Регуляция секреции гормона роста. Гормоны гипоталамуса регулирующие секрецию гормона роста
а) 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.
Как показано на рисунке ниже, концентрация гормона роста нарастает на протяжении первых 2 ч глубокого сна. В таблице ниже суммированы данные о факторах, влияющих на продукцию гормона роста.
Типичные среднесуточные колебания секреции гормона роста, демонстрирующие особенно мощные влияния физических нагрузок, а также высокий уровень секреции, сопровождающий первые несколько часов 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.
На рисунке ниже показана зависимость уровня гормона роста от дефицита белка и эффект введения белка в рацион.
Влияние резкого дефицита белка при квашиоркоре на концентрацию гормона роста в плазме крови. Показана неэффективность лечения углеводами и влияние лечения белками на снижение концентрации гормона роста
Первая колонка показывает очень высокий уровень гормона роста у детей с резким дефицитом белка в связи с его непоступлением, формирующим состояние, названное квашиоркором; вторая колонка демонстрирует уровень соматотропина у тех же детей на 3 сут после начала лечения посредством введения избыточного количества углеводов в рацион; очевидно, что углеводы не снижают концентрацию гормона роста в плазме. Третья и четвертая колонки показывают уровень соматотропина на 3 и 25 сут после введения белков в рацион, которому сопутствует снижение концентрации гормона.
Полученные результаты доказывают, что при серьезном дефиците белка нормальная калорийность рациона сама не способна прекратить избыточную продукцию гормона роста. Коррекция белковой недостаточности является условием нормализации продукции гормона роста.
б) Роль гипоталамуса, гормон роста-рилизинг гормона и соматостатина в регуляции секреции гормона роста. 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.
