Соматотропная ось. Регуляция роста

Компания специализируется на предоставлении услуг как для корпоративных клиентов так и для частных лиц. Деятельность компании получила высокую оценку профессионального сообщества.


Андрей (ООО "Вода")
2 ноября 2016
Спасибо компании Кузница за помощь в настройке, запуске и доработке нашего магазина. Хорошая и грамотная поддержка. И советом помогают если потребуется.
Екатерина (Компания "ТвойКорп")
1 ноября 2016
Спасибо компании Кузница за помощь в настройке, запуске и доработке нашего магазина.
Иван (ООО "Стройдом")
1 ноября 2016
Спасибо компании Кузница за помощь в настройке, запуске и доработке нашего магазина. Хорошая и грамотная поддержка.
Владимир (Компания "ТвойДом")
Хочется поблагодарить разработчиков КУЗНИЦА за столь уникальное готовое решение. Простота управления и самое главное многофункциональность этого решения позволяет воплотить практически любые задачи.

СТГ и регуляция его секреции

Центральное звено соматотропной оси – гормон роста (СТГ, соматотропный гормон) аденогипофиза. Его гипоталамическими регуляторами являются соматолиберин (стимуляция продукции) и соматостатин (подавление продукции). Периферические регуляторы продукции СТГ – гормон желудка грелин (стимуляция) и ИФР-1 печени (подавление). Секреция СТГ контролируется несколькими системами обратной связи (рис. 59):

· Короткая отрицательная обратная связь – подавление циркулирующим СТГ
секреции соматолиберина (аркуатное ядро гипоталамуса) и стимуляция секреции
соматостатина (перивентрикулярное ядро гипоталамуса)

· Длинная отрицательная обратная связь – многоуровневое угнетение продукции СТГ циркулирующим ИФР-1 (растет в печени под действием СТГ):

  • В гипоталамусе — уменьшает
    секрецию соматолиберина и стимулирует секрецию соматостатина
  • В аденогипофизе — уменьшает
    секрецию СТГ, а также его чувствительность к грелину и соматолиберину, (ИФР-1 подавляет экспрессию их рецепторов в соматотрофах)

Рисунок 59. Соматотропная ось

Рисунок 59. Соматотропная ось

Соматостатин и соматолиберин регулируются ультракороткой обратной связью (сами регулируют активность своих клеток-продуцентов). В регуляции секреции СТГ участвуют глюкокортикоиды и тиреодные гормоны (см. ниже). Выделение СТГ растет при голодании (на фоне возросшей продукции грелина) и при стрессе. Секреция СТГ носит пульсирующий характер, обусловленный эпизодической секрецией соматолиберина и соматостатина (контролируется супрахиазматическим ядром гипоталамуса), а эффективность его действия зависит от паттерна (параметр, объединяющий концентрацию гормона и динамику её изменения) секреции.

Эпизодическая секреция СТГ зависит от пола, возраста и сна:

  • У женщин выше базальный уровень и частота секреции СТГ, но ниже её амплитуда
  • При старении секреция СТГ снижается
  • В фазу глубокого сна секреция СТГ всегда увеличивается

Структура и механизмы действия гормонов соматотропной оси

СТГ – белковый гормон, структурно родственный пролактину и плацентарному лактогену (хорионический соматомаммотропин). (семейство пролактиноподобных белков). Наибольшей ростовой и анаболической активностями обладает СТГ, лактогенной – пролактин. У плацентарного лактогена лактогенные свойства и ростовая активность сопоставимы.

В крови значительная часть СТГ находится в комп­лексе с СТГ-связывающим белком, представляющим собой внеклеточный домен рецептора СТГ. Рецепторы пролактиноподобных белков (в т.ч. и СТГ) ассоциированы с тирозинкиназами класса Janus.

