HORMONA DE CREIXEMENT (SOMATOTROPINA): ESTRUCTURA, FUNCIONS - BIOLOGIA - 2025

La somatotropina (STH) o hormona de creixement (GH per les seves sigles en anglès) és una proteïna relativament petita produïda a nivell de l'adenohipòfisi i involucrada en els processos de desenvolupament, creixement longitudinal de l'organisme i en el control de diversos processos metabòlics.

Es tracta d'una hormona no glandotropa. Les hormones glandotropas de la hipòfisi exerceixen els seus efectes a través de la modificació en la síntesi i alliberament d'altres hormones produïdes en altres glàndules endocrines de la perifèria de l'organisme.

Modificació d'hormones a la hipòfisi (Font: Dubaele / Public domain, via Wikimedia Commons)

Hormones glandotropas són, per exemple la adrenocorticotropina (ACTH), les gonadotropines (FSH i LH) i l'hormona estimulant de la tiroide (TSH).

Les hormones no glandotropas, per la seva banda, i entre les quals s'inclouen la prolactina i l'hormona de creixement, actuen sense el concurs de qualsevol altra glàndula endocrina, ja que exerceixen les seves accions de manera directa sobre les cèl·lules blanc les activitats regulen.

estructura

L'hormona de creixement és una proteïna relativament petita que es presenta en diverses isoformes. La isoforma principal està composta d'uns 191 aminoàcids, té un pes molecular de 22 kDa i prové d'un pèptid precursor més llarg (pre-GH) de 28 kDa, que també es secreta però que no té funcions fisiològiques.

En la seva estructura, la somatotropina sembla evolutivament homòloga a la prolactina ia la somatomamotropina coriònica (CS), produïda aquesta última en la placenta. Tal és la similitud, que es considera que les tres formen una família hormonal.

Estructura aproximada de l'hormona de creixement (Font: Роман Беккер, via Wikimedia Commons)

L'estructura secundària de la somatotropina mostra 4 hèlixs alfa estabilitzades amb dos ponts disulfur, la configuració és necessària per a la interacció de l'hormona amb el seu receptor.

Una dada en relació amb l'estructura, i digne de ser ressaltat, el representa el fet que tot i que les hormones de creixement de diferents espècies posseeixen remarcables similituds amb la humana, només aquesta última, i la dels primats, exerceixen efectes significatius en humans.

funcions

Les funcions de la somatotropina usualment es descriuen com aquelles associades a el desenvolupament i creixement de l'organisme. També les associades a el metabolisme, que inclouen les modificacions en el metabolisme lipídic i el de la glucosa promogudes per l'hormona.

Les funcions de creixement, però, poden també considerar-se de tipus metabòlic, ja que impliquen funcions anabòliques associades a la síntesi de proteïnes, la qual cosa no exclou algunes altres funcions sense associació directa amb el metabolisme com la proliferació cel·lular.

Algunes de les funcions o accions desplegades per la somatotropina les exerceix aquesta hormona de directament sobre els seus teixits blancs, però moltes d'elles són executades per algunes altres substàncies la síntesi i alliberament són estimulades per l'hormona de creixement.

Síntesi d'IGF

La primera línia d'acció de la somatotropina és precisament la síntesi d'aquestes substàncies que es coneixen com a factors de creixement similars a la insulina (IGF), dels quals s'han identificat els tipus 1 i 2. Es designen com IGF1 (el més important) i IGF2, d'acord amb les seves sigles en anglès.

Aquests factors es van conèixer inicialment, i encara se segueixen designant, com a mediadors de l'activitat de la somatotropina o somatomedinas C (IGF1) i A (IGF2) o també com a activitat similar a la insulina no suprimible (NSILA). Són sintetitzats per molts tipus cel·lulars, però es produeixen fonamentalment en el fetge.

Les accions de la STH i de l'IGF1 són molt diverses. Algunes les exerceixen cadascuna d'aquestes substàncies de manera independent, algunes vegades en conjunció i de manera sinergística i algunes altres vegades actuen antagònicament.

