Перегляньте статті та зміст, опубліковані в цьому носії, а також електронні зведення наукових журналів на момент публікації
Будьте в курсі завжди, завдяки попередженням та новинам
Доступ до ексклюзивних рекламних акцій на підписки, запуски та акредитовані курси
Продовження публікації як "Ендокринологія, діабет та харчування". Більше інформації
Індексується у:
Index Medicus/MEDLINE, Excerpta Medica/EMBASE, SCOPUS, Розширений Індекс наукового цитування, Звіти про цитування журналів/Наукове видання, IBECS
Слідкуй за нами на:
Фактор впливу вимірює середню кількість цитат, отриманих за рік за твори, опубліковані у виданні протягом попередніх двох років.
SJR - це престижна метрика, заснована на ідеї, що всі цитати не рівні. SJR використовує алгоритм, подібний до рейтингу сторінок Google; є кількісним та якісним показником впливу публікації.
SNIP дозволяє порівняти вплив журналів з різних предметних областей, виправляючи відмінності у ймовірності цитування, які існують між журналами різних тем.
Переглядаються сучасні знання щодо рецептора гормону росту людини (GHR), спочатку викриваються його структурні характеристики, його розчинна форма в циркуляції та розподіл рецептора в тканинах. Подібним чином описані відомі досі характеристики гена цього рецептора та його ізоформ. Нарешті, аналізуються наявні дані про механізми регуляції експресії цього гена власним гормоном, білком, що зв’язує гормон росту (GHBP), глюкокортикоїдами та естрогенами.
Гормон росту (РГ) має різноманітні біологічні ефекти на значну кількість тканин-мішеней, зокрема, вплив на ріст та метаболізм на скелет та м’які тканини.
Дії GH на клітинному рівні, такі як мітогенні ефекти, метаболічні ефекти інсуліну та антиінсуліну, а також регуляторні дії власного гена, опосередковуються рецепторами. Рецептор GH (GHR) належить до одного сімейства рецепторів пролактину та до багатьох рецепторів надродини цитокінів/гемопоетину 1 .
Рецептори цієї надродини мають спільний позаклітинний домен, який бере участь у зв’язуванні лігандів, трансмембранну частину та внутрішньоклітинний домен змінної довжини.
РЕЦЕПТОР ГОРМОНУ РОСТУ ЛЮДИНИ
Цей рецептор був вперше клонований у 1987 році Leung et al 2 з бібліотеки кДНК печінки людини. Він складається з одноланцюгового глікопротеїну, що містить 620 амінокислот, з молекулярною масою 110 000 D. Він має позаклітинний домен, що складається з 246 амінокислот, трансмембранний домен з 24 амінокислот і цитоплазматичний домен, що складається з 350 амінокислот 2 . Позаклітинний домен містить дві пари дисульфід-пов'язаних цистеїнів та мотив WS (Trp-Ser-X-Trp-Ser), характерний для рецепторів надродини цитокінів. У домені цитоплазми, недалеко від мембрани, є частина, що складається з 8 амінокислот, багатих проліном, необхідних для важливих функцій, таких як синтез білка та ліпідів, а також для транспорту глюкози.
Особливою особливістю позаклітинного домену є те, що він також міститься в сироватці як розчинний GH-зв’язуючий білок, який називається GHBP 3. Цей білок має високу спорідненість до GH і є антигенно ідентичним мембранному рецептору до GH 4. Прямий аналіз його амінокислотної послідовності показав відповідність позаклітинному домену GHR, який бере участь у зв’язуванні з гормоном 2 (рис. 1).
Знання про те, що GHBP міститься в крові і що цей білок представляє позаклітинний домен рецептора GH, відкрило нові та доступні шляхи для вивчення цього рецептора у людей.
ХАРАКТЕРИСТИКИ GHBP
Вперше GHBP був описаний в циркулюючій плазмі людини в 1986 р. Бауманом та співавт. 5 та Герінгтоном та ін. 6. Це одноланцюговий глікопротеїн, що складається з 246 амінокислот і має молекулярну масу 60 кД. Він має ряд властивостей, які дозволяють йому зв’язуватися з GH in vivo, такі як: висока специфічність, висока спорідненість, швидка швидкість асоціації та обмежена здатність.
