La hormona del crecimiento (GH, del inglés: growth hormone) o somatotropina es una hormona proteica secretada por la adenohipófisis. Regula el crecimiento postnatal, el metabolismo y el balance electrolítico; aumenta la lipolisis y disminuye los depósitos de grasa; aumenta la captación de proteínas y mantiene la masa y fuerza muscular.
La hormona de crecimiento es un polipéptido de 191 aminoácidos de una sola cadena sintetizada, almacenada y secretada por las células somatótropas dentro de las alas laterales de la adenohipófisis. El término hormona somatotropina se refiere a la hormona del crecimiento 1 producida naturalmente por los animales, mientras que el término somatropina se refiere a la hormona del crecimiento producida por la tecnología ADN recombinante, y en humanos es abreviada «HGH».
La hormona del crecimiento se usa para medicamento con receta para tratar los trastornos de crecimiento en los niños y en adultos para tratar la deficiencia de GH. En años recientes en los Estados Unidos, algunos doctores han empezado a prescribir hormona del crecimiento a pacientes de edad con deficiencia de GH (pero no en personas saludables) para incrementar la vitalidad. Es legal, pero su eficacia y seguridad para este uso no ha sido probada en ningún ensayo clínico. En este momento, la hGH todavía se considera una hormona muy compleja, y muchas de sus funciones aún se desconocen.
La GH ha sido estudiada para criar el ganado de manera más eficiente en la agricultura industrial y se han hecho varios esfuerzos para obtener una aprobación gubernamental para usar la GH en la producción ganadera. Estos usos han sido controvertidos. En los Estados Unidos, el único uso de GH aprobado por la FDA es el uso de la forma exclusiva de GH para las vacas llamada somatotropina bovina, para aumentar la producción lechera de las vacas lecheras. Ahora se les permite a los comerciantes etiquetar los envases de leche como leche producida con o sin somatotropina bovina.
Genética El gen GH de los mamíferos se expresa sólo en la hipófisis y depende de la expresión de un homeodominio funcional que contiene un factor de transcripción, la proteína Pit-1 específica de la hipófisis (POU1-F1). Durante el desarrollo, en ausencia de una proteína Pit-1 funcional, el gen GH no se expresa, lo que da como resultado un fenotipo enano en los mamíferos.
Locus del gen Los genes de la hormona del crecimiento, conocidos como hormona del crecimiento 1 (somatotropina) y hormona del crecimiento 2, están localizados en la región q22-24 del cromosoma 17 (humano) y están estrechamente relacionados con los genes somatomamotropina coriónica humana (también conocida como lactógeno placentario). La GH, somatomamotropina coriónica humana, y prolactina pertenecen a un grupo de hormonas homólogas con actividades lactogénicas y promotoras del crecimiento.
Estructura
La isoforma principal de la hormona del crecimiento es una proteína de 191aminoácidos con un peso molecular de 22.124daltons. La estructura incluye cuatro hélices, necesarias para la interacción funcional con el receptor de GH. Parece que, en su estructura, la GH es evolutivamente homóloga a la prolactina y somatomamotropina coriónica. A pesar de las marcadas similitudes estructurales entre las hormonas del crecimiento de diferentes especies, solo la hormona del crecimiento humana y la de los primates tienen efectos significativos
Existen varias isoformas moleculares de GH en la glándula pituitaria que son liberadas al torrente sanguíneo. En particular, una variante de aproximadamente 20 kDa que presenta una deleción de 15 aminoácidos (los comprendidos entre las posiciones 32 y 46 de la isoforma principal) originada por un splicing alternativo está presente en una proporción de 1:9 bastante constante, mientras que recientemente una variante de ~ 23-24 kDa también ha sido encontrada en estados de post-ejercicio en proporciones más altas. Esta variante no ha sido identificada, pero ha sido sugerido de coincidir con una variante glicosilada de 22kDa de una de 23kDa identificada en la glándula pituitaria. Además, estas variantes circulan unidas parcialmente a una proteína (proteína fijadora de la hormona del crecimiento, GHBP), que es la parte truncada del receptor de la hormona del crecimiento, y una subunidad ácido-lábil (ALS).
Regulación biológica thumb|La hormona del crecimiento (GH) se une al receptor de las células hepáticas (GHR) y estimula la producción del factor de crecimiento insulínico tipo 1 (IGF-1) Los péptidos hidratantes por los núcleos neurosecretores del hipotálamo (hormona liberadora de la hormona del crecimiento o somatocrinina y hormona inhibidora de la hormona del crecimiento o somatostatina) en la sangre venosa del portal hipofisiario rodeando la pituitaria son los principales controladores de la secreción de GH por las somatotropas. Sin embargo, aun cuando el balance de estos péptidos estimulantes e inhibidores determinan la secreción de la GH, este equilibrio se ve afectado por muchos estímulos fisiológicos (por ejemplo, ejercicio, nutrición, sueño) e inhibidores de la secreción de GH (por ejemplo, ácidos grasos libres).
Los estímulos de la secreción de hGH incluyen: Hormonas peptídicas hormona liberadora de la hormona del crecimiento (GHRH) a través de su unión con el (receptor de hormona de liberación (GHRH-R). grelina a través de su unión con los receptores de secretagogos de hormona del crecimiento (GHSR) Hormonas sexuales el incremento en la secreción de andrógenos durante la pubertad (en los varones de los testículos y en las mujeres de corteza suprarrenal) estrógenos Clonidina y levodopa al estimular la liberación de GHRH Hipoglucemia, arginina y el propranolol al inhibir la liberación de somatostatina. Sueño de ondas lentas Ayuno Ejercicio vigoroso
Los inhibidores de la secreción de hGH incluyen: Somatostatina del núcleo periventricular Concentraciones circulantes de GH e IGF-1 (feedback negativo en la pituitaria e hipotálamo) Hiperglucemia Glucocorticoides Dihidrotestosterona
Además del control por parte de los procesos endógenos y estimulantes, un número de compuestos extranjeros al cuerpo (xenobióticos como medicamentos y disruptores endocrinos) son conocidos por influenciar la secreción y función de la GH.
