Регуляция секреции гормона роста

Введение

Рост человека является одним из ведущих показателей здоровья. Очень высокий или, наоборот, низкий рост может быть проявлением серьезных заболеваний. Рост человека – сложный процесс, который определяется многими факторами. Нарушение любого из факторов, участвующих в этом процессе, приводит к низкорослости или к гигантизму. От чего же зависит рост человека?

Во-первых, рост человека определяется генетическими факторами, т. е. напрямую зависит от роста родителей, бабушек и дедушек, прабабушек и прадедушек. Во-вторых, немаловажную роль в регуляции роста человека играют гормоны. К основным гормонам, регулирующим этот процесс, относятся гормоны щитовидной железы, гормон роста и половые гормоны. Щитовидная железа у человека располагается в области шеи, имеет форму бабочки и производит гормоны, участвующие в работе практически всех органов и систем организма. От состояния щитовидной железы и содержания ее гормонов в организме в немалой степени зависят темпы линейного роста: особенно важную роль гормоны щитовидной железы играют в первые годы жизни ребенка. Вторым гормоном, обеспечивающим нормальный рост человека, является соматотропный гормон, который чаще называют гормоном роста, подчеркивая тем самым его ведущее значение в формировании роста. Соматотропный гормон вырабатывается гипофизом – эндокринным органом, расположенным в головном мозге. Под влиянием гормона роста в организме, главным образом, в печени, вырабатываются специфические ростовые факторы, обеспечивающие рост костей в длину. В период взросления важную роль играют половые гормоны, выделяющиеся в это время в большом количестве – воздействуя на зоны роста, эти гормоны в совокупности с гормоном роста приводят к ускорению линейных темпов роста, а в дальнейшем – к закрытию ростовых зон.

Регуляция секреции гормона роста.

На протяжении многих лет считали, что продукция гормона роста прекращается во взрослом состоянии, что не соответствует действительности. По мере взросления у очень старых людей продукция гормона медленно снижается до 25% относительно юношеского уровня. Секреция гормона роста нестабильна. Механизм контроля продукции соматотропина не вполне понятен, но некоторые стимулирующие факторы, опосредующие индивидуальные колебания его секреции, очевидно, следующие: (1) голодание, особенно белковое, (2) гипогликемия или низкая концентрация жирных кислот в крови; (3) физические нагрузки, (4) эмоции; (5) травма. Концентрация гормона роста нарастает на протяжении первых 2 ч глубокого сна. Нормальная концентрация гормона роста в плазме взрослого колеблется от 1,6 до 3 нг/мл; у детей и подростков она составляется около 6 нг/мл. Этот уровень может возрастать до 50 нг/мл в результате длительного голодания. В экстренных ситуациях гипогликемия является более мощным стимулятором секреции гормона роста, чем резкое снижение потребления белка. Напротив, в условиях хронического стресса секреция гормона роста, по-видимому, в большей степени связана с дефицитом белка в клетке, чем со степенью недостатка глюкозы. Например, чрезвычайно высокий уровень гормона роста, наблюдаемый во время голодания, тесно коррелирует со степенью дефицита белка.

