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

TEXT

GHRH is een hypothalamisch peptide dat de synthese en proliferatie van hypofysaire somatotrofe cellen stimuleert, alsmede de secretie van groeihormoon (zie 139250). GHRH wordt aanvankelijk gesynthetiseerd als een preprohormoon waarvan de N-terminale signaalsequentie enzymatisch wordt gesplitst om de rijpe 44-amino zure vorm van GHRH en een C-terminaal GHRH-gerelateerd peptide (GHRH-RP) te genereren (Alba en Salvatori, 2004).

Voorzichtige klinische waarnemingen bij een vrouw met het syndroom van Turner leidden tot de karakterisering van groeihormoon-afgevende factor (GHRF) als een moleculaire entiteit (Thorner et al., 1982). De patiënte vertoonde klassieke acromegalie en een vergrote hypofyse fossa, maar de hypofyse was hyperplastisch, niet adenomateus, wat wijst op stimulatie door een andere bron. Thorner et al. (1982) ontdekten dat de patiënt een pancreastumor had die de hypofyse stimuleerde. De pancreastumor werd verwijderd, zijn GHRF activiteit werd gezuiverd en gesequenced, en zijn cDNA en gen werden vervolgens gekloond.

Gubler e.a. (1983) stelden de naam somatocrinine voor als vervanging voor growth hormone-releasing factor. Voorlopig bewijs suggereerde dat het 44-amino zure peptide geïsoleerd uit menselijke pancreastumoren identiek is aan hypothalamische GHRF. Gubler et al. (1983) kloneerden en sequenciëerden het cDNA voor de voorloper van somatocrinine. Zij schatten dat de preprosomatocrinine een molecuulmassa heeft van 13 kD.

Mayo et al. (1985) isoleerden en karakteriseerden overlappende klonen uit faag lambda en cosmid menselijke genomische bibliotheken die de volledige structuur voorspellen van het gen dat codeert voor GHRF. Het gen heeft 5 exonen die 10 kb omspannen.

Dot blot analyse van DNA van hoge resolutie dual-laser-sorter menselijke chromosomen gaf aan dat het GHRF-gen zich op chromosoom 20 bevindt (Lebo et al., 1984; Mayo et al., 1985). Door middel van een genprobe in somatische celhybriden hebben Riddell et al. (1985) de toewijzing bevestigd.

Perez Jurado et al. (1994) identificeerden 2 PCR RFLPs in introns A en C van het GHRF gen en gebruikten deze in een koppelingsanalyse met het CEPH panel om aan te tonen dat GHRF is gelokaliseerd in een regio nabij het centromeer tussen D20S27 (toegewezen aan 20p12.1-p11.23) en D20S16 (toegewezen aan 20q12).

Gross (2014) bracht het GHRH-gen in kaart op chromosoom 20q11.23 op basis van een alignment van de GHRH-sequentie (GenBank BC098109) met de genomische sequentie (GRCh37).

Vermoedelijk is het GHRF polypeptide mutant in sommige gevallen van geïsoleerde groeihormoondeficiëntie. Van 15 patiënten met groeihormoondeficiëntie bleken er 3 een primair defect op hypofyse-niveau te hebben en 8 een secundair defect omdat zij reageerden op de toediening van GHRH (Mitrakou et al., 1985). Thorner et al. (1988) rapporteerden over het gebruik van GHRH bij de behandeling van 24 groeihormoon-deficiënte kinderen.