Соматолиберин – пептид, в состав его семейства входят такие сигнальные соединения как секретин, глюкагон, вазоактивный интестинальный пептид, гастроингибирующий пептид, орексины и др. Соматолиберин действует через рецепторы, сопряженные с G-белками, передавая сигнал преимущественно по аденилатциклазному пути (увеличивает [цАМФ]). Кроме стимуляции продукции СТГ, соматолиберин повышает потребление пищи и увеличивает продолжительность сна.

Соматостатин – пептид, структурно сходный с грелином и мотилином. Рецептор соматостатина также сопряжен с G-белками, но передает сигнал по фосфоинозитидному пути. Соматостатин является статином не только для СТГ, он снижает продукцию пролактина, инсулина и глюкагона, гормонов желудочно-кишечного тракта.

Грелин – пептидный гормон, синтезируемый в желудке и тонком кишечнике, а также, в небольшом количестве, в аркуатном ядре гипоталамуса. Он действует через свой рецептор, сопряженный с Gs-белком, индуцируя образование цАМФ и мобилизацию Ca2+. Кроме СТГ стимулирует продукцию пролактина, АКТГ, КРГ, вазопрессина, снижает продукцию соматостатина и негативно действует на гормоны гонадотропной оси.

Инсулиноподобный фактор-1 (ИФР-1) – одноцепочечный пептидный гормон, вхдящий в состав семейства инсулина.  ИФР-1 передает сигнал через рецепторные тирозинкиназы.Как гормон продуцируется печенью, поступает в системную циркуляцию и регулирует работу соматотропной оси по механизму отрицательной обратной связи.  Как паракринный фактор вырабатывается многими тканями и стимулирует в них процессы пролиферации.  В кровотоке связан со своим переносчиком – ИФР-связывающим белком 3 (продуцируется печенью). Другие ИФР-связывающие белки (1, 2, 4-6) вырабатываются местно и регулируют активность ИФР-1 на паракринном уровне.  Кроме стимуляции роста и пролиферации обладает инсулноподобной активностью, участвует в выборе доминантного фолликула.

Функции СТГ

Действуя на чувствительные ткани, соматотропный гормон:

  • Стимулирует рост организма
    • Линейный
    • Внутренних органов
  • Оказывает анаболическое действие
  • Оказывает нейротропное действие
  • Вызывает липолиз
  • Вызывает гипергликемию
  • Стимулирует секрецию ИФР-1 печенью (СТГ может также вызывать локальное образование ИФР-1 в различных органах и тканях)
  • Регулирует стрессорный ответ
СТГ влияет на некоторые типы клеток не только самостоятельно, но и с помощью ИФР-1, который дополняет и усиливает его действие.

Ростовые эффекты СТГ

Действуя на трубчатые кости, СТГ обеспечивает линейный рост организма. Этот эффект складывается из нескольких составляющих:

  • СТГ прямо влияет на ранние стадии дифференцировки остеоцитов
  • Через продукцию ИФР-1 в костях, СТГ действует на поздние стадии дифференцировки этих клеток
  • Совместно с системным и местным ИФР-1 СТГ стимулирует пролиферацию остеобластов

Анаболический эффект СТГ обеспечивается за счёт увеличения синтеза белка и активной утилизации жира в качестве источника энергии (а/к сохраняются для белкового синтеза). Активный белковый синтез достигается посредством:

  • Прямого геномного действия СТГ
  • Увеличения захвата аминокислот мышцами и печенью

СТГ стимулирует синтез белка в соединительной ткани, печени, мышцах, обуславливая их рост во время развития организма и анаболизм во взрослом периоде. СТГ, ИФР-1 и андрогены являются основными стимуляторами роста мышечной массы во взрослом организме.

Выключение каждого из элементов соматотропной оси приводят к карликовости (рис. 61).

Рисунок 61. Мутации соматотропной оси и вызываемые ими заболевания

Рисунок 61. Мутации соматотропной оси и вызываемые ими заболевания

Метаболические эффекты СТГ

Под действием СТГ азотистый баланс (суточное поглощение азотсодержащих соединений превышает их экскрецию) сдвигается в положительную сторону. Так как аминокислоты активно поглощаются тканями и используются преимущественно в синтезе белка (анаболизме), концентрации аминокислот и мочевины (продукт катаболизма аминокислот) в крови снижаются. Концентрация глюкозы, напротив, растёт из-за снижения чувствительности к инсулину и утилизации угле­водов. Концентрация свободных жирных кислот в крови также увеличивается в результате усиленной утилизации жировых депо.

