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

TESTO

GHRH è un peptide ipotalamico che stimola la sintesi e la proliferazione delle cellule somatotrofe ipofisarie, nonché la secrezione di ormone della crescita (vedi 139250). GHRH è inizialmente sintetizzato come un preproormone la cui sequenza di segnale N-terminale è enzimaticamente scisso per generare la forma matura 44-aminoacidi di GHRH e un peptide C-terminale GHRH-related (GHRH-RP) (Alba e Salvatori, 2004).

Le attente osservazioni cliniche in una donna con sindrome di Turner hanno portato alla caratterizzazione del fattore di rilascio dell’ormone della crescita (GHRF) come entità molecolare (Thorner et al., 1982). Il paziente ha presentato con acromegalia classica e una fossa pituitaria allargata, ma l’ipofisi era iperplastica, non adenomatoso, suggerendo la stimolazione da un’altra fonte. Thorner et al. (1982) scoprirono che il paziente aveva un tumore pancreatico che stimolava l’ipofisi. Il tumore pancreatico è stato rimosso, la sua attività GHRF è stata purificata e sequenziata, e il suo cDNA e il gene sono stati successivamente clonati.

Gubler et al. (1983) hanno proposto il nome di somatocrinina come sostituto di fattore di rilascio dell’ormone della crescita. Prove preliminari hanno suggerito che il peptide di 44 aminoacidi isolato da tumori pancreatici umani è identico al GHRF ipotalamico. Gubler et al. (1983) hanno clonato e sequenziato il cDNA del precursore della somatocrinina. Hanno stimato che la preprosomatocrinina ha una massa molecolare di 13 kD.

Mayo et al. (1985) hanno isolato e caratterizzato cloni sovrapposti da phage lambda e cosmid librerie genomiche umane che predicono l’intera struttura del gene che codifica GHRF. Il gene ha 5 esoni che coprono 10 kb.

L’analisi a punti del DNA da cromosomi umani ad alta risoluzione dual-laser-sorter ha indicato che il gene GHRF si trova sul cromosoma 20 (Lebo et al., 1984; Mayo et al., 1985). Per mezzo di una sonda genica in ibridi di cellule somatiche, Riddell et al. (1985) hanno confermato l’assegnazione.

Perez Jurado et al. (1994) hanno identificato 2 PCR RFLP negli introni A e C del gene GHRF e li hanno usati nell’analisi di linkage con il pannello CEPH per dimostrare che GHRF si trova in una regione vicino al centromero tra D20S27 (assegnato a 20p12.1-p11.23) e D20S16 (assegnato a 20q12).

Gross (2014) ha mappato il gene GHRH al cromosoma 20q11.23 sulla base di un allineamento della sequenza GHRH (GenBank BC098109) con la sequenza genomica (GRCh37).

Presumibilmente il polipeptide GHRF è mutante in alcuni casi di deficit isolato di ormone della crescita. Su 15 pazienti con deficit di ormone della crescita, 3 sembravano avere un difetto primario a livello dell’ipofisi e 8 un difetto secondario perché rispondevano alla somministrazione di GHRH (Mitrakou et al., 1985). Thorner et al. (1988) hanno riportato l’uso di GHRH nel trattamento di 24 bambini con deficit di ormone della crescita.

Zimmerman et al. (1993) hanno descritto un gigantismo congenito dovuto probabilmente all’ipersecrezione centrale di GHRH. Normale alla nascita (4,4 kg; 53 cm), il paziente maschio era alto 182 cm con un peso di 99,4 kg all’età di 7 anni. I livelli plasmatici basali marcatamente aumentati dell’ormone della crescita non si sono soppressi durante un test standard di tolleranza al glucosio orale di 3 ore, ma sono aumentati del 54% dopo l’infusione endovenosa di GHRH. I livelli plasmatici basali del fattore di crescita insulino-simile I, della prolattina (PRL) e del GHRH immunoreattivo erano anche notevolmente elevati. L’imaging computerizzato della testa ha mostrato una grande massa sellare e soprasellare, parzialmente cistica. Il trattamento preoperatorio con octreotide e bromocriptina ha portato ad una riduzione del 25% della massa del tessuto soprasellare. Il tessuto ipofisario rimosso alle operazioni transphenoidal e transfrontaliera ha mostrato iperplasia massiccia di somatotrofi, lactotrofi, e mammosomatotrofi. Erano evidenti anche aree di trasformazione adenomatosa di cellule secernenti GH e PRL. Nessuna prova istologica o immunochimica di una fonte ipofisaria di GHRH è stata trovata. Le concentrazioni plasmatiche periferiche di GHRH immunoreattivo sono rimaste inalterate dagli interventi farmacologici e chirurgici. Un difetto di regolazione ipotalamico congenito è stato ritenuto responsabile dell’eccesso di GHRH. Zimmerman et al. (1993) hanno suggerito che l’ipersecrezione congenita di GHRH potrebbe essere la causa del gigantismo in altri casi che si sono presentati durante l’infanzia, come il gigante di Alton (Behrens e Barr, 1932). Chiamato il gigante di Alton perché veniva da Alton, Illinois, R.W. fu studiato al Barnes Hospital nel 1930, quando aveva 12 anni ed era alto 208 cm. Il gigantismo acromegalico si verifica con la sindrome di McCune-Albright (174800). Non è noto se uno di questi disturbi hanno una produzione eccessiva di ormone della crescita ipofisaria come risultato di ipersecrezione di GHRF. Scheithauer et al. (1984) hanno esaminato la comparsa di acromegalia con tumore carcinoide bronchiale dovuto alla secrezione ectopica del fattore di rilascio dell’ormone della crescita. Anche i tumori delle cellule dell’isolotto pancreatico secernono GHRF. Scheithauer et al. (1984) hanno usato il termine somatolibrinoma per questo gruppo di neoplasie funzionalmente unico.

Russell-Aulet et al. (1999) hanno misurato la soppressione della secrezione spontanea e stimolata da GHRH con dosi graduate di un antagonista competitivo specifico del recettore GHRH in uomini sani giovani e anziani. Il GH notturno era circa il 30% più basso negli anziani che nei giovani. La curva dose-inibizione per la secrezione spontanea di GH è stata spostata a sinistra per gli anziani rispetto agli uomini giovani (P di 0,01). Gli autori hanno concluso che c’è una diminuzione dipendente dall’età nella produzione ipotalamica endogena di GHRH che contribuisce al declino di GH associato all’età.

Flavell et al. (1996) hanno indotto una varietà autosomica dominante di nanismo nel ratto attraverso l’inibizione locale di GHRF. Questo è stato fatto tramite l’espressione dell’ormone della crescita umano mirato ai neuroni GHRF nell’ipotalamo dei ratti transgenici. Con l’immunocitochimica, l’ormone della crescita umano è stato rilevato nel cervello dei ratti transgenici, limitato all’eminenza mediana dell’ipotalamo. GHRF mRNA era ridotto nell’ipotalamo di questi ratti, in contrasto con l’aumento dell’espressione GHRF che accompagna il deficit di ormone della crescita in altri ratti nani. L’mRNA del GH endogeno, il contenuto di GH, le dimensioni dell’ipofisi e il numero di cellule somatotrofe erano anch’essi significativamente ridotti nei ratti transgenici. D’altra parte, i livelli ipofisari di ACTH e TSH erano normali.

Kiaris et al. (1999) hanno studiato se GHRH può funzionare come fattore di crescita autocrino/paracrino nel carcinoma polmonare a piccole cellule (SCLC; 182280). Due linee di SCLC coltivate in vitro hanno espresso mRNA per GHRH, che apparentemente è stato tradotto in peptide GHRH e poi secreto dalle cellule, come dimostrato dal rilevamento di immunoreattività simile a GHRH nei mezzi condizionati delle cellule coltivate in vitro. Inoltre, i livelli di immunoreattività GHRH-like nel siero di topi nudi con xenotrapianti di SCLC erano più alti rispetto ai topi senza tumore. Questi e altri risultati hanno suggerito che GHRH può funzionare come un fattore di crescita autocrino negli SCLC. Il trattamento con analoghi antagonisti di GHRH potrebbe offrire un nuovo approccio al trattamento del SCLC e di altri tumori.

Gianotti et al. (2000) hanno studiato i meccanismi alla base dell’inibizione indotta dal fattore di crescita insulino-simile I (IGF1; 147440) della secrezione somatotrofica nell’uomo. In 6 giovani volontari normali (tutte donne), hanno studiato la risposta del GH al GHRH, sia da solo che combinato con l’arginina, che si pensa agisca attraverso l’inibizione del rilascio della somatostatina ipotalamica (SS), dopo il pretrattamento con IGF1 umano ricombinante (rhIGF1) o placebo. L’IGF1 umano ricombinante ha aumentato i livelli circolanti di IGF1 in misura riproducibile, e questi livelli sono rimasti stabili e nel range normale fino a 90 minuti. La concentrazione media di GH su 3 ore prima dell’arginina e/o del GHRH non è stata modificata dal placebo o dal rhIGF1. Dopo il placebo, la risposta del GH al GHRH è stata notevolmente migliorata dalla co-somministrazione di arginina. Gli autori hanno concluso che l’arginina contrasta l’effetto inibitorio del rhIGF1 sulla risposta dei somatotrofi al GHRH nell’uomo. Hanno anche dedotto che l’effetto inibitorio acuto di rhIGF1 sulla risposta GH al GHRH avviene sull’ipotalamo, forse attraverso il miglioramento del rilascio SS, e che l’arginina annulla questa azione.

Busto et al. (2002) hanno identificato la presenza di un ciclo stimolatorio autocrino/paracrino basato sul GHRH e su una variante splice dei recettori GHRH (139191) nei tumori umani del pancreas, del colon-retto e gastrici. Questo ha suggerito un approccio a una terapia antitumorale basata sul blocco di questo recettore da antagonisti GHRH specifici.

Letsch et al. (2003) hanno valutato gli effetti antiproliferativi di un antagonista di GHRH, JV-1-38, in topi nudi con xenotrapianti sottocutanei di 2 tumori alla prostata umani sensibili agli androgeni e 1 androgeno-indipendente. Nei modelli sensibili agli androgeni, JV-1-38 ha notevolmente potenziato l’effetto antitumorale della privazione di androgeni indotta dalla castrazione chirurgica, ma era inefficace quando somministrato da solo. Tuttavia, nel cancro androgeno-indipendente, JV-1-38 da solo potrebbe inibire la crescita tumorale del 57% dopo 45 giorni. I risultati hanno dimostrato che gli antagonisti GHRH inibiscono il cancro alla prostata indipendente dagli androgeni e, dopo la combinazione con la privazione di androgeni, anche i tumori sensibili agli androgeni. Così, gli antagonisti GHRH potrebbero essere considerati per la gestione dei tumori della prostata sia androgeno-dipendenti che indipendenti.

Halmos et al. (2002) hanno studiato l’espressione di GHRH e delle varianti splice dei recettori GHRH, e le caratteristiche di legame dell’isoforma del recettore GHRH, in 20 campioni chirurgici di adenocarcinomi prostatici umani confinati all’organo e localmente avanzati. L’affinità e la densità dei recettori per GHRH sono stati determinati da saggi di competizione dei ligandi basati sul legame dell’antagonista GHRH marcato con 125I JV-1-42 sulle membrane tumorali. Dodici di 20 tumori (60%) hanno mostrato un legame specifico e ad alta affinità per JV-1-42. L’mRNA della variante splice-1 è stato rilevato in 13 dei 20 (65%) campioni di cancro alla prostata ed era coerente con la presenza di GHRH binding. Anche le analisi RT-PCR hanno rivelato l’espressione dell’mRNA di GHRH in 13 dei 15 (86%) campioni di carcinoma prostatico esaminati. La presenza di GHRH e delle varianti di splice del suo recettore tumorale nei tumori della prostata ha suggerito la possibile esistenza di un ciclo mitogeno autocrino.

Kanashiro et al. (2003) hanno trovato che la linea cellulare di carcinoma polmonare a piccole cellule DMS-153 esprimeva mRNA per GHRH e varianti splice GHRHR 1 e 2, suggerendo che GHRH è un fattore di crescita autocrino. Inoltre, la proliferazione della linea cellulare in vitro è stata stimolata da GRP (137260) e IGF2 (147470) e inibita da un antagonista di GHRH. Kanashiro et al. (2003) hanno esaminato gli effetti degli antagonisti di GHRH e GRP sui tumori prodotti dalle cellule DMS-153 xenografate in topi nudi. Il trattamento con un antagonista GHRH ha ridotto il volume del tumore del 28%, mentre un antagonista GRP ha ridotto il volume del tumore del 77%. Una combinazione di entrambi gli antagonisti ha ridotto il volume del tumore del 95%. L’analisi Western blot ha indicato che gli effetti antitumorali erano associati a una ridotta espressione di TP53 (191170) contenente una mutazione associata al tumore. I livelli sierici di Igf1 erano diminuiti negli animali che ricevevano antagonisti GHRH, e i livelli di mRNA di Igf2, recettore Igf-1 (147370), recettore Grp (305670), e recettore Egf (131550) erano ridotti dopo il trattamento combinato.

Jessup et al. (2003) hanno studiato se il GHRH endogeno ha effetti differenziati e specifici del genere sui livelli di GH interpolati. Sono stati studiati sei uomini sani e 5 donne sane, dai 20 ai 28 anni, che non erano obesi, non fumavano e non assumevano farmaci noti per influenzare la secrezione di GH. In entrambi i sessi durante l’infusione dell’antagonista GHRH, il GH medio, l’ampiezza dell’impulso e la risposta del GH al GHRH sono diminuiti significativamente, mentre la frequenza dell’impulso è rimasta invariata. Tuttavia, durante l’infusione dell’antagonista GHRH, il GH trough non è cambiato significativamente negli uomini (P = 0.54) ma è diminuito significativamente nelle donne (P = 0.008). L’analisi di deconvoluzione ha confermato la mancanza di un cambiamento significativo nella secrezione basale negli uomini (P = 0,81) rispetto alle donne (P = 0,006). Jessup et al. (2003) hanno concluso che il dimorfismo sessuale nella regolazione neuroendocrina della secrezione di GH nell’uomo coinvolge un ruolo differenziale del GHRH endogeno nel mantenimento del GH basale.

Alba e Salvatori (2004) hanno generato topi privi di Ghrh funzionale eliminando l’introne 2 e la maggior parte dell’esone 3 del gene Ghrh del topo. Questa porzione del gene codifica i 14 aminoacidi iniziali della proteina matura, che sono essenziali per l’attività biologica. I topi Ghrh -/- sono nati con il rapporto mendeliano previsto e sono apparsi normali alla nascita, ma hanno mostrato segni di ritardo nella crescita dopo la seconda settimana di vita. Le ghiandole ipofisarie dei topi Ghrh -/- erano di dimensioni ridotte e avevano un contenuto anormalmente basso di mRNA e proteine dell’ormone della crescita. Avevano anche ridotto Igf1 sierico (147440) e ridotto Igf1 mRNA del fegato. I topi Ghrh -/- hanno mostrato una normale fertilità, ma le femmine mutanti avevano una consistente riduzione delle dimensioni della cucciolata. I cuccioli di Ghrh -/- femmine hanno mostrato un’elevata mortalità e mancato sviluppo. I maschi Ghrh -/- avevano una normale espressione della proteina Ghrh-rp nel testicolo, suggerendo che la trappola genica usata per eliminare l’espressione di Ghrh biologicamente attivo ha mantenuto la sequenza degli esoni 4 e 5 in frame nell’mRNA di Ghrh-rp.

Shohat et al. (1989, 1991) hanno escluso il gene GHRH da 20pter-p11.23 perché il gene era presente in 2 copie in un paziente con una delezione di questo segmento. Il paziente, tuttavia, ha avuto l’anomalia di Rieger (vedi 180500) e un difetto neurosecretorio dell’ormone della crescita – caratteristiche che suggeriscono la sindrome SHORT (269880).

Utilizzando una sonda cDNA radioattiva per l’analisi dot blot del DNA da cromosomi ordinati a doppio laser, Rao et al. (1991) hanno localizzato il gene GHRF su o vicino alla banda 20p12.