального синдрома, интенсивных головных болей. На протяжении многих лет недооценивался тот ущерб, который наносит акромегалия соматическому здоровью. Вместе с тем при акромегалии развиваются такие серьезные нарушения, как: артериальная гипертензия; гипертрофия желудочков и межжелудочковой перегородки; кардиомегалия; миокардиодистрофия. Кроме того, пациенты, страдающие акромегалией, в 3 раза чаще по сравнению с общей популяцией погибают от тяжелых дыхательных расстройств. С чем это может быть связано? Под действием ИФР-1 происходит выраженная гипертрофия верхних и нижних дыхательных путей (хрящевых, мышечных и слизистых структур), результатом чего является обструкция дыхательных путей и резко возрастает опасность развития апноэ во сне. Имеющиеся изменения заставляют относить больных к группе высокого анестезиологического риска, что приходится учитывать при проведении оперативных вмешательств, в частности по поводу миомы матки. Изменения обмена веществ сопровождаются развитием инсулинорезистентности, которая может выражаться как нарушением толерантности к глюкозе, так и сахарным диабетом. Диагностируется гиперкальциемия, связанная с увеличением образования активных метаболитов витамина D3, а именно 1,25-дигидрохолекальциферол (1,25 — (ОН)2D3), развиваюется гипертриглицеридемия и остеопороз за счет снижения секреции эстрогенов. Диагностика акромегалии Основными лабораторными маркерами, используемыми для оценки состояния соматотропной функции гипофиза, являются: исследование базального уровня ГР сыворотки крови и концентрации ИФР-1. При повышении значений обоих показателей, наличии симптомов заболевания и обнаружении аденомы гипофиза при проведении магнитно-резонансной томографии головы, диагноз не вызывает сомнения. Гораздо труднее бывает дифференцировать состояния, сопровождающиеся незначительным увеличением уровня ГР. Стоит напомнить, что ГР является стрессорным гормоном, его концентрация в крови может повышаться в связи с проведением простейших медицинских манипуляций, например, венепункции. Разработаны несложные функциональные тесты, проведение которых в сомнительных случаях позволит избежать диагностических ошибок и правильно выбрать тактику лечения. К таким тестам относятся: Оральный глюкозотолерантный тест. Изначально определяют базальный уровень ГР, после чего пациенту дают выпить раствор 75 г глюкозы, растворенной в 200 мл воды, и с интервалом 30 мин в течение 2,5 — 3 ч берут пробы крови. В норме, являясь контринсулярным гормоном, уровень ГР в ответ на нагрузку глюкозой снижается. В случае акромегалии не только не происходит снижения концентрации ГР, а наоборот, отмечается парадоксальное повышение содержания ГР в сыворотке крови. Тест с тиролиберином. Первую порцию крови у пациента берут за 30 мин до введения тиролиберина. Внутривенно вводят 500 мкг тиролиберина, после чего забор крови осуществляют на 15, 30, 60 и 120-й минуте пробы. В отсутствие повышенной секреции ГР ответа на введение тиролиберина нет. При акромегалии отмечается парадоксальное увеличение уровня ГР в течение всего времени исследования. Данный тест проводится и тогда, когда врач подозревает наличие соматопролактиномы, что встречается довольно часто. В этом случае парадоксальный выброс ГР подтвердит смешанный характер опухоли, а базальный уровень пролактина будет повышен, но на 15 — 30- й минуте исследования его дальнейшего увеличения не произойдет. Оценка среднесуточного ритма секреции ГР. Пробы берут каждые 30 — 60 мин в течение суток. В норме в 75% проб уровень ГР находится на нижней границе нормы, а в 25% проб (полночь, ранние утренние часы) возможно некоторое увеличение значений ГР, которые, однако, не превышают 10 нг/мл. Среднесуточная концентрация ГР в сыворотке крови здорового человека составляет около 4,9 — 5,0 нг/мл. При наличии акромегалии концентрация ГР повышена на протяжении всех суток и может достигать 500 нг/мл и выше. Определение уровня ИФР-1. Данный показатель является наиболее достоверным критерием в отношении диагностики нарушений синтеза ГР, что связано с целым рядом причин. Во-первых, ИФР-1 циркулирует в крови не в свободном состоянии, а в комплексе с крупной молекулой — носителем, представляющим собой белок с молекулярной массой 140 Период полужизни этого комплекса составляет от 3 до 18 ч, период полужизни ГР не превышает 20 — 30 мин, в связи с чем определение концентрации ИФР-1 будет более точным. Во-вторых, концентрация ИФР-1 на протяжении суток остается относительно постоянной в отличие от импульсного колебания ГР. В-третьих, ИФР-1 не проявляет свойств стрессорного гормона, как, например, ГР, АКТГ или пролактин (ПРЛ). В норме концентрация ИФР-1 колеблется от 0,4 до 2,0 ед/л. Хочется отметить, что наиболее полным в диагностическом смысле является определение ГР и ИФР-1 в сыворотке крови. После проведения аденомэктомии, облучения области гипофиза или лечения препаратами синтетического СС по поводу акромегалии исследование уровня ГР и ИФР-1 послужит для оценки эффективности проведенного лечения. Кроме тестов и диагностических мероприятий, направленных на оценку состояния соматотропной функции пациента, необходимы оценка состояния зрения и проведение периметрии. При сужении полей зрения и тем более развитии битемпоральной гемианопсии, что указывает на сдавление тканью опухоли перекреста зрительных нервов, проводится экстренная аденомэктомия трансфронтальным доступом. Среди инструментальных методов обследования необходимо проведение рентгенографии черепа в 2 проекциях с целью визуализации области гипофиза, оценки размеров турецкого седла, состояния спинки, дна и окружающих его тканей. Наиболее информативной для точной визуализации опухолевого образования, выяснения его размеров, характера роста, соотношения с окружающей гипофизарной тканью является магнитно-резонансная томография головы (МРТ). После проведения всех диагностических мероприятий и постановки диагноза необходимо решить один, наиболее сложный вопрос: какой метод лечения наиболее предпочтителен в данном случае? На сегодняшний день медицина располагает следующими тремя хорошо зарекомендовавшими себя вариантами лечения акромегалии: Аденомэктомия. Лучевая терапия (гамма- или протонотерапия) на область гипофиза. Лечение препаратами синтетического СС (октреотид, сандостатин). Проведение аденомэктомии в настоящее время может осуществляться: транссфеноидально; трансэтмоидально; трансфронтально (транскраниально). Выбор того или иного подхода зависит от следующих факторов: Размер опухоли, существует четкая градация аденом по их величине: микроаденомы — диаметр опухоли менее 10 мм; макроаденомы — диаметр опухоли более 10 мм; гигантские аденомы — диаметр опухоли более 20 мм. Характер роста опухоли: инфраселлярный; супраселлярный; параселлярный. Наличие у больного микроаденомы позволяет провести ему транссфеноидальную аденомэктомию. При выявлении макроаденом оправданно проведение транскраниальной аденомэктомии, некоторые авторы придерживаются мнения, что, несмотря на размер аденомы, при инфраселлярном ее расположении возможно проведение транссфеноидальной аденомэктомии. Начатая терапия октреотидом может привести к уменьшению размеров опухоли, что позволит впоследствии выполнить аденомэктомию транссфеноидально. Та же тактика прослеживается и в отношении гигантских аденом. Лучевая терапия, так же как и два описанных выше метода лечения, занимает свое место в лечении акромегалии. Она может быть применена после проведения хирургического вмешательства и сохраняющемся повышении уровня ГР в сыворотке крови выше 5 нг/мл, при невозможности провести операцию, что связано с высоким анестезиологическим риском оперативного вмешательства и недоступностью октреотида, а также в случае невозможности радикального удаления гигантских аденом. Прорастание ткани опухоли в кавернозные синусы является показанием для осуществления лучевой терапии. В последние годы появилась возможность эффективной терапии октреотидом — препаратом выбора при акромегалии.Являясь синтетическим соматостатином, октреотид подавляет синтез ГР передней долей гипофиза, являясь тем самым этиологическим фактором воздействия на соматотрофы. У некоторых пациентов под действием октреотида происходит не только снижение уровня ГР, но и уменьшение размеров опухоли. После выполнения того или иного пособия по поводу акромегалии необходимо оценить эффективность выполненного вмешательства. С этой целью исследуют уровень ГР и ИФР-1 в сыворотке крови. Сроки контроля зависят от избранного метода лечения. После хирургического удаления соматотропиномы гипофиза концентрацию ГР и ИФР-1 исследуют в ранний послеоперационный период каждые 3 — 6 мес в первый год после проведения операции и 1 раз в год в течение 6 лет после операции. МРТ-контроль осуществляется через 8 -12 мес после аденомэктомии. Если выбранным методом лечения явилась лучевая терапия, то первое динамическое исследование ИФР-1 и ГР производится не ранее чем через 6 мес. Возвращаясь к вопросу о лечении акромегалии агонистами дофамина, необходимо отметить следующее: только в 20% случаев у пациентов с акромегалией происходит снижение уровня ГР ниже 10 нг/мл, это говорит о том, что в остальных 80% случаев он не только может быть неэффективным, но и наоборот, стимулируя выработку СТГРГ, будет усугублять течение акромегалии по механизму, подробно описанному выше. В связи с этим можно рекомендовать следующее: не следует использовать дофаминомиметики как препараты первого ряда в лечении акромегалии. Они могут быть подключены к лечению после проведения операции или облучения. К сожалению, необходимо признать, что, несмотря на комплексное лечение акромегалии, у 30% больных состояния ремиссии достичь не удается. В данной ситуации оправданно лечение агонистами дофамина или сандостатином. Врачам, ведущим наблюдение за пациентами, леченными по поводу акромегалии, необходимо помнить о развитии недостаточности одного или нескольких тропных гормонов, а иногда и пангипопитуитаризма. Чаще всего развиваются вторичная надпочечниковая недостаточность и вторичный гипотиреоз, поэтому необходимо контролировать уровень гипофизарных гормонов в ранний послеоперационный период, особенно после проведения трасфронтальной аденомэктомии и через 1 — 1,5 мес после операции. Если акромегалия диагностирована у молодых женщин, то после проведения лечения встает вопрос о возможности и безопасности беременности и родов. В мировой литературе описаны случаи благоприятного течения беременности и своевременного родоразрешения у женщин, находящихся в состоянии ремиссии, а также получавших до беременности октреотид. Безусловно, эта проблема требует более детального совместного обсуждения гинекологами и эндокринологами. Повышение концентрации ГР приводит к развитию тяжелых соматических нарушений, плохо поддающихся лечению, однако при проведении тех или иных мероприятий, врачам удается компенсировать акромегалию, при этом уровень ГР либо не определяется вообще, либо не превышает 1,5 — 2,0 нг/мл в утренние часы. Недостаточность ГР Несколько лет назад проблема дефицита ГР у взрослых людей не находила отражения в исследованиях эндокринологов, хотя вопросы, связанные с недостаточностью секреторной функции гипофиза возникали с того времени, когда были впервые описаны пациентки с синдромом Шиена (Шихана). Данная патология обусловлена развитием инфарктов или кровоизлияний в раннем послеродовом периоде и характеризуется гипопитуитаризмом. Долгие годы эти пациентки получали заместительную терапию глюкокортикоидами, тиреоидными гормонами, половыми стероидами, однако, несмотря на это, пациентки продолжали предъявлять неспецифические жалобы на повышенную утомляемость, слабость, нередко появлялись психосоматические жалобы. При исследовании гормонов в сыворотке крови никаких патологических отклонений обнаружено не было, а снижению уровня ГР не придавалось значения. Оказалось, что при снижении секреции ГР в организме взрослого человека развивается целый ряд нарушений, которые не так заметны, как проявления гиперсекреции ГР, но не менее значимы для организма. В табл. 1, 2 в краткой форме представлены нарушения, развивающиеся при недостаточности ГР. Таблица 1. Нарушения обмена веществ при недостаточности ГР Обмен веществ Нарушения Жировой и углеводный Повышение общей и висцеральной жировой ткани Снижение активности липолиза Повышение триглицеридов, холестерина, ЛПНП Нарушение толерантности к глюкозе Белковый Снижение мышечной массы Снижение активности синтеза белков, отрицательный азотистый баланс Кальциевый Снижение костной массы, отрицательный кальциевый баланс Таблица 2. Нарушения в органах и тканях при недостаточности ГР Органы и ткани Нарушения Скелетная мускулатура и миокард Снижение силы сердечных сокращений Снижение VO2 max Уменьшение толщины стенки левого желудочка и снижение сердечного выброса Иммунная система Снижение in vitro функции Т- и В-лимфоцитов Снижение функциональной активности макрофагов Снижение гуморального ответа на вакцинацию Кожа Снижение толщины эпидермиса и дермы Ухудшение заживления ран Примечание. К нарушениям следует отнести также изменения качества жизни больных, выражающиеся в ухудшениях сна, самочувствия, снижении настроения. В качестве комментария к приведенным схемам необходимо отметить, что все или почти все описанные проблемы развиваются у пожилых людей, не страдающих какими-либо нарушениями со стороны эндокринной системы [3]. Таким образом, пациенты с синдромом Шиена, гипофизарным нанизмом, больные, леченные по поводу соматотропином гипофиза, и пожилые люди нуждаются в заместительной терапии ГР. В случае подозрения у больного наличия недостаточности ГР ряд следующих лабораторных тестов позволит подтвердить или опровергнуть данный диагноз. Проба с инсулином. Внутривенно вводят инсулин из расчета 0,2 ЕД на 1 кг массы тела. Повторно берут образцы крови через 15, 30, 60, 90 мин. Проба считается положительной при отсутствии повышения ГР. Исследование суточного ритма секреции ГР с выяснением влияния сна на секрецию ГР. Проба положительна, т.е. имеется дефицит ГР, в случае отсутствия повышения концентрации гормона в ранние утренние часы. Проба с L-ДОФА. Исходно определяют уровень ГР, пациент перорально принимает 0,5 г L-ДОФА, что в норме должно приводить к стимуляции соматотрофов и повышению секреции ГР. Проба с физической нагрузкой. На фоне физической нагрузки у человека с сохраненной функцией соматотрофов уровень ГР повышается. Если в 2 из проведенных проб прирост ГР будет меньше нормативных показателей, диагноз «недостаточность ГР» будет подтвержден, что потребует заместительной терапии генно-инженерным ГР. Впервые во взрослой практике его начали применять у пациентов с гипофизарным нанизмом после достижения ими периода полового созревания. На фоне заместительной терапии у пациентов отмечались увеличение мышечной массы, костной ткани, нормализация показателей углеводного и липидного обмена, улучшение самочувствия. Генно-инженерный ГР применялся у мужчин с астеноспермией. Было исследовано 6 бесплодных пар, причиной бесплодия которых являлась астеноспермия, 3 мужчинам была проведена терапия искусственным ГР, другим вводили плацебо. На фоне лечения у мужчин, получавших терапию ГР, произошло восстановление фертильности, что сопровождалось наступлением беременности у 3 пар. В контрольной группе, получавшей плацебо, астеноспермия сохранялась. Итак, влияние ГР на организм многогранно, репродуктивная система не является исключением. В течение последних 20 лет интенсивно велось изучение влияния ПРЛ на репродуктивную, иммунную, нервную системы, результатом которых стало обнаружение четкой связи между взаимодействием трех указанных систем. Конец 90-х годов ознаменован началом изучения влияний, оказываемых ГР на организм человека. Появившиеся данные о влияния недостаточности ГР на процессы старения, восстановления фертильности как у женщин, так и у мужчин создают предпосылки для совместного изучения эффектов ГР эндокринологами, гинекологами, иммунологами и нейрофизиологами.

  1. Nabarro, J. D. N. (1987), Acromegaly. Clinical endocrinology, Christie Hospital.
  2. Alexannder, L., Appleton, D., Hall, R. Epidemiology of acromegaly // Cl. Endocrinology — 1980 — vol. 12 P. 71 -79.
  3. Togod A. A., O Neill P. A., Shalet S. M. Beyond the somatopause: GH deficiensy in adults over the age of 60 years // J. clinical Endocrinology Metab. — 1996 — vol. 81 — P. 460 — 465.
Cited-By

Article Metrics

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Секрет вечной старости – Власть – Коммерсантъ

       Газеты, радио и телевидение то и дело рапортуют о появлении новых чудо-средств, продлевающих жизнь. Омолодить человека должны то гормоны, то диета, то антиоксиданты, то стволовые клетки. Между тем далеко не все они безопасны для жизни.