При стрессе СТГ выполняет сразу две функции: с одной стороны, быстро повышает глюкозу крови, с другой – уравновешивает катаболический эффект глюкокортикоидов.

Клинический комментарий
Характерным признаком передозировки гормона роста (ЛС Соматропин) у взрослых—акромегалия (непропорциональное увеличение стоп и кистей), увеличение нижней челюсти (расширение и заострение angulus mandibulae), увеличение надбровных дуг, ушей и т.д. из-за стимуляции роста хрящевой ткани.

Взаимосвязь СТГ и других гормонов

Кроме саморегуляции соматотропной оси СТГ способен изменять секрецию других сигнальных соединений (рис. 62). Например, увеличивать продукцию прогестерона, действуя прямо и через ИФР-1.

Рисунок 62. Стимулирующее влияние СТГ на продукцию некоторых сигнальных соединений эффекторными тканями.

Рисунок 62. Стимулирующее влияние СТГ на продукцию некоторых сигнальных соединений эффекторными тканями.

Другие гормоны в регуляции роста

Инсулин – помимо прочего является анаболическим гормоном и стимулирует рост. Ростовые эффекты особенно выражены в эмбриогенезе, однако клинически значимы и во взрослом организме (в отличие от СТГ он увеличивает жировые депо). В настоящее время применение в качестве анаболического средства ограничено из-за риска гипогликемии и ожирения.

Глюкокортикоиды – являются катаболическими гормонами (снижают синтез белка) для всех тканей кроме печени, поэтому, в целом, негативно влияют на рост. Однако их эффект зависит от текущей концентрации в крови, в низких дозах прямая стимуляция ими продукции СТГ превышает их катаболические эффекты.

Глюкокортикоиды обеспечивают:

  • Катаболизм всех тканей (кроме печени)
  • Продукцию печенью ИФР-1
  • Дифференцировку соматотрофов гипофиза
  • Прямую стимуляцию гена СТГ
  • Подавление экспрессии гена грелина
  • Снижение концентрации СТГ-РГ, но увеличение экспрессии его рецептора
  • Увеличение продукции соматостатина, но снижение плотности его рецепторов

Тиреоидные гормоны – оказывают стимулирующее влияние на рост, хотя их влияние на различные компоненты соматотропной оси разнонаправлено:

  • Снижение секреции СТГ-РГ, но увеличение экспрессии его рецептора
  • Увеличение экспрессии гена грелина
  • Стимуляция дифференцировки соматотрофов
  • Стимуляция экспрессии гена СТГ

Половые гормоны – регулируют рост, сначала вызывая его акселерацию, а затем – терминацию.

Рост каждой ткани определяет свой ансамбль гормонов, но особое положение занимают тимус и печень (рис. 63).  В большинстве тканей анаболическими эффектами обладают СТГ, ИФР-1, инсулин и андрогены, а катаболическими – глюкокортикоиды.  Однако в тимусе катаболическими эффектами обладают также и андрогены, вызывая его инволюцию при половом созревании. В печени все перечисленные гормоны оказывают анаболическое действие.

Рисунок 63. Тканеспецифичные особенности мультигормональной регуляции роста

Рисунок 63. Тканеспецифичные особенности мультигормональной регуляции роста

Вклад различных гормонов в регуляцию роста зависит от стадии онтогенеза (рис. 64). В эмбриональном периоде рост обеспечивают преимущественно инсулин, ИФР-2 и ИФР-1. Главные регуляторы роста в постнатальном периоде – СТГ и ИФР-1.

