HORMON PERTUMBUHAN (SOMATOTROPIN): STRUKTUR, FUNGSI - BIOLOGI - 2025

The somatotropin (STH) atau hormon pertumbuhan (GH untuk pendek) adalah protein yang relatif kecil diproduksi di dalam tingkat adenohypophysis dan terlibat dalam proses pembangunan, pertumbuhan longitudinal organisme dan pengendalian berbagai proses metabolisme.

Ini adalah hormon non-glandotropik. Hormon glandotropik dari hipofisis memberikan efeknya melalui modifikasi dalam sintesis dan pelepasan hormon lain yang diproduksi di kelenjar endokrin lain di pinggiran organisme.

Modifikasi hormon di kelenjar pituitari (Sumber: Dubaele / Domain publik, melalui Wikimedia Commons)

Hormon glandotropik adalah, misalnya, adrenokortikotropin (ACTH), gonadotropin (FSH dan LH) dan hormon perangsang tiroid (TSH).

Hormon non-glandotropik, untuk bagiannya, dan di antaranya termasuk prolaktin dan hormon pertumbuhan, bertindak tanpa bantuan kelenjar endokrin lain, karena mereka melakukan tindakan langsung pada sel target yang aktivitasnya mereka atur.

Struktur

Hormon pertumbuhan adalah protein yang relatif kecil yang terjadi di beberapa isoform. Isoform utama terdiri dari sekitar 191 asam amino, memiliki berat molekul 22 kDa, dan berasal dari peptida prekursor yang lebih panjang (pra-GH) 28 kDa, yang juga disekresikan tetapi tidak memiliki fungsi fisiologis.

Dalam strukturnya, somatotropin secara evolusioner tampak homolog dengan prolaktin dan somatomamotropin korionik (CS), yang terakhir diproduksi di plasenta. Begitulah kesamaan ketiganya yang dianggap membentuk keluarga hormonal.

Perkiraan struktur hormon pertumbuhan (Sumber: Роман Беккер, via Wikimedia Commons)

Struktur sekunder somatotropin menunjukkan 4 heliks alfa yang distabilkan dengan dua jembatan disulfida, konfigurasi yang diperlukan untuk interaksi hormon dengan reseptornya.

Sebuah fakta yang berkaitan dengan struktur, dan patut disoroti, diwakili oleh fakta bahwa meskipun fakta bahwa hormon pertumbuhan dari spesies yang berbeda memiliki kemiripan yang luar biasa dengan manusia, hanya yang terakhir, dan primata, yang memberikan efek. signifikan pada manusia.

fitur

Fungsi somatotropin biasanya digambarkan sebagai fungsi yang terkait dengan perkembangan dan pertumbuhan organisme. Juga yang terkait dengan metabolisme, yang meliputi perubahan metabolisme lipid dan glukosa yang dipromosikan oleh hormon.

Fungsi pertumbuhan, bagaimanapun, juga dapat dianggap metabolik, karena melibatkan fungsi anabolik yang berhubungan dengan sintesis protein, yang tidak mengecualikan beberapa fungsi lain tanpa hubungan langsung dengan metabolisme, seperti proliferasi sel.

Beberapa fungsi atau tindakan yang ditampilkan oleh somatotropin dilakukan oleh hormon ini langsung pada jaringan putihnya, tetapi banyak di antaranya dilakukan oleh beberapa zat lain yang sintesis dan pelepasannya dirangsang oleh hormon pertumbuhan.

Sintesis IGF

Tindakan baris pertama somatotropin tepatnya adalah sintesis zat-zat yang dikenal sebagai faktor pertumbuhan mirip insulin (IGF), di mana tipe 1 dan 2 telah diidentifikasi. Mereka ditetapkan sebagai IGF1 (yang paling penting ) dan IGF2, menurut akronimnya dalam bahasa Inggris.

Faktor-faktor ini awalnya diketahui, dan masih ditetapkan, sebagai mediator aktivitas somatotropin atau somatomedins C (IGF1) dan A (IGF2) atau juga sebagai aktivitas mirip insulin yang tidak dapat ditekan (NSILA). Mereka disintesis oleh banyak jenis sel, tetapi diproduksi terutama di hati.