«Старение — варварский феномен, которому просто не место в приличном обществе». Этот афоризм а-ля Оскар Уайльд принадлежит одному из самых известных в мире ученых, занимающихся проблемами старения,— Обри де Грею. Примерно так же о старении думают и миллионы людей в развитых странах, которые привыкли к тому, что врачи могут решить едва ли не любые их проблемы. «‘Бэбибумеры’, которые разменивают шестой десяток со скоростью один человек в 7 секунд, чувствуют неприятные последствия старения организма. У них болят суставы, они лысеют, они теряют силу и болеют чаще,— говорит один из американских экспертов.— Их уже не волнует вопрос продления жизни. Их волнует вопрос продления молодости». Этим объясняется феноменальная мода на самые различные препараты, которые, если верить их создателям, продлевают молодость или даже заставляют биологические часы идти назад. По данным чикагской Американской академии медицины по борьбе со старением, объем рынка товаров и услуг по замедлению старения составляет сейчас около $40 млрд и растет со скоростью 25% в год.
       Вернуть молодость люди пытались во все времена и разными способами. Невинными, как, например, молочные или содовые ванны, или жуткими, как кровавые ванны венгерской графини Батори. Инъекциями эмбриональных клеток ягнят (ноу-хау швейцарской Clinique la Prairie, клиентом которой был Конрад Аденауэр), притираниями и патентованными мазями. Но уверенности в эффективности этих способов не было. Потому что ученые тогда не знали, да и сейчас не до конца себе представляют, что такое старение.
       «Мы знаем, что старение каким-то образом влияет на способность клеток выполнять свои функции. Мы знаем некоторые механизмы. Но для создания эффективного способа борьбы со старением у нас еще слишком мало информации,— говорит один из американских врачей.— Это как в полевом госпитале: врачи не знают, что с раненым, поэтому просто пытаются остановить кровь». Обилие методик борьбы со старением объясняется обилием теорий относительно того, почему, собственно, люди стареют.
       В 1961 году доктор Леонард Хэйфлик выяснил, что клетки млекопитающих способны делиться только фиксированное число раз (феномен получил название «лимит Хэйфлика»). Позднее ученые обнаружили и причину, по которой это происходит. Все дело оказалось в теломерах — участках ДНК на концах хромосом. Со временем теломеры сокращаются, а когда их не остается, клетки прекращают делиться. Ученые сосредоточились на попытках регенерировать теломеры и выяснили, что это можно сделать при помощи некоторых стволовых клеток. Механизм регенерации теломеров до конца не изучен, и на его пути постоянно возникают проблемы. Главная — этическая. Основной источник стволовых клеток — эмбрион человека. Попытки воспользоваться этим источником неизменно вызывают протесты со стороны противников абортов. Во многих странах эксперименты со стволовыми клетками запрещены вовсе. В других, как в США, вызывают сильное недовольство государства (недавно Джордж Буш пообещал наложить вето на принятый конгрессом закон, который разрешает финансирование исследований в области стволовых клеток). В-третьих, эксперименты ведутся так, что их результаты весьма сомнительны. Тем не менее спрос на «эликсир молодости» огромен. А где есть спрос, появляется и предложение.
       
Убийственные гормоны
       В 1990 году американский исследователь Дэниел Радмен опубликовал в престижном New England Journal of Medicine статью, которая буквально взорвала мир. По его словам, ему удалось прорвать «лимит Хэйфлика». 12 мужчин в возрасте от 61 до 81 года «биологически» помолодели примерно на 20 лет благодаря регулярным инъекциям гормона роста человека (ГРЧ), которые доктор Радмен делал им регулярно в течение полугода. Новость об эксперименте доктора Радмена облетела весь мир. Сотни тысяч людей изъявили желание пройти курс терапии, чтобы стать на десятки лет моложе.
       Метод доктора Радмена необыкновенно дорог. Месячный курс инъекций стоит от $800 до $2500 в США, в Европе эта сумма еще выше. Тем не менее десятки тысяч человек начинают свой день с укола, а затем подходят к зеркалу и стараются обнаружить изменения, которые происходят под воздействием гормона. Для менее богатых существует несколько десятков таблеток, которые, по заверениям производителей, служат для того, чтобы заставлять организм самостоятельно выделять ГРЧ. Как выяснили ученые, организм даже пожилых людей продолжает вырабатывать ГРЧ, но железы, которые ответственны за его производство, не выпускают его в организм.
       Метод омоложения при помощи ГРЧ эффективен, но до сих пор не разрешен к применению, так что все те, кто им пользуется, действуют на свой страх и риск. Дело в том, что этот метод, как говорят многие врачи, необыкновенно опасен. «ГРЧ стимулирует рост и деление клеток. Это факт. Проблема в том, что гормон не делает никаких различий между клетками»,— говорит один из британских специалистов. Вероятность возникновения необыкновенно быстро протекающего и стопроцентно смертельного рака у людей, принимающих ГРЧ, необыкновенно высока. Наиболее вероятны рак простаты или молочной железы. Среди прочих побочных эффектов — сахарный диабет, задержка жидкости в теле, что может привести к сердечно-сосудистым заболеваниям и гипертонии.
       Кроме того, клинические исследования показали, что эффект, который дает ГРЧ у пожилых людей,— сугубо косметический. Пациенты выглядят моложе и здоровее, но в реальности их выносливость и сила не увеличиваются, а кости не становятся крепче. Принимая ГРЧ, говорят многие врачи, люди не продлевают себе жизнь. Просто на собственных похоронах они будут выглядеть необыкновенно молодо.
       
Бесполезные антиоксиданты
       «Каждый вздох приближает нас к могиле». Многим эта фраза британского доктора Кеннета Барта может показаться метафорой, но сам он совершенно уверен в том, что его слова следует понимать в самом прямом смысле. Барт считает, что главная причина старения — окисление клеток организма. Всем известно, что под воздействием окисления рано или поздно разрушится практически любой из окружающих нас предметов. Если представить человеческий организм в качестве грандиозного механизма, которому для эксплуатации необходим кислород, то можно предположить, что окисление органов и клеток, то есть разрушение их свободными радикалами, и есть главная причина старения и смерти.
       На этом основана еще одна форма борьбы со старостью — употребление антиоксидантов, которые, собственно, и ведут борьбу со свободными радикалами. У этого направления есть миллионы поклонников, которые ежедневно принимают огромное количество антиоксидантов в таблетках. «Раньше люди принимали одну-две таблетки,— говорит один из американских экспертов.— Теперь же в моде настоящие ‘коктейли’ из пилюль, аналогичные тем, что принимают больные СПИДом». В некоторых случаях, говорят специалисты, доходит до приема нескольких десятков таблеток в день.
       Фармацевтические компании с удовольствием удовлетворяют постоянно растущий спрос на антиоксиданты. Тем более что товар этот относительно дешев. Самые распространенные — витамины A, С и Е. Еще одним весьма модным антиоксидантом стал в последнее время коэнзим Q10, который чаще всего рекомендуется использовать вместе с витамином C.
       Впрочем, и у этого способа есть недостаток. Один, но весьма серьезный. Разумеется, никто не станет утверждать, что антиоксиданты вредны. Более того, врачи первые скажут, что у большинства антиоксидантов нет серьезных побочных эффектов, если, конечно, не принимать таблетки сотнями. Но мало кто из врачей решится говорить о том, что окисление — единственная или даже главная причина старения организма. А многочисленные клинические испытания свидетельствуют, что антиоксиданты не оказывают влияния на процесс омоложения организма, хотя и могут немного продлить жизнь человека.
       
Смертельная диета
       «Главная причина старения — в переедании,— утверждает американский диетолог Дик Нокс.— Нас убивают калории». С ним согласны многие врачи. По результатам экспериментов, проводившихся в разных странах и с разными подопытными животными, «декалоризация» пищи (при сохранении ее питательной ценности) приводила к более чем 50-процентному росту продолжительности жизни, а заодно и к целому ряду положительных побочных эффектов. Врачи в Америке и Европе называют метод ограничения приема калорий «единственным известным способом ограничения скорости старения организма». Причем чаще всего не особенно задумываются над тем, как это происходит. «Я не буду говорить, как способ CR (caloric restriction — ограничение приема калорий.— ‘Власть’) действует, потому что не знаю точно, от чего стареет организм,— говорит один из британских практикующих врачей.— Я лишь констатирую то, что вижу сам на примере своих пациентов».
       Тем не менее врачи не спешат рекомендовать этот способ. В первую очередь из-за того, что, как и в случае с гормоном роста человека, у CR есть и весьма опасные побочные эффекты. Первый — психологический стресс, как, впрочем, и в случае с любой диетой. Кроме того, эксперименты показывают, что людям, решившим ограничить потребление калорий, следует забыть о физкультуре. Исследования с мышами показывают, что физические упражнения вместе с CR укорачивают жизнь. Ограничение приема калорий делает людей менее энергичными, у некоторых наступает тяжелая депрессия. Наконец, CR оказывает негативный эффект на сексуальную жизнь и репродуктивную функцию. «CR безусловно омолаживает, но заметно ухудшает качество жизни. То есть эффект фактически противоположен тому, который требуется»,— говорит один из американских экспертов.
       Впрочем, это вполне естественно. Все большее число экспертов приходит к неутешительному выводу о том, что погоня за долголетием и стремление замедлить или повернуть вспять процесс старения организма напоминают погоню за двумя зайцами. «Лекарства от старения нет»,— считает доктор Джей Олшански, профессор медицинского факультета Иллинойского университета, один из самых известных экспертов в области геронтологии и убежденный враг всех, кто ищет пути борьбы со старением. Взгляды доктора Олшански многие считают слишком радикальными, но готовы согласиться с тем, что по крайней мере в настоящее время они справедливы. И так будет до тех пор, пока ученые не смогут дать четкие и однозначные ответы на вопрос, что же такое старение и чем оно вызвано.

ХАКИМ ИБРАГИМОВ


       

Гормон роста человека ГРЧ — Справочник химика 21

    Если проанализировать все проведенные синтезы Меррифилда (табл. 2-9), то станет ясно, что это в основном работы в период между 1968 и 1972 гг. В это время во многих новых лабораториях — а их количество в США со времени опубликования концепции Меррифилда увеличилось в десять раз — начали проводить синтезы пептидов на носителях, чему в значительной степени способствовала коммерческая доступность синтезаторов. Очевидно, разочаровывающие результаты при попытках синтеза белков привели к реалистической оценке возможностей метода. Попытка синтеза лизо-цима привела, например, к смеси полипептидов, которая обладала 0,5—1% специфической активности [455]. Гораздо успешнее был синтез рибонуклеазы А [449], хотя и в этом случае выход составлял всего 16%. На этом ферменте с помощью твердофазной техники проведено интересное изучение взаимосвязи строения и активности [467]. Несомненно, что биологическая активность не является критерием гладкого течения твердофазного синтеза. Синтез белка, состоящего из 188 аминокислот, который сначала считали гормоном роста человека, дал смесь белков с заметной биологической активностью. Несколько позднее было, однако, показано, что положенная в основу синтеза первичная структура не подтвердилась [453, 468]. Синтез длинноцепочечных пептидов и белков по методу Меррифилда в настоящее время и в обозримом будущем уже не может отвечать тем высоким требованиям, которые предъявляются к синтезу биологически активных соединений. [c.193]
    Гормон роста человека Паратгормон (1—34) [c.194]

    Гормон роста человека, полученный методом генной инженерии [c.208]

    Химические методы разрушения клеточных стенок включают обработку щелочью, органическими растворителями или детергентами. Если белковый продукт не разрушается при pH от 10,5 до 12,5, то можно без труда и дешево ли-зировать большие количества бактериальных клеток. Например, рекомбинантный гормон роста человека очень просто выделить из клеток Е. соИ обработкой гидроксидом натрия при pH И. После обработки щелочью не остается практически ни одной жизнеспособной клетки, что автоматически решает проблему утечки рекомбинантных микроорганизмов. Обработка органическими растворителями — это простой и недорогой способ разрушения клеток, который используется для выделения ферментов из дрожжей. Однако, чтобы убедиться в том, что в подобранных условиях белковый продукт не денатурирует, необходимо провести предварительное тестирование. Под действием детергентов в мембранах бактериальных клеток образуются поры, через которые белки и другие молекулы выходят из клетки. К сожалению, детергенты дороги, в больщинстве случаев в их присутствии белки денатурируют, а кроме того, они могут загрязнять конечный продукт. [c.365]

    Разнообразные гены были химически синтезированы, введены в клоны и использованы для направленного синтеза белков с помощью рекомбинантной ДНК. Например, инсулин — это белок, применяемый при лечении диабета. Ген, синтезирующий инсулин человека, получен химиками в 1978 г. Он был введен в плазмиду и внедрен в обычную бактерию Е. соИ. Еще один пример — гормон роста человека (соматотропин). Это белок, представляющий собой полипептид из 191 аминокислоты. Ген, кодирующий этот белок, был получен сращиванием одной из природных ДНК с химически синтезированной. В 1979 г. белок начал производиться в клетках Е. соИ. Он испытывается как возможное средство лечения карликовости и сходных заболеваний, вызываемых недостатком гормона роста. [c.119]

    Гормон роста человека [c.320]

    Успешное применение гормонов животных в терапии болезней человека вселило надежду на возможность использования гормона роста, выделенного из гипофиза крупного рогатого скота, для лечения людей. Однако эта надежда не оправдалась. Возникло предположение, что химическая структура гормона роста человека имеет некоторые отличия от бычьего гормона роста. Это подкреплялось, например, тем, что гормон роста из гипофиза рыб активен для рыб, но не активен для крыс или обезьян и т. п. [c.198]

    Нужно отметить, что в зависимости от рода животных в их организме образуются различные варианты гормона роста, сильно отличающиеся молекулярным весом, строением и специфичностью. Например, гормон роста из гипофиза крупного рогатого скота совершенно не действует на человека и обезьян. Гормоны роста различного происхождения сильно различаются по аминокислотному составу и другим свойствам. Так, гормон роста человека представляет собой белок, состоящий из одной длинной полипептидной цепи, содержащей 188 аминокислот. Его строение в последнее время полностью выяснено. [c.101]

    Например инсулин, гормон роста человека, соматотропин, устойчивость к пестицидам, устойчивость к гербицидам, трансгенные животные, трансгенные растения, переработка нефти, вакцины и т. д. [c.40]

    МЕДИКАМЕНТЫ. Гормоны, например инсулин, соматотропин, гормон роста человека [c.40]

    Инсулин и гормон роста человека [c.73]

    В прошлом было трудно получить достаточное количество гормона роста человека, чтобы его хватило на всех детей, которым угрожала карликовость (гормоны роста животных оказались неэффективными), но теперь, благодаря методам генетической инженерии, гормон роста человека можно получать от бактерий (разд. 25.2.2). [c.140]

    При избыточной секреции гормона роста человека в детском возрасте, пока кости еще способ- [c.140]

    Бычий соматотропин (БСТ) — это гормон, близкий гормону роста человека. Он тоже вырабатывается в гипофизе и стимулирует клеточное деление у животных. Ген, кодирующий этот гормон, бьш встроен в геном бактерии тем же способом, что и гены инсулина и гормона роста. Благодаря этому БСТ в настоящее время получают в промышленных количествах в процессе ферментации. [c.227]

    Не окажет ли БСТ вредного воздействия на здоровье человека Поскольку этот гормон химически родствен гормону роста человека, не исключено, что его следовые количества в молоке будут влиять на рост людей. [c.228]

    Одно из наиболее перспективных направлений генной инженерии — выращивание лекарств на ферме , т. е. получение относительно больщих количеств редких и дорогих белков, применяемых в медицине, из молока трансгенных коров или овец. Дело в том, что не все лекарственные препараты можно получить с помощью бактерий тем способом, который описан для инсулина и гормона роста человека. Во многих случаях для экспрессии белка необходима очень точная его укладка или модификация с использованием аппарата, имеющегося только в клетках млекопитающих. Так, к некоторым аминокислотам белка фактора IX уже после его синтеза должна добавляться группа —СООН. Крупномасштабное культивирование клеток, продуцирующих эти белки, теоретически возможно, однако оно потребует больших затрат и технически трудно выполнимо. [c.235]

    Гены гормонов роста уже рассматривались в разд. 25.2.2 и 25.2.3, а полемику вокруг бычьего соматотропина мы обсуждали в разд. 25.2.3. Сходные проблемы возникли и при введении в геном животных генов, обусловливающих синтез гормона роста человека. Трансгенные овцы, которые вырабатывали гормон роста человека в больших количествах, быстрее росли и набирали вес, однако, они больше болели, чаще погибали в молодом возрасте, а их самки были бесплодными. Трансгенные свиньи тоже очень эффективно наращивали мышечную массу, однако у них было отмечено еще больше побочных эффектов, чем у овец, включая артрит, язву желудка, болезни сердца и почек. До тех пор пока не будут найдены способы более точной регуляции генов, данный метод нельзя использовать в коммерческих целях. [c.237]

    По длине пептидных цепей гормоны гипофиза значительно различаются между собой. Некоторые из них относятся к белкам среднего молекулярного веса. Например, гормон роста человека имеет мол. вес. 21 500 и характеризуется высокой специфичностью гормоны роста из других источников не могут его заменять. Гормон, стимулирующий функцию щитовидной железы (тиреотропии, ТТГ), представляет собой гликопротеид с мол. весом 28 000. С другой стороны, гормоны нейрогипофиза (задней доли гипофиза) вазопрессии и окситоцин являются простыми пептидами, построенными всего лишь из 9 аминокислотных остатков (собственно, из восьми, если считать цистин одной аминокислотой рис. 2-2). Как указывает уже само название, нейрогипофиз состоит из нервной ткани, секреторная функция которой находится под непосредственным контролем центральной нервной системы. Вазопрессии является основным фактором, регулирующим объем циркулирующей крови и артериальное давление на уровень секреции этого гормона оказывает влияние стресс. Окситоцин действует на гладкие мышцы матки при родах, а также служит триггером лактации. Выделение молока из молочных желез в определенной мере зависит от сосательных движений младенца, под влиянием которых происходит рефлекторное высвобождение окситоцина в кровоток. [c.321]

    М. с. использует способность нек-рых организмов размножаться с большой скоростью (выделены бактерии и дрожжи, биомасса к-рых увеличивается в 500 раз быстрее, чем у самых урожайных с.-х. культур) и к сверхсинтезу -избыточному образованию продуктов обмена в-в (аминокислот, витаминов и др.), превышающему потребности микробной клетки. Такие микроорганизмы выделяют из прир. источников или получают их мутантные штаммы (напр., мутантные штаммы плесневых грибов продуцируют Пенициллин в 100-150 раз быстрее, чем природные). В качестве продуцентов находят применение культуры, полученные методами генетич. инженерии, в к-рых функционирует чужеродный для них ген, напр. в бактерии кишечной палочки (Es heri hia oli)-ген гормона роста человека. [c.82]