La HGH es sintetizada y secretada por la glándula adenohipófisis de manera pulsativa durante todo el día; con oleadas de secreción ocurriendo en intervalos de 3 a 5 horas. La concentración de GH en el plasma sanguíneo durante estos picos puede variar de 5 a 45 ng/mL. El pico de GH más grande y predecible ocurre alrededor de una hora después del comienzo del sueño. De lo contrario existe una amplia variación entre los días y las personas. Cerca del cincuenta por ciento de las secreciones de HGH ocurre durante la tercera y cuarta etapa del sueño REM. Entre los picos, los niveles basales de GH son bajos, usualmente menos de 5 ng/mL durante la mayoría del día y noche. Un análisis adicional del perfil pulsátil de la GH mostró en todos los casos menos de 1 ng/ml para los niveles basales mientras que los picos máximos estaban alrededor de 10-20 ng/mL.
Una serie de factores son conocidos por afectar la secreción de HGH, tales como la edad, sexo, dieta, ejercicio, estrés, y otras hormonas. Los adolescentes jóvenes secretan HGH a una tasa de alrededor de 700μg/día, mientras que un adulto saludable secreta HGH a una tasa de alrededor de 400μg/día.
Función normal de la hormona del crecimiento
miniatura|240px|Rutas principales en la regulación endocrina del crecimiento.
Los efectos de la hormona del crecimiento pueden ser descritos de forma general como anabólicos. Como la mayoría de las otras hormonas proteicas, la GH actúa interactuando con un receptor específico en la superficie de las células.
El incremento de la altura durante la infancia es el efecto más conocido de la GH. La altura aparenta ser estimulada por al menos dos mecanismos:
Ya que las hormonas polipéptidas no son soluble en la grasa, no pueden penetrar la sarcolema. Por ello la GH ejerce una parte de sus efectos al unirse con los receptores de las células objetivo, donde activa la vía MAPK/ERK. A través de este mecanismo la GH estimula directamente la división y multiplicación de los condrocitos del cartílago. La GH también estimula la producción del factor de crecimiento insulínico tipo 1 (IGF-1, antiguamente conocido como somatomedina C) a través de la ruta de señalización JAK-STAT, la IGF-1 es una hormona homóloga a la proinsulina. El hígado es el órgano objetivo principal de la GH para este proceso y es el sitio principal de la producción de IGF-1. El IGF-1 tiene efectos estimulantes del crecimiento en una amplia variedad de tejidos. El IGF-1 también es generada dentro del tejido objetivo, haciendo el IGF-1 lo que parece ser una hormona endocrina y autocrina/paracrina. El IGF-1 también tiene efectos estimulantes en la actividad de los osteoblastos y condrocitos para promover el crecimiento óseo.
Además de aumentar la altura en niños y adolescentes, la hormona del crecimiento tiene muchos otros efectos en el cuerpo: Incrementa la retención de calcio y la mineralización de los huesos Incrementa la masa muscular a través de la hiperplasia sarcómera Promueve la lipólisis Incrementa la biosíntesis proteica Estimula el crecimiento de todos los órganos internos excluyendo al cerebro Juega un rol en la homeostasis Reduce el consumo de glucosa del hígado Promueve la gluconeogénesis en el hígado Contribuye al mantenimiento y función de los islotes pancreáticos Estimula el sistema inmune
Acciones biológicas de la hormona del crecimiento Crecimiento: La GH lleva acciones directas e indirectas sobre el crecimiento longitudinal del organismo. sus acciones indirectas son mediadas principalmente por el factor de crecimiento parecido a la insulina tipo 1, ya sea sistémico o local.
El crecimiento se debe a múltiples efectos de la GH, entre los que destacan
Aumento del depósito de proteínas por células condrociticas y osteogenicas Aumento en la velocidad de reproducción de estas células Conversión de los condrocitos en células osteogénicas
Existen dos mecanismos fundamentales:
Por respuesta a la estimulación de la GH, la longitud de los huesos largos aumenta en los cartílagos epifisiarios, este crecimiento produce un depósito de cartílago nuevo seguido de su conversión a huesos nuevos, en consecuencia las diáfisis se alargarán, separándose cada vez más de la epífisis, al mismo tiempo el cartílago epifisario va desapareciendo de modo que al final de la adolescencia ya no queda cartílago epifisario adicional que permita seguir creciendo a los huesos largos, es entonces cuando se da la fusión ósea y el crecimiento longitudinal se detiene. Por aposición perióstica, los osteoblastos del periostio depositan hueso nuevo en la superficie del viejo, al mismo tiempo el osteoclasto eliminar hueso viejo. Cuando el ritmo de aposición supera al de resorción el grosor del hueso aumenta. La GH tiene un potente efecto estimulante de los osteoblastos, en consecuencia, el grosor de los huesos puede seguir aumentando durante toda la vida bajo los efectos de la hormona del crecimiento, este es el caso sobre todo de los huesos membranosos.
Efectos metabólicos:
Además de afectar el crecimiento general, la hormona del crecimiento ejerce múltiples efectos metabólicos específicos
Aumenta la síntesis proteica en casi todas las células del organismo. Favorece la movilización de los ácidos grasos del tejido adiposo, potenciando el uso de ácidos grasos como fuente de energía Disminuye la cantidad de glucosa utilizada en todo el organismo
Problemas causados cuando el cuerpo produce demasiado GH