Tindakan STH dan IGF1 sangat beragam. Beberapa diberikan oleh masing-masing zat ini secara independen, terkadang bersamaan dan sinergis, dan terkadang bertindak antagonis.

Induksi pertumbuhan

Ini adalah salah satu tindakan terpenting yang dipromosikan oleh somatotropin, tetapi dilakukan bersama dengan IGF1. Meskipun keduanya mendorong pertumbuhan banyak jaringan tubuh, efeknya yang paling menonjol adalah pada pertumbuhan tulang.

Hasil akhir ini dihasilkan oleh berbagai efek yang diinduksi oleh hormon dan IGF1. Mereka termasuk peningkatan pengendapan protein oleh sel kondrositik dan osteogenik, peningkatan kecepatan reproduksi sel-sel ini, dan konversi kondrosit menjadi sel osteogenik; yang semuanya mengarah ke deposit tulang baru.

Selama pertumbuhan dan perkembangan organisme, dan sebelum penutupan epifisis tulang, tulang rawan baru disimpan di epifisis diikuti dengan konversi menjadi tulang baru, dengan mana diaphyses diperpanjang dan epifisis terpisah.

Konsumsi progresif tulang rawan epifisis menghabiskannya dan tulang tidak dapat terus tumbuh. Pada masa remaja akhir, diafisis dan epifisis kemudian menyatu di setiap ujungnya, dan pertumbuhan panjang tulang panjang melambat dan akhirnya berhenti.

Mekanisme kedua mungkin menjelaskan peningkatan ketebalan tulang. Osteoblas periosteal menyimpan tulang baru pada tulang lama, dan osteoklas menghilangkan tulang tua. Jika laju deposisi melebihi laju penghilangan, ketebalan bertambah.

Saat hormon pertumbuhan memberikan stimulasi yang intens pada osteoblas, di bawah efeknya ketebalan tulang dapat terus meningkat, meskipun panjangnya tidak lagi dimodifikasi karena penutupan epifisis.

Peningkatan deposisi protein di jaringan

Efek ini dapat dicapai melalui mekanisme yang berbeda: peningkatan transpor asam amino melintasi membran sel, peningkatan translasi RNA pada tingkat ribosom, peningkatan transkripsi dari DNA ke RNA di dalam nukleus, dan penurunan protein dan katabolisme asam amino.

Tindakan metabolik lainnya

Dalam jaringan lemak, hormon pertumbuhan meningkatkan lipolisis dan pelepasan asam lemak ke dalam aliran darah, sehingga meningkatkan konsentrasinya dalam cairan tubuh. Pada saat yang sama, ini mendukung konversi asam lemak menjadi asetil koenzim A dan penggunaannya sebagai sumber energi di semua jaringan.

Stimulasi penggunaan lemak, bersama dengan akumulasi protein karena efek anaboliknya, menyebabkan peningkatan jaringan tanpa lemak.

Peningkatan mobilisasi lemak bisa sangat tinggi sehingga hati menghasilkan asam asetoasetat dalam jumlah besar yang menyebabkan ketosis dan hati berlemak dapat berkembang.

Sehubungan dengan metabolisme karbohidrat, efek somatotropin termasuk penurunan pengambilan glukosa di jaringan otot rangka dan adiposa, peningkatan produksi glukosa hati, dan peningkatan sekresi insulin.

Semua efek ini disebut diabetogenik, dan sekresi hormon pertumbuhan yang tinggi dapat mereproduksi gangguan metabolisme yang menyertai diabetes tipe II yang tidak bergantung insulin.

Fungsi lainnya

Tindakan anabolik dan mitogenik GH dan IGF1 juga dimanifestasikan dalam pertumbuhan dan fungsi jantung, hati, limpa, tiroid, timus, dan lidah. Hormon tersebut dapat berkontribusi pada penebalan kulit, stimulasi kelenjar keringat, dan pertumbuhan rambut.

Di ginjal, ia meningkatkan laju filtrasi glomerulus dan sintesis kalsitriol, sehingga tidak hanya meningkatkan pertumbuhan, tetapi juga mineralisasi tulang. Ini juga mendorong sintesis eritropoiesis dan fibrinogen serta respon imun dengan stimulasi limfosit T dan makrofag.