Inducció de l'creixement

És aquesta una de les accions més importants promogudes per la somatotropina, però executada en conjunció amb l'IGF1. Encara que tots dos indueixen el creixement de nombrosos teixits corporals, el seu efecte més destacat s'exerceix sobre el creixement de l'esquelet.

Aquest resultat final es produeix per diversos efectes induïts per l'hormona i el IGF1. Inclouen l'augment de l'dipòsit de proteïnes per les cèl·lules condrocíticas i osteogèniques, la major taxa de reproducció d'aquestes cèl·lules i la conversió de condròcits en cèl·lules osteogèniques; tot la qual cosa condueix a l'dipòsit d'os nou.

Durant el creixement i desenvolupament de l'organisme, i abans de el tancament de les epífisis òssies, es va dipositant cartílag nou en les epífisis seguit de la seva conversió en os nou, amb la qual cosa s'allarguen les diàfisis i se separen les epífisis.

El consum progressiu de cartílag epifisari l'esgota i l'os no pot seguir creixent. A la fi de l'adolescència es fonen llavors a cada extrem la diàfisi i l'epífisi i el creixement en longitud dels ossos llargs s'alenteix i finalment s'atura.

Un segon mecanisme pot explicar l'augment en el gruix dels ossos. Els osteoblasts de l'periosti van dipositant os nou sobre el vell, i els osteoclasts van eliminant l'os vell. Si la taxa de deposició supera la d'eliminació el gruix augmenta.

Com l'hormona de creixement exerceix una estimulació intensa sobre els osteoblasts, sota els seus efectes el gruix dels ossos pot seguir augmentant, encara que la seva longitud ja no es modifiqui causa de el tancament de les epífisis.

Afavoriment de el dipòsit de proteïnes en els teixits

Aquest efecte pot aconseguir mitjançant diferents mecanismes: l'augment de l'transport d'aminoàcids a través de les membranes cel·lulars, l'augment en la traducció d'ARN a nivell dels ribosomes, l'augment en la transcripció de l'ADN a ARN en el nucli i una reducció en el catabolisme proteic i dels aminoàcids.

Altres accions metabòliques

En el teixit gras l'hormona de creixement promou la lipòlisi i l'alliberament d'àcids grassos a l'torrent circulatori, amb la qual cosa augmenta la seva concentració en els líquids corporals. A el mateix temps afavoreix en tots els teixits la conversió d'àcids grassos en acetil coenzim A i la seva utilització com a font d'energia.

L'estimulació de la utilització dels greixos, juntament amb l'acumulació de proteïnes pel seu efecte anabolitzant, condueixen a un increment de el teixit magre.

L'increment en la mobilització dels greixos pot ser tan elevat que el fetge produeix quantitats grans d'àcid acetoacético que condueixen a cetosi i es pot generar un fetge gras.

En relació amb el metabolisme dels hidrats de carboni, els efectes de la somatotropina inclouen la disminució de la captació de glucosa en teixit adipós i muscular esquelètic, augment de la producció hepàtica de glucosa i increment de la secreció d'insulina.

Tots aquests efectes es denominen diabetógenos, i una secreció elevada d'hormona de creixement pot reproduir les alteracions metabòliques que acompanyen la diabetis tipus II no insulinodependent.

altres funcions

Les accions anabòliques i mitógenas de la GH i el IGF1 es manifesten també en el creixement i funció de el cor, de fetge, de la melsa, de la tiroide, de l'estafa i de la llengua. L'hormona pot contribuir a l'engrossiment de la pell, a l'estimulació de les glàndules sudorípares i a el creixement de cabells.

En els ronyons augmenta la taxa de filtració glomerular i la síntesi de calcitriol, amb la qual cosa s'afavoreix no només el creixement, sinó també la mineralització de l'os. Promou també l'eritropoesi i la síntesi de fibrinogen i la resposta immune per estimulació dels limfòcits T i els macròfags.

