Вижте статиите и съдържанието, публикувани в този носител, както и електронните резюмета на научни списания към момента на публикуване
Бъдете информирани по всяко време благодарение на сигнали и новини
Достъп до ексклузивни промоции за абонаменти, стартиране и акредитирани курсове
Продължава публикацията като Ендокринология, диабет и хранене. Повече информация
Индексирано в:
Index Medicus/MEDLINE, Excerpta Medica/EMBASE, SCOPUS, Разширен индекс за научно цитиране, Доклади за цитиране на списания/Science Edition, IBECS
Следвай ни в:
Импакт факторът измерва средния брой цитати, получени за една година за произведения, публикувани в публикацията през предходните две години.
SJR е престижна метрика, базирана на идеята, че всички цитати не са равни. SJR използва алгоритъм, подобен на ранга на страницата на Google; е количествена и качествена мярка за въздействието на дадена публикация.
SNIP дава възможност за сравнение на въздействието на списанията от различни предметни области, коригирайки разликите в вероятността да бъдат цитирани, които съществуват между списанията на различни теми.
Преразглеждат се съвременните познания за рецептора на човешкия растежен хормон (GHR), като първо се излагат неговите структурни характеристики, неговата разтворима форма в кръвообращението и тъканното разпределение на рецептора. По същия начин са описани досега известните характеристики на гена за този рецептор и неговите изоформи. И накрая, анализират се съществуващите данни за механизмите на регулиране на експресията на този ген чрез неговия собствен хормон, чрез протеин, свързващ растежния хормон (GHBP), чрез глюкокортикоиди и естрогени.
Растежният хормон (GH) има различни биологични ефекти върху значителен брой целеви тъкани, особено върху растежа и метаболизма върху скелета и меките тъкани.
Действията на GH на клетъчно ниво, като митогенни ефекти, инсулинови и антиинсулинови метаболитни ефекти, както и регулаторните действия на собствения му ген, се медиират от рецепторите. GH рецепторът (GHR) принадлежи към едно и също семейство пролактинови рецептори и към много рецептори на цитокин/хематопоетин 1 суперсемейство .
Рецепторите на това суперсемейство имат общо извънклетъчен домен, участващ в свързването на лиганд, трансмембранна част и вътреклетъчен домен с променлива дължина.
ХОРМОНЕН РЕЦЕПТОР ЗА ЧОВЕШКИ РАСТ
Този рецептор е клониран за първи път през 1987 г. от Leung et al 2, от човешка чернодробна cDNA библиотека. Състои се от едноверижен гликопротеин, който съдържа 620 аминокиселини, с молекулно тегло 110 000 D. Той има извънклетъчен домен, съставен от 246 аминокиселини, трансмембранен домен от 24 аминокиселини и цитоплазмен домен, състоящ се от 350 аминокиселини 2 . Извънклетъчният домен съдържа две двойки дисулфид-свързани цистеини и WS (Trp-Ser-X-Trp-Ser) мотив, характерен за цитокиновите суперсемейни рецептори. В цитоплазмения домейн, близо до мембраната, има част, съставена от 8 аминокиселини, богата на пролин, от съществено значение за важни функции като синтез на протеини и липиди, както и за транспорта на глюкоза.
Особена особеност на извънклетъчния домен е, че той също се намира в серума като разтворим GH-свързващ протеин, наречен GHBP 3. Този протеин има висок афинитет към GH и е антигенно идентичен с мембранния рецептор за GH 4. Директният анализ на неговата аминокиселинна последователност показва съответствие с извънклетъчния домен на GHR, който участва в свързването с хормон 2 (Фиг. 1).
Знанието, че GHBP се намира в кръвта и че този протеин представлява извънклетъчния домейн на GH рецептора, откри нови и достъпни пътища за изследване на този рецептор при хора.
ХАРАКТЕРИСТИКИ НА GHBP
GHBP е описан за първи път в циркулираща човешка плазма през 1986 г. от Baumann et al 5 и Herington et al 6. Това е едноверижен гликопротеин, съставен от 246 аминокиселини и с молекулно тегло 60 kD. Той има серия от свойства, които му позволяват да се свързва с GH in vivo, като: висока специфичност, висок афинитет, бърза скорост на асоцииране и ограничен капацитет.