    Потенциальные возможности Т.е. были продемонстрированы синтезом рибонуклеазы А (Р. Меррифилд, 1969) и гормона роста человека (Д. Ямаширо, 1970) длиной 124 и 183 аминокислоты соответственно. Однако в связи с не- [c.505]

    Соматотропин (или гормон роста человека ГРЧ) секретирует-ся передней долей гипофиза. Впервые он бьш вьщелен и очищен в 1963 г. из гипофиза. Его недостаток приводит к заболеванию — гипофизарной карликовости (1 случай на 5000 человек). Гормон обладает видовой спещ1фичностью. Обычно его получают из гипофиза трупов, но в недостаточном количестве. Гормона хватает лишь для лечения 1/3 случаев гипофизарной карликовости в развитых странах. Основные производители — Швещ1я, Италия, Швейцария и США. Молекула ГРЧ состоит из 191 аминокислотного остатка. [c.138]

    Стратегию конструирования новых белков путем замены функциональных доменов или с помощью направленного мутагенеза можно использовать для усиления или ослабления биологического действия белка. Например, нативный гормон роста человека (ГРЧ) связывается в разных типах клеток как с рецептором гормона роста, так и с пролактиновым рецептором. [c.208]

    Расщеплением гипофизарного гормона роста человека (HGH) под действием Б. в 70%-ной муравьиной кислоте установлено положение двух днсульфидных мостиков и подтверждена последовательность 188 аминокислот, выведенная из обычного ферментативного расщепления 7а1. [c.140]

    Первичные структуры соматотропинов и пролактнна (см. ниже) были расшифрованы в 1970 — 1972гг. американским химиком Чо Хао Ли. В 1970 г. осуществлен полный химический синтез соматотропина (Д. Ямаширо и Ч. Ли). В настоящее время во многих странах, в том числе в СССР, гормоны роста человека и животных получаются на основе методов генетической инженерии и применяются, в частности, в медицине для лечения карликовости, заживления ран и переломов костей, а в сельском хозяйстве — для увеличения продуктивности скота. [c.251]

    Именно таким образом получены штаммы Е. oli, продуцирующие гормон роста человека, интерфероны человека и другие белки, имеющие большое практическое значение. Присоединение к кодируюшей части гена инициирующего кодона необходимо для обеспечения инициации трансляции. Это приаодит к тому, что [c.438]

    При всех положительных качествах стерилизующей фильтрации через мембраны нельзя не отметить и недостатки этого способа, к которым относятся адгезия частиц к мембранам, неоднородность пор по диаметру («абсолютных мембран по стерилизующей эффективности не существует, но стерильность может быть достигнута и достигается вследствие наложения других причин, например, адсорбции частиц на мембране), удержание части стерилизуемой дорогостоящей жидкости на мембране при фильтрации малых объемов ее, а также возможная селективная адсорбция ионов (чаще — катионов) из небольших объемов растворов, недостаточная или плохая смачиваемость мембран водой и др К тому же по-прежнему актуальной остается проблема вирусного загрязнения БАВ и очистки БАВ от вирусов Ситуация, связанная с очисткой биопродуктов от вирусов, обострилась еще и потому, что появилось сообщение о контаминации гормона роста человека, получаемого из гипофиза, «медленным вирусом болезни Крейтц-фельда-Якоба, и это на фоне возрастающей роли ретровирусов (включая ВИЧ) Как следствие — усилилась настороженность к препаратам из крови, гормонам, экстрагированным из тканей млекопитающих, рекомбинантным белкам, образуемым культивируемыми клетками животных Более того, ряд вирусов животных являются патогенными для человека (зоонозные вирусные инфекции) [c.256]

    Сочетание тонкослойных электрофореза и гель-фильтрации служит удобным методом исследования труднодоступных объектов, поскольку таким способом можно анализировать образцы, содержащие 10—50 мкг белка. При анализе этим методом лио-филизованные препараты гормона роста человека [50] оказались явно гетерогенными (рис. 6). Портер и сотр. [73] применяли двухмерное разделение в тонком слое сефадекса 0-150 при исследовании связывания гепарина белками плазмы было [c.269]

    До настоящего времени иммуно-гель-фильтрация находила применение в немногих работах. Хансон [50] применял этот метод для сравнительного изучения лиофилизованного и нелиофи-лизованного гормона роста человека. Этим методом было обнаружено антигенное взаимодействие между иммуноглобулином [c.274]

    Гормон роста человека — это белок, состоящий из 191 аминокислотного остатка и имеющий мол. массу 22 000. Он образуется и секретируется передней долей гипофиза и необходим для роста костей. Выяснено, что у 7 10 людей на 1 млн. этот гормон образуется в недостаточном количестве, что приводит к задержке роста (карликовости). Хотя это заболевание обычно врожденное, задержка роста становится заметной лишь в более позднем, детском возрасте, так как гормон не нужен для внутриутробного развития. Строение гормона роста видоспецифично, и в клинике можно применять лишь гормон роста человека. До недавнего времени его получали из гипофиза трупов, но-по вполне понятным причинам этот способ имеет свои ограничения. Фармацевтическая компания КаЫ Vitrum в сотрудничестве с Genente h In . предприняла попытки наладить производство гормона роста на основе технологии рекомбинантных. ДНК с использованием Е. соИ. Можно надеяться, что с помощью такого подхода мы вскоре не будем испытывать в нем недостатка. Очищенный препарат гормона из бактерий по биологической активности подобен гормону из гипофиза. Сейчас ведутся клинические испытания гормон роста вводят детям,, страдающим от его недостатка. [c.339]

    Секреция гормона роста человека регулируется совместным действием двух других гормонов, выделяемых гипоталамусом (рис. 22.27). Это рилизинг-фактор гормона роста человека, известный также под названием соматолиберина или соматокринина, и гормон, ингибирующий гормон роста, известный также как соматостатин. Гормон роста человека оказывает непосредственное воздействие на весь организм, но в особенности на рост скелета и скелетных мышц. Он обладает также опосредованным действием, стимулируя высвобождение малых белковых гормонов, называемых соматомединами, из печени. Соматомедины, известны также как инсулиноподобные факторы роста, потому что по своей структуре и по некоторым функциональным аспектам они похожи на инсулин, опосредуя или регулируя некоторые эффекты гормонов роста человека. Схема, иллюстрирующая регуляцию секреции этих гормонов и их воздействие на организм, представлена на рис. 22.27. [c.140]

    Щитовидная железа секретирует два гормона, оказывающих влияние на рост — тироксин (Т4) и трииодтиронин (Тз). Они обладают сходным действием, хотя тироксина образуется гораздо больще — он составляет примерно 90% общего количества этих гормонов. Оба гормона усиливают синтез белка и, подобно гормону роста человека, играют особенно важную роль, стимулируя рост скелета. Последствия недостаточной или чрез- [c.141]


ХиМиК.ru — СОМАТОТРОПИН — Химическая энциклопедия

СОМАТОТРОПИН (гормон роста, соматотропный гормон), белковый гормон. Молекула соматотропина представляет собой одну полипептидную цепь, состоящую из 190-191 аминокислотных остатков (мол. м. ок. 22 тыс.). По хим. структуре, физ.-хим. и биол. св-вам соматотропин сходен с пролактином и плацентарным лактогеном и поэтому объединяется с ними в одно семейство. Считается, что эти три гормона произошли в процессе эволюции из общего предшественника.

Установлена первичная структура соматотропина человека и неск. видов животных. Соматотропины разной видовой принадлежности, обладая большими или меньшими различиями в аминокислотной последовательности, проявляют четкую структурную гомологию друг с другом. Все они содержат один остаток триптофана и 4 остатка цистеина. Последние образуют в молекуле два дисульфидных мостика, к-рые формируют две петли-большую, включающую центр. участок аминокислотной последовательности (в соматотропине человека между цистеином-54 и цистеином-165), и малую (на С-концевом участке между цистеином-182 и цистеином-189). Высокое содержание в молекуле соматотропина остатков неполярных аминокислот обусловливает большую склонность к образованию в р-ре димеров и более крупных агрегатов.

Пространств. структуру молекулы соматотропина отличает высокая степень упорядоченности. В полипептидной цепи соматотропина человека выявлено 4a-спирали и 3 нерегулярных участка.

Соматотропин человека отличается от изученных соматотропинов животных на 34-35% (соматотропины животных неактивны при введении людям).

Соматотропин вырабатывается и секретируется в кровь специализир. клетками гл. обр. передней доли гипофиза-соматотрофами. Содержание соматотропина в гипофизе человека более чем на порядок превышает содержание др. гормонов этой эндокринной железы. Для соматотропина характерен мол. полиморфизм, к-рый обусловлен альтернативным сплайсингом пре-мРНК или посттрансляц. модификацией (специфич. ограниченный протеолиз, гликозилирование, фосфорилирование и др.). Продукт альтернативного сплайсинга пре-мРНК с мол. м. 20 тыс. выделен из гипофиза человека; у него отсутствует участок, занимающий положение 32-46 в молекуле соматотропина. У женщин при беременности в результате экспрессии вариантного гена соматотропина продуцируется в плаценте мол. форма соматотропина, отличающаяся от обычного гормона в 15 положениях полипептидной цепи.

Соматотропин-полифункцион. гормон. Являясь специфич. стимулятором роста тела (скелета и мягких тканей), он участвует также в регуляции всех видов обмена в-в. Осн. дефект развития организма человека и животных в условиях недостаточности соматотропина-задержка роста костей. Избыток соматотропина в растущем организме может приводить к гигантизму, а у взрослых-к ненормальному увеличению отдельных органов и тканей. Действие соматотропина на рост костей опосредовано через соматомедины — инсулиноподобные ростовые факторы полипептидной природы.

Отдельные стороны биол. действия соматотропина могут в той или иной мере воспроизводиться фрагментами его полипептидной цепи. Фрагмент 31-44 соматотропина человека проявляет характерное для гормона жиромобилизующее действие. Фрагмент 44-77 воспроизводит диабетогенное действие соматотропина, вызывая при введении животным нарушение обмена глюкозы. Фрагменты соматотропина разл. видовой принадлежности 77-107, 96-133, 87-124 способны вызывать биол. эффекты гормона, связанные со стимуляцией ростовых процессов в организме.

Биосинтез и секреция соматотропина находятся под сложным контролем, включающим регуляцию гормонами гипоталамуса-соматостатином и соматолиберином, а также нек-рыми др. гормонами и продуктами обмена в-в.

Препараты соматотропина получают выделением из гипофизов людей и животных, а также методами генетич. инженерии. Соматотропин человека применяют для лечения гипофизарных карликов, а также при др. состояниях, связанных с недостатком этого гормона в организме.

Лит.: Гормон роста человека. Сборник научных трудов. Научный центр биологических исследований АН СССР, Пущино, 1988; Павловский А. Г. [и др.], «Докл. АН СССР», 1989, т. 305, №4, с. 861-64; Булатов А. А., «Проблемы эндокринологии», 1990, т. 36, № 4, с. 30-35; Lewis U. [а.о.], «Recent. Prog. Horm.Res.», 1980, v. 36, p. 477-508. А. А. Булатов.

Еще по теме:

Революционные перемены в эндокринологии | Панков

Эндокринология первоначально зародилась как наука о железах внутренней секреции, которые являются высокоспециализированными органами и выполняют четко очерченные физиологические функции. У этих органов отсутствуют протоки, которые выводят секрет в полости тела, и они направляют синтезируемые ими активные вещества в кровяное русло, которые с кровью распространяются по всему телу и регулируют функции разных органов. В результате успешных исследований первой половины прошлого века довольно быстро был идентифицирован ряд эндокринных желез, в состав которых вошли надпочечники, половые железы (тестикулы и яичники) и щитовидная железа, секретирующие в кровь небелковые (стероидные и тиреоидные) гормоны, а также поджелудочная, паращитовидная железы, плацента и др. Почти сразу же был выявлен центральный орган внутренней секреции — гипофиз, вырабатывающий белковые тропные гормоны (АКТГ, ЛГ, ФСГ, соматотропин, пролактин, тиреотропный гормон и др.), которые проявляют свое действие на периферии и контролируют секрецию гормонов периферическими железами внутренней секреции. Интересно, что все эндокринные органы, функционирующие независимо от гипофиза, сами секретируют в кровь гормоны белковой природы. Поджелудочная железа вырабатывает инсулин и глюкагон, паращитовидная железа — паратгормон, а плацента — хорионические гонадотропин и соматомаммотропин.

Вскоре было показано, что функция гипофиза регулируется и управляется гормонами гипоталамуса, который связан с гипофизом портальной системой сосудов. Продукты секреции гипоталамуса (тиролиберин, гонадолиберин, соматолиберин и др.) через портальную систему сосудов поступают в гипофиз и регулируют его гормональную активность. Нейрогипофиз, или задняя доля гипофиза, представляет собой вырост гипоталамуса, но морфологически он соединен в единый орган с аденогипофизом. Гормоны нейрогипофиза окситоцин и вазопрессин синтезируются в гипоталамусе, по его нейронам поступают в заднюю долю гипофиза, где накапливаются и секретируются в кровь в зависимости от возникающих потребностей организма. Сложившаяся и утвердившаяся общая схема эндокринной регуляции [1] просуществовала практически неизмененой вплоть до середины 90-х годов прошлого столетия. Однако довольно быстро были открыты гормоны, которые секретируются не традиционными железами внутренней секреции, а другими органами. Оказалось, что почки выделяют в кровь ренин и ангиотензин, регулирующие АД, но это воспринималось специалистами-эндокринологами как некое исключение из общего правила.

Примерно 4 года назад мировая общественность отмечала 100-летнюю годовщину открытия первого гормона — адреналина, секретируемого в кровь мозговым слоем надпочечников. Вскоре было показано существование его аналога норадреналина. Однако адреналин в то время еще не называли гормоном. Впервые термин «гормон» ввели Бейлис и Стейнбек в 1902 г., и гормоном стали называть секретин, вырабатываемый желудком [3]. Интересно, что термин «гормон» впервые был введен для названия вещества, секретируемого в кровь не традиционным эндокринным органом, а клетками желудка.

Следует отметить, что исследование гормонов желудочно-кишечного тракта развивалось очень быстрыми темпами и часто опережало изучение гормонов традиционных эндокринных органов. В результате, кроме секретина, были выделены и исследованы гастрин, панкреозимин, холецистокинин, бомбезин, вещество Р, вазоактивный интестинальный пептид, нейротензин и десятки других соединений [2]. Одним из последних интересных гормонов желудочно-кишечного тракта стал гре- лин, регулирующий соматотропную функцию гипофиза.

Удивительный факт, который часто поражал специалистов, заключался в том, что как только открывали новый гормон пищеварительного тракта, всегда находились исследователи, которые сразу же показывали присутствие этого гормона в различных структурах мозга [2]. Сделанные открытия длительное время не находили удовлетворительного объяснения или какой-либо разумной интерпретации, и ученые их просто констатировали, не углубляясь в детальное обсуждение возникшей проблемы. Впоследствии появлялись специалисты, которые рассматривали мозг также как эндокринный орган, способный секретировать гормоны, что подтверждалось секрецией разных гормонов гипоталамусом — одним из отделов мозга. Так эндокринология постепенно превращалась в науку о свойствах и роли гормональных веществ, регулирующих различные физиологические функции.

Открытие лептина

Постепенно и неуклонно круг эндокринных органов расширялся очень быстрыми темпами. Выдающиеся достижения последнего десятилетия свидетельствуют, что интересным эндокринным органом является подкожная жировая клетчатка, которая секретирует в кровь лептин, играющий важную роль в организме [3, 7, И, 17]. Большую часть своих эффектов лептин осуществляет через воздействие на нейроны мозга, но может оказывать и прямое действие на периферические органы. При дефиците лептина или при нарушении молекулярных механизмов его действия в организме повышается аппетит, снижается энергетический обмен, развивается ожирение, блокируется эффективность действия эндогенного инсулина и других гормонов, возникает сахарный диабет, нарушается репродуктивная функция, у женских особей развивается поликистоз яичников, задерживается рост тела и выявляются другие формы патологии. Если эти формы патологии были вызваны дефицитом лептина, то введение гормона восстанавливает нарушенные функции до нормы. Более трудной задачей является исправление патологии, которая связана не с отсутствием лептина, а с недостаточностью его рецепторов или с неспособностью эндогенного гормона выполнять физиологические функции. Наука пока не знает эффективных подходов к исправлению нарушений, которые ассоциируются не с недостатком гормонов, а с повреждением рецепторов или других проводников гормонального действия [3,11,17].

Следует отметить, что жировая ткань секретирует в кровь не только лептин. Она вырабатывает адипонектин, при дефиците которого, как и при недостаточности лептина, нарушается функционирование эндогенного инсулина, снижается его регулирующее действие на углеводный обмен и обостряются патологические процессы, развивающиеся при сахарном диабете [14].

