ソマトトロピン（STH）又は成長ホルモン（略しGH）は、産生され、比較的小さなタンパク質である下垂体前葉のレベルおよび開発プロセス、縦生物の成長および種々の代謝プロセスの制御に関与します。
それは非腺刺激ホルモンです。下垂体の腺向性ホルモンは、体の周辺の他の内分泌腺で生成された他のホルモンの合成と放出の改変を通じて効果を発揮します。
下垂体のホルモン修飾（出典：Dubaele / Public domain、via Wikimedia Commons）
腺向性ホルモンは、例えば、副腎皮質刺激ホルモン（ACTH）、ゴナドトロピン（FSHおよびLH）および甲状腺刺激ホルモン（TSH）である。
非腺刺激ホルモンは、その一部であり、その中にプロラクチンと成長ホルモンが含まれていますが、他の内分泌腺の助けを借りずに作用します。
構造
成長ホルモンはいくつかのアイソフォームで発生する比較的小さなタンパク質です。主要なアイソフォームは約191のアミノ酸で構成され、22 kDaの分子量を持ち、28 kDaのより長い前駆体ペプチド（プレGH）に由来します。
その構造において、ソマトトロピンは進化的にプロラクチンおよび絨毛性ソマトマモトロピン（CS）と相同に見え、後者は胎盤で産生されます。これは、3つがホルモンの家族を形成すると見なされている類似点です。
成長ホルモンのおおよその構造（出典：РоманБеккер、Wikimedia Commons経由）
ソマトトロピンの二次構造は、ホルモンとその受容体との相互作用に必要な2つのジスルフィドブリッジを持つ4つの安定したアルファヘリックスを示します。
構造に関連し、強調表示するに値する事実は、異なる種の成長ホルモンが人間と著しく類似しているという事実にもかかわらず、後者と霊長類のそれだけが効果を発揮するという事実によって表されます人間にとって重要です。
特徴
ソマトトロピンの機能は通常、生物の発達と成長に関連するものとして説明されています。また、ホルモンによって促進される脂質およびグルコース代謝の変化を含む、代謝に関連するもの。
ただし、成長機能は代謝と見なすこともできます。これは、タンパク質合成に関連するアナボリック機能が関与するためです。これは、細胞増殖などの代謝に直接関連しない他の機能を除外しません。
ソマトトロピンによって示される機能または動作の一部は、このホルモンによってその白い組織に直接発揮されますが、それらの多くは、成長ホルモンによって合成および放出が刺激される他のいくつかの物質によって実行されます。
IGF合成
ソマトトロピンの最初の作用線は、正確にはインスリン様成長因子（IGF）として知られているこれらの物質の合成であり、タイプ1および2が特定されています。これらはIGF1（最も重要な）およびIGF2（英語の頭字語によると）。
これらの因子は当初知られ、ソマトトロピンまたはソマトメジンC（IGF1）およびA（IGF2）の活性のメディエーターとして、あるいは非抑制性インスリン様活性（NSILA）としても指定されています。それらは多くの細胞型によって合成されますが、主に肝臓で生産されます。
STHとIGF1のアクションは非常に多様です。いくつかはこれらの物質のそれぞれによって独立して、時には結合して相乗的に発揮され、時には拮抗的に作用します。
成長誘導
これはソマトトロピンによって促進される最も重要なアクションの1つですが、IGF1と組み合わせて実行されます。どちらも多数の体組織の成長を誘発しますが、最も顕著な効果は骨格の成長です。
この最終結果は、ホルモンとIGF1によって引き起こされるさまざまな効果によって生成されます。それらには、軟骨細胞および骨形成細胞によるタンパク質沈着の増加、これらの細胞のより高い再生率、および軟骨細胞の骨形成細胞への変換が含まれる。そのすべてが新しい骨の沈着につながります。
生物の成長と発達の間、そして骨の骨端が閉じる前に、新しい軟骨が骨端に沈着し、その後骨が新しい骨に変換され、骨が延長されて骨端が分離します。
骨端軟骨の漸進的な消費はそれを使い果たし、骨は成長し続けることができません。青年期後期には、骨幹と骨端がそれぞれの端で融合し、長骨の長さの成長が遅くなり、最終的に停止します。
第二のメカニズムは、骨の厚みの増加を説明するかもしれません。骨膜骨芽細胞は古い骨の上に新しい骨を沈着させ、破骨細胞は古い骨を除去します。堆積速度が除去速度を超えると、厚さが増加します。
成長ホルモンが骨芽細胞に強い刺激を与えると、その影響下で骨の厚さは増加し続けることができますが、骨端の閉鎖により長さは変化しなくなります。
組織におけるタンパク質沈着の増強
この効果は、さまざまなメカニズムを通じて達成できます。細胞膜を通過するアミノ酸輸送の増加、リボソームレベルでのRNA翻訳の増加、核内のDNAからRNAへの転写の増加、および減少タンパク質とアミノ酸の異化。
その他の代謝作用
脂肪組織では、成長ホルモンが脂肪分解と血流への脂肪酸の放出を促進し、体液中のその濃度を高めます。同時に、それは脂肪酸のアセチル補酵素Aへの変換とすべての組織におけるエネルギー源としてのそれらの使用を支持します。
同化作用によるタンパク質の蓄積と一緒に脂肪の使用を刺激すると、除脂肪組織が増加します。
脂肪動員の増加は非常に高く、肝臓が大量のアセト酢酸を生成してケトーシスを引き起こし、脂肪肝が発生する可能性があります。
炭水化物代謝に関連して、ソマトトロピンの影響には、脂肪および骨格筋組織でのグルコース取り込みの減少、肝臓でのグルコース産生の増加、およびインスリン分泌の増加が含まれます。
これらの影響はすべて糖尿病誘発性と呼ばれ、高成長ホルモンの分泌はインスリン非依存性II型糖尿病に伴う代謝障害を再現します。
その他の機能
GHとIGF1の同化作用と分裂促進作用は、心臓、肝臓、脾臓、甲状腺、胸腺、舌の成長と機能にも現れます。ホルモンは、皮膚の肥厚、汗腺刺激、および発毛の一因となります。
腎臓では、糸球体濾過率とカルシトリオールの合成を高め、成長だけでなく骨の石灰化も促進します。また、Tリンパ球とマクロファージの刺激により、赤血球新生とフィブリノーゲン合成と免疫応答を促進します。
ソマトトロピンの受容体
インスリン様成長因子の合成の促進を含むソマトトロピンの作用は、標的細胞膜に発現する特定の受容体への結合を介して媒介されます。
これらの受容体には2つの形式があり、2番目の形式は最初の形式の短い（切り捨てられた）バリアントです。長い受容体の機能を阻害する切断型であり、それが過剰発現すると、ホルモンに対する組織の非感受性が生じる。
長い受容体は638個のアミノ酸で構成され、細胞外ドメインは250、膜貫通型アルファらせんは約38、細胞内ドメインは350個のアミノ酸です。各成長ホルモン分子は最終的に2つの受容体分子に結合し、いわゆる受容体二量化を引き起こします。
この二量体化は、各受容体モノマーの細胞内末端にあるJAK2プロテインキナーゼを活性化し、これらの活性キナーゼはSTAT5やソマトトロピン受容体自体などの他の基質をリン酸化します。
リン酸化されたSTAT5分子も二量体化し、遺伝子発現とタンパク質合成を非常に正確に制御します。
製造
成長ホルモンは、下垂体前葉の成長ホルモン細胞のレベルで合成されます。これらの細胞は酸性物質で強く染色されているため、好酸性とも呼ばれます。これらは、5つの異なるタイプの合計の50％を占めるため、腺で最も豊富な細胞グループです。
ヒト第17染色体の長腕には、成長ホルモンとヒト絨毛性成長ホルモン（hCS）の異なるアイソフォームをコードする5つの遺伝子の遺伝的複合体があります。
それらの1つはhGH-Nまたは正常であり、これはヒト成長ホルモンの最も豊富な形態をコードし、これは言及されたものの22 kDaであり、循環循環ホルモン全体の75％を表す。
そのメッセンジャーRNAは「スプライシング」を受けて、20 kDaのホルモンのより小さな形を生成します。20kDaは、アミノ酸残基32〜46を欠き、10％を占めます。