Рисунок 64. Вклад различных гормонов в регуляцию роста на разных стадиях онтогенеза человека

Рисунок 64. Вклад различных гормонов в регуляцию роста на разных стадиях онтогенеза человека

Рекомендованная литература
1. Baron J, Sävendahl L, De Luca F, Dauber A, Phillip M, Wit JM, Nilsson O.// Short and tall stature: a new paradigm emerges.-Nat Rev Endocrinol. 2015 (12):735-46.

2. Bowers M.D., Reynolds B.A. (auth.), Smith RG, Thorner MO (eds.)//Ghrelin in health and disease/-2012/-Humana Press.-P.290.-SBN: 9781617799020, 1617799025, 9781617799037, 1617799033

3. Clayton PE, Gill MS, Tillmann V, Westwood M.//Translational neuroendocrinology: control of human growth.-J Neuroendocrinol. 2014.-26(6):349-55. doi: 10.1111/jne.12156.

4. Darvin P, Joung YH, Yang YM.// JAK2-STAT5B pathway and osteoblast differentiation.-JAKSTAT. 2013 .-2(4):e24931.

5. Hjortebjerg R, Frystyk J.// Determination of IGFs and their binding proteins.-Best Pract Res Clin Endocrinol Metab.-2013 .-27(6):771-81.

6. Junnila RK, List EO, Berryman DE, Murrey JW, Kopchick JJ.// The GH/IGF-1 axis in ageing and longevity.-Nat Rev Endocrinol.-2013.-9(6):366-76.

7. Kaji H.// Interaction between Muscle and Bone.- J Bone Metab. 2014 21(1):29-40.

8. Kasukawa Y, Miyakoshi N, Mohan S. //The anabolic effects of GH/IGF system on bone.-Curr Pharm Des. 2004.-10(21):2577-92.

9. Oberbauer AM.// The influence of growth hormone on bone and adipose programming.-Adv Exp Med Biol. 2014.- 814:169-76.

10. Theodoropoulou M, Stalla GK.// Somatostatin receptors: from signaling to clinical practice.-Front Neuroendocrinol. 2013/-34(3):228-52.

11. Vottero A, Guzzetti C, Loche S.// New aspects of the physiology of the GH-IGF-1 axis.-Endocr Dev. 2013; 24:96-105.

12. Wang Y, Bikle DD, Chang W.// Autocrine and Paracrine Actions of IGF-I Signaling in Skeletal Development.-Bone Res. 2013.-1(3):249-59.

13. Yakar S, Isaksson O.// Regulation of skeletal growth and mineral acquisition by the GH/IGF-1 axis: Lessons from mouse models.-Growth Horm IGF Res. 2015/-pii: S1096-6374(15)30031-9.

Задания для самопроверки

1. Восстановите схему соматотропной оси, вписав названия гормонов и типы связей (стимулирующие/тормозные). Укажите короткую и длинную отрицательные обратные связи.

Иллюстрация 6 к заданиям для самопроверки

2. Укажите эффекты СТГ по категориям:

  • Ростовые
  • Анаболические

3. Какие функции СТГ выполняет при стрессе?

4. Заполните таблицу по дополнительным гормонам, регулирующим рост.

Гормон Особенность
Инсулин  
Глюкокортикоиды  
Тиреоидные гормоны  
Половые гормоны  

5. Опишите особенности мультигормональной регуляции роста.

  • Тимус
  • Печень
  • Иные ткани

6. Какие гормоны регулируют рост организма на следующих этапах:

  • Эмбриональный и ранний постнатальный периоды
  • Постнатальный период

7. Пациент 14 лет. Рост 113 см, вес 40 кг. Жалобы на низкий рост и трудности при передвижении. Концентрация соматотропина в крови в пределах нормы. Какое нарушение соматотропной оси у пациента? Гормональные препараты какой группы вы назначите для лечения данного заболевания?



0  


 Гонадотропная ось.Половая дифференцировка, половое развитие, размножение, беременность и лактация | Описание курса | Гормоны островков поджелудочной железы. Регуляция обмена веществ 
   


Подпишись на рассылку!
Новости, обзоры, акции
Выберите рассылку: