Ανίχνευση μεταλλάξεων του γονιδίου της αυξητικής ορμόνης (GH1) σε παιδιά με κοντό ανάστημα

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΥΓΕΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΙΑΤΡΙΚΗΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΣΤΙΣ ΚΛΙΝΙΚΕΣ ΚΑΙ ΚΛΙΝΙΚΟΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΙΑΤΡΙΚΕΣ ΕΙΔΙΚΟΤΗΤΕΣ ΠΑΙΔΙΑΤΡΙΚΗ ΚΛΙΝΙΚΗ-ΠΑΙΔΟΕΝΔΟΚΡΙΝΟΛΟΓΙΚΟ ΤΜΗΜΑ ΔΙΕΥΘΥΝΤΗΣ: ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΣΤΕΦΑΝΟΣ ΜΑΝΤΑΓΟΣ Ανίχνευση μεταλλάξεων του γονιδίου της αυξητικής ορμόνης (GH1) σε παιδιά με κοντό ανάστημα ΒΑΣΙΛΙΚΗ Σ. ΠΑΠΑΘΑΝΑΣΟΠΟΥΛΟΥ ΙΑΤΡΟΣ ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΠΑΤΡΑ 2006

2 Τριμελής Συμβουλευτική Επιτροπή Νικόλαος Μπεράτης Ομότιμος Καθηγητής Παιδιατρικής, Επιβλέπων Καθηγητής Βασιλική Σπηλιώτη Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Παιδιατρικής-Παιδιατρικής Ενδοκρινολογίας Αθανάσιος Παπαβασιλείου Καθηγητής Βιοχημείας Επταμελής Εξεταστική Επιτροπή Αθανάσιος Παπαβασιλείου Καθηγητής Βιοχημείας Βασιλική Σπηλιώτη Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Παιδιατρικής-Παιδιατρικής Ενδοκρινολογίας Ιωάννης Βαράκης Καθηγητής Ανατομίας Γεώργιος Κωστόπουλος Καθηγητής Φυσιολογίας Στέφανος Μανταγός Καθηγητής Παιδιατρικής Θεόδωρος Αλεξανδρίδης Αναπληρωτής Καθηγητής Ενδοκρινολογίας Βενετσάνα Κυριαζοπούλου Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Ενδοκρινολογίας ii

3 Ευχαριστίες Θερμές ευχαριστίες οφείλω στην αναπληρώτρια καθηγήτρια κυρία Β. Σπηλιώτη, η οποία μου ανέθεσε την παρούσα διατριβή και με συμπεριέλαβε στην ερευνητική της ομάδα. Tην ευχαριστώ από καρδιάς για την ανεκτίμητη βοήθειά της, την πολύπλευρη στήριξη που μου παρείχε και την άριστη συνεργασία μας. Με μεγάλη εκτίμηση θέλω να ευχαριστήσω τον καθηγητή κύριο Ν. Μπεράτη που με βοήθησε κριτικά στην περάτωση της παρούσας διατριβής με τις πολύτιμες συμβουλές του. Θερμά ευχαριστώ τον καθηγητή κύριο Α. Παπαβασιλείου, ο οποίος είχε ιδιαίτερα καθοριστικό ρόλο στην επιτυχή διεξαγωγή της μελέτης. Ένα μεγάλο ευχαριστώ στην μεταδιδακτορικό κυρία Π. Ρόχας για την επιστημονική βοήθεια και την ηθική υποστήριξη, που μου προσέφερε. Την ευχαριστώ, που στάθηκε δίπλα μου, όποτε την χρειάστηκα. Ευχαριστώ επίσης τον μεταδιδακτορικό κύριο Π. Ζήρο και όλους τους συνεργάτες μου στο εργαστήριο για την υποστήριξη τους. Τέλος ευχαριστώ την κυρία Ε. Μπάσδρα, που βοήθησε καθοριστικά την επίτευξη αυτής της εργασίας με την λήψη των βιοψιών. iii

4 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Γενικό Μέρος 1 Αύξηση 3 Στάδια της αύξησης 5 Α. Εμβρυϊκή περίοδος 5 Β. Βρεφική ηλικία 9 Γ. Παιδική ηλικία 9 Δ. Εφηβεία 11 Κλινική εκτίμηση της αύξησης 13 Α. Ύψος και βάρος 13 Β. Ταχύτητα αύξησης 14 Γ. Οστική ηλικία 15 Εικόνα 1. Ακτινογραφία άκρας χειρός για υπολογισμό οστικής ηλικίας 16 Ενδοκρινολογικός έλεγχος της αύξησης 16 Αυξητική ορμόνη 17 Έλεγχος της έκκρισης της GH 17 Εικόνα 2α. Φυσιολογικός ρυθμός έκκρισης της GH στο 24ωρο 18 Εικόνα 3. Ρύθμιση της έκκρισης της GH 20 GHRH 21 Εικόνα 4. Δομή της GHRΗ 21 Εικόνα 5. Σχηματική παράσταση της αγγείωσης της υπόφυσης 22 Σωματοστατίνη 23 Γρελίνη 24 Άλλοι παράγοντες που επηρεάζουν την έκκριση της GH 25 Ακετυλοχολίνη 27 Ντοπαμίνη 28 Α-αδρενεργικές ουσίες 29 Β-αδενεργικές ουσίες 29 Σεροτονίνη 30 GABA 31 Η υπόφυση 31 Εικόνα 6. Σχηματική παράσταση της υπόφυσης 33 iv

5 Η GH στην κυκλοφορία 34 Το ενδοκυτταρικό μονοπάτι της GH 36 Εικόνα 7. Σχηματική απεικόνιση της δομής του GHR 37 Εικόνα 8. Υποδοχέας της αυξητικής ορμόνης 39 Εικόνα 9. Το μονοπάτι JAK-STAT που ενεργοποιείται από την σύνδεση της GH στον υποδοχέα της 40 IGFs και οι δεσμευτικές τους πρωτεΐνες 41 Εικόνα 10. Επίδραση του IGFI στους περιφερικούς ιστούς και αρνητική ρύθμιση 43 Το γονίδιο του IGF-Ι 45 Υποδοχείς των IGFs 46 Δράση της GH και του IGF-Ι στην αύξηση των οστών 46 Εικόνα 11. Σχηματική παράσταση της δράσης της GH 47 Ο ρόλος της GH στην αύξηση 49 Άλλες δράσεις της GH 52 Εικόνα 12. Σύνοψη των δράσεων της GH 53 Παιδιά με κοντό ανάστημα 55 Εικόνα 13. Καμπύλη ανάπτυξης παιδιού με διαταραχή στην λειτουργία της GH. 55 Διερεύνηση του κοντού αναστήματος 60 Έλεγχος έκκρισης της GH 63 Κοντό ανάστημα λόγω βλάβης του GH-IGF-Ι 65 Εικόνα 14. Κλινικός φαινότυπος σοβαρής περίπτωσης GHD 65 Εικόνα 15. Πιθανές θέσεις δυσλειτουργίας της GH 67 Ανεπάρκεια της GH 68 Το γονίδιο της GH 68 Εικόνα 16. Το γονίδιο GH-N 70 Οικογενής απομονωμένη ανεπάρκεια GH (IGHD) 71 IGHD IA 72 IGHD IB 73 IGHD II 73 IGHD III 74 Συνδυασμένη υποφυσιακή ανεπάρκεια της GH (CPHD) 74 v

6 Το γονίδιο Pit-1 75 Το γονίδιο PROP-1 76 Το γονίδιο HESX1 78 Το γονίδιο LHX3 78 Το γονίδιο LHX4 79 Το γονίδιο GHRHR 80 Βιοανενεργής GH 82 Μεταλλάξεις του υποδοχέα της GH 84 Μεταλλάξεις στο GH-GHR μεταγραφικό μονοπάτι 86 Μετάλλαξη του IGF-Ι γονιδίου και του υποδοχέα του 86 Νευροεκκριτική δυσλειτουργία της GH (GHND) 87 Θεραπεία 89 Ειδικό Μέρος 93 Σκοπός της εργασίας 95 Ασθενείς 96 Πίνακας 1. Κλινικά χαρακτηριστικά των ασθενών 96 Εικόνα 2β. 24ωρος ρυθμός έκκρισης της GH σε ασθενή με GHND 98 Πίνακας 2. Σύγκριση 24ωρης έκκρισης GH και 24ωρου ρυθμού έκκρισης μεταξύ του ασθενούς με νευροεκκριτική δυσλειτουργία έκκρισης GH και φυσιολογικού ατόμου ίδιου φύλου και σταδίου Tanner 99 Υλικά και μέθοδοι 100 Βιοψίες 100 Υλικά για βιοψίες 101 Κυτταρικές καλλιέργειες ινοβλαστών 101 Συντήρηση καλλιεργειών και ανακαλλιέργειες 102 Πάγωμα, αποθήκευση και απόψυξη κυττάρων 104 Καμπύλες ανάπτυξης κυττάρων 105 Υλικά για κυτταρικές καλλιέργειες 106 Μέθοδος ενσωμάτωσης της βρώμο-διοξυοριδίνης (BrDU) 107 Απομόνωση γoνιδιωματικού DNA 109 Πολλαπλασιασμός του γονιδίου GH1 με PCR 109 Εικόνα 17. Εκκινητές για ανάλυση του γονιδίου GH1 110 Πίνακας 3. Αλληλουχίες εκκινητών για ανάλυση του γονιδίου GH1 110 Αντίδραση 111 Έλεγχος του προϊόντος 113 Καθαρισμός του δείγματος 113 vi

7 Sequencing του γονιδίου 113 Το GHR γονίδιο 114 Πίνακας 4. Αλληλουχίες εκκινητών για ανάλυση του γονιδίου GHR 115 Αντίδραση 116 Απομόνωση RNA από το περιφερικό αίμα 116 Προσδιορισμός της συγκέντρωσης του RNA 118 Σύνθεση cdna από RNA με αντίστροφη μεταγραφάση (RT-PCR) 119 Ανάλυση cdna με ένζυμα περιορισμού (Restriction analysis) 120 Αποτελέσματα 121 Πρωτογενείς καλλιέργειες ινοβλαστών 121 Εικόνα 18. Φωτογραφίες βιοψιών και ινοβλαστών 122 Καμπύλες ανάπτυξης 122 Εικόνα 19. Καμπύλες ανάπτυξης ινοβλαστών 123 Μεταλλάξεις του γονιδίου του υποδοχέα της GH (GHR) 126 Μεταλλάξεις του γονιδίου GH1 126 Πίνακας 5. Μεγέθη των ιντρονίων και εξονίων του γονιδίου GH1 127 Εικόνα 20. Φωτογραφίες ηλεκτροφόρησης PCR 127 Εικόνα 21. Μεταλλαγές του GH1 γονιδίου 129 Εικόνα 22. Σύγκριση αλληλουχίας του γονιδίου GH1 του ασθενή με την φυσιολογική αλληλουχία του γονιδίου 130 Πίνακας 7. Αλληλουχία του anti-sense εκκινητή GHI4 122 Εικόνα 23. PCR ανάλυση του cdna με τους εκκινητές GHS1-GHI4 132 Ανάλυση cdna με ένζυμα περιορισμού (Restriction analysis) 133 Εικόνα 24. Ηλεκτροφόρηση προϊόντων πέψης του cdna με το ένζυμο περιορισμού KASI. 134 Ενσωμάτωση της βρώμο-διοξυοριδίνης (BrDU) 135 Εικόνα 25. Ενσωμάτωση βρώμο-διοξυουριδίνης χωρίς προσθήκη GH 135 Εικόνα 26. Ενσωμάτωση βρώμο-διόξυουριδίνης με διάφορες δόσεις GH 137 Συζήτηση 139 Εικόνα 27. Εκατοστιαία καμπύλη ανάπτυξης του φορέα της μεταλλαγής 142 Πίνακας 7. Ταχύτητα αύξησης σε εκατοστά/έτος στον ασθενή με την μετάλλαξη που οδηγεί σε απαλοιφή μιας βάσης θυμιδίνης πριν και μετά από την θεραπεία με hgh σε δόση 0,3 mg/kg/εβδ. 143 vii

8 Περίληψη 148 Summary 151 Βιβλιογραφία 153 viii

9 ΓΕΝΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 1

10 2

11 Αύξηση Ως αύξηση ορίζεται η αύξηση του μεγέθους με προσαύξηση των ιστών. Παρατηρείται σε ολόκληρο τον οργανισμό, περιοχές του σώματος, συστήματα, όργανα και σε κυτταρικό επίπεδο. Η αύξηση επιτυγχάνεται με υπερπλασία των κυττάρων (αύξηση του αριθμού των κυττάρων) και κυτταρική υπερτροφία (αύξηση του μεγέθους των κυττάρων). Η υπερπλασία και η απόπτωση ελέγχονται από γενετικούς παράγοντες, ώστε να ρυθμίζουν το μέγεθος ενός οργανισμού ή ενός οργάνου. Η φυσιολογική ανάπτυξη ενός οργανισμού εξαρτάται από τις τρεις αυτές κυτταρικές λειτουργίες και ο επιτυχής συντονισμός τους θα επιτρέψει στο γονιμοποιημένο ωάριο να εξελιχθεί σε έναν ώριμο οργανισμό, ενώ οποιαδήποτε βλάβη των λειτουργιών αυτών μπορεί να οδηγήσει σε διαταραχή της φυσιολογικής ανάπτυξης. Η διαδικασία της αύξησης ελέγχεται από έναν πολύπλοκο συνδυασμό πολλών παραγόντων σε διάφορα επίπεδα, που περιλαμβάνουν ενδογενείς παράγοντες, όπως είναι ο γονότυπος, οι ορμόνες, οι παράγοντες αύξησης και εξωγενείς παράγοντες, όπως είναι η διατροφή και η επίδραση του περιβάλλοντος. Οι προϋποθέσεις, που απαιτούνται για να επιτευχθεί φυσιολογική ανάπτυξη του ανθρώπινου οργανισμού, είναι επαρκής διατροφή, απουσία χρόνιων παθήσεων, συναισθηματική σταθερότητα και ασφαλές οικογενειακό περιβάλλον, φυσιολογική λειτουργία του ενδοκρινικού συστήματος και απουσία διαταραχών σε κυτταρικό επίπεδο και σε επίπεδο ανάπτυξης των οστών. Τα χρόνια νοσήματα μπορούν να επηρεάσουν την αύξηση είτε λόγω της χρόνιας φλεγμονής (πχ ρευματοειδής αρθρίτιδα), είτε μέσω της επίδρασης της νόσου στη διατροφή (ανορεξία, αυξημένος καταβολισμός, 3

12 ή απώλειες θρεπτικών ουσιών). Για το λόγο αυτό είναι πολύ σημαντικό να παρακολουθείται και να καταγράφεται η αύξηση των παιδιών, γιατί μπορεί καθυστέρηση στην αύξηση να είναι το πρώτο σύμπτωμα υποκείμενης νόσου. Ένα ασφαλές και στοργικό οικογενειακό περιβάλλον είναι ζωτικής σημασίας προϋπόθεση για την φυσιολογική ανάπτυξη του παιδιού, ενώ η συναισθηματική στέρηση αποτελεί ισχυρή αιτία διαταραχής της αύξησης, όπως συμβαίνει στον ψυχοκοινωνικό νανισμό. Η επαρκής διατροφή και πρόσληψη θερμίδων είναι επίσης ζωτικής σημασίας, για την ανάπτυξη ενός οργανισμού. Οι συνολικές ημερήσιες θερμιδικές ανάγκες ( total daily energy expenditure, TEE) υπολογίζονται με βάση τέσσερις παράγοντες: (1) το βασικό μεταβολικό ρυθμό, που αποτελεί το 50-60% του ΤΕΕ, (2) το θερμιδικό αποτέλεσμα των τροφών, που αποτελεί το 10% του ΤΕΕ, (3) την ενέργεια, που απαιτείται για τις καθημερινές δραστηριότητες του ατόμου, που ποικίλει σε μεγάλο βαθμό και αποτελεί κατά μέσο όρο το 25% του ΤΕΕ και (4) η ενέργεια που απαιτείται για την ανάπτυξη. Ο τελευταίος παράγοντας ποικίλει ανάλογα με το ρυθμό αύξησης και αποτελεί το μικρότερο ποσοστό του ΤΕΕ, με αποτέλεσμα να απαιτείται πολύ μεγάλος περιορισμός της πρόσληψης τροφής για να επηρεαστεί η αύξηση. Άλλος σημαντικός παράγοντας για να επιτευχθεί φυσιολογική ανάπτυξη είναι η σωστή λειτουργία των κυττάρων και η ικανότητά τους να πολλαπλασιάζονται και να ανταποκρίνονται στις επιδράσεις των ορμονών και των παραγόντων αύξησης. 4

13 Στάδια της αύξησης Η ανάπτυξη του ανθρώπινου οργανισμού μπορεί να διαχωριστεί σε τέσσερα στάδια, την εμβρυϊκή περίοδο, τη βρεφική ηλικία, την παιδική ηλικία και την εφηβεία. Α. Εμβρυϊκή περίοδος Κατά τη διάρκεια του πρώτου τριμήνου δημιουργούνται οι καταβολές για τις μεγάλες δομές του οργανισμού και αναπτύσσονται τα διάφορα συστήματα. Κατά τη διάρκεια των τριών πρώτων εβδομάδων σχηματίζονται στον εμβρυϊκό δίσκο οι τρεις πρωτογενείς βλαστικές στοιβάδες (εξώδερμα, μεσόδερμα και ενδόδερμα), και κατά τη διάρκεια της 4 ης με 8 ης εβδομάδας τα πρωτογενή βλαστικά δέρματα δίνουν γένεση σε όλους τoυς ιστούς και τα όργανα του εμβρύου. Στο δεύτερο τρίμηνο της κύησης παρατηρείται πολύ γρήγορη αύξηση του εμβρύου, που οφείλεται σε κυτταρική υπερπλασία και στο τρίτο τρίμηνο επιτυγχάνεται η ωρίμανση των οργάνων και η προετοιμασία για την εξωμήτριο ζωή. Από την 4 η ως την 12 η εβδομάδα της κύησης ο ρυθμός αύξησης του μήκους κεφαλής-μηριαίου είναι 33 cm το χρόνο, από την 12 η ως την 24 η εβδομάδα κύησης ο ρυθμός αύξησης είναι 62 cm το χρόνο, ενώ από την 24 η εβδομάδα μέχρι το τέλος της κύησης είναι 48 cm το χρόνο. Συνεπώς ο ρυθμός αύξησης είναι μέγιστος το δεύτερο τρίμηνο. Οι αναπτυξιακές διεργασίες στο έμβρυο είναι αποτέλεσμα συντονισμένης αλληλεπίδρασης γενετικών και περιβαλλοντικών παραγόντων. Μια 5

14 ομάδα γονιδίων, που συμμετέχουν στον έλεγχο της εμβρυϊκής ανάπτυξης, ανήκουν στην οικογένεια homeobox (2). Τα homeobox γονίδια κωδικοποιούν πρωτεΐνες που ελέγχουν την γονιδιακή έκφραση και συνεπώς ενέχονται στην κυτταρική διαφοροποίηση και την ανάπτυξη των οργάνων. Τα homeobox γονίδια Ηοx τάξης Ι συμμετέχουν στον σχηματισμό του σκελετού, των άκρων, του πεπτικού και γεννητικού συστήματος και στην ανάπτυξη των δομών του προσώπου και του νευρικού συστήματος. Βλάβες των ανθρώπινων homeobox γονιδίων οδηγούν συνήθως σε ανώμαλη ανάπτυξη συγκεκριμένων οργάνων, αλλά υπάρχουν και ομάδες γονιδίων, που επιδρούν στην συνολική ανάπτυξη ολόκληρου του σώματος. Κατά τη διάρκεια της κύησης η εμβρυϊκή αύξηση αποτελεί μέρος μιας συνεχούς διαδικασίας, που καθορίζεται τόσο από γενετικούς παράγοντες όσο και από παράγοντες, που σχετίζονται με την μητέρα και συντονίζεται από αυξητικούς παράγοντες (3). Αυτοί μπορεί να δρουν τοπικά με παρακρινή τρόπο, όπου δηλαδή παράγονται από έναν ιστό και δρουν σε γειτονικούς ιστούς, όπως συμβαίνει με τους ινσουλινόμορφους αυξητικούς παράγοντες (insulin-like growth factors, ΙGFs), τον ινοβλαστικό αυξητικό παράγοντα (fibroblast growth factor, FGF), τον επιδερμικό αυξητικό παράγοντα (epidermal growth factor, EGF) και τον μετασχηματίζοντα αυξητικό παράγοντα α και β (transforming growth factor α και β, TGFs). Μπορεί επιπλέον να δρουν ως ενδοκρινείς ορμόνες, που παράγονται από κάποιον ιστό και δρουν σε απομακρυσμένους ιστούς, όπως συμβαίνει με την ινσουλίνη. Από αυτούς τους αυξητικούς παράγοντες, κατά την εμβρυϊκή ανάπτυξη τον πιο σημαντικό ρόλο φαίνεται να παίζει ο ΙGF-ΙΙ, o οποίος είναι ο κατεξοχήν ΙGF, που εκφράζεται στους εμβρυϊκούς ιστούς. 6

15 Στον άνθρωπο η αυξητική ορμόνη (GH) εκφράζεται από το γονίδιο GH- N, που εδράζεται στο χρωμόσωμα 17 και ανήκει σε ομάδα γονιδίων με παρεμφερή σύσταση. Το γονίδιο GH-N εκφράζεται κυρίως στην υπόφυση, το GH-V και οι χοριονικές σωματοτροφίνες CS-L, CS-A και CS-B εκφράζονται στην συγκυτιοτροφοβλάστη του πλακούντα. Η GH-N δεν είναι απαραίτητη για την εμβρυϊκή αύξηση και έμβρυα με ανεγκεφαλία επιτυγχάνουν φυσιολογικό μήκος. Η GH-V δεν εκκρίνεται στην εμβρυϊκή κυκλοφορία. Ανιχνεύεται στην μητρική κυκλοφορία από την 8 η εβδομάδα της κύησης και οι συγκεντρώσεις της στο αίμα αυξάνουν μέχρι την 35 η εβδομάδα, οπότε φτάνει στην μέγιστη τιμή της. Η GH-V παίζει σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη του πλακούντα και μπορεί να επηρεάσει την εμβρυϊκή αύξηση έμμεσα επηρεάζοντας την μεταφορά των θρεπτικών ουσιών στο έμβρυο μέσω του πλακούντα. Οι χοριονικές σωματοτροφίνες ή πλακουντιακό γαλακτογόνο, CS-A και CS- B, ανιχνεύονται τόσο στην μητρική όσο και στην εμβρυϊκή κυκλοφορία και αποτελούν πολύ σημαντικούς παράγοντες της εμβρυϊκής αύξησης. Έχουν αναβολική δράση και προάγουν την αύξηση, την πρόσληψη αμινοξέων, την σύνθεση DNA, την παραγωγή των IGF-I και IGF-II και την έκκριση ινσουλίνης. Τα θρεπτικά συστατικά, που περνούν από την μητέρα στο έμβρυο μέσω του πλακούντα, παίζουν σπουδαίο ρόλο και η μεταφορά τους επιτυγχάνεται με τρεις μηχανισμούς: (1) απλή διάχυση, που εξαρτάται από την αιμάτωση του πλακούντα και το μέγεθος της επιφανείας του και με το μηχανισμό αυτό γίνεται η μεταφορά του οξυγόνου και του διοξειδίου του άνθρακα, (2) υποβοηθούμενη διάχυση μέσω υποδοχέων, που στηρίζεται στη διαφορά συγκέντρωσης μεταξύ των δύο πλευρών του πλακούντα, χωρίς να απαιτείται κατανάλωση ενέργειας και με τον μηχανισμό αυτό γίνεται η μεταφορά γλυκόζης και γαλακτικού οξέος, (3) 7

16 ενεργητική μεταφορά μέσω υποδοχέων, που απαιτεί κατανάλωση ενέργειας, όπως συμβαίνει με την μεταφορά των αμινοξέων. Ποιοι ακριβώς παράγοντες ελέγχουν την μεταφορά των θρεπτικών ουσιών μέσω του πλακούντα δεν είναι ακόμη γνωστό, αλλά έχει δειχθεί, ότι η GH και ο IGF-I δρώντας στην μητρική και την εμβρυϊκή επιφάνεια του πλακούντα μεταβάλουν την ικανότητα διάχυσης και την πρόσληψη γαλακτικού οξέος σε πρόβατα (4). H κατανόηση των παραγόντων που ελέγχουν την εμβρυϊκή ανάπτυξη έχει μεγάλη σημασία δεδομένου ότι επιδημιολογικές μελέτες έχουν δείξει συσχέτιση μεταξύ της ενδομήτριας και της πρώιμης εξωμήτριας καθυστέρησης της ανάπτυξης και του κινδύνου να αναπτυχθούν προβλήματα υγείας στην ενήλικο ζωή (5). Στα προβλήματα αυτά περιλαμβάνονται η υπέρταση, καρδιοαγγειακά προβλήματα, αντίσταση στην ινσουλίνη και μη ινσουλινοεξαρτώμενος σακχαρώδης διαβήτης. Η σχέση μεταξύ της ενδομήτριας ανάπτυξης και ασθενειών στην ενήλικο ζωή πιστεύεται, πως οφείλεται σε κάποια εξωγενή βλαπτική επίδραση (π.χ. μητρικός ή εμβρυϊκός υποσιτισμός ) στο έμβρυο σε κάποια σημαντική περίοδο της ενδομήτριας ανάπτυξης, που οδηγεί σε μόνιμη και βλαβερή μεταβολική μεταβολή, η οποία καθιστά το άτομο ευπαθές σε συγκεκριμένες παθήσεις στην μετέπειτα ζωή. Οι ορμόνες και οι παράγοντες ανάπτυξης είναι πιθανοί στόχοι επιβλαβών επιδράσεων. Υπάρχουν ενδείξεις ότι η ινσουλίνη και ο άξονας GH-IGF έχει υποστεί αναπρογραμματισμό (re-programming) στα νεογνά που γεννιούνται με ενδομήτρια καθυστέρηση της αύξησης. Το έμβρυο με ενδομήτρια καθυστέρηση της αύξησης, προκειμένου να προσαρμοστεί σε αυτήν την κατάσταση, υφίσταται μεταβολές του μεταβολισμού, των ορμονών και της καρδιακής λειτουργίας. Αυτές οι αλλαγές στο μεταβολισμό μπορούν να οδηγήσουν σε αντίσταση στην ινσουλίνη, διαβήτη και καρδιαγγειακά 8

17 προβλήματα στην ενήλικο ζωή, αν το άτομο γίνει παχύσαρκος ενήλικας. Λόγω του μειωμένου σωματικού λίπους και μυϊκού ιστού, που αποτελεί τον κατεξοχήν περιφερικό ιστό δράσης της ινσουλίνης, τα νεογνά αυτά μπορεί να αναπτύξουν αντίσταση στην ινσουλίνη από την παιδική ηλικία, αν είναι παχύσαρκα (156). Β. Βρεφική ηλικία Κατά τη διάρκεια του πρώτου έτους της ζωής τα βρέφη εμφανίζουν μεγάλη ταχύτητα της κατά μήκος αύξησης, αλλά αυτή βαίνει συνεχώς μειούμενη. Είναι αποδεκτό, πως σε αυτή την φάση της ανάπτυξης μεγάλο ρόλο παίζει η διατροφή, με μικρή μόνο συνεισφορά της αυξητικής ορμόνης. Ωστόσο υπάρχουν στοιχεία από ανθρώπινα και ζωικά μοντέλα, που δείχνουν, ότι οι ορμόνες και οι υποδοχείς του άξονα GH-IGF συμμετέχουν και σε αυτήν τη φάση της ανάπτυξης. Παρ όλ αυτά, μεταβολές της διατροφής κατά τη διάρκεια αυτού του σταδίου της ανάπτυξης έχουν μεγάλη επίδραση στην αύξηση. Γ. Παιδική ηλικία Μέχρι την ηλικία των τεσσάρων ετών η μέση ταχύτητα αύξησης έχει μειωθεί σε 7 cm/χρόνο και στη συνέχεια μειώνεται σταδιακά μέχρι την εφηβεία. Κατά την προεφηβική ηλικία η χαμηλότερη ταχύτητα αύξησης φτάνει γύρω στα 5-5,5 cm/χρόνο. Ωστόσο έχει βρεθεί, ότι και κατά την 9

18 διάρκεια της παιδικής ηλικίας παρατηρούνται περίοδοι έντονης αύξησης. Αν ένα παιδί παρακολουθείται συστηματικά καθόλη την παιδική ηλικία και καταγράφεται το ύψος του παρατηρούνται διακυμάνσεις του ρυθμού αύξησης (6), ενώ έχει περιγραφεί και εποχιακή μεταβολή του ρυθμού αύξησης. Η όλη διαδικασία της αύξησης ελέγχεται από γενετικούς μηχανισμούς, σε συνεργασία με επίδραση περιβαλλοντικών παραγόντων. Η παιδική ηλικία αποτελεί την περίοδο της ανάπτυξης, κατά την οποία η αυξητική ορμόνη μαζί με τις θυρεοειδικές ορμόνες παίζει καθοριστικό ρόλο στην αύξηση και είναι η περίοδος κατά την οποία αναγνωρίζονται διαταραχές του άξονα της αυξητικής ορμόνης. Όπως έχει ήδη αναφερθεί ο άξονας αυτός είναι ενεργός από την ενδομήτριο ζωή και συνεπώς η αυξανόμενη επίδρασή του κατά την παιδική ηλικία φαίνεται, ότι γίνεται σταδιακά. Η αύξηση κατά την παιδική ηλικία, όταν μελετάται σε τακτά χρονικά διαστήματα, φαίνεται, ότι είναι μη γραμμική. Ένα μοντέλο, που μπορεί να την περιγράψει είναι αυτό, που υποστηρίζει ότι περίοδοι μεγάλης αύξησης εναλλάσσονται με περιόδους μικρής ή ανύπαρκτης αύξησης (8). Μεταβολές του βάρους φαίνεται ότι έχουν αμοιβαία σχέση με τις μεταβολές του ύψους, έτσι ώστε στασιμότητα του ύψους να συνοδεύεται από αύξηση του βάρους, ενώ αύξηση του ύψους συνδυάζεται με στασιμότητα του βάρους. Κατά τη διάρκεια της παιδικής ηλικίας παρατηρείται μικρή μόνο διαφορά του ύψους μεταξύ αγοριών και κοριτσιών. Επιπλέον μετρήσεις της σύστασης του σώματος, που γίνονται με σάρωση DEXA (dual energy X- ray absorptiometry) δείχνουν παραπλήσια ποσοστά λίπους και άλιπης μάζας σε προεφηβικά παιδιά και των δύο φύλων (9). Ωστόσο τα κορίτσια 10