GHBP при човека (и заека) се генерира от протеолитично разцепване на мембранно свързания GHR. Понастоящем точното място на разцепване, както и протеазата, отговорна за генерирането на GHBP, не са известни понастоящем. Изглежда, че нито една от класическите протеази не участва. Предполага се, че сулфхидрилната група на свободен цистеин, разположена в района на прекъсването, може да играе важна роля в протеолизата 7. В проучвания, използващи човешки хепатомни клетъчни линии, трансфектирани със заешка GHR cDNA, при които са анализирани голям брой протеазни инхибитори, не са получени убедителни резултати, нито 8,9. Неотдавнашна работа описва, че освобождаването на GHBP в среда от човешки IM-9 лимфоцити се блокира с помощта на инхибитор на металопротеаза, което означава членове на семейството на металопротеази в генерирането на GHBP 10 .
Ролята на GHBP е слабо разбрана, но фактът, че той присъства в човешкия серум в достатъчни концентрации, за да свързва GH в съотношение 30-50% 11, предполага, че той може да има определена биологична роля. В подкрепа на тази хипотеза са направени множество предложения. По този начин Baumann et al 11 демонстрират, че GHBP увеличава полуживота на GH чрез намаляване на скоростта на метаболитен клирънс. Изследванията на Veldhuis et al 12 показват, че циркулиращият GHBP действа по някакъв начин чрез забавяне на пулсиращата секреция на GH и повишаване на свободния GH през интерпулсните периоди, действайки като резервоар за хормони. Въпреки че изглежда, че тези действия повишават биопотентността на GH in vivo, 13 in vitro GHBP се свързва с GH, образувайки комплекс и по този начин инхибира свързването на хормона с неговите рецептори в прицелните тъкани и някои GH-зависими отговори като митогенеза и диференциация 14. .
Други важни аспекти за това, което е известно за този циркулиращ фрагмент от GHR, в който не влизаме в този преглед, са събрани в нашите трудове и рецензии и тези на други автори 3,15-21 .
РАЗПРЕДЕЛЕНИЕ НА ТКАНИ НА GH РЕЦЕПТОРА
Човешкият GHR е изследван главно в черния дроб, където са открити соматогенни места на свързване в достатъчни количества, за да позволят точно измерване чрез радиорецепторен анализ 22,23. В по-малка степен местата на свързване на GH са описани и при човешки фибробласти 24, периферни мононуклеарни клетки 25 и адипоцити 26, но тези изследвания не винаги са били възпроизводими. По същия начин чрез имунохистохимичен анализ е доказано съществуването на GHR в човешката кожа и фибробластите 27 .
Изследвания върху животни, при които специфични места за свързване на GH са демонстрирани в по-голямо разнообразие от тъкани, 28 предполагат съществуването на подтипове GHR, които могат да бъдат свързани с многобройните биологични действия на този хормон. В подкрепа на това има проучвания за имунопреципитация и омрежване на заешки черен дроб, млечна жлеза и адипоцити 29-30, черен дроб на мишка 31 и клетъчна линия 32 на плъх инсулином, които предполагат възможното съществуване на такива форми на GHR.
РАСТИТЕЛЕН ХОРМОНЕН РЕЦЕПТОР ГЕН
Генът GHR присъства в генома като единично копие при всички изследвани видове, а в човешкия геном се намира в региона, съответстващ на позиции 13.1-12 на късото рамо на хромозома 5 (5p13-p12) с дължина от поне 87 kb 33 .
Характеризирането на структурата на гена GHR 34 разкрива съществуването на 8 екзона, кодиращи рецептора, и няколко допълнителни екзона в 5 'нетранслираната област. Тези 9 екзона, които също включват 3 'непреведена област, са номерирани от 2 до 10. Екзоните от 2 до 9 са съставени от базови двойки с различен размер, вариращи от 66 до 179 bp. Екзон 2 практически съвпада със сигналната последователност за предполагаема рецепторна секреция. Извънклетъчната област на рецептора, която има способността да се свързва с GH, се кодира от екзони 3 до 7. Екзон 8 съответства на трансмембранния домен, а екзон 10 кодира почти целия цитоплазмен домен на рецептора, както и областта 3 'нетранслиран и съдържа около 3 400 bp. Изглежда, че по-голямата част от 5 'непреведената област присъства в последователно обработени екзонови серии, които все още не са определени (Фиг. 2).