Гормоны сердечно-сосудистой системы

Гормоны вырабатываются не только жировой тканью и, помимо известных эндокринных органов, они секретируются в кровь также органами и тканями сердечно-сосудистой системы. Сегодня можно иногда услышать заявления о том, что сердце не выполняет каких-либо физиологических функций, кроме обеспечения организма кровью, которая доставляет питательные вещества и кислород, необходимые для нормального обмена веществ, и удаляет конечные продукты обмена. Мягко выражаясь, такое утверждение является глубоким заблуждением. В настоящее время показано, что сердце и сосуды секретируют в кровь большое количество гормонов, совершенно необходимых для нормальной жизни [12]. Предсердия и желудочки, например, синтезируют по крайней мере 3 натрийуретических гормона (НУГ), которые, судя по их названию, призваны стимулировать выделение из организма ионов натрия. Однако более глубокие исследования выявили совершенно неожиданные формы их биологического действия. Одним из интересных эффектов стало вызываемое этими гормонами расширение сосудов и снижение АД-

Помимо влияния на кровяное русло, вновь открытые гормоны проявляли многие другие свойства. Например,чрезвычайная экспрессия гена одного из НУГ (а именно НУГ В) у трансгенных животных, помимо влияния на АД, оказывает стимулирующее действие на рост костной ткани и вызывает такое быстрое разрастание скелета, что кости не помещаются в нормально растущем теле и возникают различного рода искривления и деформации [12]. Все это доказывает, что в нормально развивающемся организме сердце участвует в эндокринной регуляции роста скелета и костной ткани.

Другой НУГ (НУГ А) имеет прямое отношение к различного рода патологиям сердечно-сосудистой системы. Его концентрация увеличивается при врожденных пороках сердца и злокачественной гипертонии. При этом выявляется четкая зависимость между тяжестью заболевания и степенью повышения уровня циркулирующего в крови НУГ.

Сердце секретирует многие другие гормональные вещества, которые тоже регулируют давление. К ним относятся, в частности, адреномедуллин и белок, родственный паратиреоидному гормону [4, 8, 12]. Как и НУГ, эти соединения вызывают расширение сосудов и снижают АД. Интересно, что экспрессия генов гормонов сердца увеличивается при возрастании давления на сердечную мышцу или при простом ее физическом растяжении, т. е. при развитии гипертонии сердце выделяет в кровь гормоны, которые вызывают расширение сосудов и снижают давление. Какие механизмы лежат в основе такой активации экспрессии генов, пока остается загадкой, однако можно видеть, что она проявляется как естественный компенсаторный процесс, в результате которого повышение АД увеличивает нагрузку на стенки сердечных сосудов и запускает гормональные реакции, вызывающие снижение давления. Возможность существования подобного механизма саморегуляции подозревал еще И. П. Павлов, когда занимался исследованием сердечно-сосудистой системы, однако выяснение точных биохимических механизмов, лежащих в основе такой регуляции, в тот период еще представляло слишком большие трудности.

Важную роль в регуляции жизненных процессов играют гормоны эндотелия кровеносных сосудов (эндотелины). Один из таких гормонов, эндотелии-1, вызывает сильное сокращение сосудов в 100 раз активнее, чем норадреналин [12]. Он причастен ко многим формам патологии сердечно-сосудистой системы и других органов. Концентрация эндоте- лина-1 резко увеличивается при легочной гипертонии, врожденных пороках сердца, гипертрофии миокарда, ишемических повреждениях. В отличие от эндотелина-1 эндотелины 2 и 3 вызывают не сокращение, а расширение сосудов и снижают АД; их действие осуществляется через стимуляцию образования в стенках сосудов оксида азота (NO) — известного вазодилататора [8, 12].

Помимо влияния на сосуды эндотелины регулируют пролиферацию и дифференцировку клеток, синтез белков, иммунные процессы и секрецию го- монов другими органами. Они участвуют в регуляции репродукции путем активации секреции гонадотропинов гипофизом, но проявляют также прямое влияние на сокращение матки и скорость кровотока через половые органы. Поэтому сердце и кровеносные сосуды являются эндокринными органами и регулируют гемодинамику, рост скелета, репродукцию, иммунитет и другие физиологические процессы.

В связи с этим, вероятно, является заблуждением уверенность в том, что искусственные органы типа искусственного сердца или искусственной почки способны в полной мере компенсировать нарушения физиологических процессов, вызванные повреждением этих органов. На самом деле они заменяют только одну из функций сердца или почек, оставляя нарушенными многие другие, в том числе эндокринные. Высказанный постулат подтверждается тем, что почти все пациенты, присоединенные к искусственным органам, как правило, умирают, если развившиеся у них патологические процессы не удается компенсировать более адекватными и более эффективными методами.

Открытие грелина

Заслуживает внимания новый гормон желудочно-кишечного тракта грелин [16]. В 1992 г. в гипофизе был идентифицирован рецептор, для которого были неизвестны природные лиганды или гормоны, но с ним связывались синтетические пептидные и непептидные препараты и активировали секрецию гипофизом соматотропина и стимулировали рост тела. Многие из исследованных пептидных активаторов были гомологичны метэнкефали- ну, но в отличие от него не оказывали обезболивающего действия. Интересно, что признанный гипоталамический стимулятор секреции гормона роста соматолиберин совсем не связывался с новым рецептором и осуществлял свое действие через другой рецептор.

Японские исследователи предприняли серию попыток выделить природный лиганд нового рецептора из разных тканей [15]. Естественно, они начали работу с гипоталамуса, вполне обоснованно полагая, что именно этот отдел мозга — основной регулятор функции гипофиза — должен быть главным источником подобного гормона. Однако все попытки получить активный препарат из мозга были тщетными, природный лиганд нового рецептора в гипоталамусе отсутствовал. Исследование других органов и тканей показало, что искомое соединение в наибольшем количестве синтезируется желудком, секретируется в кровь и стимулирует секрецию гипофизом гормона роста. Сразу же была установлена структура гормона, проведен химический синтез и подробно исследованы его биологические свойства. Новый пептид был назван грели- ном, и вскоре было показано, что он синтезируется также в других органах, включая гипоталамус, но в значительно меньшем количестве. Специальные расчеты показывают, что более 80% циркулирующего грелина синтезируется и секретируется в кровь желудочно-кишечным трактом, тогда как вклад других органов не превышает 20%. Грелин активирует секрецию гормона роста и осуществляет свое действие, по крайней мере частично, в синергизме с известными гормонами гипоталамуса. Помимо непосредственной активации секреции гормона роста, грелин увеличивает эффективность действия соматолиберина, синтезируемого в гипоталамусе, и снижает тормозящее влияние соматостатина на секрецию гормона роста. В результате все эффекты грелина суммируются, приводят к значительному повышению содержания соматотропина в крови и заметно активируют рост тела.

Вместе с тем грелин стимулирует секрецию гипофизом не только гормона роста, но и пролактина и АКТГ [16]. Поэтому он может иметь прямое отношение к таким формам патологии, как гиперпролактинемия и болезнь Иценко—Кушинга, которые часто развиваются у человека, однако этиология и патогенез этих заболеваний, несмотря на многочисленные исследования, остаются не до конца понятными. Вполне возможно, что чрезмерная секреция грелина желудком может быть одной из вероятных причин развития подобных форм патологии.

Во взаимодействии с инсулином и лептином грелин регулирует энергетический и углеводный обмен. Однако в отличие от лептина и инсулина он не снижает, а повышает аппетит, увеличивает потребление пищи, активирует синтез липидов и вызывает развитие ожирения в результате активации действия орексигенных и торможения анорекси- генных нейропептидов. Наиболее высокая концентрация грелина выявляется у пациентов с сидро- мом Прадера—Вилли, страдающих ожирением [16]. При других формах патологии, сочетающихся с избыточным накоплением массы тела, увеличение концентрации грелина обычно менее выражено. Большую часть рассмотренных эффектов грелин, как и лептин, осуществляет через центральную нервную систему путем воздействия на нейроны вентромедиальной области гипоталамуса, где гематоэнцефалический барьер является не таким высоким, как в других отделах мозга, и в меньшей степени препятствует проникновению гормонов в структуры мозга.

Как можно видеть, грелин является одним из новых гормонов желудочно-кишечного тракта, к которым можно отнести и инсулин, поскольку он секретируется в кровь [3-клетками поджелудочной железы.

Гормоны и центральная нервная система

Как было отмечено в начале статьи, гормоны желудочно-кишечного тракта довольно быстро обнаруживаются в мозге, где идентифицирован и инсулин. Какую функцию инсулин и другие гормоны выполняют в нейронах, пока остается загадкой. Можно провести лишь некую аналогию с разной ролью проопиомеланокортина (ПОМК) в зависимости от места биосинтеза этого белкового предшественника. Когда ПОМК синтезируется в передней доле гипофиза, из него образуется АКТГ, который с кровью поступает в кору надпочечников и стимулирует секрецию кортикостероидов, регулирующих важные физиологические функции. Когда ПОМК синтезируется в нейронах гипоталамуса, он подвергается более глубокому расщеплению, и из него высвобождаются а-меланостимулирующий гормон и другие меланокортины, которые являются проводниками действия лептина в синапсах нейронов, уменьшают чувство голода, потребление пищи и препятствуют развитию ожирения [6]. Проводниками каких биологических эффектов и каких лигандов в нейронах мозга являются инсулин и другие гормоны и какие функции они регулируют в нервной системе, науке еще предстоит исследовать.

В зависимости от места синтеза в различных органах гормоны могут выполнять эндокринную, паракринную, аутокринную или нейрокринную функции. Поэтому гормоны являются основными средствами коммуникации между органами и тканями, поддерживают постоянные контакты этих органов с нервной системой и объединяют их в единое целое, именуемое живым организмом [2, 11]. Независимо от формы регуляции молекулярные механизмы действия гормонов во всех случаях остаются одинаковыми. При действии в различных тканях гормоны связываются с рецепторами, запускают каскад реакций, которые активируют или тормозят экспрессию генов, и индуцируют другие биохимические реакции. Конечные проявления действия гормонов зависят не только от самого гормона, но и от особенностей специализации и функционирования каждой ткани, и вызываемые ими эффекты могут существенно различаться при действии гормонов в мышцах, печени, мозге, жировой ткани или половых органах [13].

Активному изучению этой проблемы способствуют новые эффективные методы, разработанные в современной медико-биологической науке [5, 9, 13]. К этим методам относится, в частности, нокаутирование генов, которое блокирует экспрессию генов и тормозит биосинтез кодируемых генами белков. Совершенно естественно, что нокаутирование генов инсулина или инсулиноподобного ростового фактора, как и ликвидация генов рецепторов этих гормонов во всем теле, приводит к быстрой гибели животных, поскольку отсутствие кодируемых этими генами белков во всем организме оказывается несовместимым с поддержанием нормальной жизни. Поэтому выдающимся достижением стала разработка технологии ликвидации генов не во всем теле, а избирательное их повреждение только в отдельных органах или тканях [5, 9, 13]. Блокада экспрессии генов только в отдельных органах вызывает серьезные нарушения, но подопытные животные продолжают жить, что позволяет исследовать их более тщательно.

Тканеспецифическое нокаутирование генов рецептора инсулина

В настоящей публикации нет необходимости подробно останавливаться на деталях разработанных методов, поскольку они являются довольно сложными, и можно просто провести анализ конкретных результатов, полученных в ходе таких исследований, ограничиваясь в основном работами по нокаутированию гена рецептора инсулина в разных органах [9, 13]. Подробное обсуждение этих данных было представлено 1 сентября 2004 г. Ronald С. Kahn на 12-м Международном эндокринологическом конгрессе в Лиссабоне в пленарной лекции «Дальнейшие исследования патогенеза диабета на животных с нокаутированными генами» [13].

При ликвидации, например, гена рецептора инсулина только в мышечной ткани, скорее всего, можно было ожидать развития сахарного диабета, поскольку мышцы являются основными потребителями глюкозы, и прекращение этого процесса должно было бы вызвать гипергликемию. Однако концентрации глюкозы и инсулина в крови при отсутствии рецептора инсулина в мышцах сохраняются на нормальном уровне, и у животных не проявляются никакие другие нарушения углеводного обмена [5, 13]. Создается впечатление, что когда глюкоза теряет способность проникать в мышечные ткани, мышцы просто переключаются с использования углеводов на потребление жирных кислот в качестве основного источника энергии. Поэтому, когда действие инсулина нарушается только в мышцах, а его регуляция углеводного обмена во всех других тканях сохраняется, животные выглядят вполне нормальными, правда, с некоторыми отклонениями.

Инсулин, как известно, относится к небольшой группе гормонов, которые в отличие от многих других оказывают не жиромобилизующее, а липогенное действие, т. е. инсулин стимулирует не распад, а синтез жиров в организме. Поэтому у животных с нокаутированным геном инсулинового рецептора только в мышцах сохраняется нормальная чувствительность печени и жировой ткани к действию инсулина. Под действием инсулина циркулирующая глюкоза свободно проникает в печень и жировую ткань, где подвергается обычному обмену, но поскольку она поступает в эти органы в избытке из-за неспособности мышц использовать глюкозу в энергетическом обмене, большая ее часть трансформируется в жирные кислоты и накапливается в форме триглицеридов. Распад жиров увеличивает поступление жирных кислот в кровь, повышает их концентрацию и способствует активному использованию жиров мышцами в энергетическом обмене [5, 13].

Ожирение у таких животных отличается некоторыми особенностями. Оно выражается не в гипертрофии, т. е. в увеличении размеров клеток, а в гиперплазии адипоцитов, т. е. в возрастании их количества, что сохраняет нормальную (сниженную) секрецию ими лептина, и концентрация лептина в крови не повышается, как обычно при ожирении, а остается в пределах нормы. С другой стороны, жировые клетки увеличивают секрецию адипонекти- на, который стимулирует чувствительность тканей к действию инсулина и препятствует развитию диабета [13].

Сформировавшийся фенотип напоминает состояние предиабета у человека, при котором у мышц также снижается способность использовать углеводы в энергетическом обмене, и они переключаются на обмен жиров, что стимулирует биосинтез жирных кислот в печени и увеличивает накопление жировых запасов во всем теле при отсутствии других нарушений, свойственных сахарному диабету.

Иная картина развивается после нокаутирования гена рецептора инсулина в печени. При дефиците рецептора в этом органе развивается тяжелая форма инсулинорезистентности, увеличивается концентрация циркулирующего инсулина и нарушается толерантность к глюкозе [5, 9, 13]. Поскольку в печени отсутствует рецептор, инсулин теряет способность стимулировать поступление глюкозы — основного питательного продукта — в печень, что замедляет ее рост, уменьшает размеры и приводит к нарушению нормальной функции. Поэтому развитие невосприимчивости печени к действию инсулина вызывает более существенные изменения углеводного обмена, близкие к тем, которые наблюдаются при сахарном диабете, чем аналогичные повреждения гена рецептора инсулина в мышечной ткани.

Интересные и совсем неожиданные результаты получены после ликвидации гена инсулинового рецептора в жировой ткани, которая сама является эндокринным органом и секретирует в кровь гормоны, влияющие на чувствительность органов к действию инсулина. Кроме лептина, жировая ткань вырабатывает адипонектин, повышенная секреция которого увеличивает чувствительность к действию инсулина и повышает эффективность его гормональной регуляции. Поэтому лептин и адипонектин являются важными факторами нормальной регуляции углеводного обмена и других физиологических функций инсулином. При отсутствии рецептора инсулина в жировой ткани у животных наблюдается значительное (более чем вдвое) уменьшение жировых запасов. Подобные изменения вполне ожидаемы, поскольку в отсутствие рецептора инсулин теряет способность стимулировать поступление глюкозы в жировую ткань, уменьшает ее трансформацию в липиды и снижает накопление жиров в подкожной жировой клетчатке. Даже при искусственной стимуляции потребления пищи, когда животные начинают много есть, не происходит заметного увеличения массы тела. У них сохраняется нормальная толерантность к глюкозе и не наблюдается других нарушений обмена веществ. Поразительно, но нокаутирование гена рецептора инсулина в жировой ткани оказывает положительное и благоприятное воздействие. У подопытных животных снижается смертность и увеличивается продолжительность жизни [13]. Если половина интактных особей обычно умирают в возрасте 30 мес, то через такой же промежуток времени более 80% подопытных животных, у которых отсутствует рецептор инсулина в жировой ткани, продолжают жить. Абсурд, но получается, что нарушение действия инсулина на жировую ткань при сохранении его активности в других органах даже полезно, оказывает положительное действие и увеличивает жизнеспособность организма.

Более слабые изменения наблюдаются после нокаутирования гена инсулинового рецептора в эндотелиальных клетках. Первоначально предполагалось, что нарушение функции эндотелия и потеря им чувствительности к действию инсулина должны были препятствовать проникновению глюкозы и нарушать транспорт сахаров через сосудистую стенку. Однако проведенные исследования такое предположение не подтвердили. Уровни инсулина и глюкозы в крови при отсутствии рецептора инсулина в эндотелии остаются нормальными. По внешнему виду и другим показателям, таким как продолжительность жизни, репродукция, функция кровеносной системы, экспериментальные животные не отличаются от здоровых особей. Самое заметное их отличие выражается в снижение в 2 раза уровня циркулирующего фактора роста эндотелия сосудов, секреция которого в нормальных условиях стимулируется инсулином, а уменьшение его концентрации способствует торможению васкуляризации и препятствует развитию ретинопатии, ангиопатии и других сосудистых осложнений, обычно наблюдаемых при сахарном диабете вследствие избыточного введения экзогенного инсулина [13].

Новым чувствительным к действию инсулина органом является мозг, в который глюкоза способна проникать и подвергаться нормальному обмену даже в отсутствие инсулина. Тем не менее ген рецептора инсулина активно экспрессируется в нейронах и участвует в регуляции роста и дифференцировки нервных тканей, а нарушение функции инсулинового рецептора в мозге приводит у человека к нервно-дегенеративным заболеваниям типа болезни Паркинсона. Интересно, что в гипоталамусе ген рецептора экспрессируется в тех же клетках, где синтезируется рецептор лептина, и в действиях двух гормонов (инсулина и лептина) на мозг обнаруживается много общего. Оба гормона стимулируют экспрессию гена ПОМК и снижают экспрессию гена белка, родственного белку Агути, вызывая, таким образом, снижение чувства голода и уменьшение потребления пищи. Естественно, что после нокаутирования гена рецептора инсулина в мозге блокируется проведение гормонального сигнала инсулина в гипоталамусе, у животных повышается аппетит, они начинают потреблять больше пищи и набирают массу. У них развиваются некоторые проявления инсулинорезистентности и повышается концентрация циркулирующего инсулина, но при сохранении действия инсулина на другие ткани сахарный диабет у них не развивается [13].