Среди рассмотренных ранее факторов, меняющих продукцию гормона роста, один вызывал недоумение физиологов, пытающихся разгадать тайну регуляции секреции гормона роста. Известно, что его продукция регулируется двумя гормонами, секретируемыми гипоталамусом и затем транспортируемыми в переднюю долю гипофиза через портальную гипоталамо-гипо-физарную систему: гормон роста-рилизинг гормон и гормон роста-ингибирующий гормон (последний называют соматомедином). Оба они — полипептиды. Гормон роста-рилизинг гормон состоит из 44 аминокислотных остатков, соматостатин — из 14. Областями гипоталамуса, ответственными за продукцию ГРРГ, являются вентромедиальные ядра. Это та же область гипоталамуса, которая чувствительна к концентрации глюкозы в крови и вызывает чувство сытости при гипергликемии и чувство голода при гипогликемических состояниях. Секреция соматостатина регулируется близко расположенными структурами гипоталамуса, поэтому справедливо предположить, что некоторые из тех же сигналов, которые направляют пищевое поведение, меняют и уровень продукции гормона роста. Сходным образом сигналы, свидетельствующие об эмоциях, стрессе, травме, могут запускать гипоталамический контроль секреции соматотропина. Экспериментально показано, что катехоламины, дофамин и серотонин, каждый из которых высвобождается различными нейрональными системами гипоталамуса, увеличивают скорость продукции гормона роста. В большей степени регуляция секреции гормона роста, возможно, опосредована гормон роста-рилизинг гормоном, чем соматостатином. ГРРГ стимулирует секрецию гормона роста, взаимодействуя со специфическими рецепторами наружной поверхности мембраны соответствующих клеток аденогипофиза. Рецепторы активируют аденилатциклазную систему клетки, повышая уровень циклического аденозинмонофосфата. Это сопровождается как кратко-, так и долговременными эффектами. Кратковременные эффекты заключаются в увеличении транспорта ионов кальция в клетку; через несколько минут это приводит к слиянию пузырьков с гормоном роста с клеточной мембраной и поступлению гормона в кровь. Долгосрочные эффекты опосредованы активацией процессов транскрипции в ядре и увеличением продукции новых молекул гормона роста. Если гормон роста вводится экспериментальным животным непосредственно в кровь в течение нескольких часов, скорость продукции их собственного гормона падает. Это указывает на то, что продукция гормона роста подлежит регуляции с помощью механизма отрицательной обратной связи, что справедливо для большинства гормонов. Нельзя определенно сказать, обеспечивается ли механизм отрицательной обратной связи снижением продукции гормон роста-рилизинг гормона или высвобождением соматостатина, тормозящего продукцию гормона роста. Наши знания о регуляции секреции гормона роста недостаточны, чтобы составить исчерпывающую картину. Однако в связи с чрезвычайно высокой секрецией соматотропина во время голодания и его крайне важными долговременными влияниями на синтез белка и процессы роста можно предположить: наиболее важным механизмом регуляции пролонгированной секреции гормона роста является концентрация питательных веществ в тканях как долговременная характеристика обеспечения питания самих тканей, особенно уровня белков. В связи с этим дефицит питательных веществ или возрастание белковой потребности тканей, например при чрезвычайных физических нагрузках, и как следствие — высокой потребности мышечных тканей в питательных веществах, является одним из способов стимуляции продукции гормона роста. В свою очередь, гормон роста обеспечивает синтез новых белков на фоне уже свершающихся превращений белка в клетках.

Инсулин

Важное место в регуляции процессов роста и прежде всего синтеза белка в различных органах принадлежит инсулину. Этот гормон островкового аппарата поджелудочной железы обладает широким спектром действия на метаболизм и является, в частности, стимулятором белкового синтеза на разных уровнях в мышцах, печени, почках, мягких соединительных тканях. Кроме того, он может при длительном действии стимулировать синтез ДНК и митозы в клетках соединительной ткани, ускоряя вхождение их в S-фазу клеточного цикла. Все эти эффекты гормон способен вызывать у интактных и гипофизэктомированных животных, а также в опытах in vitro. Механизмы и пути действия инсулина на реагирующие клетки в общем сходны с эффектами различных соматомединов или больших концентраций СТГ. Инсулин на первых этапах регулирует по крайней мере две стадии белкового синтеза: ускоряет транспорт аминокислот через мембраны (в мышцах) и стимулирует процессы трансляции в рибосомах, а также синтез рРНК и ряда мРНК в ядре (в мышцах, печени, почках, соединительной ткани). По-видимому, соматомедины и инсулин спо-. собны взаимодействовать в некоторых клетках с одними и теми же рецепторами. Инсулин (и СТГ) усиливает ростовые эффекты ПГF2a на фибробласты . Возможно, инсулин способен оказывать определенное стимулирующее действие и на линейный рост организма. Так, длительное введение больших доз гормона молодым гипофизэктомированным животным вызывает у них некоторую интенсификацию роста эпи-физарных хрящей. Однако этот эффект инсулина значительно слабее, чем эффект СТГ — соматомединов. Вместе с тем стимулирующее влияние СТГ и его посредников на линейный рост и прибавку в массе тела молодых животных может заметно снижаться при нарушении деятельности инсулярного аппарата. Предполагается, что инсулин не только сам усиливает анаболические процессы, но и сяособстаует реализации эффектов СТГ и «соматомединов» на различные периферические ткани. Кроме того, инсулин, как уже отмечалось, может усиливать продукцию СТГ гипофизом, стимулируя секрецию соматолиберина и ослабляя секрецию соматостатина гипоталамусом. СТГ же, в свою очередь, может усиливать секрецию инсулина. В то же время соматостатин гипоталамуса и островкового аппарата — сильный ингибитор секреции СТГ и инсулина.

Гормон роста.

Гормон роста - его еще называют соматотропин, соматотропный гормон или соматропин. Является пептидным гормоном передней доли гипофиза. Гормон роста входит в семейство полипептидных гормонов. Туда также входят плацентарный лактоген и пролактин. Данный гормон был выделен впервые в 1956 году.