Reseptor untuk somatotropin

Tindakan somatotropin, termasuk mendorong sintesis faktor pertumbuhan mirip insulin, dimediasi melalui pengikatannya pada reseptor spesifik yang diekspresikan pada membran sel target.

Ada dua bentuk reseptor ini, yang kedua adalah varian pendek (terpotong) dari yang pertama; bentuk terpotong yang menghambat fungsi reseptor panjang, dan jika diekspresikan secara berlebihan akan menghasilkan jaringan yang tidak sensitif terhadap hormon.

Reseptor panjang terdiri dari 638 asam amino dan memiliki domain ekstraseluler 250, alfa heliks transmembran sekitar 38, dan domain intraseluler 350 asam amino. Setiap molekul somatotropin akhirnya mengikat dua molekul reseptor dan menyebabkan apa yang disebut dimerisasi reseptor.

Dimerisasi ini mengaktifkan protein kinase JAK2 yang terletak di ujung intraseluler dari setiap monomer reseptor, dan kinase aktif ini memfosforilasi substrat lain seperti STAT5 dan reseptor somatotropin itu sendiri.

Molekul STAT5 terfosforilasi juga mengalami dimerisasi yang menjadikannya pengatur ekspresi gen dan sintesis protein yang sangat tepat.

Produksi

Somatotropin disintesis pada tingkat sel somatotropik adenohipofisis. Sel-sel ini sangat diwarnai dengan zat asam, itulah sebabnya mereka juga disebut asidofilik. Bersama-sama mereka adalah kelompok sel paling melimpah di kelenjar karena mewakili 50% dari total 5 jenis yang berbeda.

Ada kompleks genetik dari 5 gen pada lengan panjang kromosom manusia 17 yang mengkode berbagai isoform hormon pertumbuhan dan human chorionic somatomamotropin (hCS).

Salah satunya adalah hGH-N atau normal, yang menyandi bentuk paling melimpah dari hormon pertumbuhan manusia, yaitu 22 kDa yang disebutkan dan mewakili 75% dari total hormon pertumbuhan yang beredar.

RNA kurirnya mengalami "splicing" untuk menghasilkan bentuk hormon yang lebih kecil, 20 kDa, yang kekurangan residu asam amino 32-46 dan menyumbang 10%.

Gen kedua (hGH-V) diekspresikan terutama di plasenta dan mengkodekan bentuk varian hGH yang hanya muncul dalam jumlah yang signifikan dalam sirkulasi selama kehamilan. 3 gen lainnya menyandikan isoform somatomamotropin korionik manusia.

Melepaskan

Baik sintesis dan sekresi atau pelepasan hormon pertumbuhan diatur oleh faktor-faktor penstimulasi dan penghambat dari fungsi-fungsi ini.

Merangsang pengaruh

Pengaruh humoral utama yang merangsang sintesis dan sekresi somatotropin termasuk peptida GHRH (hormon pelepas hormon pertumbuhan) dan Ghrelin.

Hormon pelepas hormon pertumbuhan (GHRH) adalah peptida hipotalamus yang ada dalam dua varian masing-masing 40 dan 44 asam amino. Ini mengarah pada sel somatotrofik untuk sintesis cAMP dan aktivasi faktor transkripsi PIT1 khusus untuk hormon pertumbuhan.

Ghrelin adalah secretagogue hormon pertumbuhan endogen. Ini adalah peptida dari sekitar 28 asam amino yang disintesis di tingkat hipotalamus dan di perut. Ia bekerja secara sinergis dengan GHRH yang pelepasannya dipromosikan, pada saat yang sama ia menghambat somatostatin. Ia bekerja melalui reseptor yang mengaktifkan fosfolipase C.

Beberapa parameter metabolisme seperti hipoglikemia, rendahnya kadar asam lemak bebas dalam darah, dan konsentrasi asam amino yang tinggi merupakan rangsangan penting untuk sekresi hormon pertumbuhan.

Faktor stimulan lain yang dihitung termasuk stres akut, ketegangan tubuh, nyeri, steroid seks (pubertas), dopamin, stimulasi reseptor α2, asetilkolin, galanin, serotonin, dan β-endorfin.

