OMIM Entry – * 139190 – KASVUHORMONIA VAPAUTTAVA HORMONI; GHRH

TEKSTI

Kuvaus

GHRH on hypotalamuksen hypotalamuksen peptidi, joka stimuloi aivolisäkkeen somatotrofisten solujen synteesiä ja proliferaatiota sekä kasvuhormonin erittymistä (vrt. 139250). GHRH syntetisoidaan alun perin preprohormonina, jonka N-terminaalinen signaalisekvenssi pilkotaan entsymaattisesti, jolloin syntyy kypsä 44 aminohappoa sisältävä GHRH-muoto ja C-terminaalinen GHRH:hon liittyvä peptidi (GHRH-RP) (Alba ja Salvatori, 2004).

Huolelliset kliiniset havainnot Turnerin oireyhtymää sairastavalla naisella johtivat kasvuhormonia vapauttavan tekijän (GHRF) karakterisoimiseen molekyylitason yksikkönä (Thorner ym., 1982). Potilaalla oli klassinen akromegalia ja laajentunut aivolisäke, mutta aivolisäke oli hyperplastinen, ei adenomatoottinen, mikä viittaa muusta lähteestä peräisin olevaan stimulaatioon. Thorner ym. (1982) havaitsivat, että potilaalla oli haimakasvain, joka stimuloi aivolisäkettä. Haimakasvain poistettiin, sen GHRF-aktiivisuus puhdistettiin ja sekvensoitiin, ja sen cDNA ja geeni kloonattiin myöhemmin.

Gubler ym. (1983) ehdottivat nimitystä somatokriini kasvuhormonia vapauttavan tekijän korvikkeeksi. Alustavat todisteet viittasivat siihen, että ihmisen haimakasvaimista eristetty 44 aminohapon peptidi on identtinen hypotalamuksen GHRF:n kanssa. Gubler ym. (1983) kloonasivat ja sekvensoivat somatosriniinin esiasteen cDNA:n. He arvioivat, että preprosomatokriinin molekyylimassa on 13 kD.

Mayo ym. (1985) eristivät ja karakterisoivat faagilambda- ja kosmidi-ihmisen genomikirjastoista päällekkäisiä klooneja, jotka ennustavat GHRF:ää koodaavan geenin koko rakenteen. Geenissä on 5 eksonia, jotka kattavat 10 kb.

Dot blot -analyysi DNA:sta, joka on saatu korkean resoluution dual-laser-sorter ihmisen kromosomeista, osoitti, että GHRF-geeni sijaitsee kromosomissa 20 (Lebo ym., 1984; Mayo ym., 1985). Riddell ym. (1985) vahvistivat somaattisissa soluhybrideissä tehdyn geenikoettimen avulla osoituksen.

Perez Jurado ym. (1994) tunnistivat kaksi PCR-RFLP:tä GHRF-geenin introneissa A ja C ja käyttivät niitä CEPH-paneelin kanssa tehdyssä linkitysanalyysissä osoittaakseen, että GHRF sijaitsee sentromeerin lähellä olevalla alueella D20S27:n (määritetty 20p12.1-p11.23) ja D20S16:n (määritetty 20q12:een) välillä.

Gross (2014) kartoitti GHRH-geenin kromosomille 20q11.23 GHRH-sekvenssin (GenBank BC098109) ja genomisekvenssin (GRCh37) välisen kohdistuksen perusteella.

Yleisesti GHRF-polypeptidi on mutantti joissakin yksittäisissä kasvuhormonin puutostapauksissa. Kasvuhormonin puutosta sairastavista 15 potilaasta 3:lla näytti olevan primaarinen vika aivolisäkkeen tasolla ja 8:lla sekundaarinen vika, koska he reagoivat GHRH:n antoon (Mitrakou ym., 1985). Thorner ja muut (1988) raportoivat GHRH:n käytöstä 24 kasvuhormonipuutteisen lapsen hoidossa.

Zimmerman ym. (1993) kuvasivat synnynnäistä gigantismia, joka johtui todennäköisesti GHRH:n sentraalisesta hypersekretiosta. Syntyessään normaali (4,4 kg; 53 cm) miespotilas oli 182 cm pitkä ja painoi 99,4 kg 7 vuoden iässä. Huomattavasti kohonneet kasvuhormonipitoisuudet plasman lähtötilanteessa eivät suppressoituneet tavanomaisen 3 tunnin oraalisen glukoosin sietokokeen aikana, mutta nousivat 54 % GHRH:n laskimonsisäisen infuusion jälkeen. Myös insuliinin kaltaisen kasvutekijän I, prolaktiinin (PRL) ja immunoreaktiivisen GHRH:n plasman lähtötasot olivat selvästi koholla. Pään tietokonekuvantamisessa todettiin suuri, osittain kystinen sellaarinen ja suprasellarinen massa. Preoperatiivinen hoito oktreotidilla ja bromokriptiinilla vähensi suprasellarista kudosmassaa 25 prosenttia. Transsfenoidaalisessa ja transfrontaalisessa leikkauksessa poistetussa aivolisäkekudoksessa todettiin somatotrofien, laktotrofien ja mammosomatotrofien massiivista hyperplasiaa. Myös GH:ta erittävien ja PRL:ää erittävien solujen adenomatoottisia muunnosalueita oli selvästi havaittavissa. Histologisia tai immunokemiallisia todisteita GHRH:n aivolisäkelähteestä ei löytynyt. Farmakologiset ja kirurgiset toimenpiteet eivät vaikuttaneet perifeerisen plasman immunoreaktiivisiin GHRH-pitoisuuksiin. Synnynnäisen hypotalamuksen säätelyhäiriön arveltiin olevan vastuussa GHRH:n ylimääräisyydestä. Zimmerman ja muut (1993) ehdottivat, että synnynnäinen GHRH:n hypersekretio olisi voinut olla syynä gigantismiin muissa tapauksissa, jotka ilmenivät imeväisiässä, kuten Altonin jättiläinen (Behrens ja Barr, 1932). R.W:tä kutsuttiin Altonin jättiläiseksi, koska hän oli kotoisin Altonista, Illinoisin osavaltiosta, ja häntä tutkittiin Barnesin sairaalassa vuonna 1930, jolloin hän oli 12-vuotias ja 208 cm pitkä. Akromegalista gigantismia esiintyy McCune-Albrightin oireyhtymän yhteydessä (174800). Ei tiedetä, onko jossakin näistä häiriöistä aivolisäkkeen kasvuhormonin liiallista tuotantoa GHRF:n hypersekretion seurauksena. Scheithauer ym. (1984) tarkastelivat akromegalian esiintymistä keuhkoputkien karsinoidikasvaimen kanssa kasvuhormonia vapauttavan tekijän ektooppisen erityksen vuoksi. Myös haiman saarekesolukasvaimet erittävät GHRF:ää. Scheithauer ym. (1984) käyttivät tästä toiminnallisesti ainutlaatuisesta kasvainryhmästä termiä somatolibrinooma.

Russell-Aulet ym. (1999) mittasivat spontaanin ja GHRH:n stimuloiman GH:n erityksen tukahduttavuutta spesifisen kilpailevan GHRH-reseptoriantagonistin porrastetuilla annoksilla terveillä nuorilla ja iäkkäillä miehillä. Yöllinen GH-eritys oli iäkkäillä noin 30 prosenttia pienempi kuin nuorilla. Spontaanin GH-erityksen annos-inhibitiokäyrä siirtyi vasemmalle iäkkäillä miehillä verrattuna nuoriin miehiin (P 0,01). Kirjoittajat päättelivät, että iästä riippuvainen endogeenisen hypotalamuksen GHRH:n tuotannon väheneminen vaikuttaa ikään liittyvään GH:n vähenemiseen.

Flavell ym. (1996) saivat aikaan autosomaalisesti dominoivan kääpiökasvuisuuden lajin rotalla GHRF:n paikallisella takaisinkytkennällä. Tämä tehtiin ilmentämällä ihmisen kasvuhormonia, joka oli kohdistettu GHRF-neuroneihin siirtogeenisten rottien hypotalamuksessa. Immunosytokemian avulla ihmisen kasvuhormoni havaittiin siirtogeenisten rottien aivoissa, ja se rajoittui hypotalamuksen mediaaliseen eminenceen. GHRF:n mRNA:n määrä väheni näiden rottien hypotalamuksessa, toisin kuin GHRF:n lisääntynyt ilmentyminen, joka liittyy kasvuhormonin puutteeseen muilla kääpiörotilla. Endogeenisen GH:n mRNA, GH-pitoisuus, aivolisäkkeen koko ja somatotrofisten solujen määrä vähenivät myös merkittävästi siirtogeenisillä rotilla. Toisaalta aivolisäkkeen ACTH- ja TSH-tasot olivat normaalit.

Kiaris ym. (1999) tutkivat, voiko GHRH toimia autokriinisena/parakriinisena kasvutekijänä pienisoluisessa keuhkosyövässä (SCLC; 182280). Kaksi in vitro viljeltyä SCLC-linjaa ekspressoi GHRH:n mRNA:ta, joka ilmeisesti käännettiin peptidiksi GHRH:ksi ja jota solut sitten erittivät, kuten osoitti GHRH:n kaltaisen immunoreaktiivisuuden havaitseminen in vitro viljeltyjen solujen ehdollistetussa mediassa. Lisäksi GHRH:n kaltaisen immunoreaktiivisuuden pitoisuudet SCLC-ksenotransplantaatteja kantavien nude-hiirten seerumissa olivat korkeammat kuin kasvaimettomilla hiirillä. Nämä ja muut tulokset viittasivat siihen, että GHRH voi toimia autokriinisenä kasvutekijänä SCLC:ssä. Hoito GHRH:n antagonistisilla analogeilla saattaa tarjota uuden lähestymistavan SCLC:n ja muiden syöpien hoitoon.

Gianotti ym. (2000) tutkivat mekanismeja, jotka ovat insuliinin kaltaisen kasvutekijä I:n (IGF1; 147440) aiheuttaman somatotrofisen erityksen eston taustalla ihmisillä. He tutkivat kuudella normaalilla nuorella vapaaehtoisella (kaikki naisia) GH-vastetta GHRH:lle sekä yksinään että yhdistettynä arginiiniin, jonka uskotaan vaikuttavan hypotalamuksen somatostatiinin (SS) vapautumisen estämisen kautta, sen jälkeen, kun sitä oli esikäsitelty rekombinantti-ihmisen IGF1:llä (rhIGF1) tai lumelääkkeellä. Ihmisen rekombinantti-IGF1 nosti verenkierron IGF1-tasoja toistettavassa määrin, ja nämä tasot pysyivät vakaina ja normaalialueella 90 minuuttiin asti. Lumelääke tai rhIGF1 ei muuttanut keskimääräistä GH-pitoisuutta 3 tunnin aikana ennen arginiinia ja/tai GHRH:ta. Plasebon jälkeen GH-vaste GHRH:lle tehostui huomattavasti arginiinin samanaikaisella antamisella. Kirjoittajat päättelivät, että arginiini kumoaa rhIGF1:n estävän vaikutuksen somatotrofien reagointikykyyn GHRH:lle ihmisillä. He päättelivät myös, että rhIGF1:n akuutti estävä vaikutus GH-vasteeseen GHRH:lle tapahtuu hypotalamuksessa, mahdollisesti SS:n vapautumisen tehostamisen kautta, ja että arginiini kumoaa tämän vaikutuksen.

Busto ym. (2002) havaitsivat autokriinisen/parakriinisen stimuloivan silmukan, joka perustuu GHRH:hon ja GHRH-reseptoreiden (139191) spliisivarianttiin, läsnäolon ihmisen haima-, kolorektaali- ja mahasyövissä. Tämä ehdotti lähestymistapaa kasvainten vastaiseen hoitoon, joka perustuu tämän reseptorin salpaamiseen spesifisillä GHRH-antagonisteilla.

Letsch ym. (2003) arvioivat GHRH:n antagonistin, JV-1-38:n, antiproliferatiivisia vaikutuksia alastomilla hiirillä, joilla oli ihonalaisia ksenotransplantaatteja kahdesta ihmisen androgeenille herkästä ja yhdestä androgeenista riippumattomasta eturauhassyövästä. Androgeenille herkissä malleissa JV-1-38 tehosti huomattavasti kirurgisen kastraation aiheuttaman androgeenin puutteen kasvainvastaista vaikutusta, mutta oli tehoton yksinään annettuna. Androgeeniriippumattomassa syövässä JV-1-38 yksinään pystyi kuitenkin estämään kasvaimen kasvua 57 prosenttia 45 päivän jälkeen. Tulokset osoittivat, että GHRH-antagonistit estävät androgeeniriippumatonta eturauhassyöpää ja yhdistettynä androgeeninpoistoon myös androgeenille herkkiä kasvaimia. Näin ollen GHRH-antagonisteja voitaisiin harkita sekä androgeeniriippuvaisten että -riippumattomien eturauhassyöpien hoidossa.

Halmos ym. (2002) tutkivat GHRH:n ja GHRH-reseptorien splice-varianttien ilmentymistä sekä GHRH-reseptorin isomuodon sitoutumisominaisuuksia 20:ssä kirurgisessa näytteessä, jotka olivat peräisin elimellisesti rajoittuneista ja paikallisesti pitkälle edenneistä ihmisen eturauhasen adenokarsinoomista. Reseptorien affiniteetti ja tiheys GHRH:lle määritettiin ligandikilpailumäärityksillä, jotka perustuivat 125I-merkityn GHRH-antagonistin JV-1-42 kasvainkalvojen sitoutumiseen. Kahdellatoista kasvaimesta 20:stä (60 %) osoitti spesifistä, suurta affiniteettia JV-1-42:lle. Liitosmuunnos-1:n mRNA:ta havaittiin 13:ssa 20:stä (65 %) eturauhassyöpänäytteestä, ja se oli yhdenmukainen GHRH:n sitoutumisen kanssa. RT-PCR-analyysit paljastivat myös GHRH:n mRNA:n ilmentymisen 13:ssa 15:stä (86 %) tutkitusta eturauhaskarsinoomanäytteestä. GHRH:n ja sen tumareseptorin splice-varianttien esiintyminen eturauhassyövissä viittasi autokriinisen mitogeenisen silmukan mahdolliseen olemassaoloon.

Kanashiro ym. (2003) havaitsivat, että DMS-153-pienisoluinen keuhkokarsinooma-solulinja ilmentää GHRH:n ja GHRHR:n liitosmuunnosten 1 ja 2 mRNA:ta, mikä viittaa siihen, että GHRH on autokriininen kasvutekijä. Lisäksi GRP (137260) ja IGF2 (147470) stimuloivat solulinjan proliferaatiota in vitro ja GHRH-antagonisti esti sitä. Kanashiro et al. (2003) tutkivat GHRH- ja GRP-antagonistien vaikutuksia nude-hiiriin siirrettyjen DMS-153-solujen tuottamiin kasvaimiin. Hoito GHRH-antagonistilla vähensi kasvaimen määrää 28 %, kun taas GRP-antagonisti vähensi kasvaimen määrää 77 %. Molempien antagonistien yhdistelmä vähensi kasvaimen tilavuutta 95 %. Western blot -analyysi osoitti, että kasvainvastainen vaikutus liittyi kasvaimeen liittyvän mutaation sisältävän TP53:n (191170) vähentyneeseen ilmentymiseen. Seerumin Igf1-tasot pienenivät GHRH-antagonisteja saaneilla eläimillä, ja Igf2:n, Igf-reseptori-1:n (147370), Grp-reseptorin (305670) ja Egf-reseptorin (131550) mRNA-tasot pienenivät yhdistelmähoidon jälkeen.

Jessup ym. (2003) tutkivat, onko endogeenisella GHRH:lla erilaisia, sukupuolispesifisiä vaikutuksia impulssien välisiin GH-tasoihin. Tutkittiin kuutta tervettä miestä ja viittä tervettä naista, 20-28-vuotiaita, jotka eivät olleet lihavia, eivät tupakoineet eivätkä käyttäneet lääkkeitä, joiden tiedettiin vaikuttavan GH:n eritykseen. Molemmilla sukupuolilla GHRH-antagonisti-infuusion aikana keskimääräinen GH, pulssiamplitudi ja GH-vaste GHRH:lle vähenivät merkittävästi, kun taas pulssitaajuus pysyi ennallaan. GHRH-antagonisti-infuusion aikana GH:n läpimitta ei kuitenkaan muuttunut merkitsevästi miehillä (P = 0,54) mutta laski merkitsevästi naisilla (P = 0,008). Dekonvoluutioanalyysi vahvisti, että peruseritys ei muuttunut merkittävästi miehillä (P = 0,81) eikä naisilla (P = 0,006). Jessup ym. (2003) päättelivät, että seksuaalinen dimorfismi GH:n erityksen neuroendokriinisessä säätelyssä ihmisillä liittyy endogeenisen GHRH:n erilaiseen rooliin GH:n perustason ylläpitämisessä.

Alba ja Salvatori (2004) tuottivat hiiriä, joilta puuttuu toimiva Ghrh, poistamalla hiiren Ghrh-geenin intronin 2 ja suurimman osan eksonista 3. Tämä geenin osa koodaa kypsän proteiinin 14 ensimmäistä aminohappoa, jotka ovat välttämättömiä biologisen aktiivisuuden kannalta. Ghrh -/- -hiiret syntyivät odotetun mendelin suhdeluvun mukaisesti ja vaikuttivat syntyessään normaaleilta, mutta ne osoittivat merkkejä kasvun hidastumisesta toisen elinviikon jälkeen. Ghrh -/- -hiirten aivolisäkkeet olivat pienentyneet, ja niiden kasvuhormonin mRNA- ja proteiinipitoisuus oli epätavallisen alhainen. Niillä oli myös vähentynyt seerumin Igf1 (147440) ja maksan Igf1-mRNA. Ghrh -/- -hiirillä oli normaali hedelmällisyys, mutta mutanttien naaraiden pentuekoko pieneni jatkuvasti. Ghrh -/- -naaraiden pennut osoittivat kohonnutta kuolleisuutta ja kyvyttömyyttä menestyä. Ghrh -/- -uroksilla oli normaali Ghrh-rp-proteiinin ilmentyminen kiveksissä, mikä viittaa siihen, että biologisesti aktiivisen Ghrh:n kypsän ilmentymisen poistamiseen käytetty geeniloukku säilytti Ghrh-rp:n mRNA:n eksonien 4 ja 5 ruudun sisäisen sekvenssin.

Shohat ym. (1989, 1991) jättivät GHRH-geenin pois 20pter-p11.23:sta, koska geeni esiintyi kahtena kopiona potilaalla, jolla oli deletoitunut tämä segmentti. Potilaalla oli kuitenkin Riegerin anomalia (ks. 180500) ja kasvuhormonin neurosekretorinen vika – piirteitä, jotka viittaavat SHORT-oireyhtymään (269880).

Käyttämällä radioaktiivista cDNA-koetinta kaksoislaserilla lajitelluista kromosomeista saadun DNA:n dot blot -analyysiä varten Rao ym. (1991) paikallisti GHRF-geenin kaistalle 20p12 tai sen lähelle.