19 παρουσιάζουν μικρές διαφορές στην ωρίμανση, ο σκελετός τους στην γέννηση είναι πιο ώριμος από των αγοριών και εμφανίζουν τα πρώτα σημάδια της εφηβείας περίπου δύο χρόνια πριν από τα αγόρια. Δ. Εφηβεία Ως εφηβεία μπορεί να οριστεί η μετάβαση από την προεφηβική ηλικία στην ενήλικο κατάσταση με την ωρίμανση των δευτερογενών χαρακτηριστικών του φύλου. Στη διαδικασία αυτή παρατηρείται διαφορά στον χρόνο εμφάνισης των χαρακτηριστικών και στην ηλικία έναρξης μεταξύ των δύο φύλων (10). H καθυστερημένη έναρξη της εφηβείας στα αγόρια σε σχέση με τα κορίτσια τους δίνει δύο επιπλέον χρόνια προεφηβικής αύξησης. Το ύψος, που κερδίζουν κατά την περίοδο αυτή (8-10 cm), σε συνδυασμό με την μεγαλύτερη αύξηση, που παρουσιάζουν κατά την εφηβεία έχει σαν αποτέλεσμα την διαφορά ύψους μεταξύ των δύο φύλων στην ενήλικο ζωή, που είναι γύρω στα 12,5 cm. Κατά τη διάρκεια της εφηβείας διαφορές στον ρυθμό αύξησης μεταξύ των ατόμων γίνονται εμφανείς. Σε αυτό το στάδιο της αύξησης σημαντικό ρόλο παίζουν τα στεροειδή του φύλου, που συμβάλλουν στην κατά μήκος ανάπτυξη των οστών και της σπονδυλικής στήλης. Η δράση τους ασκείται μέσω δύο μηχανισμών: (1) Άμεση δράση, κυρίως της οιστραδιόλης, στα οστά, (2) Έμμεση δράση μέσω αύξησης της έκκρισης της GH από την υπόφυση. Η ιδιοσυστασιακή καθυστέρηση της αύξησης είναι αρκετά συχνή και μπορεί να συσχετίζεται με κάποια χρόνια πάθηση ή μπορεί να αποτελεί φυσιολογική παραλλαγή και σ αυτήν την 11

20 περίπτωση συχνά αναφέρεται οικογενειακό ιστορικό. Η εμφάνιση των δευτεροπαθών χαρακτηριστικών του φύλου καθυστερεί και το ίδιο συμβαίνει και με την αύξηση. Παρόλο που η οντότητα αυτή συνήθως εμφανίζεται κατά τη διάρκεια της εφηβικής ηλικίας μερικά παιδιά μπορεί να παρουσιάσουν καθυστέρηση της αύξησης νωρίτερα, κατά την παιδική ηλικία. Κατά την εφηβεία συμβαίνουν και μεταβολές στην σύσταση του σώματος. Μελετώντας τις μεταβολές του λίπους σώματος και της μυϊκής μάζας διαπιστώνεται ότι τα αγόρια κατά τη διάρκεια της εφηβείας κερδίζουν γύρω στα 30 kg σε βάρος από τα οποία το 82% είναι άλιπος μάζα, ενώ τα κορίτσια κατά την ίδια περίοδο κερδίζουν 18,5 kg βάρος από τα οποία το 68% αποτελεί άλιπο μάζα. Το ποσοστό λίπους σώματος αυξάνεται κατά 1,7% στα αγόρια και κατά 3% στα κορίτσια (11). Η αύξηση του ποσοστού του λίπους σώματος οδηγεί σε αύξηση της λεπτίνης, που λειτουργεί σαν νευρορυθμιστής της έκκρισης του εκλυτικού παράγοντα της γοναδοτροφίνης (GnRH) και επιτυγχάνεται έτσι η διαδικασία της ήβης (157). Αύξηση της έκκρισης της λεπτίνης και του IGF-I παρατηρείται πριν από την έναρξη της εφηβείας στα κορίτσια. Αυτές οι αλλαγές, που συμβαίνουν ανεξάρτητα από την επίδραση των γονάδων, πιστεύεται ότι οφείλονται στην αύξηση του ποσοστού του σωματικού λίπους και σηματοδοτούν την έναρξη της ήβης (158). 12

21 Κλινική εκτίμηση της αύξησης Η καλύτερη μέθοδος εκτίμησης της αύξησης αποτελεί η μέτρηση των παραμέτρων ύψος, βάρος, περίμετρος κεφαλής, ύψος σε καθιστή θέση, ταχύτητα αύξησης και τον δείκτη σωματικής μάζας (ΒMI) και η αποτύπωσή τους σε καμπύλες αύξησης. Επιπλέον στην καθημέρα ιατρική πράξη χρησιμοποιείται η οστική ηλικία και τα στάδια εφηβείας κατά Τanner. A. Ύψος και βάρος Το ύψος πρέπει να μετράται σε τακτά χρονικά διαστήματα και να αποτυπώνεται στις καμπύλες αύξησης, όπου πρέπει να έχουν καταχωρηθεί και τα ύψη των βιολογικών γονέων (12). To σημείο, στο οποίο αποτυπώνεται το ύψος των γονέων, εξαρτάται από το φύλο του παιδιού. Αν το παιδί είναι γένους αρσενικού τότε αποτυπώνεται το ύψος του πατέρα και της μητέρας στο οποίο έχουμε προσθέσει 12,5 cm. Αν το παιδί είναι γένους θηλυκού τότε αποτυπώνεται το ύψος της μητέρας και το ύψος του πατέρα από το οποίο έχουμε αφαιρέσει 12,5 cm. Ο μέσος όρος του ύψους των γονέων υπολογίζεται ως ο μέσος όρος μεταξύ των δύο, διορθωμένων ανάλογα με το φύλο υψών, και το υπολογισμένο ύψος του παιδιού (target height) θα πρέπει να παρουσιάζει διακύμανση 8,75 cm από το μέσο ύψος των γονέων. Για παράδειγμα, αν οι γονείς ενός αγοριού έχουν ύψη 180 cm ο πατέρας και 165 cm η μητέρα, το target height του παιδιού είναι [( ,5)/2]±8,75, δηλαδή 178±8,75 cm. Αν το ύψος του παιδιού παρουσιάζει απόκλιση από τα υπολογισμένα 13

22 όρια, τότε μπορεί να υπάρχει κάποια διαταραχή της αύξησης. Βέβαια, διαταραχή της αύξησης μπορεί να υπάρχει και όταν το ύψος του παιδιού είναι εντός των ορίων που έχουν υπολογιστεί, αν το μέσο ύψος των γονέων ή αν το ύψος ενός γονέα βρίσκεται εκτός της 3 ης εκατοστιαίας θέσης στις καμπύλες αύξησης. Στην περίπτωση αυτή, η καθυστέρηση της αύξησης μπορεί να οφείλεται σε κάποια διαταραχή που κληρονομείται κατά τον επικρατούντα αυτοσωμικό χαρακτήρα, όπως είναι η ανεπάρκεια της αυξητικής ορμόνης. Το βάρος αποτελεί πολύ σημαντική παράμετρο εκτίμησης της καλής γενικής κατάστασης του παιδιού, σε κάποια περίοδο της ζωής, στην οποία η διατροφή είναι μείζονος σημασίας παράγοντας της διαδικασίας της αύξησης. Στην παιδική ηλικία η μέτρηση του βάρους πρέπει να γίνεται ταυτόχρονα με τη μέτρηση του ύψους και θα πρέπει να καταχωρείται στις εκατοστιαίες καμπύλες αύξησης. Β. Ταχύτητα αύξησης Μια μόνη μέτρηση του ύψους ενός παιδιού και η αποτύπωση της μέτρησης αυτής στις εκατοστιαίες καμπύλες, σε συνδυασμό με τα ύψη των γονέων, θα μας δώσει αρκετές πληροφορίες, αλλά δεν απεικονίζει πλήρως την πορεία της αύξησης που είναι μια δυναμική διαδικασία. Αυτό επιτυγχάνεται με επαναλαμβανόμενες μετρήσεις του ύψους, που θα επιτρέψουν τον υπολογισμό της ταχύτητας αύξησης,δηλαδή του ύψους που κέρδισε το παιδί σε εκατοστά μεταξύ δύο διαδοχικών μετρήσεων, 14

