OMIM Entry – * 139190 – GROWTH HORMONE-RELEASING HORMONE; GHRH

TEXT

GHRH je hypotalamický peptid, který stimuluje syntézu a proliferaci somatotrofních buněk hypofýzy i sekreci růstového hormonu (viz 139250). GHRH je původně syntetizován jako preprohormon, jehož N-koncová signální sekvence je enzymaticky štěpena za vzniku zralé 44-aminokyselinové formy GHRH a C-koncového peptidu příbuzného GHRH (GHRH-RP) (Alba a Salvatori, 2004).

Důkladná klinická pozorování u ženy s Turnerovým syndromem vedla k charakterizaci růstový hormon uvolňujícího faktoru (GHRF) jako molekulární jednotky (Thorner a kol., 1982). Pacientka měla klasickou akromegalii a zvětšenou hypofyzární jamku, ale hypofýza byla hyperplastická, nikoliv adenomová, což naznačovalo stimulaci z jiného zdroje. Thorner et al (1982) zjistili, že pacient měl nádor slinivky břišní, který stimuloval hypofýzu. Nádor slinivky byl odstraněn, jeho aktivita GHRF byla purifikována a sekvenována a jeho cDNA a gen byly následně klonovány.

Gubler a další (1983) navrhli název somatokrinin jako náhradu za faktor uvolňující růstový hormon. Předběžné důkazy naznačovaly, že peptid o 44 aminokyselinách izolovaný z lidských pankreatických nádorů je identický s hypotalamickým GHRF. Gubler et al. (1983) klonovali a sekvenovali cDNA pro prekurzor somatokrininu. Odhadli, že preprosomatokrinin má molekulovou hmotnost 13 kD.

Mayo et al. (1985) izolovali a charakterizovali překrývající se klony z fágové lambda a kosmidové lidské genomové knihovny, které předpovídají celou strukturu genu kódujícího GHRF. Gen má 5 exonů o délce 10 kb.

Analýza DNA z lidských chromozomů s dvojitým laserovým třídičem s vysokým rozlišením ukázala, že gen GHRF se nachází na chromozomu 20 (Lebo et al., 1984; Mayo et al., 1985). Pomocí genové sondy v hybridech somatických buněk Riddell et al (1985) toto přiřazení potvrdili.

Perez Jurado et al. (1994) identifikovali 2 PCR RFLP v intronech A a C genu GHRF a použili je ve vazebné analýze s panelem CEPH, aby prokázali, že GHRF se nachází v oblasti poblíž centromery mezi D20S27 (přiřazeno k 20p12.1-p11.23) a D20S16 (přiřazeno k 20q12).

Gross (2014) mapoval gen GHRH na chromozom 20q11.23 na základě zarovnání sekvence GHRH (GenBank BC098109) s genomovou sekvencí (GRCh37).

Podle všeho je polypeptid GHRF v některých případech izolovaného nedostatku růstového hormonu mutantní. Z 15 pacientů s deficitem růstového hormonu měli 3 zřejmě primární defekt na úrovni hypofýzy a 8 sekundární defekt, protože reagovali na podávání GHRH (Mitrakou et al., 1985). Thorner et al. (1988) referovali o použití GHRH při léčbě 24 dětí s deficitem růstového hormonu.