РЕЦЕПТОР НА РАСТИТЕЛЕН ХОРМОН ГЕН мРНК (и)
Доказано е, че при човек, заек и други видове, основният транскрипт на гена GHR е иРНК от около 4,5 kb, открита чрез анализ на Северна. При човека експресията на този препис е открита главно в черния дроб, но също така и в различни области на храносмилателната система като хранопровода, червата и дебелото черво, и във фибробластите 27,35 и в някои клетъчни линии като IM-9, HuH7 и hOB. За разлика от това е показано, че при плъхове и мишки има две иРНК (и), една от 4,5 kb, която кодира рецептора с пълна дължина, и друга от около 1,2-1,5 kb, която кодира изключително за извънклетъчната част 36,37 . Двата вида са открити главно в чернодробната тъкан, както и в множество клетъчни линии.
РАСТИТЕЛЕН ХОРМОНЕН РЕЦЕПТОР ГЕН ИЗФОРМИРА
Екзон 3 на човешкия GHR ген, чрез алтернативна обработка, поражда две рецептори на изоформи: едната, която кодира рецептора с пълна дължина (GHR + 3), и другата, която кодира рецептор без рецептор. Екзон 3 (GHR -3) с делеция на 22 аминокиселини (остатъци от
7 до 28) в извънклетъчния домен на рецептора. Съществуват доказателства, че тази загуба на аминокиселини няма видимо влияние върху сигналите за свързване или трансдукция на лиганди 38-40 .
Различията между различните изследвания за тези две изоформи, независимо дали те могат да се дължат на технически причини, предполагат, че алтернативната обработка на екзон 3 може да бъде определена и от фактори, различни от тези, свързани с тъканната специфичност, като метаболитни условия. Освен това остава да се определи неговото физиологично значение или до каква степен диференциалната експресия на тези две изоформи играе роля в модулирането на многобройните ефекти на GH.
И накрая, заслужава да се спомене, че последните проучвания са идентифицирали трета изоформа на гена GHR в различни човешки тъкани. Неговата последователност е идентична с тази на GHR, с изключение на 26 bp делеция в цитоплазматичната част на рецептора, което води до създаването на стоп кодон в аминокиселинна позиция 280 и следователно до силно пресечен рецепторен протеин с 97,5 % загуба на вътреклетъчния домейн 44.45 .
РЕГУЛИРАНЕ НА ИЗРАЗЯВАНЕТО НА ГЕН НА ХОРМОНЕН РЕЦЕПТОР НА ЧОВЕШКИ РАСТ
Знанията за регулирането на експресията на човешки GHR ген са все още оскъдни, докато повечето от съществуващите данни в това отношение са получени от проучвания на гена GHR при животни. Независимо от това, в този раздел ще се позоваваме изключително на човешки данни.
Регулиране чрез растежен хормон
Ефектите на GH върху регулирането на експресията на собствения рецепторен ген са анализирани в клетъчната линия на човешкия хепатом HuH7 46. В тези експерименти клетките се третират с различни дози човешки GH в определено време, след което концентрациите на GHR иРНК се измерват чрез тестове за защита на RNAase, като се използва сонда, която кодира трансмембранните и цитоплазмените области на рецептора. Клетките, третирани с GH при физиологични концентрации (12,5, 25 и 50 ng/ml), водят до увеличаване на концентрациите на GHR иРНК в рамките на първите 3 часа от добавянето на хормони, увеличение, което остава стабилно до поне 48 часа. Напротив, лечението както с супрафизиологични концентрации на GH (150 и 500 ng/ml), така и с интрафизиологични (1.4 ng/ml) доведе първо, в случай на високи дози GH, до преходно намаляване, достигащо най-ниско ниво в първите 3 h, от който експресията се възстановява, като впоследствие се появява прогресивно увеличаване на генната експресия, и второ, в случай на много ниски дози GH, концентрациите на GHR тРНК показват постоянен спад при условия на изследване 46 .
Чрез ядрени тестове, проведени от тези автори при същите условия като тези, използвани за измерване на концентрациите на иРНК, беше установено, че промените в експресията на гена GHR след лечение с GH се дължат на промени в неговата генна транскрипция ставка. Лечението с циклохексимид не е променило значително промените, наблюдавани в скоростта на транскрипция, което би означавало, че увеличението не зависи от нов протеинов синтез.