У человека после 20 лет выработка гормона роста снижается и каждые 10 лет его количество уменьшается примерно на 15%. Уровень гормона роста одинаковый у мужчин и у женщин. Наибольшее количество гормона роста наблюдается у плода в период внутриутробного развития сроком 4-6 месяцев. В этот период его концентрация в 100 раз превышает содержание гормона у взрослого человека.

В хромосоме 17 в соседних локусах располагаются пять генов гормона роста, которые имеют очень высокую степень гомологии. Ученые считают, что данные гены появились в ходе дупликации так называемого предков ого гена. Из этих генов только два образуют две основные изоформы гормона роста. При этом одна изоформа синтезируется большей частью в гипофизе, другая изоформа синтезируется в клетках синцитиотрофобласта плаценты. В крови человека имеется несколько изоформ, основная изоформа с молекулярной массой 22124 Да содержит 191 аминокислоту.Секреция гормона роста имеет суточные пики. Такие пики наступают как правило каждые 3-5 часов. Самый большой пик секреции гормона роста наступает ночью, когда человек спит, примерно через 2 часа после засыпания.

Пептидные гормоны гипоталамуса, выделяемые его нейросекреторными клетками в портальные вены гипофиза, являются главными регуляторами секреции гормона роста и действуют прямо на соматотропы. Кроме того, на секрецию гормона роста серьезное влияние оказывают физиологические факторы. Так, усиливают секрецию этого гормона сон, физические упражнения, употребление таких аминокислот как аргинин, лизин, орнитин, глутамин. Также на усиление секреции гормона роста влияют гипогликемия, грелин и соматолиберин. Подавляющее воздействие на секрецию гормона роста оказывают гипергликемия, повышенное содержание в плазме крови свободных жирных кислот, глюкокортикоиды, соматостатин, высокий уровень гормона роста, эстрадиол.

Действие гормона роста

Соматотропин в молодом возрасте способствует ускоренному линейному росту в костях. Такое воздействие в первую очередь оказывается на длинные трубчатые кости конечностей. Также гормон роста имеет сильное анаболическое и анти-катаболическое действие, усиливая синтез белка и тормозя его распад. Действие гормона роста снижает уровень отложений подкожного жира, увеличивая интенсивность его сгорания, а также приводит к заметному увеличению соотношения мышечной массы к жировой.

Также установлено, что гормон роста воздействует на регуляцию углеводного обмена, вызывая повышение уровня глюкозы в крови, и входит в группу контринсулярных гормонов, снижает воздействие инсулина на углеводный обмен.

Гормон роста оказывает воздействие на островковые клетки поджелудочной железы, усиливает поглощения кальция костной тканью и обладает иммуностимулирующим эффектом.

Учеными установлено, что многие эффекты гормон роста вызывает непосредственно, но большая часть эффектов вызывается опосредовательно через инсулиноподобные факторы роста (IGF-1), ранее называемым соматомедин C, вырабатываемый в печени под действием гормона роста и стимулирующим рост большинства внутренних органов. Синтезирование дополнительного количества IGF-1 происходит в тканях-мщениях.

Для того, чтобы гормон роста вызывал анаболический эффект необходимо наличие инсулина, что будет способствовать синтезу белка. При отсутствии инсулина анаболическое действие гормона не будет иметь место. Вместе соматотропин и инсулин действуют на синтез белка синергично. Именно с недостаточностью инсулина у детей - диабетиков I типа связывают их слабый рост и замедленное физическое развитие.

Также для того, чтобы гормон роста вызывал анаболический аффект и способствовал сжиганию жира необходимо наличие гормонов щитовидной железы и половых гормонов. Это объясняет отставание в физическом и линейном развитии у детей с гипогонадизмом и гипотиреозом.

Соматотропин (гормон роста) оказывает воздействие и на головной мозг, осуществляя регуляцию центральной нервной системы. Некоторые исследования показали, что гормон роста может преодолевать гемато-энцефалический барьер и вырабатывается также в гиппокампе. В различных отделах головного и спинного мозга были обнаружены рецепторы гормона роста.

Заключение.

Гормон роста и другие гормоны,которые оказывают влияние на ростовые процессы чрезвычайно важны для организма человека. Без их продукции невозможен нормальный рост человека,развитие костной и мышечной системы, психологического здоровья. Недостаток какого-либо гормона,влияющего на ростовые процессы, может привести к тяжелым заболеваниям, отставании в росте и развитии. Правильное питание, режим дня,занятия спортом и положительный эмоциональный фон способствуют правильной продукции гормонов.

Не только соматотропный гормон влияет на рост человека. Опосредованное или прямое действие также оказывают инсулин, половые гормоны и другие.

Список использованной литературы и других источников:

1. meduniver.ru/gormony

2. Учебник по нормальной физиологии 2012 Агаджанян

3. Методическое пособие «Гормоны человека», проф. Верин