Zimmerman et al. (1993) popsali vrozený gigantismus způsobený pravděpodobně centrální hypersekrecí GHRH. Pacient, který byl při narození normální (4,4 kg; 53 cm), měřil ve věku 7 let 182 cm a vážil 99,4 kg. Výrazně zvýšené výchozí plazmatické hladiny růstového hormonu se během standardního 3hodinového orálního glukózového tolerančního testu nepotlačily, ale po intravenózní infuzi GHRH se zvýšily o 54 %. Výchozí plazmatické hladiny inzulinu podobného růstového faktoru I, prolaktinu (PRL) a imunoreaktivního GHRH byly rovněž výrazně zvýšené. Počítačové zobrazení hlavy ukázalo velkou, částečně cystickou selární a supraselární masu. Předoperační léčba oktreotidem a bromokriptinem vedla k 25% redukci supraselární tkáňové masy. Tkáň hypofýzy odstraněná při transsfenoidální a transfrontální operaci vykazovala masivní hyperplazii somatotrofů, laktotrofů a mammosomatotrofů. Byly rovněž patrné oblasti adenomatózní transformace buněk vylučujících GH a PRL. Nebyl nalezen žádný histologický ani imunochemický důkaz hypofyzárního zdroje GHRH. Periferní plazmatické imunoreaktivní koncentrace GHRH zůstaly farmakologickými a chirurgickými zákroky neovlivněny. Předpokládalo se, že za nadbytek GHRH je zodpovědný vrozený hypotalamický regulační defekt. Zimmerman et al. (1993) vyslovili domněnku, že vrozená hypersekrece GHRH mohla být příčinou gigantismu i v jiných případech, které se projevily v kojeneckém věku, např. u Altonského obra (Behrens a Barr, 1932). R. W., nazývaný Altonský obr, protože pocházel z Altonu ve státě Illinois, byl vyšetřován v Barnesově nemocnici v roce 1930, kdy mu bylo 12 let a měřil 208 cm. Akromegalický gigantismus se vyskytuje u McCune-Albrightova syndromu (174800). Není známo, zda u některé z těchto poruch dochází k nadměrné produkci hypofyzárního růstového hormonu v důsledku hypersekrece GHRF. Scheithauer et al. (1984) se zabývali výskytem akromegalie s bronchiálním karcinoidním tumorem v důsledku ektopické sekrece faktoru uvolňujícího růstový hormon. Nádory ostrůvků pankreatu rovněž vylučují GHRF. Scheithauer et al. (1984) použili pro tuto funkčně jedinečnou skupinu nádorů termín somatolibrinom.

Russell-Aulet et al. (1999) měřili supresivitu spontánní a GHRH stimulované sekrece GH odstupňovanými dávkami specifického kompetitivního antagonisty GHRH receptoru u zdravých mladých a starších mužů. Noční GH byl u starších osob přibližně o 30 % nižší než u mladých. Křivka inhibice dávky pro spontánní sekreci GH byla u starších mužů ve srovnání s mladými posunuta doleva (P 0,01). Autoři dospěli k závěru, že v závislosti na věku dochází k poklesu endogenního hypotalamického výdeje GHRH, který přispívá k poklesu GH souvisejícímu s věkem.

Flavell et al. (1996) vyvolali autozomálně dominantní odrůdu trpasličího vzrůstu u potkana lokální zpětnovazebnou inhibicí GHRF. Toho bylo dosaženo expresí lidského růstového hormonu cílenou na neurony GHRF v hypotalamu transgenních potkanů. Imunocytochemií byl lidský růstový hormon zjištěn v mozku transgenních potkanů, a to pouze ve střední eminenci hypotalamu. V hypotalamu těchto potkanů byla snížena mRNA GHRF, na rozdíl od zvýšené exprese GHRF, která doprovází nedostatek růstového hormonu u ostatních trpasličích potkanů. Endogenní GH mRNA, obsah GH, velikost hypofýzy a počet somatotrofních buněk byly u transgenních potkanů rovněž významně sníženy. Naproti tomu hladiny ACTH a TSH v hypofýze byly normální.

Kiaris et al. (1999) zkoumali, zda GHRH může fungovat jako autokrinní/parakrinní růstový faktor u malobuněčného karcinomu plic (SCLC; 182280). Dvě linie SCLC kultivované in vitro exprimovaly mRNA pro GHRH, která byla zřejmě přeložena do peptidu GHRH a poté vylučována buňkami, jak ukázala detekce imunoreaktivity podobné GHRH v kondicionovaných médiích z buněk kultivovaných in vitro. Kromě toho byly hladiny imunoreaktivity podobné GHRH v séru nahých myší nesoucích xenografty SCLC vyšší než u myší bez nádoru. Tyto a další výsledky naznačují, že GHRH může u SCLC fungovat jako autokrinní růstový faktor. Léčba antagonistickými analogy GHRH by mohla nabídnout nový přístup k léčbě SCLC a dalších nádorů.