Специальные опыты показывают, что ген рецептора инсулина активно экспрессируется не только в нейронах, но и в р-клетках поджелудочной железы. Поэтому р-клетки, которые секретируют инсулин в кровь, в то же время сами являются мишенью действия инсулина. При отсутствии рецептора инсулин теряет способность стимулировать проникновение глюкозы в р-клетки, в результате чего задерживается рост р-клеток, блокируется возрастание секреции инсулина в ответ на гипергликемию и изменяется общая регуляция углеводного обмена. У животных нарушается толерантность к глюкозе, у 20% таких особей развивается сахарный диабет.

Интересно, что эти данные, впервые полученные на экспериментальных животных, подтверждаются исследованиями на человеке, проведение которых представляет значительные трудности. Тем не менее они были выполнены, и экспрессия гена инсулинового рецептора в р-клетках пациентов, страдающих сахарным диабетом 2-го типа, оказалась на 75% сниженной по сравнению с экспрессией этого гена у здоровых лиц [13]. Рассмотренные результаты убедительно показывают, что у человека определенные формы диабета могут развиваться в результате потери чувствительности р- клеток к действию инсулина, которая приводит к уменьшению способности р-клеток поглощать глюкозу и реагировать адекватным повышением секреции инсулина в ответ на развивающуюся гипергликемию.

Заключительные замечания

Рассмотренные результаты исследования молекулярной генетики сахарного диабета вселяют определенную надежду на близкий прогресс в решении этой проблемы и предвещают возможный сдвиг ее с «мертвой точки». Нахождение исследований сахарного диабета в состоянии «мертвой точки» подтверждается тем, что рост количества таких больных во всем мире незначительно отстает от роста числа научно-исследовательских учреждений и количества ученых, занятых изучением этой проблемы.

Тем не менее последние достижения современной эндокринологии позволяют по-новому взглянуть на особенности развития этой науки в наши дни, и начало нового столетия отмечается выдающимися достижениями медико-биологической науки. В качестве примеров можно привести расшифровку полной нуклеотидной последовательности генома человека, достижения в изучении трансгенных животных и клонировании живых организмов, включая клонирование млекопитающих. Заслуживают также внимания успехи в исследовании стволовых клеток и их использовании для лечения некоторых форм патологии и т. д. Сегодня появляются специалисты, которые считают, что если прошлое столетие было веком физики, то наступившее вполне может стать веком биологии и медицины [10]. Предсказывать, как будут развиваться медикобиологические науки в будущем, — довольно неблагодарное занятие. История и наука, как правило, потешаются над подобными прогнозами ученых и очень часто их опровергают. Одно из таких предсказаний, когда-то очень популярное, звучало так: «один ген — один фермент», но от него в результате успешного развития науки практически ничего не осталось.

Поэтому нет необходимости предсказывать, что произойдет с биологией в наступившем столетии. Скорее всего, с ней произойдет то же, что случилось с физикой в прошлом веке. Физика, как известно, началась с исследований Резерфорда электронов и структуры атома, в которых активное участие принимал российский ученый Петр Капица. В конечном итоге достижения физики воплотились в радио и телевидение, атомные и водородные бомбы, межконтинентальные баллистические ракеты и полеты в космос, компьютеры и Интернет, мобильную связь и многое другое, что прочно вошло в наш быт, жизнь и работу [4]. В медицине и биологии они воплотились в компьютерные томографы, УЗИ, искусственные органы и автоматические секвенаторы аминокислотных и нуклеотидных последовательностей. Нечто подобное можно ожидать при успешном развитии медико-биологических наук в наступившем веке, а во что это воплотится конкретно, покажет будущее.

гормона роста | Определение, функция, недостаток и избыток

Гормон роста (GH) , также называемый соматотропин или гормон роста человека , пептидный гормон, секретируемый передней долей гипофиза. Он стимулирует рост практически всех тканей тела, включая кости. GH синтезируется и секретируется клетками передней доли гипофиза, называемыми соматотрофами, которые выделяют от одного до двух миллиграммов гормона каждый день.GH жизненно важен для нормального физического роста детей; его уровни постепенно повышаются в детстве и достигают пика во время всплеска роста, который происходит в период полового созревания.

гипофиз

Гормон роста секретируется передней долей гипофиза и жизненно важен для нормального физического роста у детей.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Британская викторина

Тест на изучение человеческого тела

В этом тесте проверяется, что вы знаете о частях человеческого тела и о том, как они работают, а что нет.Чтобы получить высокий балл, вам нужно хорошо владеть медицинской терминологией.

С биохимической точки зрения, GH стимулирует синтез белка и увеличивает расщепление жира, обеспечивая энергию, необходимую для роста тканей. Он также противодействует (противодействует) действию инсулина. GH может действовать непосредственно на ткани, но большая часть его эффекта опосредована стимуляцией печени и других тканей для выработки и высвобождения инсулиноподобных факторов роста, в первую очередь инсулиноподобного фактора роста 1 (IGF-1; ранее назывался соматомедином).Термин инсулиноподобный фактор роста происходит от способности высоких концентраций этих факторов имитировать действие инсулина, хотя их основное действие заключается в стимуляции роста. Концентрация IGF-1 в сыворотке крови у детей прогрессивно увеличивается с возрастом, с ускоренным увеличением во время пубертатного скачка роста. После полового созревания концентрация IGF-1 постепенно снижается с возрастом, как и концентрация GH.

гормон роста

Химическая структура гормона роста человека.Изображение слева представляет собой заполненное пространство, полностью атомное представление, а изображение справа представляет собой ленточное представление того же белка.

© Molekuul / Dreamstime.com

Секреция GH стимулируется гормоном, высвобождающим гормон роста (GHRH), и подавляется соматостатином. Кроме того, секреция GH является пульсирующей, с резкими скачками секреции, возникающими после начала глубокого сна, которые особенно заметны в период полового созревания. У нормальных субъектов секреция GH увеличивается в ответ на снижение потребления пищи и на физиологические стрессы и уменьшается в ответ на прием пищи.Однако у некоторых людей наблюдаются нарушения секреции гормона роста, которые связаны либо с дефицитом, либо с переизбытком гормона.

Дефицит гормона роста

Дефицит

GH — одна из многих причин низкого роста и карликовости. Это в первую очередь является результатом повреждения гипоталамуса или гипофиза во время внутриутробного развития (врожденный дефицит GH) или после рождения (приобретенный дефицит GH). Дефицит GH также может быть вызван мутациями в генах, регулирующих его синтез и секрецию.Затронутые гены включают PIT-1 (специфический для гипофиза фактор транскрипции-1) и POUF-1 (пророк PIT-1 ). Мутации в этих генах также могут вызывать снижение синтеза и секреции других гормонов гипофиза. В некоторых случаях дефицит GH является результатом дефицита GHRH, и в этом случае секреция GH может быть стимулирована инфузией GHRH. В других случаях сами соматотрофы неспособны производить GH, или сам гормон структурно ненормален и имеет небольшую активность, способствующую росту.Кроме того, низкий рост и дефицит гормона роста часто встречаются у детей с диагнозом психосоциальная карликовость, который возникает в результате тяжелой эмоциональной депривации. Когда детей с этим расстройством удаляют из стрессовой, неблагополучной среды, их эндокринная функция и скорость роста нормализуются.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Дети с изолированной недостаточностью GH имеют нормальный рост при рождении, но задержка роста становится очевидной в течение первых двух лет жизни.Рентгенограммы (рентгеновские снимки) эпифизов (отрастающих концов) костей показывают задержку роста в зависимости от хронологического возраста пациента. Хотя половое созревание часто задерживается, у пораженных женщин возможны фертильность и роды нормальных детей.

Дефицит

GH чаще всего лечится с помощью инъекций GH. Однако в течение десятилетий доступность гормона была ограничена, поскольку он был получен исключительно из гипофизов человеческих трупов. В 1985 году использование природного GH было прекращено в Соединенных Штатах и ​​некоторых других странах из-за возможности того, что гормон был загрязнен патогенным агентом, известным как прион, который вызывает смертельное состояние, называемое болезнью Крейтцфельдта-Якоба.В том же году с помощью технологии рекомбинантной ДНК ученые смогли создать биосинтетическую форму человека, которую они назвали соматрем, тем самым обеспечив практически неограниченный запас этого некогда драгоценного вещества.

Дети с дефицитом GH хорошо реагируют на инъекции рекомбинантного GH, часто достигая почти нормального роста. Однако у некоторых детей, в первую очередь с наследственной неспособностью синтезировать GH, вырабатываются антитела в ответ на инъекции гормона. Дети с низким ростом, не связанным с дефицитом гормона роста, также могут расти в ответ на инъекции гормонов, хотя часто требуются большие дозы.

Редкая форма низкого роста вызвана наследственной нечувствительностью к действию гормона роста. Это заболевание известно как карликовость Ларона и характеризуется аномальными рецепторами GH, что приводит к снижению стимулированного GH продукции IGF-1 и плохому росту. Концентрации GH в сыворотке высоки из-за отсутствия ингибирующего действия IGF-1 на секрецию GH. Карликовость также может быть вызвана нечувствительностью костной ткани и других тканей к IGF-1 в результате снижения функции рецепторов IGF-1.

Дефицит

GH часто сохраняется в зрелом возрасте, хотя у некоторых людей, страдающих этим заболеванием в детстве, секреция GH в зрелом возрасте нормальная. Дефицит GH у взрослых связан с усталостью, снижением энергии, подавленным настроением, снижением мышечной силы, уменьшением мышечной массы, тонкой и сухой кожей, увеличением жировой ткани и снижением плотности костей. Лечение гормоном роста обращает вспять некоторые из этих нарушений, но может вызвать задержку жидкости, сахарный диабет и высокое кровяное давление (гипертонию).

Избыток гормона роста

Избыточная продукция GH чаще всего вызывается доброкачественной опухолью (аденомой) соматотрофных клеток гипофиза.В некоторых случаях опухоль легкого или островков Лангерганса поджелудочной железы продуцирует GHRH, который стимулирует соматотрофы производить большое количество GH. В редких случаях эктопическая продукция GH (продукция опухолевыми клетками в тканях, которые обычно не синтезируют GH) вызывает избыток гормона. Соматотрофные опухоли у детей очень редки и вызывают чрезмерный рост, который может привести к чрезмерному росту (гигантизм) и признакам акромегалии.

Акромегалия означает увеличение дистальных (акральных) частей тела, включая руки, ступни, подбородок и нос.Увеличение происходит из-за разрастания хрящей, мышц, подкожной клетчатки и кожи. Таким образом, пациенты с акромегалией имеют выступающую челюсть, большой нос, большие руки и ноги, а также увеличение большинства других тканей, включая язык, сердце, печень и почки. В дополнение к эффектам избытка GH, сама опухоль гипофиза может вызвать сильные головные боли, а давление опухоли на перекрест зрительных нервов может вызвать дефекты зрения.

Поскольку метаболические действия GH антагонистичны (противоположны) действиям инсулина, у некоторых пациентов с акромегалией развивается сахарный диабет.Другие проблемы, связанные с акромегалией, включают высокое кровяное давление (гипертонию), сердечно-сосудистые заболевания и артрит. Пациенты с акромегалией также имеют повышенный риск развития злокачественных опухолей толстой кишки. Некоторые соматотрофные опухоли также продуцируют пролактин, который может вызывать нарушение лактации (галакторею). Пациентов с акромегалией обычно лечат хирургической резекцией опухоли гипофиза. Их также можно лечить лучевой терапией или такими лекарствами, как пегвисомант, который блокирует связывание гормона роста с его рецепторами, и синтетические аналоги соматостатина длительного действия, которые ингибируют секрецию GH.

Роберт Д. Утигер

Узнайте больше в этих связанных статьях Britannica:

гормонов растений: описание большого 5

Гормоны — могучие вестники!

Гормоны делают дело. Думайте о них как о химических посланниках, которые созданы в одном месте тела и передают свое послание в совершенно другом месте тела. И точно так же, как острый соус, немного помогает. Гормоны обычно обнаруживаются в очень малых концентрациях, но они действительно хороши! Мы знаем, что гормоны вызывают у людей множество изменений (ох, половое созревание), но знаете ли вы, что у растений тоже есть гормоны? Растения упускают из виду волосы на теле, прыщи и изменения голоса, но читайте дальше, чтобы узнать об удивительном влиянии гормонов на рост и развитие растений!

Большая пятерка

Мы рассмотрим пять основных типов гормонов растений: ауксин, гиббереллин, цитокинин, этилен и абсцизовую кислоту.Эти гормоны могут действовать вместе или независимо друг от друга, влияя на рост растений.

AUXIN

Вы видели ауксин в действии. Что ж, вы не видели саму молекулу ауксина невооруженным глазом, но вы видели, что она может сделать с растением, выращенным возле окна. Вы когда-нибудь задумывались, как растение наклоняется к солнечному свету? Ну, это связано с ауксином в стебле. Дарвину и его сыну тоже было любопытно. (Опубликовано в: The Power and Movement in Plants) Однако в то время они не знали, что именно заставляет растения наклоняться к свету.Сам ауксин не был открыт до конца 1920-х годов, и это был первый из 5 основных типов гормонов растений, которые были изучены. У ауксина много работы, но, что наиболее важно, он стимулирует рост, и если растение не вырабатывает ауксин естественным путем, оно погибнет. Итак, вы можете видеть, что ауксин очень важен. Технический псевдоним для ауксина — индол-3-уксусная кислота или ИУК (на всякий случай, если вы когда-нибудь увидите, что написано «ИУК» — это то же самое, что и «Ауксин»).

Ауксин участвует в росте и размножении клеток, поэтому он вырабатывается в основном в частях растения, которые активно растут, например, в стебле (в частности, на самой верхушке стебля).Вот тут и становится интересно. Ауксин транспортируется (читай: активный процесс — требует энергии) в растении в одном направлении — сверху вниз, как дорога с односторонним движением от кончика стебля к корням. Это единственный гормон растения, который, как известно, делает это. Поэтому концентрация ауксина наиболее высока в верхней части растения и уменьшается по мере приближения к корням, это контролирует общую форму растения и помогает удерживать первичный стебель растения в качестве лидера.

Вы когда-нибудь видели, чтобы на верхушке одного ствола дерева после обрезки образовалось более 20 новых стволов? Это потому, что ауксин поддерживает апикальное доминирование, он предотвращает рост большого количества боковых почек и ветвей на стороне стебля.Когда вы обрезаете первичный стебель растения, источник ауксина удаляется, и тогда ни один стебель больше не является доминирующим — исчезает апикальное доминирование.

Вернемся к нашему гибкому растению на подоконнике, помните, как ауксин участвует в удлинении клеток? Ауксин переместится на затененную сторону стебля растения и заставит эти клетки расти дольше, в то время как клетки на солнечной стороне растения останутся того же размера. Это заставит растение наклониться в одну сторону — к солнцу!

ГИББЕРИЛЛИН

Гиббереллин вызывает у растений некоторые эффекты, аналогичные ауксину, но это совершенно другой гормон.Гиббереллины были впервые обнаружены в Японии. Грибок под названием Gibberella fujikuroi заразил рисовые растения, заставил их вырасти слишком высоко и упасть. Инфекционный гриб произвел химическое вещество, которое стимулировало рост растений риса. Химическое вещество было выделено и названо Гиббереллин в честь гриба. Позже было обнаружено, что растения естественным образом производят разновидности этих химикатов!

Гиббереллины играют важную роль на нескольких стадиях развития растений, но их претензии на известность делают стебли длиннее.Гиббереллины способствуют удлинению стебля между узлами стебля. Узел — это место на стебле, где прикрепляется лист, поэтому гиббереллины удлиняют междоузлия. Легче всего увидеть отсутствие гиббереллина в карликовых и розеточных растениях — между узлами на стебле очень мало места, а листья сгруппированы по направлению к основанию растения.

Что особенного в умении контролировать удлинение стебля у растений? Что ж, когда было бы полезно узнать, как сделать стебель растения короче или длиннее? Биологи могут запретить растениям в теплице вырабатывать гиббереллины, чтобы сохранить их приемлемый размер.Это удобно. Или что, если вы фермер и ваш бизнес связан со стеблем растения? Чем длиннее стебель, тем больше для вас прибыли, не так ли? Гиббереллины, распыленные на сахарный тростник на Гавайях, удлиняют стебель между узлами. Более длинные стебли означают больше хранимого сахара. Больше сахара на продажу — больше монет! Знание о растительных гормонах просто делает копейки!

ЦИТОКИНИН

Кто знал, что рыба может сыграть роль в открытии растительного гормона? ДНК зрелой спермы сельди может способствовать делению клеток.Молекула, отвечающая за это, получила название кинетин. Вскоре после этого в растениях было обнаружено вещество, обладающее тем же биологическим действием, что и кинетин, оно стимулировало деление растительных клеток в культуре с ауксином. Вещество было названо цитокинином, и оно участвует в делении клеток и в создании новых органов растений, таких как корень или побег. Цитокинины производятся в апикальных меристемах корней (на самом кончике корней) и перемещаются вверх, путешествуя с водой и поднимаясь по стеблю через ксилему.Движение цитокининов пассивное — не требует энергии!