2番目の遺伝子（hGH-V）は、主に胎盤で発現し、妊娠中の循環に有意な量のみが現れるhGHの変異型をコードします。他の3つの遺伝子は、ヒト絨毛性成長ホルモンのアイソフォームをコードしています。
解放する
成長ホルモンの合成と分泌または放出の両方は、これらの機能の要素を刺激および阻害することによって調節されます。
刺激的な影響
ソマトトロピンの合成と分泌を刺激する主な体液性の影響には、ペプチドGHRH（成長ホルモン放出ホルモン）とグレリンが含まれます。
成長ホルモン放出ホルモン（GHRH）は、それぞれ40アミノ酸と44アミノ酸の2つの変異体に存在する視床下部ペプチドです。それは成長ホルモン細胞においてcAMPの合成と成長ホルモンに特異的な転写因子PIT1の活性化につながります。
グレリンは内因性成長ホルモン分泌促進薬です。それは、視床下部のレベルと胃で合成される約28アミノ酸のペプチドです。それは、それがソマトスタチンのそれを阻害すると同時にそれが促進するその放出を有するＧＨＲＨと相乗的に作用する。ホスホリパーゼCを活性化する受容体を介して機能します。
低血糖、血中の遊離脂肪酸のレベルが低い、アミノ酸の濃度が高いなどのいくつかの代謝パラメータは、成長ホルモンの分泌にとって重要な刺激です。
カウントされる他の刺激因子には、急性ストレス、体の緊張、痛み、性ステロイド（思春期）、ドーパミン、α2受容体刺激、アセチルコリン、ガラニン、セロトニン、およびβ-エンドルフィンが含まれます。
抑制の影響
これらには、ソマトスタチンまたは成長ホルモン放出抑制ホルモン（GHRIH）と負のフィードバックが含まれます。
ソマトスタチンは、成長ホルモンの分泌を抑制しますが、合成を抑制しない14アミノ酸の視床下部ペプチドです。28アミノ酸の長い変異体は、消化管で合成されます。両方のバリアントは同じ受容体に結合し、サイクリックAMP合成を阻害します。
負のフィードバックに関しては、オートクリン作用を通じて放出されたGHは、その後の自身の放出を阻害します。IGF1は視床下部の成長ホルモン放出ホルモンを阻害し、ソマトスタチンを刺激しますが、下垂体のGH合成を阻害します。
高血糖症、遊離脂肪酸の高い血漿レベル、およびアミノ酸の低いレベルなどのいくつかの代謝パラメーターは、成長ホルモン分泌の阻害剤です。
阻害剤はまた、風邪、慢性ストレス、肥満症、プロゲステロン、甲状腺ホルモン欠乏症、コルチゾール欠乏症または過剰症、およびβ2アドレナリン受容体刺激です。
用量
生合成成長ホルモンの治療的使用は、下垂体性小人症およびターナー症候群による短い子供において、その分泌の欠乏が示されている状態の治療に適応されます。
投与は、40 IUの生合成ホルモンを含む凍結乾燥物を含むバイアルから再構成された注射可能な溶液の形で行われ、それに0.9 mlの塩化ナトリウム溶液2 mlが追加されます。
子供の成長ホルモン欠乏症では、1日あたり体重1 kgあたり0.07から0.1 IUが推奨されています。ターナー症候群では、0.14 IU / 1日あたり体重1 kg。成人の成長ホルモン欠乏症の場合：0.018〜0.036 IU / 1日あたり体重1 kg。
エフェクト編集
成長ホルモンの治療的投与には、全身性蕁麻疹による明白な過敏症、空腹時低血糖、注射部位の炎症、一時的な頭痛などのいくつかの有害な副作用が伴います。
ある良性の頭蓋内圧亢進症の発症が報告されており、子供ではより頻繁に、成人では少ない。
炭水化物代謝に関して、成長ホルモンによる治療を受けている患者において真性糖尿病の発症が報告されている。
筋骨格系に関連して、筋肉痛と筋肉の衰弱を伴う炎症性筋炎の証拠があり、ホルモンではなく、おそらく処方で防腐剤として使用されるメタクレゾールによって生成されます。
女性化乳房、貧血、急性膵炎が報告されています。
参考文献
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