Gianotti et al. (2000) studovali mechanismy, které jsou základem inhibice sekrece somatotropů u lidí vyvolané inzulinu podobným růstovým faktorem I (IGF1; 147440). U 6 normálních mladých dobrovolníků (všichni ženy) studovali odpověď GH na GHRH, a to jak samostatně, tak v kombinaci s argininem, o němž se předpokládá, že působí prostřednictvím inhibice uvolňování hypotalamického somatostatinu (SS), po předchozí léčbě rekombinantním lidským IGF1 (rhIGF1) nebo placebem. Rekombinantní lidský IGF1 zvýšil hladiny cirkulujícího IGF1 v reprodukovatelném rozsahu a tyto hladiny zůstaly stabilní a v normálním rozmezí až do 90. minuty. Průměrná koncentrace GH v průběhu 3 hodin před podáním argininu a/nebo GHRH nebyla placebem ani rhIGF1 změněna. Po placebu byla odpověď GH na GHRH nápadně zvýšena současným podáním argininu. Autoři dospěli k závěru, že arginin působí proti inhibičnímu účinku rhIGF1 na somatotropní odpověď na GHRH u lidí. Vyvodili také, že akutní inhibiční účinek rhIGF1 na odpověď GH na GHRH se odehrává na hypotalamu, pravděpodobně prostřednictvím zvýšení uvolňování SS, a že arginin tento účinek překonává.

Busto et al. (2002) identifikovali přítomnost autokrinní/parakrinní stimulační smyčky založené na GHRH a sestřihové variantě receptorů GHRH (139191) u lidských karcinomů pankreatu, kolorekta a žaludku. To naznačilo přístup k protinádorové terapii založené na blokádě tohoto receptoru specifickými antagonisty GHRH.

Letsch et al. (2003) hodnotili antiproliferační účinky antagonisty GHRH, JV-1-38, u nahých myší nesoucích podkožní xenografty 2 lidských karcinomů prostaty citlivých na androgeny a 1 karcinomu prostaty nezávislého na androgenech. U modelů citlivých na androgen JV-1-38 výrazně zesílil protinádorový účinek androgenní deprivace vyvolané chirurgickou kastrací, ale při samostatném podání byl neúčinný. U androgen-nezávislého karcinomu však samotný JV-1-38 dokázal po 45 dnech inhibovat růst nádoru o 57 %. Výsledky prokázaly, že antagonisté GHRH inhibují androgen-nezávislý karcinom prostaty a po kombinaci s androgenní deprivací také androgen-senzitivní nádory. Antagonisté GHRH by tedy mohli být zvažováni pro léčbu jak androgen-dependentních, tak androgen-nezávislých karcinomů prostaty.

Halmos et al. (2002) zkoumali expresi GHRH a sestřihových variant receptorů GHRH a vazebné charakteristiky izoformy receptoru GHRH ve 20 chirurgických vzorcích orgánově omezených a lokálně pokročilých lidských adenokarcinomů prostaty. Afinita a hustota receptorů pro GHRH byly stanoveny pomocí testů konkurence ligandů na základě vazby 125I značeného antagonisty GHRH JV-1-42 na nádorové membrány. Dvanáct z 20 nádorů (60 %) vykazovalo specifickou vazbu s vysokou afinitou k JV-1-42. MRNA sestřihové varianty-1 byla zjištěna u 13 z 20 (65 %) vzorků karcinomu prostaty a odpovídala přítomnosti vazby GHRH. Analýzy RT-PCR rovněž odhalily expresi mRNA pro GHRH u 13 z 15 (86 %) zkoumaných vzorků karcinomu prostaty. Přítomnost GHRH a jeho nádorových receptorových sestřihových variant v karcinomech prostaty naznačuje možnou existenci autokrinní mitogenní smyčky.