Цитокинины подобны фонтану молодости в растениях. Они задерживают старение или естественный процесс старения, который приводит к гибели растений. В клеточном цикле цитокинины способствуют переходу из фазы G2 в фазу M. Другими словами, они побуждают клетки делиться!

Цитокинины тоже участвуют в репарации. Если растение ранено, оно может вылечиться с помощью цитокининов и ауксина. Помните, как некоторые гормоны действуют вместе, воздействуя на растения? Хорошо, если концентрации ауксина и цитокинина равны, тогда будет нормальное деление клеток.Если концентрация ауксина больше, чем цитокинина, образуются корни. Если концентрация ауксина меньше цитокинина, образуются побеги.

ЭТИЛЕН

Вы когда-нибудь замечали, что если положить действительно спелый коричневый банан рядом с гроздью зеленых бананов, незрелые бананы созреют и пожелтеют намного быстрее? Как это случилось? Коричневый банан взаимодействует с зелеными бананами с помощью гормона этилена. Этилен — это растительный гормон, влияющий на созревание и гниение растений.Это особенно интересный растительный гормон, потому что он существует в виде газа. Никакой другой гормон растения не является газообразным! Этилен может производиться практически в любой части растения и может диффундировать через ткани растения за пределы растения и перемещаться по воздуху, воздействуя на совершенно другое растение. Как это круто!

Вот как это было обнаружено. Фермеры, выращивающие помидоры, заметили что-то странное с их урожаем. В свое время многие фермеры использовали керосиновые обогреватели в своих теплицах, чтобы согревать воздух и выращивать помидоры зимой.С появлением электричества некоторые фермеры перешли на новые модные электрические обогреватели, но вскоре они обнаружили, что их помидоры не были готовы к уборке одновременно с тем, как это было, когда теплицы обогревали керосиновыми обогревателями. При сжигании керосина в обогревателях образовалась молекула, похожая на этилен, которая синхронизировала созревание помидоров!

Для образования этилена требуется кислород, и сельскохозяйственная промышленность использовала эту лакомую информацию в своих интересах.Если вы контролируете парциальное давление кислорода и углекислого газа в грузовике, перевозящем продукты (особенно с низким содержанием O2 и высоким содержанием CO2), вы можете предотвратить синтез этилена и, таким образом, замедлить процесс созревания. Это полезно, когда фрукты и овощи выращиваются в одном регионе мира, а затем отправляются на много миль для продажи. Фермеры не хотят, чтобы их продукция испортилась еще до того, как вы ее купите!

АБЩНАЯ КИСЛОТА

Когда нашему телу нужна вода, мы чувствуем жажду. «Сигнал жажды» означает, что мы обезвожены и нам нужно выпить воды.Когда растению нужна вода, например, во время засухи, у него не так много вариантов. О танце дождя не может быть и речи. Растения производят химический посредник, называемый абсцизовой кислотой, чтобы предупредить остальную часть растения о том, что оно испытывает водный дефицит. Абсцизовая кислота вырабатывается в засушливых листьях, засушливых корнях и развивающихся семенах, и она может перемещаться как вверх, так и вниз по стеблю растения в ксилеме или флоэме, вызывая тревогу.

Вернемся к транспорту в растениях. Как вода обычно движется через растение? (Напоминание: почва -> корни -> стебель -> листья -> воздух) Молекулы воды покидают растение через крошечные поры в листьях, называемые устьицами.Каждая стома (единственная) имеет по два телохранителя в форме фасоли по обе стороны от поры, чья работа заключается в открытии и закрытии стомы. Когда замыкающие клетки полны воды или набухают, стома открыта. Когда вода покидает замыкающие клетки, они становятся вялыми, и стома закрывается.

А теперь представьте, что вы жаждете растения. Уже несколько недель не было дождя, и в почве вокруг корней нет влаги. У вас опасно мало воды. Что вы можете сделать, чтобы не потерять больше драгоценного h3O? Закройте устьица! Как растения это делают? Абсцизовая кислота попадает в замыкающие клетки, сигнализируя о нехватке воды.Защитные клетки привлекают внимание, и поток заряженных частиц выходит из замыкающих ячеек, что впоследствии заставляет воду внутри защитной клетки также уходить. Створковые клетки сморщиваются, а устьица закрываются! Вода больше не может выходить из растения через устьица.

Это краткий обзор пяти основных типов гормонов растений: ауксина, гиббереллина, цитокинина, этилена и абсцизовой кислоты. Помните, что гормоны являются небольшими мощными химическими посредниками, но они потеряют свою эффективность, если будут оставаться поблизости и накапливаться в тканях растения.Так что со временем они ломаются и заменяются.

О растительных гормонах можно узнать гораздо больше! Отличный учебник для тех, кто хочет получить все замечательные мельчайшие подробности, — это физиология растений Тайза и Зейгера.

После зимы в северном полушарии, наконец, снова начинает нагреваться. В воздухе витает весна, и все к ней готовятся. Деревья, у которых упали листья, расцветают новыми побегами и цветами. Мы знаем, что листья вернутся, когда придет весна, и мы просто принимаем это как должное, но давайте быстро посмотрим, что происходит на самом деле.

Рецептор гормона роста — обзор

GHR и GHBP

Рецепторы гормона роста (GHR) были обнаружены на поверхности клеток многих тканей по всему телу, включая печень, мышцы, жировую ткань и почки, а также в ранних эмбриональных и эмбриональных клетках. ткань. Хотя большинство GHR находится на поверхности клетки и в эндоплазматическом ретикулуме, во многих клетках отмечается выраженная ядерная локализация. 64 Доказательства важности GHR для роста получены в результате исследований людей, экспрессирующих различные мутации, локализованные в гене GHR , которые приводят к карликовому фенотипу и состоянию нечувствительности к GH.

GHR является членом семейства гемопоэтических цитокинов класса 1. Ген GHR человека включает 10 экзонов и приблизительно 90 т.п.н. и кодирует внеклеточный домен, небольшой трансмембранный домен и внутриклеточный домен. Кодирующая белок область гена GHR кодируется экзонами 2-10. Экзон 2 гена GHR кодирует секреторный сигнальный пептид и первые шесть аминокислот зрелой формы белка; экзоны с 3 по 7 кодируют внеклеточный домен, экзон 8 — трансмембранный домен, а экзоны 9 и 10 — внутриклеточный домен.

Внеклеточная часть GHR состоит из двух доменов фибронектина типа III, каждый из которых содержит семь β-цепей, расположенных в виде сэндвича из двух антипараллельных β-листов. 39 Стабилизация структуры GHR представляет собой солевой мостик между Arg 39 и Asp 132 и водородные связи между Arg 43 и Glu 169. 39 Кроме того, GHR содержит семь остатков цистеина во внеклеточном домене 39 ; шесть в связывающем домене GH образуют три дисульфидные связи в активной сигнальной конформации и помогают рецептору поддерживать свою правильную структуру. 65 Van den Eijnden и его коллеги после изучения эффектов замены Cys остатками Ser и Ala предположили, что средняя дисульфидная связь, Cys83-Cys94, важна для связывания лиганда, тогда как удаление дисульфидной связи Cys108-Cys122 имеет незначительное влияние на GH-индуцированную внутриклеточную передачу сигналов. 65 GHR имеет период полураспада в клетке приблизительно 1 час и постоянно усваивается и разлагается даже в отсутствие GH посредством двух известных механизмов: эндоцитоза и расщепления эктодомена.Были опубликованы превосходные обзоры молекулярных аспектов GHR, которые цитируются здесь. 40,64

В дополнение к мембраносвязанному GHR существует растворимая форма, которая состоит из части внеклеточного домена GHBP. У мышей и крыс GHBP кодируется дополнительным экзоном гена GHR , а именно экзоном 8A, и продуцируется альтернативным сплайсингом мРНК предшественника GHR. У других позвоночных он генерируется протеолитическим расщеплением внеклеточного домена GHR.Сообщалось, что металлопротеазный фермент некроза опухоли (TNF) -α (TACE / ADAM-17) действует на поверхностный GHR, генерируя GHBP. 67 Функция GHBP до конца не изучена, но он может модулировать активность GH, увеличивая период полужизни в сыворотке или снижая его способность связывать GHR. Для получения дополнительной информации читатель может обратиться к обзорному документу о GHBP. 68

Взаимодействие GH / GHR

Исследование кристаллической структуры 2,8 Å комплекса между GH и внеклеточным доменом GHR, продуцируемого Escherichia coli (GHBP), продемонстрировало, что комплекс состоит из одной молекулы GH и две молекулы GHR (рис.20-6). 39 Кроме того, кристаллическая структура показывает, как несимметричная молекула, то есть GH, связывается с двумя копиями GHR, при этом один из GHR связывается с высоким сродством с молекулой GH в сайте 1, и с более слабым связыванием между Сайт 2 GH и второй GHR.

Модель активации GHR постулирует, что GH индуцирует димеризацию GHR и, следовательно, активацию и передачу сигналов, при которых большинство аминокислотных остатков на двух поверхностях связывания действуют аддитивным образом. 70 Кроме того, GHR содержит GH-индуцированный домен димеризации, в котором Cys 241 подвергается GH-индуцированному межмолекулярному дисульфидному связыванию, таким образом соединяя два GHR. Восемь аминокислотных остатков GHR участвуют во взаимодействиях солевого мостика и водородных связей во внеклеточном домене димеризации. 39 Из этих восьми остатков пять важны для GH / GHR-опосредованной передачи сигнала, а именно Ser 145, His 150, Asp 152, Try 200 и Ser 201, но не Leu 146 или Thr 147.Это исследование, а также другие исследования с использованием моноклональных антител для индукции ответа GH, 71 предполагают, что индуцированное GH конформационное изменение GHR необходимо для полного биологического ответа. Кроме того, тонкие, но значимые различия между структурами сокристаллов 1-GH / 2-GHR 43 и 1-GH / 1-GHR 72 предполагают, что конформационные изменения действительно происходят в комплексе один лиганд / два рецептора.

Хотя большинство, если не все эти интерактивные исследования GH / GHBP используют негликозилированный, бактериально экспрессируемый GHBP, а не связанный с мембраной GHR, взаимодействие одного GH с двумя GHBP было экстраполировано на взаимодействие GH с GHBP in vivo. GHR.Это открытие привело к теории последовательного механизма связывания, в котором GH связывается с двумя GHR. 69 В этой модели GH должен сначала связываться с одним GHR, используя сайт связывания с высокоаффинным рецептором, который впоследствии позволяет связываться со вторым рецептором. Сайт связывания 1 GH расположен в остатках, идентифицированных исследованиями мутагенеза со сканированием Ala, 44 , то есть α-спираль I, петля между аминокислотами с 54 по 74 и α-спираль IV. Сайт связывания 2 расположен на N-конце (Ile 4) и третьей α-спирали, а именно Gly 120.Модель предсказывает, что Tyr 104 GHR «вписывается» в «щель» третьей α-спирали GH. Как указывалось ранее, 52 Копчик и его коллеги предположили, что причина того, что GH-Gly120Arg действует как GHRA, заключается в том, что замена Arg на Gly в позиции 120 блокирует или ингибирует «второй» GHR от правильного взаимодействия со связывающим сайтом 2 на Молекула GH. Это могло бы ингибировать правильную или функциональную GH-индуцированную димеризацию GHR. Эти данные хорошо подтверждают теорию «расщелины», относящуюся к взаимодействию GH Gly 120 со второй мишенью. 52 Важность GH-индуцированной димеризации GHR у людей подтверждается обнаружением мутации аденина в гуанин в гене GH , которая приводит к превращению Asp112 в Gly. В гетерозиготном состоянии эта мутация считается причиной карликовости у ребенка женского пола, при этом кодируемый аналог GH связывается с GHR in vitro, но не вызывает димеризацию GHR и активацию JAK2 и STAT5. 55

Более поздние исследования кардинально изменили теорию димеризации, индуцированной GH.Работа Gent и соавторов, 60 , которые использовали коиммунопреципитацию и усеченные GHR, меченные эпитопами, убедительно показали, что лиганд-независимая димеризация GHR происходит в эндоплазматическом ретикулуме и на клеточных мембранах независимо от связывания GH. 60 Кроме того, исследования с GHRA (bGH Gly119Arg, GH Gly120Lys; B2036 и пегвисомант) продемонстрировали, что эти антагонисты существуют в комплексе с двумя GHR и правильно усваиваются. 59,61 Таким образом, результаты показали, что GHRA не предотвращают ни димеризацию GHR, ни интернализацию, но они мешают правильной или функциональной димеризации GHR.Это привело к предложенной модели связывания GH с конститутивно гомодимеризованным GHR, вызывая структурные изменения, которые приводят к активации JAK2 и передаче сигнала. 64

Механизм, с помощью которого связывание GH превращает неактивный пре-димеризованный GHR в его активную конформацию, остается неясным. Однако было показано, что состав и / или длина трансмембранного домена не влияет на GH-индуцированную димеризацию GHR. 73 Кроме того, из-за мутации сайта 2 в GHR было показано, что этот сайт не является существенным для GHR для достижения его активной конформации (идентифицированной дисульфидными связями GHR) и для запуска последующей внутриклеточной передачи сигнала.Кроме того, внеклеточный домен GHR демонстрирует существенную гибкость для достижения активной конформации в ответ на GH и даже будет вмещать димеры GH-GH. 74 Было показано, что взаимодействие GH с GHR вызывает вращение двух GHR относительно друг друга, что приводит к изменению положения внутриклеточного домена GHR, приводя каталитические домены связанных молекул JAK2 в положение для трансфосфорилирования ( сначала к молекулам JAK2, затем к рецепторным тирозинам в цитоплазматическом домене GHR, который обеспечивает связывание адаптерных белков, а также прямое фосфорилирование целевых белков). 40,75 Эти элегантные данные о взаимодействии GH / GHR и анимированная модель GH-индуцированного вращения GHR, разработанная Уотерсом и его коллегами за последние несколько лет, сильно повлияли и стимулировали исследования взаимодействия GH с GHR и представляют собой плодотворное открытие в области GH. 40,75

Наконец, было показано, что механизмы, ответственные за оборот GHR (протеолиз), влияют на чувствительность GH. Как указывалось ранее, расщепление внеклеточного домена GHR катализируется трансмембранным эктоферментом, называемым TACE (фермент, расщепляющий некроз опухоли-α, также известный как ADAM-17). 67 Протеолиз GHR делает клетки менее чувствительными к последующей GH-индуцированной передаче сигналов за счет подавления количества GHR. Недавние исследования in vivo показывают, что этот механизм подавления рецепторов может также опосредовать десенсибилизацию к GH in vivo. 76 Интересно отметить, что остаток GHR, который возникает в результате металлопротеолиза, далее расщепляется внутри трансмембранного домена ферментом, называемым γ-секретазой, что приводит к высвобождению внутриклеточного домена в цитозоль и его накоплению в ядре.Последствия этой индуцибельной ядерной локализации внутриклеточного домена GHR пока неизвестны, но могут указывать на новые GHR-зависимые сигнальные пути.

Мы коснулись лишь некоторых структурных характеристик GHR. Для более исчерпывающего обзора этого предмета читателю отсылаем к обзорам Brooks and Waters 40 и Brooks и его коллеги. 64

Гормон роста (соматотропин)

Гормон роста (соматотропин)

Гормон роста — это белковый гормон, состоящий примерно из 190 аминокислот, который синтезируется и секретируется клетками, называемыми соматотрофами, в передней доле гипофиза.Он является основным участником контроля нескольких сложных физиологических процессов, включая рост и метаболизм. Гормон роста также представляет значительный интерес как лекарственное средство, используемое как для людей, так и для животных.

Физиологические эффекты гормона роста

Важнейшей концепцией в понимании активности гормона роста является то, что он имеет два различных типа эффектов:

  • Прямые эффекты являются результатом связывания гормона роста своего рецептора с клетками-мишенями.Например, жировые клетки (адипоциты) имеют рецепторы гормона роста, и гормон роста стимулирует их расщепление триглицеридов и подавляет их способность поглощать и накапливать циркулирующие липиды.
  • Косвенные эффекты в первую очередь опосредуются инсулиноподобным фактором роста-I (IGF-I), гормоном, который секретируется печенью и другими тканями в ответ на гормон роста. Большинство эффектов гормона роста, способствующих росту, на самом деле обусловлено действием IGF-I на его клетки-мишени.

Помня об этом различии, мы можем обсудить две основные роли гормона роста и его миньона IGF-I в физиологии.

Влияние на рост

Рост — очень сложный процесс, требующий скоординированного действия нескольких гормонов. Основная роль гормона роста в стимулировании роста тела состоит в том, чтобы стимулировать печень и другие ткани к секреции IGF-I. IGF-I стимулирует пролиферацию хондроцитов (хрящевых клеток), что приводит к росту костей.Гормон роста, по-видимому, оказывает прямое влияние на рост костей, стимулируя дифференцировку хондроцитов.

IGF-I также играет ключевую роль в росте мышц. Он стимулирует как дифференцировку, так и пролиферацию миобластов. Он также стимулирует поглощение аминокислот и синтез белка в мышцах и других тканях.

Метаболические эффекты

Гормон роста оказывает важное влияние на метаболизм белков, липидов и углеводов. В некоторых случаях было ясно продемонстрировано прямое действие гормона роста, в других, IGF-I считается критическим посредником, а в некоторых случаях оказывается, что играют роль как прямые, так и косвенные эффекты.

  • Обмен белков: В целом гормон роста стимулирует анаболизм белков во многих тканях. Этот эффект отражает повышенное поглощение аминокислот, усиление синтеза белка и снижение окисления белков.
  • Жировой обмен: Гормон роста усиливает утилизацию жира, стимулируя расщепление и окисление триглицеридов в адипоцитах.
  • Углеводный обмен: Гормон роста — один из гормонов, которые служат для поддержания уровня глюкозы в крови в пределах нормы.Часто говорят, что гормон роста обладает антиинсулиновой активностью, потому что он подавляет способность инсулина стимулировать поглощение глюкозы периферическими тканями и усиливать синтез глюкозы в печени. Как это ни парадоксально, введение гормона роста стимулирует секрецию инсулина, что приводит к гиперинсулинемии.
Контроль секреции гормона роста

Производство гормона роста регулируется многими факторами, включая стресс, физические упражнения, питание, сон и сам гормон роста.Однако его основными регуляторами являются два гормона гипоталамуса и один гормон желудка:

  • Гормон высвобождения гормона роста (GHRH) представляет собой гипоталамический пептид, который стимулирует как синтез, так и секрецию гормона роста.
  • Соматостатин (SS) представляет собой пептид, продуцируемый несколькими тканями организма, включая гипоталамус. Соматостатин подавляет высвобождение гормона роста в ответ на GHRH и другие стимулирующие факторы, такие как низкая концентрация глюкозы в крови.
  • Грелин — пептидный гормон, секретируемый желудком. Грелин связывается с рецепторами соматотрофов и сильно стимулирует секрецию гормона роста.

Секреция гормона роста также является частью петли отрицательной обратной связи с участием IGF-I. Высокий уровень IGF-I в крови приводит к снижению секреции гормона роста не только за счет прямого подавления соматотрофа, но и за счет стимуляции высвобождения соматостатина из гипоталамуса.

Гормон роста также подавляет секрецию GHRH и, вероятно, оказывает прямое (аутокринное) ингибирующее действие на секрецию соматотрофа.

Интеграция всех факторов, влияющих на синтез и секрецию гормона роста, приводит к пульсирующему паттерну высвобождения. Базальные концентрации гормона роста в крови очень низкие. У детей и молодых людей наиболее интенсивный период высвобождения гормона роста происходит вскоре после начала глубокого сна.

Болезненные состояния

Состояния как дефицита, так и избытка гормона роста являются очень очевидным свидетельством роли этого гормона в нормальной физиологии. Такие нарушения могут отражать поражения либо в гипоталамусе, либо в гипофизе, либо в клетках-мишенях. Состояние дефицита может быть результатом не только недостаточности выработки гормона, но и реакции клетки-мишени на гормон.

Клинически дефицит гормона роста или дефекты его связывания с рецептором рассматриваются как задержка роста или карликовость. Проявление дефицита гормона роста зависит от возраста начала заболевания и может быть результатом наследственного или приобретенного заболевания.

Эффект чрезмерной секреции гормона роста также очень зависит от возраста начала и рассматривается как два различных расстройства:

  • Гигантизм является результатом чрезмерной секреции гормона роста, которая начинается у маленьких детей или подростков. Это очень редкое заболевание, обычно возникающее в результате соматотропной опухоли. Одним из самых известных гигантов был человек по имени Роберт Уодлоу. При рождении он весил 8,5 фунтов, но к 5 годам был 105 фунтов и 5 футов 4 дюйма в высоту.Роберт достиг взрослого веса 490 фунтов и роста 8 футов 11 дюймов. Умер в 22 года.
  • Акромегалия возникает в результате чрезмерной секреции гормона роста у взрослых, обычно в результате доброкачественных опухолей гипофиза. Начало этого расстройства обычно внутриутробно и длится несколько лет. Клинические признаки акромегалии включают чрезмерный рост конечностей, отек мягких тканей, аномалии строения челюсти и сердечные заболевания. Избыток гормона роста и IGF-I также приводит к ряду метаболических нарушений, включая гипергликемию.
Фармацевтическое и биотехнологическое использование гормона роста

В прошлом гормон роста, очищенный из гипофизов человеческих трупов, использовался для лечения детей с серьезной задержкой роста. В последнее время практически неограниченные поставки гормона роста, производимого с использованием технологии рекомбинантной ДНК, привели к ряду других применений для популяций людей и животных.

Гормон роста человека обычно используется для лечения детей с патологически низким ростом.Есть опасения, что эта практика будет распространена на лечение практически нормальных детей — так называемая «улучшающая терапия» или гормон роста по требованию. Точно так же некоторые использовали гормон роста для улучшения спортивных результатов. Хотя терапия гормоном роста в целом безопасна, она не так безопасна, как отсутствие терапии, и влечет за собой непредсказуемые риски для здоровья. Родители, которые запрашивают терапию гормоном роста для детей с нормальным ростом, явно заблуждаются.

Роль гормона роста в нормальном старении остается малоизученной, но некоторые косметические симптомы старения, по-видимому, поддаются терапии гормоном роста.Это активная область исследований, и в ближайшем будущем, несомненно, появятся дополнительная информация и рекомендации о рисках и преимуществах.

Гормон роста в настоящее время одобрен и продается для увеличения производства молока у молочного скота. Нет сомнений в том, что введение соматотропина крупного рогатого скота лактирующим коровам приводит к увеличению надоев и, в зависимости от способа содержания коров, может быть экономически выгодной терапией. Однако этот подход вызывает множество споров даже среди молочных фермеров.Ясно одно: употребление молока крупного рогатого скота, обработанного гормоном роста крупного рогатого скота, не представляет опасности для здоровья человека.

Еще одно применение гормона роста в животноводстве — обработка растущих свиней гормоном роста свиньи. Было продемонстрировано, что такое лечение значительно стимулирует рост мышц и уменьшает отложение жира.

Расширенные и дополнительные темы
  • Рецептор гормона роста и механизм действия
  • Гормон роста и старение
  • Применение гормона роста в сельском хозяйстве

Обновлено 2018.Отправляйте комментарии на [email protected]

Боснийский перевод этой страницы, сделанный Аминой Дугалич, доступен по адресу Bosnian Translation

.

Французский перевод этой страницы, сделанный Жаном-Этьеном Бергемером, доступен по адресу French Translation

.

Словенский перевод этой страницы, сделанный Андрияной Савичевич, доступен по адресу Slovenian Translation

.

Украинский перевод этой страницы, сделанный Еленой Червоной, доступен по адресу Ukrainian Translation

.

Эндокринная система: типы гормонов

Гормоны — это молекулы, которые несут инструкции более чем дюжина эндокринных желез и тканей в клетки по всему телу.У людей есть около 50 различных известных гормонов, которые различаются по их структура, действие и реакция. Они контролируют разнообразие биологических процессов, включая рост мышц, частоту сердечных сокращений, менструальные циклы и голод.

Гормоны перемещаются по телу либо с током крови. или в жидкости вокруг клеток в поисках клеток-мишеней. Один раз гормоны находят целевую клетку, они связываются со специфическим белком рецепторы внутри или на поверхности клетки и особенно изменить деятельность клетки.Белковый рецептор считывает сообщение гормона и выполняет инструкции либо влияние на экспрессию генов или изменение активности клеточного белка. Эти действия вызывают множество быстрых и долгосрочных ответных действий. эффекты.

Гормоны различаются по целевому диапазону. Некоторые виды гормонов может связываться с совместимыми рецепторами, обнаруженными во многих разных клетках по всему телу. Другие гормоны более специфичны, нацелены только одна или несколько тканей.Например, эстрогены, женские половые гормоны, могут регулировать функцию, связываясь со специальными эстрогенами рецепторные участки в клетках матки, груди и костей.

Кроме того, одна и та же ячейка может выступать в качестве целевой для многих разные регуляторные молекулы. Например, та же матка, клетки груди и кости, принимающие эстрогены, также содержат прогестерон, рецепторы андрогенов, глюкокортикоидов, витамина D и витамина A.

Гормоны классифицируются (разделены на группы) в соответствии с на то, как они перемещаются в организме, и на их химическую структуру.

Паракринный, аутокринный и синаптический — три типа локальных гормональная сигнализация. При паракринной передаче сигналов высвобождаются гормоны. в жидкость между клетками (интерстициальная жидкость) и распространяются к ближайшим клеткам-мишеням. Гормоны, влияющие на секрецию или другие процессы в тех же клетках, которые их выпустили, говорят автокринные связисты. Более специализированный синаптический передача сигналов происходит между нейронами (нервными клетками, которые производят вверх по нервной системе) и между нейронами и мышечными клетками, позволяя нервным клеткам общаться друг с другом и с мышцами.


КРЕДИТ ИЗОБРАЖЕНИЯ: OpenStax, CNX.


Химическая промышленность Структуры
Гормоны также сгруппированы по химической структуре. Структуры определить, предпочитает ли гормон быть окруженным водой или жир (водный или жирорастворимый), определяющий:

Большинство водорастворимых гормонов, таких как производные аминокислот и пептиды, могут свободно перемещаться в крови, потому что им «нравится» вода.Однако они отталкиваются липидными или жировыми структурами. такие как мембраны, которые окружают клетку и ядро. Так как из этого, эти гормоны обычно связываются с рецепторными участками на снаружи клетки и сигнал оттуда.

Жирорастворимые гормоны, такие как половые гормоны, стероиды, эстрогены и андрогены, являются жирорастворимыми и водоотталкивающими. Это, им «нравятся» липидные или жировые структуры, такие как окружающие клетки, но обычно отталкиваются водянистыми участками.Стероиды обычно перемещаются к своим клеткам-мишеням, прикрепленным к специальный белок-носитель, который «любит» воду (например, как, глобулин, связывающий половые стероидные гормоны, и сывороточный альбумин). Гормоны отделяются перед переходом в клетку, где они связываются с рецепторами.

Чтобы получить более полное представление об этом, представьте себе масло и воду. В два не смешиваются и разделяются на отдельные слои. В таком случае, производные аминокислот и пептидные гормоны предпочли бы находиться в слое воды, и стероидные гормоны предпочли бы находиться в масляном слое.Специальные белки-носители, которые удобны как в масле, так и в воде может сопровождать пептид и аминокислоту производные молекулы в масло, а молекулы стероидов в вода.

Развитие эндокринной системы

Развитие эндокринной системы

Эндокринная система регулирует рост, метаболизм и гомеостаз тела с помощью гормонов, которые воздействуют на органы через кровоток.

Цели обучения

Опишите эмбриологическое развитие эндокринной системы

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Эндокринная система — это система управления железами без протоков, которые секретируют гормоны в определенных органах.
  • Гормоны действуют как «посланники» и переносятся кровотоком к различным клеткам тела, которые интерпретируют эти сообщения и действуют на них.
  • В эндокринной системе секретируются два типа гормонов: стероидные (или на основе липидов) и нестероидные (на основе белков) гормоны.
  • Основными эндокринными железами являются гипоталамус (нейроэндокринная железа), гипофиз (передняя и задняя доли), щитовидная железа, паращитовидная железа, надпочечник (кора и продолговатый мозг), поджелудочная железа и гонады.
Ключевые термины
  • эндокринный : Производство внутренних секретов, которые переносятся по телу кровотоком.
  • эндокринная система : система управления железами без протоков, которые секретируют гормоны, которые циркулируют через кровоток для воздействия на клетки в определенных органах.
  • гормон : молекула, выделяемая клеткой или железой в одной части тела, которая посылает сообщения, влияющие на клетки в других частях организма.
  • гомеостаз : способность системы или живого организма регулировать свою внутреннюю среду для поддержания стабильного равновесия, например способность теплокровных животных поддерживать постоянную температуру.

Эндокринная система — это система управления железами без протоков, которые секретируют гормоны в определенных органах. Гормоны действуют как посланники, переносимые кровотоком к различным клеткам тела, которые затем интерпретируют эти сообщения и действуют в соответствии с ними. Гормоны отвечают за способность организма поддерживать гомеостаз и реагировать на раздражители.Без гормонов вы не смогли бы расти, поддерживать постоянную температуру, производить потомство или выполнять основные функции, необходимые для жизни.

Эндокринная система обеспечивает электрохимическую связь гипоталамуса головного мозга с органами, контролирующими метаболизм, рост, развитие и воспроизводство в организме. Система регулирует гормоны посредством отрицательной обратной связи, за исключением очень специфических случаев, таких как роды. Повышение активности гормона снижает выработку этого гормона.Иммунная система и другие факторы способствуют поддержанию постоянного уровня гормонов. Основными эндокринными железами являются гипоталамус (нейроэндокринная железа), гипофиз (передняя и задняя доли), щитовидная железа, паращитовидная железа, надпочечники (кора и мозговой слой), поджелудочная железа и гонады.

Роль щитовидной железы

Щитовидная железа — это основная эндокринная железа, участвующая в развитии, и одна из крупнейших эндокринных желез в организме. Он расположен на шее чуть ниже гортани и имеет две доли, по одной по обе стороны от трахеи.Он участвует в выработке гормонов Т3 (трийодтиронин) и Т4 (тироксин). Эти гормоны увеличивают метаболическую активность клеток организма. Дефицит йода в рационе приводит к увеличению щитовидной железы, известному как простой зоб. Щитовидная железа также производит и высвобождает гормон кальцитонин (тиреокальцитонин), который способствует регулированию уровня кальция в крови. Тирокальцитонин снижает концентрацию кальция в крови. Большая часть удаляемого из крови кальция хранится в костях.

Система щитовидной железы : Щитовидная железа контролирует, насколько быстро организм использует энергию, производит белки и насколько чувствителен организм к другим гормонам.

Щитовидная железа представляет собой двухлопастную железу, которая демонстрирует чрезвычайно мощный механизм активного транспорта для поглощения ионов йодида из крови. Когда кровь течет через железу, йодид превращается в активную форму йода, которая соединяется с аминокислотой, называемой тирозином.Затем две молекулы йодированного тирозина объединяются с образованием тироксина. Нормальная щитовидная железа может хранить запасы тироксина в этой связанной форме в течение нескольких недель.

Тиреотропный гормон и тироксин

Ферментативное расщепление тироксина от тиреоглобулина происходит, когда тиреотропный гормон (ТТГ), вырабатываемый гипофизом, попадает в кровь. ТТГ стимулирует определенные важные этапы секреции тироксина, ограничивающие скорость. Разнообразные телесные дефекты, диетические, наследственные или вызванные заболеваниями, могут снизить количество тироксина, попадающего в кровь.Самым популярным из этих дефектов является недостаток йода с пищей. Щитовидная железа увеличивается при постоянном наличии ТТГ из гипофиза, образуя зоб. Это тщетная попытка синтезировать гормоны щитовидной железы при слишком низком уровне йода. Обычно гормоны щитовидной железы действуют на гипофиз, уменьшая стимуляцию щитовидной железы через петлю отрицательной обратной связи. При зобе петля обратной связи нарушается, что приводит к постоянной стимуляции щитовидной железы и неизбежному выпячиванию на шее.Заболеваемость зобом резко снизилась за счет добавления йода в поваренную соль.

Тироксин стимулирует окислительный метаболизм в клетках и увеличивает потребление кислорода и выработку тепла в большинстве тканей тела, за исключением мозга. Тироксин также необходим для нормального роста, вероятно, за счет воздействия гормона роста на синтез белка. Отсутствие тироксина значительно снижает способность гормона роста стимулировать поглощение аминокислот и синтез РНК.Тироксин также играет решающую роль в тесно связанной области развития органов, особенно центральной нервной системы.

Заболевания щитовидной железы

Гипотиреоз возникает из-за недостаточного количества тироксина с симптомами, вызванными снижением скорости окислительных реакций высвобождения энергии в клетках организма. Гипотиреоз у детей, состояние, известное как кретинизм, может привести к умственной отсталости, карликовости и стойкой половой незрелости. Иногда щитовидная железа вырабатывает слишком много тироксина — состояние, известное как гипертиреоз.Это состояние вызывает такие симптомы, как аномально высокая температура тела, обильное потоотделение, высокое кровяное давление, потеря веса, раздражительность, мышечная боль и слабость. Гипертиреоз лечится частичным удалением или частичным радиационным разрушением железы. Совсем недавно было обнаружено несколько лекарств, подавляющих активность щитовидной железы, и их применение заменяет хирургическое лечение. Заболевания щитовидной железы требуют пожизненного лечения. Чтобы отрегулировать как добавку, так и подавление функции щитовидной железы, могут потребоваться месяцы или даже годы.

Эндокринная система : Основные эндокринные железы. (Мужчина слева, женщина справа.) 1. Шишковидная железа 2. Гипофиз 3. Щитовидная железа 4. Тимус 5. Надпочечник 6. Поджелудочная железа 7. Яичник 8. Яичко

Старение и эндокринная система

Старение влияет на три оси гормонов: гормон роста / инсулиноподобный фактор роста I, кортизол / дегидроэпиандростерон и тестотерон / эстрадиол.