Pengaruh penghambatan

Ini termasuk somatostatin atau hormon penghambat pelepasan hormon pertumbuhan (GHRIH) dan umpan balik negatif.

Somatostatin adalah 14 asam amino peptida hipotalamus yang menghambat sekresi, tetapi bukan sintesis, hormon pertumbuhan. Varian panjang, dari 28 asam amino, disintesis di saluran gastrointestinal. Kedua varian tersebut mengikat reseptor yang sama dan menghambat sintesis AMP siklik.

Mengenai umpan balik negatif, GH yang dilepaskan, melalui tindakan autokrin, menghambat pelepasan selanjutnya sendiri. IGF1 menghambat hormon pelepas hormon pertumbuhan di hipotalamus dan merangsang somatostatin, sementara itu menghambat sintesis GH di hipofisis.

Beberapa parameter metabolik seperti hiperglikemia, kadar asam lemak bebas plasma yang tinggi, dan kadar asam amino yang rendah merupakan penghambat sekresi somatotropin.

Inhibitor juga dingin, stres kronis, adipositas, progesteron, defisiensi hormon tiroid, defisit atau ekses kortisol, dan stimulasi reseptor adrenergik β2.

Dosis

Penggunaan terapeutik hormon pertumbuhan biosintesis diindikasikan untuk pengobatan kondisi-kondisi di mana defisiensi sekresi telah ditunjukkan, pada dwarfisme hipofisis dan pada anak-anak pendek karena sindrom Turner.

Pemberian dilakukan dalam bentuk larutan suntik yang direkonstruksi dari vial yang berisi liofilisat dengan 40 IU hormon biosintetik, dan ditambahkan 2 ml larutan natrium klorida 0,9%.

Pada defisiensi hormon pertumbuhan pada anak-anak, dianjurkan antara 0,07 dan 0,1 IU / kg berat badan per hari. Pada sindrom Turner 0,14 IU / kg berat badan per hari. Untuk defisiensi hormon pertumbuhan pada orang dewasa: 0,018 hingga 0,036 IU / kg berat badan per hari.

Efek edit

Pemberian terapi hormon pertumbuhan dapat disertai dengan beberapa efek samping yang merugikan seperti hipersensitivitas yang dimanifestasikan melalui urtikaria umum, hipoglikemia puasa, peradangan di tempat suntikan, dan sakit kepala sementara.

Perkembangan hipertensi intrakranial jinak tertentu telah dijelaskan, lebih sering terjadi pada anak-anak dan lebih sedikit pada orang dewasa.

Mengenai metabolisme karbohidrat, perkembangan diabetes mellitus telah dilaporkan pada pasien yang menerima pengobatan dengan hormon pertumbuhan.

Sehubungan dengan sistem muskuloskeletal, terdapat bukti miositis inflamasi dengan mialgia dan kelemahan otot, bukan disebabkan oleh hormon, tetapi mungkin oleh metakresol yang digunakan sebagai pengawet dalam formula.

Ginekomastia, anemia, dan pankreatitis akut telah dilaporkan.

Referensi

1. Ganong WF: The Pituitary Gland, edisi ke-25. New York, McGraw-Hill Education, 2016.
2. Guyton AC, Hall JE: Hormon Hipofisis dan Pengendaliannya oleh Hipotalamus, dalam Buku Teks Fisiologi Medis, edisi ke-13, AC Guyton, JE Hall (eds). Philadelphia, Elsevier Inc., 2016.
3. Lang F, Verrey F: Hormone, dalam Physiologie des Menschen mit Pathophysiologie, 31 th ed, RF Schmidt et al (eds). Heidelberg, Springer Medizin Verlag, 2010
4. Voigt K: Sistem Endokrines, dalam Physiologie, edisi ke-6; R Klinke et al (eds). Stuttgart, Georg Thieme Verlag, 2010.
5. Widmaier EP, Raph H dan Strang KT: Sistem Endokrin. The Hypothalamus and Pituitary Gland, dalam Vander's Human Physiology: The Mechanisms of Body Function, edisi ke-13; EP Windmaier et al (eds). New York, McGraw-Hill, 2014.