Рост костей и хрящей под действием гормонов роста. Соматомедин и его функции
а) Гормон роста стимулирует рост костей и хрящей. Несмотря на то, что соматотропин увеличивает поступление белка и рост практически всех тканей, данная способность наиболее выражена применительно к росту скелета. Это является итогом:
(1) увеличения поступления белков в клетки хрящевой и костной тканей, стимулирующего их рост;
Существуют два способа роста кости. Во-первых, для трубчатых костей под влиянием гормона роста возможен рост в длину со стороны эпифизарного хряща. Поначалу это опосредовано разрастанием хрящевой ткани с последующим замещением ее костной тканью, что и обеспечивает рост кости в длину. По мере взросления хрящевая эпифизарная ткань полностью замещается костной, и рост костей в длину прекращается.
Другой способ связан с функцией остеобластов, обеспечивающих разрастание новой кости со стороны периоста или костных полостей на смену старой. Одновременно остеокласты «убирают» старую кость. Если скорость разрастания новой кости больше скорости рассасывания старой, толщина кости возрастает. Гормон роста существенно больше стимулирует функцию остеобластов, поэтому кости способны утолщаться под влиянием гормона роста в течение всей жизни. Это особенно справедливо для губчатых костей. Например, рост челюстных костей может стимулироваться даже у взрослых, становясь причиной того, что подбородок и нижние зубы начинают выдаваться вперед; сходным образом утолщение костей черепа приводит к разрастанию надбровных дуг.
Сравнение массы тела крысы, которой ежедневно вводили гормон роста, с массой тела контрольной крысы (крысы из одного помета)
б) Гормон роста осуществляет многие свои влияния через посредника, названного соматомедином (или инсулиноподобным фактором роста). Если гормон роста добавлять непосредственно к хондроцитам, культивируемым вне организма, то обнаружить пролиферацию или рост культуры невозможно. Если же его вводить интактным животным, то можно наблюдать пролиферацию и рост тех же клеток.
В итоге обнаружено, что под влиянием гормона роста в печени (в незначительных количествах — и в некоторых других тканях) образуются мелкие своеобразные белки, названные соматомединами, которые могут стимулировать все проявления роста костей. Во многом влияния соматомедина подобны влияниям инсулина на процессы роста, поэтому соматомедины еще называют инсулиноподобными факторами роста.
Были выделены четыре соматомедина. В дальнейшем, однако, оказалось, что наиболее важным из них является соматомедин С (также называемый ИФР-I). Молекулярная масса соматомедина С составляет около 7500, его концентрация в крови напрямую связана со скоростью секреции гормона роста.
Пигмеи Африки отличаются врожденной неспособностью к синтезу существенного количества соматомедина С. Даже если концентрация гормона роста у них в крови нормальна или повышена, количество соматомедина С остается сниженным, что, несомненно, является причиной их низкого роста. Другие виды карликовости (например, Леви-Лорана) также опосредованы этой причиной.
Предположительно большинство, если не все влияния соматотропина на рост опосредованы скорее соматомедином С и прочими соматомединами, чем прямым влиянием гормона роста на кости и другие ткани. Тем не менее, в экспериментах было показано, что инъекция соматотропина непосредственно в эпифизарные хрящи или кости животных приводила к специфическому росту этих структур, и количество гормона роста, потребовавшееся для этого, было ничтожно мало. Дискуссионны некоторые другие аспекты соматомединовой концепции. Одно из объяснений специфического влияния соматотропина на рост может быть связано с возможностью локального увеличения продукции соматомедина С под влиянием гормона роста. Возможно также, что гормон роста непосредственно влияет на рост некоторых тканей, а соматомединовый механизм является дополнительным, но не всегда необходимым.
в) Действие гормона роста непродолжительно, но пролонгируется влиянием соматомедина С. Гормон роста образует слабые связи с белками плазмы крови, поэтому он быстро поступает из крови в ткани, его период полувыведения составляет менее 20 мин. Напротив, соматомедин С прочно связан с белком-носителем, который подобно соматомедину С продуцируется под влиянием гормона роста, поэтому соматомедин С медленно покидает кровь (период его полувыведения превышает 20 ч), что существенно продляет эффекты соматотропина, обеспечивающие рост, как это показано на рисунке ниже.
Типичные среднесуточные колебания секреции гормона роста, демонстрирующие особенно мощные влияния физических нагрузок, а также высокий уровень секреции, сопровождающий первые несколько часов глубокого сна