GHBP у людини (та кролика) генерується протеолітичним розщепленням мембранно пов'язаного GHR. Точне місце розщеплення, а також протеаза, відповідальна за генерування GHBP, на даний момент невідома. Здається, жодна з класичних протеаз не задіяна. Існує припущення, що сульфгідрильна група вільного цистеїну, розташована в області розриву, може відігравати важливу роль у протеолізі 7. У дослідженнях із використанням клітинних ліній гепатоми людини, трансфікованих кДНК GHR кролика, в яких було проаналізовано велику кількість інгібіторів протеази, не було отримано переконливих результатів 8,9. Недавня робота описує, що викид GHBP в людське лімфоцитарне середовище IM-9 блокується за допомогою інгібітора металопротеази, що вказує на членів сімейства металопротеаз у генерації GHBP 10 .
Роль GHBP недостатньо вивчена, але той факт, що він присутній у сироватці крові людини в достатній концентрації для зв'язування GH у пропорції 30-50% 11, свідчить про те, що він може мати певну біологічну роль. На підтримку цієї гіпотези було внесено численні пропозиції. Таким чином, Baumann та співавт. 11 продемонстрували, що GHBP збільшує період напіввиведення GH, зменшуючи швидкість метаболічного кліренсу. Дослідження Veldhuis та співавт. 12 показали, що циркулюючий GHBP певним чином діє, уповільнюючи пульсуючу секрецію GH та підвищуючи вільний GH протягом міжімпульсних періодів, виконуючи роль резервуару гормонів. Хоча ці дії, здається, збільшують біопотенцію GH in vivo 13, in vitro GHBP пов'язується з GH, утворюючи комплекс, таким чином інгібуючи зв'язування гормону з його рецепторами в тканинах-мішенях та певні GH-залежні відповіді, такі як мітогенез та диференціація. 14 .
Інші важливі аспекти про те, що відомо про цей циркулюючий фрагмент GHR, в який ми не входимо в цьому огляді, зібрані в наших роботах та оглядах та в інших авторах 3,15-21 .
РОЗПОДІЛ ТКАНИН РЕЦЕПТОРА GH
GHR людини вивчали переважно в печінці, де соматогенні місця зв'язування були знайдені в достатній кількості, щоб забезпечити точне вимірювання за допомогою радіорецепторного аналізу 22,23. У меншій мірі сайти зв'язування GH також були описані для фібробластів людини 24, периферичних одноядерних клітин 25 і адипоцитів 26, але ці дослідження не завжди можна було відтворити. Подібним чином, за допомогою імуногістохімічного аналізу було продемонстровано існування GHR в шкірі та фібробластах людини 27 .
Дослідження на тваринах, де специфічні ділянки зв'язування GH були продемонстровані в більш широкому спектрі тканин, 28 припустили існування підтипів GHR, які можуть бути пов'язані з множинними біологічними діями цього гормону. На підтвердження цього існують дослідження імунопреципітації та зшивання в печінці кролика, молочних залозах та адипоцитах 29-30, печінці мишей 31 та клітинній лінії 32 інсуліноми щурів, які припускають можливе існування таких форм GHR.
ГЕН РЕЦЕПТОРА ГОРМОНУ РОСТУ
Ген GHR присутній у геномі у вигляді єдиної копії у всіх досліджуваних видів, а в геномі людини він знаходиться в області, що відповідає положенням 13,1-12 короткого плеча хромосоми 5 (5p13-p12) довжиною принаймні 87 kb 33 .
Характеристика структури гена GHR 34 виявила існування 8 екзонів, що кодують рецептор, і декількох додаткових екзонів у 5 'нетранслируемой області. Ці 9 екзонів, які також містять 3 'неперекладену область, нумеруються від 2 до 10. Екзони від 2 до 9 складаються з пар основ різного розміру в діапазоні від 66 до 179 п.н. Екзон 2 практично збігається з сигнальною послідовністю передбачуваної секреції рецептора. Позаклітинна область рецептора, яка має здатність зв'язуватися з GH, кодується екзонами від 3 до 7. Екзон 8 відповідає трансмембранному домену, а екзон 10 кодує майже весь цитоплазматичний домен рецептора, а також область 3 'неперекладений, і складає близько 3400 п.н. Здається, більша частина 5 'неперекладеної області присутня в альтернативно оброблених рядах екзонів, які ще не визначені (рис. 2).