Receptors per a la somatotropina

Les accions de la somatotropina, incloent la promoció de la síntesi dels factors de creixement similars a la insulina, són intervingudes a través de la seva unió amb receptors específics expressats en les membranes de les cèl·lules blanc.

Hi ha dues formes d'aquests receptors, la segona de les quals és una variant curta (truncada) de la primera; manera truncada que inhibeix la funció de l'receptor llarg, i que d'arribar a sobre-expressar-produiria una insensibilitat tissular a l'hormona.

El receptor llarg està format per 638 aminoàcids i té un domini extracel·lular de 250, una hèlix alfa transmembranal d'uns 38 i un domini intracel·lular de 350 aminoàcids. Cada molècula d'somatotropina acaba unint-se a dues molècules de receptor i produint el que s'anomena dimerització de l'receptor.

Aquesta dimerització activa unes proteín quinases JAK2 ubicades als extrems intracel·lulars de cada monòmer de l'receptor i aquestes quinasa actives fosforilen altres substrats com el STAT5 i el mateix receptor de la somatotropina.

Les molècules de STAT5 fosforilades pateixen també una dimerització que les converteix en reguladors molt precisos de l'expressió gènica i la síntesi de proteïnes.

producció

La somatotropina és sintetitzada a nivell de les cèl·lules somatòtropes de l'adenohipòfisi. Aquestes cèl·lules es tenyeixen intensament amb substàncies àcides per la qual cosa se'ls denomina també acidòfiles. Són en conjunt el grup cel·lular més abundant de la glàndula ja que representen un 50% de l'total de 5 tipus diferents.

Hi ha un complex genètic de 5 gens en el braç llarg de l'cromosoma humà 17 que codifica per les diferents isoformes de l'hormona de creixement i de la somatomamotropina coriònica humana (HCS).

Un d'ells és el hGH-N o normal, que codifica la forma més abundant d'hormona de creixement humana que és la citada de 22 kDa i representa el 75% de l'total d'hormona de creixement circulant.

El seu RNA missatger se sotmet a "tall i entroncament" per produir una forma més petita de l'hormona, de 20 kDa, que no té els residus aminoàcids de l'32 a l'46 i representa el 10%.

Un segon gen (hGH-V) s'expressa principalment en la placenta i codifica una forma variant de hGH de la qual només apareixen quantitats significatives a la circulació durant l'embaràs. Els altres 3 gens codifiquen isoformes de somatomamotropina coriònica humana.

alliberament

Tant la síntesi com la secreció o alliberament d'hormona de creixement estan regulades per factors estimuladors i inhibidors d'aquestes funcions.

influències estimuladores

Entre les principals influències humorals estimuladores de la síntesi i la secreció de somatotropina es compten els pèptids GHRH (hormona alliberadora de l'hormona de creixement) i ghrelin.

L'hormona alliberadora d'hormona de creixement (GHRH) és un pèptid hipotalàmic que existeix en dues variants de 40 i 44 aminoàcids respectivament. Condueix en les cèl·lules somatòtropes a la síntesi d'AMPc ia l'activació de l'factor de transcripció PIT1 específic per a l'hormona de creixement.

Ghrelin és un secretagog endogen d'hormona de creixement. És un pèptid d'uns 28 aminoàcids sintetitzat a nivell de l'hipotàlem ia l'estómac. Actua de manera sinergística amb GHRH l'alliberament promou, a el mateix temps que inhibeix la de somatostatina. Actua a través de receptors que activen la fosfolipasa C.

Alguns paràmetres metabòlics com la hipoglicèmia, els baixos nivells d'àcids grassos lliures en sang i concentracions elevades d'aminoàcids són estímuls importants per a la secreció d'hormona de creixement.

Altres factors estimulants que compten són l'estrès agut, la sobrecàrrega corporal, el dolor, els esteroides sexuals (pubertat), la dopamina, l'estimulació de receptors α2, l'acetilcolina, la galanina, la serotonina i la β-endorfina.

influències inhibidores

Entre aquestes es citen la somatostatina o hormona inhibidora de l'alliberament d'hormona de creixement (GHRIH) i la retroalimentació negativa.