23 διαιρούμενο δια του χρόνου που μεσολάβησε μεταξύ των μετρήσεων αυτών, εκφρασμένο σε χρόνια (13). Για να διατηρήσει ένα παιδί το ύψος του σε σταθερή εκατοστιαία θέση θα πρέπει η ταχύτητα αύξησης να μην πέσει κάτω από την 25 η εκατοστιαία θέση της ταχύτητας αύξησης ή να μην υπερβεί την 75 η εκατοστιαία θέση. Για να είναι ακριβής ο υπολογισμός της ταχύτητας αύξησης, θα πρέπει οι μετρήσεις του ύψους να γίνονται ανά 6 μήνες, διότι πιο συχνές μετρήσεις μπορεί να οδηγήσουν σε εσφαλμένα αποτελέσματα. Γ. Οστική ηλικία Η οστική ωρίμανση μπορεί να εκτιμηθεί με την εξέταση των επιφυσιακών αυξητικών χόνδρων σε απλή ακτινογραφία (οστική ηλικία). Σε φυσιολογικά παιδιά η ωρίμανση των αυξητικών χόνδρων στα αναπτυσσόμενα οστά ακολουθεί συγκεκριμένη σειρά κι έτσι μπορεί να εκτιμηθεί η ωριμότητα των οστών, ανάλογα με το φύλο του παιδιού, από την παιδική ηλικία μέχρι την εφηβεία (14) (Εικόνα 1). Έτσι η οστική ηλικία έχει εξελιχθεί σε ποσοτικό μέσο εκτίμησης της σωματικής ωριμότητας. Η οστική ηλικία δεν μπορεί εύκολα να παράσχει διαγνωστικές πληροφορίες και σε περιπτώσεις, όπως είναι οι σκελετικές δυσπλασίες ή η χρόνια ανοσοκατασταλτική θεραπεία με στεροειδή, είναι δύσκολο να εκτιμήσει κανείς την οστική ηλικία. 15

24 Εικόνα 1. Ακτινογραφία άκρας χειρός δεκατετράχρονου παιδιού, για υπολογισμό της οστικής του ηλικίας. Ενδοκρινολογικός έλεγχος της αύξησης Οι ορμονικοί παράγοντες, που επηρεάζουν την αύξηση είναι κυρίως η GH και οι IGFs. Στην διαδικασία της αύξησης συμμετέχουν, όμως, και άλλες ορμόνες όπως η θυροξίνη, τα επινεφριδιακά ανδρογόνα, τα στεροειδή του φύλου, τα γλυκοκορτικοειδή, η βιταμίνη D, η λεπτίνη, η γρελίνη και η ινσουλίνη, που αλληλεπιδρούν με τον άξονα GH-IGF. 16

25 Αυξητική Ορμόνη Έλεγχος της έκκρισης της GH Η αυξητική ορμόνη εκκρίνεται στην κυκλοφορία από τα σωματότροπα κύτταρα του πρόσθιου λοβού της υπόφυσης, τα οποία έχουν αποθηκευμένη μεγάλη ποσότητα της ορμόνης (5-15 mg/g ιστού), που αντιστοιχεί στο 10% του βάρους του αποξηραμένου αδένα. Η έκκριση της GH χαρακτηρίζεται από εκκριτικές αιχμές, κατά την διάρκεια του 24ώρου, οι οποίες είναι υψηλότερες κατά τις τρεις πρώτες ώρες του ύπνου, οπότε και εκκρίνεται το μεγαλύτερο ποσό της ορμόνης κατά τη διάρκεια του 24ώρου (Εικόνα 2α). Συγκεκριμένα κατά τη διάρκεια της νύχτας και 1 έως 2 ώρες μετά την έναρξη του βαθέως ύπνου, όταν το παιδί έχει μπει στο τρίτο με τέταρτο στάδιο του ύπνου, σημειώνεται απότομη αύξηση της GH στο αίμα. Αντίθετα, ο ελαφρύς ύπνος, που συνδέεται με τον ύπνο REM, αναστέλλει την απελευθέρωση της GH (16,17). Αν το άτομο αφυπνιστεί και ξανακοιμηθεί, οι εκκριτικές αιχμές επαναλαμβάνονται. Υπολογίζεται, ότι η ημερήσια παραγωγή ανέρχεται σε 0,5 mg GH. 17

26 Εικόνα 2 α. Φυσιολογικός 24ωρος ρυθμός έκκρισης GH Η αυξητική ορμόνη εκκρίνεται υπό την επίδραση κυρίως δύο υποθαλαμικών ορμονών, του εκλυτικού παράγοντα της αυξητικής ορμόνης (GHRH) που διεγείρει την έκκριση της GH και της 18

27 σωματοστατίνης (SRIF) που αναστέλλει την έκκρισή της και διαφόρων νευροδιαβιβαστών που επιδρούν στους υποθαλαμικούς αυτούς παράγοντες, όπως είναι οι α-αδρενεργικές ουσίες, η ντοπαμίνη, η ακετυλοχολίνη, η σεροτονίνη και το γ-αμινοβουτυρικό οξύ (GABA). Επίσης επίδραση στις GHRH και SRIF έχουν και δύο ανώτερα εγκεφαλικά κέντρα, η αμυγδαλή και ο ιππόκαμπος (18) (Εικόνα 3). 19

28 Εικόνα 3. Ρύθμιση της έκκρισης της GH. Δύο πεπτίδια, ένα διεγερτικό και ένα ανασταλτικό, ρυθμίζουν την απελευθέρωση της αυξητικής ορμόνης. Αρνητική ανάδραση από τις σωματοδιαμεσίνες - το περιφερικό προϊόν- ασκείται στο υποθαλαμικό και στο υποφυσιαίο επίπεδο. Υπάρχει επίσης σύνθετη ρύθμιση από υποστρώματα και από νευρικές επιδράσεις. GHRH, εκλυτική ορμόνη της αυξητικής ορμόνης. FFA, ελεύθερα λιπαρά οξέα. 20

29 GHRH O παράγοντας GHRH είναι ένα πεπτίδιο 44 αμινοξέων (Εικόνα 4), που συντίθεται στους χοανοειδείς πυρήνες (τοξοειδείς) του πρόσθιου υποθαλάμου, όπου συνθέτονται και εκκρίνονται οι υποθαλαμικές ορμόνες, οι οποίες στη συνέχεια μεταφέρονται μέσω των νευραξόνων της φυματοχοανικής δεσμίδας προς το μέσο έπαρμα του υποθαλάμου και από εκεί αποδίδονται στην αδενοϋπόφυση μέσω των πυλαίων αγγείων (Εικόνα 5) (19). Tο γονίδιο που ελέγχει την παραγωγή του GHRH βρίσκεται στο χρωμόσωμα 20 (20). H GHRH συνδέεται με τον υποδοχέα της (GHRH-R) στην υπόφυση και το γονίδιο που ελέγχει τη σύνθεση του GHRH-R βρίσκεται στο χρωμόσωμα 7. Εικόνα 4. Δομή της εκλυτικής ορμόνης της αυξητικής ορμόνης (GHRH). 21

30 Εικόνα 5. Σχηματική παράσταση της αγγείωσης της υπόφυσης. 1.αδενούποφυση, 2.πυλαίο σύστημα, 3.άνω υποφυσιακή αρτηρία, 4.οπτικό χίασμα, 5.νευροεκκριτικά κύτταρα του υποθαλάμου που εκκρίνουν τις υποθαλαμικές ορμόνες, 6.νευροεκκριτικά κύτταρα που εκκρίνουν τις ορμόνες της νευροϋπόφυσης, 7. μαστίο, 8. νευροϋπόφυση, 9. κάτω υποφυσιακές φλέβες. Ο GHRH ενεργοποιεί την σύνθεση της GH, αυξάνοντας τον μεταγραφικό ρυθμό του γονιδίου της, αλλά και την έκκριση της GH (21). Η ενδοφλέβια χορήγηση GHRH στον άνθρωπο προκαλεί έκκριση της GH από την υπόφυση, που εξαρτάται από την δόση του χορηγούμενου GHRH. Γύρω στο 1,0 μg/kg αποτελεί την μέγιστη δόση που απαιτείται, για έκκριση GH. Η GH ανιχνεύεται 5 λεπτά μετά την χορήγηση GHRH, 22

31 γίνεται μέγιστη λεπτά αργότερα και επιστρέφει στα αρχικά επίπεδα μετά από λεπτά (22). Η ανταπόκριση για έκκριση της GH, μετά από χορήγηση GHRH, διαφέρει από άτομο σε άτομο. Η ηλικία επηρεάζει σε μεγάλο βαθμό την ανταπόκριση της GH στην χορήγηση GHRH. Έχει βρεθεί ότι τα νεογνά, τα παιδιά και οι νεαροί ενήλικες έχουν παραπλήσια ανταπόκριση, ενώ σε άτομα μεγαλύτερης ηλικίας παρατηρείται μειωμένη έκκριση GH (23). O ανθρώπινος υποδοχέας του GHRH ανήκει στην οικογένεια των διαμεμβρανικών G πρωτεϊνών. Η έκκριση της GH επιτυγχάνεται μέσω παραγωγής δεύτερων αγγελιοφόρων, όπως είναι το ασβέστιο, το camp και προϊόντα φωσφατιδύλοϊνοσιτόλης. Ο υποδοχέας του GHRH παίζει πολύ σπουδαίο ρόλο στην έκκριση της GH και την αύξηση. Έχουν βρεθεί μεταλλάξεις του υποδοχέα, που προκαλούν σοβαρή ανεπάρκεια της GH στον άνθρωπο (24). Σωματοστατίνη H SRIF συντίθεται στην μέση προοπτική περιοχή του υποθαλάμου. Αυτή η ορμόνη αποτελείται από 14 αμινοξέα και αναστέλλει την έκκριση του GHRH από τον υποθάλαμο και την έκκριση της GH από την υπόφυση, χωρίς όμως να επιδρά στην βιοσύνθεσή της. Το γονίδιο που ελέγχει την έκκρισή της βρίσκεται στο χρωμόσωμα 3. Η SRIF συνδέεται με τον υποδοχέα της, ο οποίος αναστέλλει την αδενυλ-κυκλάση και μειώνει την είσοδο ασβεστίου στο κύτταρο (25). H SRIF και οι υποδοχείς της παίζουν σημαντικό ρόλο στην ρύθμιση της έκκρισης της GH και ρυθμίζουν την επίδραση και άλλων νευροορμονών στον άξονά της, όπως 23