Kanashiro et al. (2003) zjistili, že buněčná linie malobuněčného karcinomu plic DMS-153 exprimuje mRNA pro GHRH a GHRHR splice varianty 1 a 2, což naznačuje, že GHRH je autokrinní růstový faktor. Kromě toho byla proliferace buněčné linie in vitro stimulována GRP (137260) a IGF2 (147470) a inhibována antagonistou GHRH. Kanashiro et al. (2003) zkoumali účinky antagonistů GHRH a GRP na nádory produkované buňkami DMS-153 xenograftovanými do nahých myší. Léčba antagonistou GHRH snížila objem nádoru o 28 %, zatímco antagonista GRP snížil objem nádoru o 77 %. Kombinace obou antagonistů snížila objem nádoru o 95 %. Analýza Western blot ukázala, že protinádorové účinky souvisely se sníženou expresí TP53 (191170) obsahujícího nádorovou mutaci. U zvířat, která dostávala antagonisty GHRH, byly sníženy sérové hladiny Igf1 a po kombinované léčbě byly sníženy hladiny mRNA Igf2, Igf receptoru-1 (147370), Grp receptoru (305670) a Egf receptoru (131550).

Jessup et al. (2003) zkoumali, zda endogenní GHRH má rozdílné, pro pohlaví specifické účinky na mezipulzní hladiny GH. Zkoumali 6 zdravých mužů a 5 zdravých žen ve věku 20 až 28 let, kteří nebyli obézní, nekouřili a neužívali žádné léky, o nichž je známo, že ovlivňují sekreci GH. U obou pohlaví se během infuze antagonisty GHRH významně snížil průměrný GH, pulzní amplituda a odpověď GH na GHRH, zatímco pulzní frekvence zůstala nezměněna. Během infuze antagonisty GHRH se však trough GH u mužů významně nezměnil (P = 0,54), ale u žen se významně snížil (P = 0,008). Dekonvoluční analýza potvrdila absenci významné změny bazální sekrece u mužů (P = 0,81) na rozdíl od žen (P = 0,006). Jessup et al. (2003) dospěli k závěru, že pohlavní dimorfismus v neuroendokrinní regulaci sekrece GH u lidí zahrnuje rozdílnou úlohu endogenního GHRH při udržování základní hladiny GH.

Alba a Salvatori (2004) vytvořili myši bez funkčního Ghrh odstraněním intronu 2 a většiny exonu 3 myšího genu Ghrh. Tato část genu kóduje počátečních 14 aminokyselin zralého proteinu, které jsou nezbytné pro biologickou aktivitu. Myši Ghrh -/- se rodily v očekávaném mendelovském poměru a při narození vypadaly normálně, ale po druhém týdnu života vykazovaly známky růstové retardace. Hypofýza myší Ghrh -/- byla zmenšená a měla abnormálně nízký obsah mRNA a proteinu růstového hormonu. Měly také snížený sérový Igf1 (147440) a sníženou jaterní Igf1 mRNA. Ghrh -/- myši vykazovaly normální plodnost, ale mutantní samice měly trvale sníženou velikost vrhu. Mláďata samic Ghrh -/- vykazovala zvýšenou úmrtnost a neprospívání. Ghrh -/- samci měli normální expresi proteinu Ghrh-rp ve varlatech, což naznačuje, že genová past použitá k ablaci zralé biologicky aktivní exprese Ghrh zachovává in-frame sekvenci exonu 4 a 5 v Ghrh-rp mRNA.

Shohat et al. (1989, 1991) vyloučili gen GHRH z 20pter-p11.23, protože gen byl přítomen ve 2 kopiích u pacienta s delecí tohoto segmentu. Tento pacient však měl Riegrovu anomálii (viz 180500) a neurosekreční defekt růstového hormonu – znaky naznačující syndrom SHORT (269880).

Pomocí radioaktivní cDNA sondy pro dot blot analýzu DNA z chromozomů tříděných duálním laserem lokalizovali Rao et al. (1991) gen GHRF na pás 20p12 nebo v jeho blízkosti.