Hormon rasta i IGF-1

Hormon rasta, GH ili somatotropin, povezuje rast tkiva sa raspoloživošću energije i hranljivih materija. Njegov efekat ne svodi se na produžavanje kostiju. Mijenja proteinski metabolizam, korištenje masti i odgovor na insulin, dok dio njegovih razvojnih efekata prenose insulinu slični faktori rasta, naročito IGF-1. Zato treba odvojiti sekreciju GH, njegov neposredni receptorni signal i odgovor koji nastaje preko IGF-1.

Od somatotropa do ciljnog tkiva

GH stvaraju somatotropne ćelije adenohipofize. Hipotalamički GHRH podstiče njegovu sekreciju, a somatostatin je koči. Sekrecija je pulsna: između naleta koncentracija može biti mnogo manja nego tokom njih. San, fizički napor, metaboličko stanje i razvojni period mijenjaju ovaj obrazac. Jedna trenutna koncentracija zbog toga ne opisuje pouzdano cjelokupno dnevno djelovanje.

Nedostatak energije nije isto što i odsustvo GH. Hipoglikemija, gladovanje i nedostatak proteina mogu pojačati njegovu sekreciju. Taj odgovor pomaže preusmjeravanju energetskih supstrata i očuvanju proteinskih resursa. Međutim, stvarni rast zahtijeva odgovarajuću ishranu i druge hormone. Visok GH u nepovoljnim nutritivnim uslovima zato ne dokazuje da tkivo zaista brzo raste.

Receptor za GH pripada citokinskim receptorima. Njegovo vezivanje aktivira pridruženu kinazu JAK2 i niz signalnih proteina, uključujući STAT, koji mogu promijeniti transkripciju gena. GH receptor nije isti tip receptora kao insulinski receptor sa sopstvenom tirozin-kinaznom aktivnošću. Oba mogu koristiti fosforilaciju, ali je organizacija početnog receptorno-enzimskog koraka različita.

IGF-1 kao posrednik

GH podstiče stvaranje IGF-1 u jetri, a efekti faktora rasta ostvaruju se i u drugim tkivnim sredinama. IGF-1 doprinosi rastu hrskavice, sintezi proteina i rastu različitih organa. Njegov receptor ima tirozin-kinaznu aktivnost. Naziv „insulinu sličan” odnosi se na srodnost molekula i nekih signalnih osobina, ali ne znači da IGF-1 ima istu ukupnu fiziološku ulogu kao insulin.

IGF-1 u krvi je velikim dijelom vezan za proteinske nosače. Takav raspored produžava dostupnost signala u odnosu na kratke nalete GH. Različiti vremenski obrasci objašnjavaju kako pulsna sekrecija može učestvovati u dugotrajnijem procesu rasta. Koncentracija jednog posrednika ne može, međutim, obuhvatiti sve neposredne i lokalne efekte osovine.

GH i IGF-1 učestvuju u povratnoj regulaciji. Povećanje djelovanja faktora rasta ograničava dalje podsticanje osovine, uključujući promjene hipotalamičkog nadzora. Somatostatin i GHRH ne djeluju kao nezavisni prekidači bez zajedničkog konteksta: njihov odnos, pulsni raspored i ciljna osjetljivost zajedno određuju sekrecijski obrazac.

Rast kostiju i proteinskih tkiva

Dok epifizne ploče ostaju funkcionalne, rast hrskavice i njena zamjena koštanim tkivom omogućavaju produžavanje dugih kostiju. GH–IGF osovina podržava taj proces, uz doprinos drugih hormona i hranljivih materija. Nakon zatvaranja epifiznih ploča isti put više ne može proizvesti normalno produžavanje kosti. Rast ili promjena drugih tkiva i debljine kostiju ipak nisu time potpuno ugašeni.

Proteinski efekti obuhvataju podsticanje sinteze i očuvanje proteinske mase. Ne treba ih opisivati kao jedan jedini potpuno razjašnjen transportni korak: GH mijenja više procesa koji zajedno utiču na proteinski bilans. Razvoj tijela zavisi i od tiroidnih hormona, insulina, polnih hormona i nutritivnog stanja. Osovina je dio koordinisanog rasta, a ne njegov samostalni vlasnik.

Metaboličko preusmjeravanje

GH povećava mobilizaciju masnih kiselina i pogoduje njihovom korištenju kao energetskog supstrata. Istovremeno može smanjiti osjetljivost mišića i masnog tkiva na insulin i povećati proizvodnju glukoze u jetri. Ovi efekti povezuju rast i energetski bilans: dostupna glukoza i proteini ne koriste se podjednako u svakom stanju.

Izraženi ili dugotrajni višak GH može zato stvoriti insulinsku rezistenciju i nepovoljan glukozni bilans. To je smisao njegovog „dijabetogenog” djelovanja, a ne tvrdnja da svaki fiziološki nalet GH predstavlja bolest. Vrijeme, koncentracija, nutritivno stanje i osjetljivost ciljnih tkiva mijenjaju konačni efekat.

Klinička korelacija: promjene rasta

Slab rast može nastati zbog nedovoljne sekrecije GH, poremećaja hipotalamičkog podsticanja ili nedovoljnog odgovora receptora i IGF sistema. Normalna ili visoka koncentracija GH zato sama ne potvrđuje očuvanu osovinu. Ovaj primjer pokazuje razliku između prisutnog hormona i djelotvornog signala, ali ne predstavlja postupak postavljanja dijagnoze.

Višak prije završetka linearnog rasta može povećati dužinu kostiju. Poslije zatvaranja epifiznih ploča obrazac je drugačiji: mogu se povećavati meka tkiva i određene koštane dimenzije, što objašnjava fiziološku razliku gigantizma i akromegalije. Promjena zavisi od razvojne faze, ne samo od toga koliko GH ima u krvi.

Zapamti

• GH ima neposredne metaboličke efekte i efekte rasta posredovane IGF-1.
• GH receptor koristi pridruženu JAK2; IGF receptor ima tirozin-kinaznu aktivnost.
• Pulsna sekrecija, ishrana i stanje epifiznih ploča određuju kako se hormonski signal pretvara u rast.