32 είναι τα γλυκοκορτικοειδή, το νευροπεπτίδιο Υ και η γαλανίνη (26, 27, 28). Στον ανθρώπινο οργανισμό έχουν βρεθεί 5 υπότυποι υποδοχέων της σωματοστατίνης, που εκφράζονται τόσο σε όγκους της υπόφυσης, όσο και στον φυσιολογικό ιστό της υπόφυσης, αλλά και τους ιστούς άλλων οργάνων σε ολόκληρο το σώμα (29). H σωματοστατίνη κυκλοφορεί στον εγκέφαλο και την περιφέρεια και επηρεάζει όχι μόνον την έκκριση της αυξητικής ορμόνης, αλλά και πολλών άλλων ορμονών, που δρουν στο γαστρεντερικό και το καρδιαγγειακό σύστημα και την ανάπτυξη όγκων. Γρελίνη Μελέτες συνθετικών ολιγοπεπτιδίων, που οδηγούν στην έκκριση GH (Growth Hormone releasing peptides, GHRPs), οδήγησαν στην ανακάλυψη ενός τρίτου μονοπατιού, που αλληλεπιδρά με τον GHRH και την SRIF και οδηγούν στην έκκριση της GH (30). Ο GHRH και τα GHRP σε συνδυασμό παρουσιάζουν συνεργιστική δράση στην έκκριση της αυξητικής ορμόνη, γεγονός που δείχνει, ότι δρουν μέσω διαφορετικών υποδοχέων. Αυτό οδήγησε στην ανακάλυψη του εκκριτικού μονοπατιού της GH (GHS). O GHS υποδοχέας (GHS-R), όπως και ο υποδοχέας του GHRH είναι μια G πρωτεΐνη, που εκφράζεται τόσο στον υποθάλαμο όσο και στην υπόφυση και το γονίδιο του εντοπίζεται στο 3q26 χρωμόσωμα. Ο ενδογενής παράγοντας, που ενεργοποιεί αυτόν τον υποδοχέα, είναι η γρελίνη. 24

33 Η γρελίνη παράγεται κυρίως στο στομάχι και είναι ένα πεπτίδιο, που αποτελείται από 28 αμινοξέα (31). Το γονίδιο που κωδικοποιεί το μόριο της γρελίνης εντοπίζεται στο χρωμόσωμα 3 και αποτελείται από 4 εξόνια και 3 ιντρόνια. Η γρελίνη εντοπίζεται επίσης στο έντερο, πάγκρεας, νεφρούς, πλακούντα, όρχεις, ωοθήκες, υποθάλαμο και υπόφυση (32). Στον υποθάλαμο πιστεύεται, πως ασκεί τη δράση της στην έκκριση της GH μέσω αλληλεπίδρασης με τον παράγοντα GHRH. Οι εκκριτικές αιχμές της GH είναι αποτέλεσμα της διέγερσης της υπόφυσης από τον υποθάλαμο, μέσω του GHRH και της γρελίνης, ενώ τα χρονικά διαστήματα εμφάνισης αυτών των αιχμών καθορίζονται από την απόσυρση της SRIF. H γρελίνη δεν οδηγεί μόνο σε έκκριση της GH, αλλά ενέχεται και στην έκκριση της προλακτίνης και της ACTH. Επιπλέον έχει βρεθεί, πως επηρεάζει την ενδοκρινή παγκρεατική λειτουργία, τον μεταβολισμό της γλυκόζης, την λειτουργία των γονάδων και την όρεξη. Επίσης ελέγχει την κινητικότητα του στομάχου και την γαστρική έκκριση οξέων. Ο ρόλος της ενδογενούς γρελίνης στην φυσιολογική ανάπτυξη κατά την παιδική ηλικία δεν έχει ακόμη μελετηθεί πλήρως. Άλλοι παράγοντες που επηρεάζουν την έκκριση της GH Οι ουσίες και τα ερεθίσματα, τα οποία προκαλούν αύξηση της GH στο αίμα δρουν είτε μέσω ενεργοποίησης του GHRH, είτε μέσω καταστολής της σωματοστατίνης, είτε απ ευθείας στα σωματότροπα κύτταρα. Τα διάφορα αίτια stress, στα οποία περιλαμβάνονται τραυματισμοί, χειρουργικές επεμβάσεις, νάρκωση, πυρετός ή ακόμα και η φλεβική 25

34 παρακέντηση, αυξάνουν τη συγκέντρωση της GH αίμα. Οι συνθήκες αυτές επηρεάζουν τους υποθαλαμικούς νευρώνες του GHRH και της σωματοστατίνης μέσω διαφόρων μονοαμινικών νευροδιαβιβαστών. Επιπλέον η υπογλυκαιμία, η αιμορραγία, η μυϊκή άσκηση, η αργινίνη, η αδρεναλίνη, καθώς και ουσίες με α2 αδρενεργική ή ντοπαμινεργική δράση και οι β-αναστολείς έχουν επίσης διεγερτική δράση έναντι της GH. Από τις περιφερικές ορμόνες, η οιστραδιόλη και η κορτιζόλη ασκούν απ ευθείας δράση στην υπόφυση, η πρώτη διεγερτική και η δεύτερη ανασταλτική (33). Η GH και ο IGF-1 ασκούν αρνητική παλίνδρομη δράση στην έκκριση της GH, μέσω της σωματοστατίνης. Έχει βρεθεί ότι ο IGF-1 ασκεί και απ ευθείας δράση στην υπόφυση. Η χορήγηση IGF-1 σε φυσιολογικούς άνδρες καταστέλλει την ενδογενή έκκριση GH κατά 85%. Ιn vitro μελέτες σε υποθαλαμικό ιστό ποντικού έδειξαν αύξηση της έκκρισης της SRIF μετά από χορήγηση IGF-1. Η έκκριση της αυξητικής ορμόνης έχει βρεθεί, ότι έχει αρνητική συσχέτιση με τον δείκτη σωματικής μάζας (ΒΜΙ) σε φυσιολογικά και παχύσαρκα παιδιά προεφηβικής ηλικίας. Το γεγονός, ότι η έκκριση της αυξητικής ορμόνης αυξάνεται μετά από απώλεια βάρους ή νηστεία, υποδηλώνει, ότι η μείωση της αυξητικής ορμόνης είναι το αποτέλεσμα της παχυσαρκίας και όχι η αιτία. Ωστόσο ο μηχανισμός μέσω του οποίου ο λιπώδης ιστός επηρεάζει την έκκριση της αυξητικής ορμόνης δεν είναι ακόμη κατανοητός, αλλά φαίνεται ότι μπορεί να ενεργοποιείται το NPY, μέσω της λεπτίνης. Η υπερινσουλιναιμία σε παχύσαρκα άτομα έχει προταθεί ως μηχανισμός που προκαλεί μείωση στην έκκριση της αυξητικής ορμόνης. Έχει βρεθεί, πως η συγκέντρωση της ινσουλίνης και του IGF-1 σε παχύσαρκα παιδιά είναι σε φυσιολογικές ή μειωμένες τιμές, 26

35 παρά τα μειωμένα επίπεδα της GH. Αυτά τα παιδιά παρουσιάζουν φυσιολογική ή αυξημένη ανάπτυξη. Η υπερινσουλιναιμία πιθανώς προκαλεί αύξηση του IGF-1, επειδή μοιάζουν οι υποδοχείς. Ο IGF-1 ενεργοποιεί την διαδικασία της αύξησης, αλλά και ασκεί αρνητική παλίνδρομη δράση στην έκκριση της GH (1). Ακετυλοχολίνη Χολινεργικά μονοπάτια έχει βρεθεί, ότι παίζουν σημαντικό ρόλο στην ενεργοποίηση της έκκρισης της αυξητικής ορμόνης. Πιστεύεται, ότι ασκούν τη δράση τους μέσω απόσυρσης της σωματοστατίνης από τον υποθάλαμο (34). Κλινικά πειράματα, κατά τα οποία χορηγήθηκαν από του στόματος χολινεργικοί αγωνιστές, όπως είναι η πυριδοστιγμίνη, έδειξαν ότι διπλασιάζεται η ημερήσια έκκριση GH σε υγιείς άνδρες νεαρής, αλλά και μεγαλύτερης ηλικίας, ενώ μειωνόταν η απελευθέρωση της GH σε παχύσαρκα άτομα (35). Ο ανταγωνισμός των ενδογενών χολινεργικών μονοπατιών με φάρμακα που μπλοκάρουν τους μουσκαρινικούς υποδοχείς, όπως είναι η ατροπίνη, μειώνουν εντυπωσιακά την έκκριση GH κατά την διάρκεια του ύπνου και αναστέλλουν την έκκριση GH μετά από χορήγηση GHRH (36). Μια σημαντική εξαίρεση αποτελεί η απάντηση της GH στην υπογλυκαιμία, που προκαλείται από την ινσουλίνη. Είναι πιθανόν, ότι οι μουσκαρινικοί ανταγωνιστές μπλοκάρουν την ανασταλτική επίδραση της ακετυλοχολίνης στην έκκριση της σωματοστατίνης από τον υποθάλαμο, επίδραση που μπορεί να ξεπεραστεί από την μείωση της απελευθέρωσης σωματοστατίνης λόγω της υπογλυκαιμίας. Η ενεργοποίηση χολινεργικών 27

36 μονοπατιών αποτελεί ανασταλτικό ρυθμιστή της απελευθέρωσης της σωματοστατίνης και συνεπώς συμμετέχουν στην νευρορύθμιση της έκκρισης της GH. Ντοπαμίνη Η ντοπαμίνη αυξάνει την έκκριση της GH σε φυσιολογικά άτομα μέσω αναστολής της έκκρισης της σωματοστατίνης. Έχει βρεθεί, ότι σε ασθενείς με ακρομεγαλία, η οξεία ή χρόνια χορήγηση ντοπαμίνης αναστέλλει την έκκριση GH, ενώ αντίθετα σε υγιή άτομα η οξεία χορήγηση ντοπαμινικών φαρμάκων, όπως η ντοπαμίνη, η βρωμοκρυπτίνη και η L-dopa προκαλούν έκκριση GH (37). Σε μια κλινική μελέτη η χορήγηση οιστρογόνων αύξησε την επίδραση της L-dopa στην έκκριση GH σε κορίτσια με σύνδρομο Turner (38). Σε παιδιά προεφηβικής ηλικίας μια μονή δόση αιθινυλοιστραδιόλης αύξησε την επίδραση της L-dopa στην έκκριση της GH (39). Η ντοπαμίνη και τα ντοπαμινεργικά φάρμακα δεν καταφέρνουν να αυξήσουν την έκκριση GH σε απάντηση σε υπογλυκαιμία προκαλούμενη από την ινσουλίνη και την αργινίνη. Συνεπώς η ντοπαμινεργική διέγερση της έκκρισης της GH στον άνθρωπο είναι ευαίσθητη στα οιστρογόνα και φαίνεται, ότι διευκολύνει τη δράση του GHRH αναστέλλοντας την έκκριση της σωματοστατίνης. 28