В по-късна работа 47, същите тези автори провеждат поредица от подобни експерименти, но този път с помощта на сонда, съответстваща на извънклетъчния домен на рецептора, който кодира GHBP. Резултатите показват, че промените, произведени в концентрациите на GHR иРНК в резултат на лечение с GH, са идентични с тези, открити по-рано, използвайки сондата, кодираща трансмембранната и цитоплазмената последователности на GHR. Тези данни потвърждават, от една страна, че GH е способен да регулира гена на собствения си рецептор, като това регулиране зависи от дозата и времето, а от друга, че при хората извънклетъчният домен (GHBP) и трансмембранният/цитоплазмен домейни GHRs са кодирани от единична иРНК на GHR гена.
Регламент от GHBP
Ефектът от високите концентрации на GHBP върху генната транскрипция на GHR е наблюдаван при група пациенти със затлъстяване с ниски концентрации
GH (по-малко от 0,5 ng/ml) и високи стойности на GHBP (2,5 пъти над нормата). В тези експерименти се наблюдава още по-изразено намаляване на концентрациите на GHR иРНК. Тези данни биха посочили, че GHBP може да има ефект върху транскрипцията на GHR ген.
Регулиране чрез глюкокортикоиди
Известно е, че докато високите концентрации на глюкокортикоиди причиняват остеопороза, GH във физиологични концентрации е необходим за нормалното ремоделиране на костите 49-51. Поради тази причина изучаването на взаимодействието на GH и глюкокортикоидите при регулирането на човешкия костен метаболизъм представлява голям интерес. В този смисъл е показано, че в култивираните човешки остеобластични клетки (hOB) има GH рецептори и че този хормон чрез тези рецептори упражнява пряко стимулиращо действие върху костната формация 52-54 .
Наскоро Swolin-Eide et al 55 са изследвали ефекта на кортизола върху експресията на GHR гена в hOB клетки. В тези експерименти клетките се инкубират с различни концентрации на кортизол за период от 16 часа, след което концентрациите на GHR иРНК се измерват чрез анализ на защитата с RNAase, като се използва сонда, която разпознава вътреклетъчния домейн на GH рецептора. Резултатите показват повишаване на концентрациите на GHR иРНК, което зависи от използваната доза, като максималният ефект се наблюдава при концентрация 10 6 М. В допълнение, този стимулиращ ефект на кортизола върху експресията на гена GHR също е зависим от времето и максималното увеличение се наблюдава на 12 часа след добавянето на хормона. Увеличението на концентрациите на GHR иРНК е придружено от увеличаване на свързването на 125 I GH с неговите рецептори в тези клетки, достигайки максималната стойност на 24 часа.
Тези резултати демонстрират за първи път ефектите на глюкокортикоидите върху експресията на гена GHR в човешките клетки и отварят нов път за по-нататъшни изследвания, насочени към изясняване дали регулирането на експресията на гена GHR, медиирано от глюкокортикоиди, може да бъде важно в костната физиология на човека.
Регулиране чрез естрогени
Както вече казахме в предишния параграф, GH е важен фактор за регулирането на костната маса. Установено е, че пациентите с дефицит на GH имат намалена костна маса 51,56, която може да бъде лекувана с GH заместителна терапия 51. От друга страна, известно е, че загубата на костна маса при жени в менопауза се дължи главно на дефицит на естроген.
Наскоро Slootweg et al 57 представиха първите доказателства, че естрогените в човешките остеобластни клетки са способни да стимулират както свързването на GH с неговите рецептори, така и концентрациите на GHR иРНК, както и пролиферативната активност на GH в тези клетки. Стимулиращият ефект на 17 ß-естрадиол зависи от дозата и времето, достигайки максимален ефект при 12 часа инкубация на клетките с концентрация 10 12 М от 17 ß-естрадиол.
Тази положителна модулация, индуцирана от естрогени, би показала, че тези хормони засилват ефекта на GH върху рецептора.
В заключение прегледахме съществуващите данни за човешкия GHR, коментирайки основните аспекти на неговата структура, нива на експресия и генна регулация.
Като се има предвид, че най-обширните проучвания на този рецептор се извършват при животни и че съществуващите данни при хора, особено тези, отнасящи се до механизмите за генна регулация, са оскъдни, би било необходимо да се разработят нови човешки клетъчни линии, които ще предоставят полезни модели за изясняване регулаторен хормон рецептор.