МРНК (и) ГЕНУ РЕЦЕПТОРА ГОРМОНУ
Було показано, що у людини, кролика та інших видів основна транскрипція гена GHR - це мРНК приблизно 4,5 кб, виявлена за допомогою аналізу Півночі. У людини експресія цієї транскрипції була виявлена переважно в печінці, але також і в різних ділянках травної системи, таких як стравохід, кишечник і товста кишка, а також у фібробластах 27,35 та деяких клітинних лініях, таких як IM-9, HuH7 та hOB. Навпаки, було показано, що у щурів та мишей є дві мРНК (и), одна з 4,5 кб, яка кодує рецептор повної довжини, а інша приблизно 1,2-1,5 кб, яка кодує виключно позаклітинну частину 36, 37. Два види були знайдені в основному в тканинах печінки, а також у численних клітинних лініях.
РЕЦЕПТОР ГОРМОНУ РОСТУ ГЕН ІЗОФОРМИ
Екзон 3 гена GHR людини шляхом альтернативної обробки дає дві ізоформи рецептора: одна, яка кодує рецептор повнорозмірного (GHR + 3), а інша кодує рецептор, у якого відсутній рецептор. Exon 3 (GHR -3) з делецією 22 амінокислот (залишків
7-28) у позаклітинному домені рецептора. Є дані, що ця втрата амінокислот не має очевидного впливу на сигнали зв’язування або трансдукції лігандів 38-40 .
Невідповідність між різними дослідженнями щодо цих двох ізоформ, незалежно від того, чи можуть вони бути обумовлені технічними причинами, свідчить про те, що альтернативна обробка екзону 3 також може визначатися іншими факторами, крім тих, що пов'язані зі специфічністю тканини, такими як метаболічні умови. Крім того, його фізіологічне значення або ступінь, до якої диференційна експресія цих двох ізоформ відіграє роль у модуляції численних ефектів GH, ще має бути визначено.
Нарешті, варто згадати, що нещодавні дослідження виявили третю ізоформу гена GHR в різних тканинах людини. Його послідовність ідентична послідовності GHR, за винятком делеції 26 п.н. в цитоплазматичній частині рецептора, що призводить до створення стоп-кодону в амінокислотному положенні 280 і, отже, до сильно зрізаного рецепторного білка з 97,5 % втрати внутрішньоклітинного домену 44,45 .
РЕГУЛЮВАННЯ ВИРАЖЕННЯ ГЕНА РЕЦЕПТОРА ГОРМОНУ ЗРОСТЮ ЛЮДИНИ
Знань про регуляцію експресії гена GHR у людини все ще недостатньо, тоді як більшість існуючих даних щодо цього походять із досліджень гена GHR у тварин. Незважаючи на це, у цьому розділі ми будемо посилатися виключно на людські дані.
Регуляція гормоном росту
Вплив GH на регуляцію експресії власного гена рецептора аналізували в клітинній лінії гепатоми людини HuH7 46. У цих експериментах клітини обробляли різними дозами людського гормону в певний час, після чого концентрації мРНК GHR вимірювали за допомогою аналізів захисту РНК-ази, використовуючи зонд, що кодує трансмембранні та цитоплазматичні області рецептора. Клітини, оброблені GH у фізіологічних концентраціях (12,5, 25 та 50 нг/мл), призвели до збільшення концентрації мРНК GHR протягом перших 3 годин додавання гормону, збільшення, яке залишалося стабільним принаймні до 48 годин. Навпаки, лікування як супрафізіологічною концентрацією GH (150 і 500 нг/мл), так і інтрафізіологічною (1,4 ng/ml) призвело спочатку у випадку високих доз GH до тимчасового зменшення, що досягає найнижчого рівня у перших 3 h, після чого експресія була відновлена, що згодом призвело до поступового збільшення експресії генів, а по-друге, у випадку дуже низьких доз GH, концентрація мРНК GHR демонструвала постійне зниження в умовах дослідження 46 .
За допомогою ядерних запущених аналізів, які були проведені цими авторами в тих самих часових умовах, що і для вимірювання концентрації мРНК, було встановлено, що зміни в експресії гена GHR після лікування ГР були зумовлені зміною швидкості транскрипції його генів . Лікування циклогексимідом не суттєво змінило спостережувані зміни швидкості транскрипції, що вказувало б на те, що підвищення не залежить від нового синтезу білка.
У подальшій роботі 47 ці самі автори провели серію подібних експериментів, але цього разу з використанням зонда, що відповідає позаклітинному домену рецептора, що кодує GHBP. Результати показали, що зміни, спричинені концентрацією мРНК GHR внаслідок лікування GH, були ідентичними змінам, виявленим раніше за допомогою зонда, що кодує трансмембранні та цитоплазматичні послідовності GHR. Ці дані підтверджують, з одного боку, що GH здатний регулювати ген власного рецептора, причому ця регуляція залежить від дози та часу, а з іншого, що у людини позаклітинний домен (GHBP) і трансмембранний/цитоплазматичний домени GHR кодуються однією мРНК гена GHR.
Регулювання GHBP
Вплив високих концентрацій GHBP на транскрипцію генів GHR спостерігався у групі пацієнтів із ожирінням з низькими концентраціями
GH (менше 0,5 нг/мл) та високі значення GHBP (в 2,5 рази більше норми). У цих експериментах спостерігалося ще більш виражене зниження концентрації мРНК GHR. Ці дані свідчать про те, що GHBP може впливати на транскрипцію гена GHR.
Регуляція глюкокортикоїдами
Відомо, що, хоча високі концентрації глюкокортикоїдів викликають остеопороз, ГР у фізіологічних концентраціях необхідний для нормального ремоделювання кісток 49-51. З цієї причини вивчення взаємодії GH та глюкокортикоїдів у регуляції кісткового метаболізму людини представляє великий інтерес. У цьому сенсі було показано, що в культивованих остеобластичних клітинах людини (hOB) є рецептори GH і що цей гормон через ці рецептори здійснює безпосередню стимулюючу дію на формування кісток 52-54 .
Нещодавно Swolin-Eide та співавт. 55 досліджували вплив кортизолу на експресію гена GHR у клітинах hOB. У цих експериментах клітини інкубували з різними концентраціями кортизолу протягом 16 годин, після чого вимірювали концентрацію мРНК GHR за допомогою аналізу захисту РНК-ази, використовуючи зонд, який розпізнає внутрішньоклітинний домен рецептора GH. Результати вказували на збільшення концентрацій мРНК GHR, що залежало від використовуваної дози, при цьому максимальний ефект спостерігався при концентрації 10 6 М. Крім того, цей стимулюючий ефект кортизолу на експресію гена GHR також був залежним від часу, і максимальне збільшення спостерігалося через 12 год після додавання гормону. Збільшення концентрації мРНК GHR супроводжувалося збільшенням зв'язування 125 I GH з його рецепторами в цих клітинах, досягаючи максимального значення через 24 год.
Ці результати вперше демонструють вплив глюкокортикоїдів на експресію гена GHR в клітинах людини і відкривають новий шлях для подальших досліджень, спрямованих на з'ясування того, чи може регулювання експресії гена GHR, опосередкованого глюкокортикоїдами, бути важливим у фізіології кісток людини.
Регуляція естрогенами
Як ми вже говорили в попередньому параграфі, ГР є важливим фактором регуляції кісткової маси. У пацієнтів з дефіцитом гормону росту спостерігалося зниження кісткової маси 51,56, що можна лікувати за допомогою замісної терапії гормону росту 51. З іншого боку, відомо, що втрата кісткової маси у жінок в постменопаузі в основному пов’язана з дефіцитом естрогену.
Нещодавно Slootweg та співавт. 57 представили перші докази того, що естрогени в клітинах остеобластів людини здатні стимулювати як зв'язування GH з його рецепторами, так і концентрацію мРНК GHR, а також проліферативну активність GH у цих клітинах. Стимулюючий ефект 17 ß-естрадіолу залежав від дози та часу, досягаючи максимального ефекту через 12 год інкубації клітин з концентрацією 10 12 M 17 ß-естрадіолу.
Ця позитивна модуляція, індукована естрогенами, вказувала б на те, що ці гормони посилюють вплив ГР на рецептор.
На закінчення ми розглянули існуючі дані про GHR людини, коментуючи основні аспекти його структури, рівні експресії та генної регуляції.
Враховуючи, що найширші дослідження цього рецептора проводяться на тваринах і що існуючі дані у людей, особливо ті, що стосуються механізмів регуляції генів, є мізерними, необхідно було б розробити нові клітинні лінії людини, які забезпечать корисні моделі для уточнення рецептор гормону регуляції.