37 α-αδρενεργικές ουσίες Πειράματα έχουν δείξει, πως η ενδοφλέβια χορήγηση ενός μη ειδικού α1 και α2 αναστολέα μειώνει την έκκριση της GH σε απάντηση σε ερεθίσματα, όπως η προκαλούμενη από ινσουλίνη υπογλυκαιμία και ο GHRH, σε ανθρώπους και σε ποντίκια, ενώ η χορήγηση ενός εκλεκτικού α1 αναστολέα δεν μειώνει την έκκριση της GH (40). Η χρήση α1 αγωνιστών δεν φαίνεται να επιδρά στην βασική έκκριση GH στον άνθρωπο, ούτε στην έκκριση που προκαλείται από την υπογλυκαιμία (41). Διέγερση των α2 υποδοχέων από αγωνιστές, όπως η κλονιδίνη, προκαλεί έκκριση GH στον άνθρωπο και σε πειραματικά ζώα. Ο ακριβής μηχανισμός, που οι α2 αδρενεργικοί αγωνιστές δρουν στον άνθρωπο, δηλαδή αν δρουν μέσω του GHRH ή της σωματοστατίνης, δεν έχει πλήρως αποσαφηνιστεί. β-αδρενεργικές ουσίες Πειράματα, που έχουν γίνει στον άνθρωπο και σε πειραματόζωα in vivo, χρησιμοποιώντας διάφορους β-αδρενεργικούς ανταγωνιστές, όπως είναι η προπρανολόλη και η ατενολόλη, απέδειξαν την υπόθεση ότι οι β- αδρενεργικοί υποδοχείς ασκούν σημαντική ανασταλτική δράση στην έκκριση της GH (42). Πιστεύεται πως η ανασταλτική δράση που ασκούν οι β-αδρενεργικοί υποδοχείς στην έκκριση της GH επιτυγχάνεται μέσω 29

38 δράσης τους στον υποθάλαμο και έκκρισης του GHRH, πιθανώς δε και της σωματοστατίνης. Σεροτονίνη Η σεροτονίνη διεγείρει την έκκριση GH σε πειραματόζωα, πιθανώς αυξάνοντας την απελευθέρωση του GHRH. Στον άνθρωπο έχει βρεθεί, πως η χορήγηση της 5-υδρόξυ-τρυπτοφάνης, που αποτελεί πρόδρομη σεροτονεργική ουσία, αυξάνει τα επίπεδα της GH (43). Aπεναντίας, η χορήγηση φενφλουραμίνης, φάρμακο που προκαλεί έκκριση σεροτονίνης, δεν φαίνεται να επιδρά στην έκκριση της GH (44). Η φενφλουραμίνη καταργεί την έκκριση GH μετά από διέγερση με L-dopa και προπρανολόλη, χωρίς όμως να έχει επίδραση στην απάντηση στην αργινίνη (45). Xορήγηση ανταγωνιστών των σεροτονεργικών υποδοχέων, όπως η κυπροεπταδίνη και η μεθυσεργίδη μπορεί να αναστείλει την απάντηση της έκκρισης της GH σε ερεθίσματα, όπως η υπογλυκαιμία, η L-dopa και η κλονιδίνη (46). Δεδομένης της διαφορετικής δράσης των φαρμάκων, που έχουν χρησιμοποιηθεί στις κλινικές μελέτες, ο ακριβής ρόλος των μονοπατιών της σεροτονίνης στην ρύθμιση της έκκρισης της GH στον άνθρωπο είναι δύσκολο να καθοριστεί με ακρίβεια. 30

39 GABA Έχει βρεθεί, πως τα μονοπάτια των GABA ουσιών, αυξάνουν την βασική έκκριση GH στα ποντίκια, τα πρόβατα και τον άνθρωπο, πιθανώς με μηχανισμούς στους οποίους συμμετέχουν η γαλανίνη, υποδοχείς της σεροτονίνης και οι βενζοδιαζεπίνες. Ωστόσο δεν έχει ακόμη διευκρινιστεί ο ακριβής μηχανισμός δράσης τους στον άξονα της GH (47). Η υπόφυση Η υπόφυση αποτελεί κεντρικό ρυθμιστή της αύξησης, του μεταβολισμού και της ανάπτυξης. Οι πολύπλοκες λειτουργίες της επιτυγχάνονται μέσω της δράσης ορμονών και μεταγωγικών μονοπατιών, που ξεκινούν από τον υποθάλαμο και καταλήγουν στους περιφερικούς ενδοκρινείς αδένες (θυρεοειδής, επινεφρίδια και γονάδες). Ο πρόσθιος λοβός της υπόφυσης αποτελείται από πέντε τύπους νευροενδοκρινικών κυττάρων, τα οποία διαχωρίζονται με βάση τις ορμόνες που παράγουν σε κορτικοτρόφα (ACTH), θυρεοτρόφα (TSH), γοναδοτρόφα (LH, FSH), σωματοτρόφα (GH) και λακτοτρόφα (προλακτίνη) (50). O οπίσθιος λοβός εκκρίνει βασοπρεσίνη και ωκυτοκίνη. Η υπόφυση αναπτύσσεται από το εξώδερμα της αρχέγονης στοματικής κοιλότητας και από το νευροεξώδερμα του διεγκεφάλου. Η διπλή αυτή προέλευση εξηγεί γιατί η υπόφυση αποτελείται από δύο διαφορετικούς τύπους ιστών. Η αδενοϋπόφυση προέρχεται από το στοματικό εξώδερμα 31

40 και η νευροϋπόφυση προέρχεται από το νευροεξώδερμα. Κατά τη διάρκεια της τρίτης εβδομάδας της ενδομητρίου ζωής ένα εκκόλπωμα, που καλείται θύλακας του Rathke, ξεκινάει από την οροφή της αρχέγονης στοματικής κοιλότητας και προεκτείνεται προς τον εγκέφαλο. Κύτταρα από το πρόσθιο τμήμα του θυλάκου του Rathke πολλαπλασιάζονται ενεργά και σχηματίζουν τον πρόσθιο λοβό της υπόφυσης (51) (Εικόνα 5 και 6). Το στάδιο αυτό χαρακτηρίζεται από την έκφραση τριών γονιδίων ομοιοπεριοχής των Rpx/Hesx1, P-OTX και P-Lim, μέσα στον θύλακο του Rathke, σε όλες τις περιοχές που περιέχουν πρόδρομες μορφές των πέντε κυτταρικών τύπων της πρόσθιας υπόφυσης. Μετά τον σχηματισμό των κυτταρικών σειρών η έκφραση του γονιδίου Rpx/Hesx-1 μειώνεται. Παρόλο που ο ακριβής ρόλος του γονιδίου αυτού δεν είναι ακόμη γνωστός, έχει βρεθεί πως πειραματικά ποντίκια, που δεν εκφράζουν το γονίδιο αυτό, παρουσιάζουν δυσπλασία της υπόφυσης και του πρόσθιου τμήματος του νευρικού συστήματος. Τα γονίδια P-OTX και P-Lim εκφράζονται καθόλη την διάρκεια ανάπτυξης της υπόφυσης και ενεργοποιούν μεταγραφικά γονίδια, για όλες τις ορμόνες της υπόφυσης. 32

41 Εικόνα 6. Σχηματική παράσταση σε οβελιαία διατομή της υπόφυσης και των ανατομικών της σχέσεων και δεξιά απεικόνιση της ίδιας τομής σε μαγνητική τομογραφία. 1. Υπόφυση, 2. υποθάλαμος, 3. γέφυρα, 4. προμήκης, 5. νωτιαίος μυελός, 6. μεσος εγκεφάλος,7. παρεγκεφαλίδα, 8. επίφυση, 9. μεσολόβιο, 10. θάλαμος. Ο μεταγραφικός παράγοντας Pit1 είναι απαραίτητος για την ανάπτυξη, τον πολλαπλασιασμό και την διαφοροποίηση των κυττάρων που εκκρίνουν GH, προλακτίνη, TSH. Στην ανάπτυξη των κυτταρικών αυτών σειρών συμμετέχει κι ο παράγοντας Prop1. Ο Prop1 εμφανίζεται πριν τον Pit1 και εκφράζεται μόνο στις πρόδρομες κυτταρικές σειρές, αλλά όχι σε άλλους ιστούς ή στην ώριμη υπόφυση. Τα πειραματικά ποντίκια Ames και Snell έχουν χρησιμοποιηθεί για να αποδειχθεί ο ρόλος των παραγόντων Prop1 και Pit1 στην ανάπτυξη της 33

42 υπόφυσης. Και τα δύο είδη ποντικών παρουσιάζουν καθυστέρηση της αύξησης, συνδυασμένη ανεπάρκεια GH, TSH και προλακτίνης και υποπλασία της υπόφυσης. Οι μελέτες αυτές έχουν δείξει ότι μεταλλάξεις του Pit1 προκαλούν ανεπάρκεια GH, TSH και προλακτίνης, ενώ βλάβη του Prop1 οδηγεί σε συνδυασμένη ανεπάρκεια υποφυσιακών ορμονών (52). Η GH στην κυκλοφορία Η αυξητική ορμόνη μπορεί να ανιχνευτεί στην εμβρυϊκή υπόφυση από την 8 η εβδομάδα της κύησης και στον στον ορό του αίματος από την 10 η εβδομάδα, πριν την πλήρη ωρίμανση του άξονα υποθαλάμου-υπόφυσης (53). Η αυξητική ορμόνη στον ορό αυξάνεται σε πολύ υψηλά επίπεδα, φτάνοντας το μέγιστο γύρω στην 24 η εβδομάδα και κατόπιν αρχίζει να μειώνεται μέχρι την γέννηση. Μειώνεται δε ακόμη περισσότερο μετά τις δύο πρώτες εβδομάδες της ζωής. Οι υψηλές συγκεντρώσεις της αυξητικής ορμόνης κατά την διάρκεια της ενδομήτριας ζωής είναι ενδεικτική του χρονικού διαστήματος, που απαιτείται για να αναπτυχθεί ο νευροενδοκρινικός έλεγχος της έκκρισης της αυξητικής ορμόνης. Στα πρώτα στάδια της ενδομήτριας ζωής δεν υπάρχει ανασταλτικός μηχανισμός, που να ελέγχει την έκκριση της αυξητικής ορμόνης. Ο μηχανισμός αυτός αναπτύσσεται μετά την 24 η εβδομάδα, οπότε και μειώνονται τα επίπεδα της GH. Κατά την διάρκεια της παιδικής ηλικίας αρχίζουν να αυξάνονται οι εκκριτικές αιχμές της GH (54). Έχουν γίνει μελέτες, όπου μετρήθηκαν τα 34