La somatostatina és un pèptid hipotalàmic de 14 aminoàcids que inhibeix la secreció, però no la síntesi, de l'hormona de creixement. Una variant llarga, de 28 aminoàcids, és sintetitzada en el tracte gastrointestinal. Les dues variants s'uneixen a el mateix receptor i inhibeixen la síntesi d'AMP cíclic.

Pel que fa a la retroalimentació negativa, la GH alliberada, mitjançant una acció autocrina, inhibeix el seu propi alliberament ulterior. L'IGF1 inhibeix en l'hipotàlem a l'hormona alliberadora d'hormona de creixement i estimula la somatostatina, mentre que inhibeix a la hipòfisi la síntesi de GH.

Alguns paràmetres metabòlics com la hiperglucèmia, els nivells plasmàtics elevats d'àcids grassos lliures i els nivells baixos d'aminoàcids són inhibidors de la secreció de somatotropina.

Inhibidors són també el fred, l'estrès crònic, l'adipositat, la progesterona, els dèficits d'hormones tiroïdals, els dèficits o els excessos de cortisol i l'estimulació de receptors adrenèrgics β2.

dosi

L'ús terapèutic de l'hormona de creixement biosintetizada està indicat per al tractament d'aquells patiments en els quals s'ha posat de manifest una deficiència en la seva secreció, al nanisme hipofisari i en nens de talla baixa per la síndrome de Turner.

L'administració es fa en forma de solució injectable reconstruïda a partir d'un vial que conté un liofilitzat amb 40 UI de l'hormona biosintètica, i a el qual se li afegeixen els 2 ml acompanyants de solució de clorur de sodi a l'0,9%.

En deficiència d'hormona de creixement en nens es recomana entre 0,07 i 0,1 UI / kg de pes corporal per dia. En síndrome de Turner 0,14 UI / kg de pes corporal per dia. Per a la deficiència d'hormona de creixement en adults: 0,018-0,036 UI / kg de pes corporal per dia.

efectes

L'administració terapèutica de l'hormona de creixement pot anar acompanyada d'alguns efectes col·laterals adversos com la hipersensibilitat manifesta a través d'urticària generalitzada, hipoglucèmia de dejuni, inflamació en el lloc de la injecció i mal de cap passatger.

S'ha descrit el desenvolupament d'una certa hipertensió intracranial benigna, més freqüent en nens i menys en adults.

Pel que fa a el metabolisme dels carbohidrats, s'ha reportat el desenvolupament de diabetis mellitus en pacients que rebien tractament amb l'hormona de creixement.

En relació amb el sistema múscul esquelètic hi ha evidències de miositis inflamatòria amb miàlgia i debilitat muscular, produïts no per l'hormona, sinó tal vegada pel metacresol usat com a conservador en la fórmula.

S'han reportat casos de ginecomàstia, anèmia i pancreatitis aguda.

referències

1. Ganong WF: The Pituitary Gland, 25th ed. New York, McGraw-Hill Education, 2016.
2. Guyton AC, Hall JE: Pituitary Hormones and Their Control by the Hypothalamus, in Textbook of Medical Physiology, 13th ed, AC Guyton, JE Hall (eds). Philadelphia, Elsevier Inc., 2016.
3. Lang F, Verrey F: Hormone, in Physiologie donis Menschen mit Pathophysiologie, 31 th ed, RF Schmidt et a l'(eds). Heidelberg, Springer Medizin Verlag, 2010
4. Voigt K: Endokrines System, in Physiologie, 6th ed; R Klinke et a l'(eds). Stuttgart, Georg Thieme Verlag, 2010.
5. Widmaier EP, Raph H and Strang KT: The Endocrine System. The Hypothalamus and Pituitary Gland, in Vander 's Human Physiology: The Mechanisms of Body Function, 13th ed; EP Windmaier et a l'(eds). New York, McGraw-Hill, 2014.