Цели обучения

Оценить эффекты гормональных осей, на которые влияет старение

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Эндокринная система состоит из желез и органов, вырабатывающих и выделяющих гормоны.Три наиболее важных гормональных оси в эндокринной системе, на которую влияет старение, — это гормон роста (GH) / инсулиноподобный фактор роста I (IGF-I), кортизол / дегидроэпиандростерон (DHEA) и тестостерон / эстрадиол.
  • Соматопауза — это термин, используемый для описания изменения оси GH / IGF-I, которое включает снижение продукции и чувствительности к GH и IGF-I. Как правило, секреция GH снижается на 14% с каждым десятилетием жизни.
  • Снижение секреции GH гипофизом связано с потерей массы скелетных мышц, повышенным ожирением и другими пагубными эффектами старения.Уменьшение количества циркулирующего GH и, следовательно, IGF-I приводит к ослаблению костей с пониженной плотностью.
  • ДГЭА достигает пика в середине 20-х годов, а затем постепенно снижается с возрастом (так называемая адренопауза). Кортизол остается относительно неизменным с возрастом, вызывая дисбаланс гормонов и, таким образом, нарушая иммунную функцию.
  • Менопауза / андропауза означает снижение выработки и циркуляции эстрадиола у женщин и тестостерона у мужчин. В дополнение к их роли в воспроизводстве и росте, оба гормона демонстрируют нейропротекторные эффекты и, как предполагается, уменьшают последствия болезни Альцгеймера.
Ключевые термины
  • инсулиноподобный фактор роста I : Также называемый соматомедином С, белок, который у человека кодируется геном IGF1.
  • эстрадиол : мощный эстрогенный гормон ((17) -эстра-1,3,5-триен-3,17-диол), продуцируемый в яичниках самок позвоночных; синтетическое соединение используется в медицине для лечения дефицита эстрогена и рака груди.
  • кортизол : Астероидный гормон (также называемый гидрокортизоном), вырабатываемый корой надпочечников, который регулирует метаболизм углеводов и поддерживает кровяное давление.
  • дегидроэпиандростерон : андрогенный гормон, секретируемый корой надпочечников. Синтетическая версия используется в качестве пищевой добавки.
  • тестостерон : стероидный гормон, продуцируемый в основном в семенниках мужчины и отвечающий за развитие его вторичных половых признаков.

Эндокринная система состоит из желез и органов, которые вырабатывают и выделяют гормоны, которые по-разному влияют на организм и помогают контролировать функции, включая гомеостаз тканей, рост и развитие, размножение, реакцию на стресс и метаболизм.

Три наиболее важных гормональных оси в эндокринной системе, на которые влияет старение, включают гормон роста (GH) / инсулиноподобный фактор роста I (IGF-I), кортизол / дегидроэпиандростерон (DHEA) и тестостерон / эстрадиол.

Ось гормона роста (GH) / инсулиноподобного фактора роста I (IGF-I)

Соматопауза — это термин, используемый для описания изменения оси GH / IGF-I, которое включает снижение продукции и чувствительности к GH и IGF-I. Как правило, секреция GH снижается на 14% с каждым десятилетием жизни.В развивающемся человеческом организме GH из передней доли гипофиза стимулирует выработку и высвобождение IGF-I печенью, который затем переносится в кровь, чтобы стимулировать рост мышц и костей.

Снижение передачи сигналов IGF-I, дефицит GH и устойчивость к GH вызывают замедленное старение и увеличение продолжительности жизни в моделях на животных, что резко контрастирует с эффектами GH / IGF-I у людей. Снижение секреции GH гипофизом связано с потерей массы скелетных мышц, повышенным ожирением и другими пагубными последствиями старения у пожилых людей.Причина противоположного действия GH / IGF-I у разных видов в настоящее время не выяснена.

С возрастом уменьшение количества циркулирующего GH и, следовательно, IGF-I приводит к ослаблению костей с низкой минеральной плотностью костей (BMD). В дополнение к более низким циркулирующим количествам IGF-I, на животных моделях было показано, что чувствительность костей к этому белку снижается. Это может быть связано с уменьшением сигнальных путей IGF-I с возрастом клеток. Связывание IGF-I с его рецепторами обычно инициирует сигнальные каскады, включающие фосфорилирование внеклеточной сигнальной киназы (ERK 1/2) и циклин-зависимой киназы (AKT).Эти два пути объединяются, чтобы способствовать пролиферации и выживанию остеобластов.

Кортизол / дегидроэпиандростерон (DHEA)

Еще одна гормональная ось, которая изменяется с возрастом, — это ось кортизола / ДГЭА. Гипотальм-гипофиз-надпочечники играют важную роль в контроле иммунной функции. Два гормона надпочечников, ДГЭА и кортизол, оказывают противоположное влияние на функцию иммунной системы, при этом ДГЭА обычно повышает иммунитет, а кортизол подавляет его. DHEA высвобождается из коры надпочечников в ответ на адренокортикотропный гормон (АКТГ).ДГЭА достигает пика в середине 20-х годов, а затем постепенно снижается с возрастом (так называемая адренопауза), потенциально достигая всего 5% от исходного уровня. Кортизол остается относительно неизменным с возрастом, вызывая дисбаланс гормонов и, таким образом, нарушая иммунную функцию. Глюкокортикоиды (ГК), такие как кортизол, также реагируют на АКТГ и выделяются надпочечниками. Одним из специфических механизмов подавления иммунной системы ГК является ингибирование ингибитора. Ядерный фактор каппа B, фактор транскрипции, ингибирует индуцированный активацией апоптотический ответ (запрограммированную гибель клеток), который становится более распространенным с возрастом.ГК ингибируют этот фактор транскрипции, что, в свою очередь, снижает ингибирование апоптоза.

Тестостерон / эстрадиол

Менопауза / андропауза означает снижение выработки и циркуляции эстрадиола (эстрогена) у женщин и тестостерона у мужчин. Тестостерон — это стероидный гормон, секретируемый клетками Лейдига, который может действовать на многие органы-мишени, приводя к развитию вторичных половых признаков и скачку роста в период полового созревания. Эстрадиол является женским эквивалентом тестостерона и секретируется клетками гранулезы.Это также стероид, который действует непосредственно на многие органы-мишени для развития вторичных половых признаков и подготовки матки к потенциальной беременности каждый месяц.

Помимо своей роли в воспроизводстве и росте, как эстроген, так и тестостерон демонстрируют нейропротекторные эффекты и, как предполагается, уменьшают эффекты болезни Альцгеймера (БА). БА характеризуется возрастными отложениями белка в головном мозге. В частности, белок бета-амилоид (Ab) накапливается в уязвимых областях мозга и играет центральную роль в прогрессировании AD.In vitro клетки, обработанные тестостероном, демонстрировали снижение высвобождения антител. Однако эффекты тестостерона не так сильны, как у эстрогена. Эстроген действует на ядро ​​клетки, связываясь с ядерной эндоплазматической сетью (ER). Как только он связывается с ER, запускается серия этапов активации, приводящих к связыванию комплекса эстроген-ER с эстроген-чувствительным элементом (ERE). Эта единица опосредует экспрессию нейротрофических факторов в головном мозге, что способствует нейропротекции.Кроме того, эстроген оказывает антиоксидантный эффект на клеточном уровне, поскольку он может остановить окисление, вызванное воздействием антител. В результате эффекты AD уменьшаются в присутствии как эстрогена, так и тестостерона. Таким образом, снижение этих гормонов при нормальном старении делает мозг более уязвимым для БА наряду с другими патологиями. Уровень эстрогена особенно резко падает во время менопаузы.

Нормальный мозг и мозг, пораженный болезнью Альцгеймера : сочетание двух диаграмм мозга в одной для сравнения.В левом нормальном мозге, в правом полушарии человека с болезнью Альцгеймера. Эстроген и тестостерон демонстрируют нейропротекторные эффекты и, как предполагается, играют роль в снижении последствий болезни Альцгеймера.

Контроль клеточного цикла

Результаты обучения

  • Определите важные контрольные точки в делении клеток

Длина клеточного цикла сильно различается даже внутри клеток одного организма.У людей частота обновления клеток колеблется от нескольких часов на раннем этапе эмбрионального развития до в среднем от двух до пяти дней для эпителиальных клеток и до всей жизни человека, проведенного в G 0 специализированными клетками, такими как корковые нейроны. или клетки сердечной мышцы. Также существует вариация времени, которое клетка проводит в каждой фазе клеточного цикла. Когда быстро делящиеся клетки млекопитающих выращивают в культуре (вне тела при оптимальных условиях роста), продолжительность цикла составляет около 24 часов.В быстро делящихся человеческих клетках с 24-часовым клеточным циклом фаза G 1 длится примерно девять часов, фаза S длится 10 часов, фаза G 2 длится примерно четыре с половиной часа и фаза M длится примерно полчаса. У ранних зародышей плодовых мушек клеточный цикл завершается примерно за восемь минут. Время событий клеточного цикла контролируется механизмами, которые являются как внутренними, так и внешними по отношению к клетке.

Регулирование клеточного цикла внешними событиями

И инициация, и ингибирование клеточного деления запускаются внешними по отношению к клетке событиями, когда она собирается начать процесс репликации.Событие может быть таким простым, как смерть соседней клетки, или столь же масштабным, как выброс гормонов, способствующих росту, таких как гормон роста человека (HGH). Недостаток гормона роста может подавлять деление клеток, приводя к карликовости, тогда как избыток гормона роста может привести к гигантизму. Скученность клеток также может препятствовать делению клеток. Другой фактор, который может инициировать деление клетки, — это размер клетки; по мере роста клетки она становится неэффективной из-за уменьшения отношения поверхности к объему. Решение этой проблемы — разделить.

Независимо от источника сообщения, ячейка получает сигнал, и серия событий внутри ячейки позволяет ей перейти в промежуточную фазу. Двигаясь вперед от этой начальной точки, все параметры, требуемые во время каждой фазы клеточного цикла, должны быть соблюдены, иначе цикл не может продолжаться.

Правила на внутренних контрольно-пропускных пунктах

Важно, чтобы продуцируемые дочерние клетки были точными дубликатами родительской клетки. Ошибки в дупликации или распределении хромосом приводят к мутациям, которые могут передаваться каждой новой клетке, полученной из аномальной клетки.Чтобы предотвратить дальнейшее деление скомпрометированной клетки, существуют механизмы внутреннего контроля, которые работают в трех основных контрольных точках клеточного цикла. Контрольная точка — это одна из нескольких точек в цикле эукариотической клетки, в которой переход клетки к следующей стадии цикла может быть остановлен до тех пор, пока условия не станут благоприятными. Эти контрольные точки возникают ближе к концу G 1 , на переходе G 2 / M и во время метафазы (рисунок 1).

Рисунок 1. Клеточный цикл контролируется на трех контрольных точках.Целостность ДНК оценивается на контрольно-пропускном пункте G 1 . Правильная дупликация хромосом оценивается на контрольной точке G 2 . Присоединение каждой кинетохоры к волокну веретена оценивается в контрольной точке M.

G

1 КПП

Контрольная точка G 1 определяет, все ли условия благоприятны для продолжения деления клеток. Контрольная точка G 1 , также называемая точкой ограничения (у дрожжей), является точкой, в которой клетка необратимо присоединяется к процессу клеточного деления.Внешние воздействия, такие как факторы роста, играют большую роль в переносе клетки через контрольную точку G 1 . Помимо адекватных резервов и размера клеток, на контрольно-пропускном пункте G 1 проводится проверка на повреждение геномной ДНК. Ячейка, не отвечающая всем требованиям, не сможет перейти в фазу S. Ячейка может остановить цикл и попытаться исправить проблемное состояние, или ячейка может перейти в G 0 и ожидать дальнейших сигналов, когда условия улучшатся.

G

2 КПП

Контрольная точка G 2 блокирует вход в митотическую фазу, если не выполняются определенные условия. На контрольной точке G 1 оцениваются размер клеток и запасы белка. Однако наиболее важная роль контрольной точки G 2 — гарантировать, что все хромосомы реплицированы и реплицируемая ДНК не повреждена. Если механизмы контрольной точки обнаруживают проблемы с ДНК, клеточный цикл останавливается, и клетка пытается либо завершить репликацию ДНК, либо восстановить поврежденную ДНК.

M КПП

Контрольная точка M возникает ближе к концу метафазной стадии кариокинеза. Контрольная точка M также известна как контрольная точка веретена, потому что она определяет, все ли сестринские хроматиды правильно прикреплены к микротрубочкам веретена. Поскольку разделение сестринских хроматид во время анафазы является необратимым этапом, цикл не будет продолжаться до тех пор, пока кинетохоры каждой пары сестринских хроматид не будут прочно закреплены по крайней мере на двух веретенообразных волокнах, выходящих из противоположных полюсов клетки.

Посмотрите, что происходит в контрольных точках G 1 , G 2 и M, загрузив эту анимацию клеточного цикла.

Регулятор молекул клеточного цикла

В дополнение к внутренне контролируемым контрольным точкам существуют две группы внутриклеточных молекул, которые регулируют клеточный цикл. Эти регуляторные молекулы либо способствуют переходу клетки к следующей фазе (позитивная регуляция), либо останавливают цикл (негативная регуляция). Молекулы-регуляторы могут действовать индивидуально или влиять на активность или продукцию других регуляторных белков.Следовательно, отказ одного регулятора может почти не повлиять на клеточный цикл, особенно если одно и то же событие контролируется несколькими механизмами. И наоборот, действие недостаточного или нефункционирующего регулятора может быть широкомасштабным и, возможно, фатальным для клетки, если затронуты несколько процессов.

Положительная регуляция клеточного цикла

Две группы белков, называемые циклинами и циклинзависимыми киназами (Cdks), отвечают за прохождение клетки через различные контрольные точки.Уровни четырех циклиновых белков колеблются на протяжении клеточного цикла предсказуемым образом (рис. 2). Повышение концентрации циклиновых белков вызывается как внешними, так и внутренними сигналами. После того, как клетка переходит на следующую стадию клеточного цикла, циклины, которые были активны на предыдущей стадии, разлагаются.

Рис. 2. Концентрации циклиновых белков изменяются на протяжении клеточного цикла. Существует прямая корреляция между накоплением циклина и тремя основными контрольными точками клеточного цикла.Также обратите внимание на резкое снижение уровней циклина после каждой контрольной точки (переход между фазами клеточного цикла), поскольку циклин разрушается цитоплазматическими ферментами. (кредит: модификация работы «WikiMiMa» / Wikimedia Commons)

Циклины регулируют клеточный цикл только тогда, когда они прочно связаны с Cdks. Чтобы быть полностью активным, комплекс Cdk / cyclin также должен фосфорилироваться в определенных местах. Как и все киназы, Cdks представляют собой ферменты (киназы), которые фосфорилируют другие белки. Фосфорилирование активирует белок, изменяя его форму.Белки, фосфорилируемые Cdks, участвуют в продвижении клетки к следующей фазе (рис. 3). Уровни белков Cdk относительно стабильны на протяжении клеточного цикла; однако концентрации циклина колеблются и определяют, когда образуются комплексы Cdk / циклин. Различные циклины и Cdks связываются в определенных точках клеточного цикла и, таким образом, регулируют разные контрольные точки.

Рис. 3. Циклинзависимые киназы (Cdks) представляют собой протеинкиназы, которые при полной активации могут фосфорилировать и, таким образом, активировать другие белки, которые продвигают клеточный цикл мимо контрольной точки.Чтобы стать полностью активированным, Cdk должен связываться с белком циклина, а затем фосфорилироваться другой киназой.

Поскольку циклические колебания уровней циклина основаны на времени клеточного цикла, а не на конкретных событиях, регуляция клеточного цикла обычно происходит либо с помощью одних молекул Cdk, либо комплексов Cdk / циклин. Без определенной концентрации полностью активированных комплексов циклин / Cdk клеточный цикл не может проходить через контрольные точки.

Хотя циклины являются основными регуляторными молекулами, которые определяют поступательный импульс клеточного цикла, существует несколько других механизмов, которые регулируют ход цикла с отрицательными, а не положительными эффектами.Эти механизмы по существу блокируют развитие клеточного цикла до тех пор, пока не будут устранены проблемные условия. Молекулы, препятствующие полной активации Cdk, называются ингибиторами Cdk. Многие из этих молекул-ингибиторов прямо или косвенно контролируют конкретное событие клеточного цикла. Блок, помещенный на Cdks молекулами ингибитора, не будет удален до тех пор, пока не будет выполнено определенное событие, которое отслеживает ингибитор.

Отрицательная регуляция клеточного цикла

Вторая группа регуляторных молекул клеточного цикла — негативные регуляторы.Отрицательные регуляторы останавливают клеточный цикл. Помните, что при положительном регулировании активные молекулы заставляют цикл прогрессировать.

Наиболее изученными негативными регуляторными молекулами являются белок ретинобластомы (Rb), p53 и p21. Белки ретинобластомы представляют собой группу белков-супрессоров опухолей, распространенных во многих клетках. Обозначения 53 и 21 относятся к функциональным молекулярным массам белков (p) в килодальтонах. Многое из того, что известно о регуляции клеточного цикла, получено в результате исследований, проведенных с клетками, утратившими регуляторный контроль.Было обнаружено, что все три из этих регуляторных белков повреждены или нефункциональны в клетках, которые начали бесконтрольно реплицироваться (стали злокачественными). В каждом случае основной причиной неконтролируемого прохождения клеточного цикла была неправильная копия регуляторного белка.

Rb, p53 и p21 действуют в первую очередь на контрольную точку G 1 . p53 — это многофункциональный белок, который оказывает большое влияние на приверженность клетки к делению, потому что он действует, когда в клетках, которые подвергаются подготовительным процессам во время G 1 , есть поврежденная ДНК.Если обнаружена поврежденная ДНК, p53 останавливает клеточный цикл и привлекает ферменты для восстановления ДНК. Если ДНК не может быть восстановлена, p53 может вызвать апоптоз или самоубийство клетки, чтобы предотвратить дублирование поврежденных хромосом. По мере повышения уровня p53 запускается производство p21. p21 обеспечивает остановку цикла, диктуемого p53, путем связывания и ингибирования активности комплексов Cdk / циклин. По мере того, как клетка подвергается большему стрессу, накапливаются более высокие уровни p53 и p21, что снижает вероятность перехода клетки в S-фазу.

Rb оказывает свое регулирующее влияние на другие положительные белки-регуляторы. В основном Rb контролирует размер ячейки. В активном дефосфорилированном состоянии Rb связывается с белками, называемыми факторами транскрипции, чаще всего с E2F (рис.