43 επίπεδα της GH στα ούρα και έδειξαν σταδιακή αύξηση της έκκρισής της κατά την προεφηβική ηλικία (55). Οι πιο μεγάλες αλλαγές στην έκκριση της GH συμβαίνουν κατά την διάρκεια της εφηβείας, με αύξηση του μεγέθους των εκκριτικών αιχμών (54). Τόσο τα ανδρογόνα όσο και τα οιστρογόνα συμβάλλουν στην αύξηση της έκκρισης της GH στα χρόνια της εφηβείας. Τα ανδρογόνα δρουν μέσω των υποδοχέων των οιστρογόνων μετά από αρωματοποίηση της τεστοστερόνης σε οιστρογόνο. Η μέγιστη έκκριση της GH συμπίπτει με την μέγιστη ταχύτητα αύξησης και στα δύο φύλα και στη συνέχεια αρχίζει να μειώνεται. Σε παιδιά προεφηβικής και εφηβικής ηλικίας οι εκκριτικές αιχμές της GH από την υπόφυση οδηγούν σε αιχμές της συγκέντρωσης της GH στο αίμα που διαρκούν 1-2 ώρες και ακολουθούνται από περιόδους χαμηλής έκκρισης. Η μορφή της έκκρισης της GH είναι σημαντική και μπορεί να εξηγήσει τις διαφορές στη δράση της. Σε πειραματικά ποντίκια η διαφορετική έκκριση της GH στα δύο φύλα οδηγεί σε διαφορετικούς ρυθμούς αύξησης (56). Tα αρσενικά ποντίκια παρουσιάζουν διακριτές αιχμές της GH ενώ μεταξύ αυτών εμφανίζουν χαμηλά βασικά επίπεδά της και αυξάνονται με γρηγορότερο ρυθμό από τα θηλυκά ποντίκια, που παρουσιάζουν υψηλότερα βασικά επίπεδα GH και λιγότερες εκκριτικές αιχμές. Διαφορά στην μορφή έκκρισης της GH μεταξύ των δύο φύλων παρατηρείται και στο ανθρώπινο είδος (57). Έχει βρεθεί, πως οι γυναίκες εκκρίνουν μεγαλύτερες ποσότητες της ορμόνης από τους άνδρες. Υπάρχουν επίσης διαφορές στο 24ώρο προφίλ έκκρισης μεταξύ των δύο φύλων. Οι άνδρες εμφανίζουν μικρές αιχμές κατά την διάρκεια της ημέρας, που εναλλάσσονται από μεγάλες αιχμές τις νυχτερινές ώρες, ενώ οι γυναίκες εμφανίζουν λιγότερες εναλλαγές, αλλά πιο συχνές αιχμές. Επιπλέον υπάρχουν διαφορές στη δράση της GH ανάλογα με τη 35

44 συγκέντρωσή της. Έτσι η βασική συγκέντρωση της GH σχετίζεται με τη σύσταση του σώματος και τις μεταβολικές παραμέτρους, ενώ οι εκκριτικές αιχμές σχετίζονται με την παραγωγή του IGF-1 (58). Η GH στο αίμα κυκλοφορεί μερικώς συνδεδεμένη με τις δεσμευτικές της πρωτεΐνες (GHBPs) (59). Η σύνδεση αυτή έχει μεγάλη σημασία, διότι από το ελεύθερο κλάσμα της GH εξαρτάται η δραστικότητά της. Έχουν βρεθεί δύο μορφές των πρωτεϊνών αυτών που δεσμεύουν την GH, είτε με χαμηλή ή με αυξημένη συγγένεια. Οι χαμηλής συγγένειας GHBP αποτελούν το 10-15% αυτών των πρωτεϊνών και δεσμεύουν κατά προτίμηση την GH των 20 kda. Η αυξημένης συγγένειας GHBP είναι γλυκοζυλιωμένη πρωτεΐνη 61 kda, που αποτελεί το εξωκυττάριο τμήμα του υποδοχέα της GH (GHR) και δεσμεύει και τις δύο μορφές της GH των 20 kda και των 22 kda. Η φυσιολογική σημασία της κυκλοφορίας της GH, ως σύμπλεγμα υψηλού μοριακού βάρους με την GHBP, δεν είναι πλήρως εξακριβωμένη, αλλά μια συνέπεια αυτού είναι η αύξηση της ημίσειας ζωής της GH στο πλάσμα από 20 min σε αρκετές ώρες. Ιn vivo μελέτες, στις οποίες συγχορηγήθηκε GH με GHBP σε ποντίκια που είχαν υποστεί υποφυσεκτομή και είχαν ανεπάρκεια της GΗ, έδειξαν ότι η επίδραση της GH στην αύξηση βάρους και την αύξηση των οστών ενδυναμώνεται από την GHBP (60). Αντίστοιχη δράση στον ανθρώπινο οργανισμό δεν έχει ακόμη αποδειχθεί. Το ενδοκυτταρικό μονοπάτι της GH Το πρώτο γεγονός της επίδρασης της GH σ ένα κύτταρο είναι η πρόσδεσή της στον GHR. Οι GHR βρίσκονται σε αφθονία στα ηπατικά 36

45 κύτταρα, αλλά και σε άλλους κυτταρικούς τύπους, όπως λιποκύτταρα, μυοβλάστες, νεφρικά κύτταρα και καρδιακά κύτταρα. Επιπλέον GHR υπάρχουν στις μεμβράνες των ινοβλαστών, των λεμφοκυττάρων και των κυττάρων του προστάτη (61). Η κλωνοποίηση του υποδοχέα το 1987 πυροδότησε την έρευνα για τη μελέτη του μεταγωγικού μονοπατιού της GH σε μοριακό επίπεδο. Το cdna του hghr κωδικοποιεί πρωτεΐνη 638 αμινοξέων και μοριακού βάρους 130 kda με εξωμεμβρανική, διαμεμβρανική και κυτταροπλασματική περιοχή. Η εξωμεμβρανική περιοχή παρουσιάζει τα εξής χαρακτηριστικά: (α) περιορισμένη ομολογία αμινοξέων (14-44%) σε μια περιοχή, που εκτείνεται, κατά προσέγγιση, σε 210 αμινοξέα, (β) συντηρημένα ζεύγη καταλοίπων κυστεϊνης κι ένα συντηρημένο κατάλοιπο τρυπτοφάνης κοντά στο αμινοτελικό άκρο, (γ) πρότυπο WSXWS ( trp, ser, any, trp, ser) στο C-άκρο της περιοχής της ινονεκτίνης (στον GHR των θηλαστικών είναι YXXFS) (Εικόνα 7) (62). Εικόνα 7. Σχηματική απεικόνιση της δομής του υποδοχέα της GH (GHR). 37

46 Αρχικά, η ακολουθία των αμινοξέων του υποδοχέα δεν βοηθούσε στο να κατανοηθεί τι συνέβαινε ενδοκυτταρικά, μετά την πρόσδεση της GH στον υποδοχέα, καθώς δεν έδειχνε ομολογία με γνωστούς μέχρι τότε υποδοχείς. Ο GHR ανήκει σε μια υπεροικογένεια υποδοχέων κυτταροκινών/ερυθροποιητίνης, στην οποία ανήκουν επίσης οι υποδοχείς της προλακτίνης, λεπτίνης, πολλών ιντερλευκινών, καθώς και των ιντερφερονών α, β και γ. Επιπλέον της ομολογίας της εξωμεμβρανώδους περιοχής οι υποδοχείς, αυτοί περιέχουν αλληλουχίες πλούσιες σε προλίνη (ονομαζόμενες Box 1 και Βox 2) στην κυτταροπλασματική περιοχή, κοντά στην κυτταρική μεμβράνη. Η περιοχή Box 1 αποτελεί θέση σύνδεσης του μορίου JAK2, που είναι απαραίτητο βήμα για την ενδοκυττάρια μετάδοση του σήματος. Ένα μόριο της GH συνδέεται με δύο μόρια υποδοχέων GHR και η διαδικασία αυτή του διμερισμού του υποδοχέα είναι κριτικής σημασίας για την ενεργοποίηση του ενδοκυττάριου μονοπατιού. Το μόριο της GH περιλαμβάνει δύο διαφορετικές περιοχές, 1 και 2, που αλληλεπιδρούν με τα εξωκυττάρια τμήματα των δύο GHRs. Σύνδεση του μορίου της GH στην περιοχή 1 με έναν υποδοχέα, ακολουθείται από την στρατολόγηση ενός δεύτερου μορίου GHR, που αλληλεπιδρά με την περιοχή 2 της GH και οδηγεί στον σχηματισμό του διμερούς συμπλέγματος GH και GHR. Ο GHR δεν έχει ενδογενή δραστηριότητα τυροσινικής κινάσης, αλλά μετά την ενεργοποίησή του από την GH φωσφορυλιώνεται από μία τυροσινική κινάση, που σχετίζεται με τον υποδοχέα, την JAK2 (Janus kinase 2). Η πρωτεΐνη αυτή αποτελεί μέλος της οικογένειας των τυροσινικών κινασων που συμμετέχουν στην μετάδοση του ενδοκυττάριου σήματος, μετά από ενεργοποίηση υποδοχέων της κυτοκίνης (Εικόνα 8). 38