Zimmerman et al. (1993) beschreven congenitaal gigantisme dat waarschijnlijk te wijten is aan centrale hypersecretie van GHRH. Normaal bij de geboorte (4,4 kg; 53 cm), was de mannelijke patiënt 182 cm lang met een gewicht van 99,4 kg op de leeftijd van 7 jaar. De duidelijk verhoogde baseline plasmaspiegels van groeihormoon werden niet onderdrukt tijdens een standaard 3 uur durende orale glucose tolerantietest, maar stegen wel met 54% na intraveneuze infusie van GHRH. De baseline plasmaspiegels van insulineachtige groeifactor I, prolactine (PRL) en immunoreactief GHRH waren ook duidelijk verhoogd. Beeldvorming van het hoofd toonde een grote, gedeeltelijk cysteuze sellar en suprasellar massa. Preoperatieve behandeling met octreotide en bromocriptine resulteerde in een vermindering van 25% van de suprasellaire weefselmassa. Het hypofyseweefsel dat bij transsfenoïdale en transfrontale operaties werd verwijderd, vertoonde massale hyperplasie van somatotrofen, lactotrofen, en mammosomatotrofen. Gebieden van adenomateuze transformatie van GH-afscheidende en PRL-afscheidende cellen waren ook duidelijk. Er werd geen histologisch of immunochemisch bewijs gevonden voor een hypofysaire bron van GHRH. Perifeer plasma immunoreactieve GHRH concentraties bleven onaangetast door farmacologische en chirurgische interventies. Een aangeboren hypothalamus regulatie defect werd verantwoordelijk geacht voor de GHRH overmaat. Zimmerman et al. (1993) suggereerden dat congenitale GHRH hypersecretie de oorzaak kan zijn geweest van gigantisme in andere gevallen die zich tijdens de kindertijd presenteerden, zoals de Alton reus (Behrens en Barr, 1932). R.W., die de Alton reus werd genoemd omdat hij uit Alton, Illinois kwam, werd in 1930 in het Barnes Hospital onderzocht; hij was toen 12 jaar oud en 208 cm lang. Acromegalisch gigantisme komt voor bij het McCune-Albright syndroom (174800). Het is onbekend of bij een van deze aandoeningen sprake is van overmatige productie van hypofysair groeihormoon als gevolg van hypersecretie van GHRF. Scheithauer et al. (1984) bespraken het voorkomen van acromegalie met bronchiale carcinoïde tumor als gevolg van ectopische secretie van groeihormoon-afgevende factor. Tumoren van pancreas-isletcellen scheiden ook GHRF af. Scheithauer et al. (1984) gebruikten de term somatolibrinoma voor deze functioneel unieke groep van neoplasma’s.

Russell-Aulet et al. (1999) maten de onderdrukbaarheid van spontane en door GHRH gestimuleerde GH secretie door getrapte doses van een specifieke competitieve GHRH receptor antagonist bij gezonde jonge en oudere mannen. Het nachtelijke GH was ongeveer 30% lager bij ouderen dan bij jongeren. De dosis-remmingscurve voor spontane GH secretie was naar links verschoven voor de ouderen vergeleken met de jonge mannen (P van 0,01). De auteurs concluderen dat er een leeftijdsafhankelijke afname is in de endogene hypothalamus GHRH output die bijdraagt aan de leeftijdsgeassocieerde GH afname.

Flavell et al. (1996) induceerden een autosomaal dominante variëteit van dwerggroei bij de rat door lokale terugkoppeling van GHRF. Dit werd gedaan door expressie van menselijk groeihormoon gericht op GHRF neuronen in de hypothalamus van transgene ratten. Door immunocytochemie werd het menselijke groeihormoon gedetecteerd in de hersenen van de transgene ratten, beperkt tot de mediane eminentie van de hypothalamus. GHRF mRNA was verlaagd in de hypothalamus van deze ratten, in tegenstelling tot de verhoogde GHRF expressie die gepaard gaat met groeihormoon deficiëntie in andere dwergratten. Endogeen GH mRNA, GH inhoud, grootte van de hypofyse, en het aantal somatotrofe cellen waren ook significant verminderd in de transgene ratten. Aan de andere kant, hypofyse ACTH en TSH niveaus waren normaal.

Kiaris et al. (1999) onderzochten of GHRH kan functioneren als een autocriene/paracriene groeifactor in kleincellig longcarcinoom (SCLC; 182280). Twee in vitro gekweekte SCLC lijnen brachten mRNA tot expressie voor GHRH, dat kennelijk werd vertaald in peptide GHRH en vervolgens door de cellen werd gesecreteerd, zoals bleek uit de detectie van GHRH-achtige immunoreactiviteit in geconditioneerde media van de in vitro gekweekte cellen. Bovendien waren de niveaus van GHRH-achtige immunoreactiviteit in serum van naakte muizen die SCLC xenotransplantaten droegen hoger dan in tumorvrije muizen. Deze en andere resultaten suggereerden dat GHRH kan functioneren als een autocriene groeifactor in SCLCs. Behandeling met antagonistische analogen van GHRH zou een nieuwe benadering kunnen bieden voor de behandeling van SCLC en andere kankers.

Gianotti et al. (2000) bestudeerden de mechanismen die ten grondslag liggen aan insuline-achtige groeifactor I (IGF1; 147440)-geïnduceerde remming van somatotrofe secretie bij mensen. Bij 6 normale jonge vrijwilligers (allemaal vrouwen) onderzochten zij de GH-respons op GHRH, zowel alleen als in combinatie met arginine, waarvan gedacht wordt dat het werkt via remming van hypothalamische somatostatine (SS) afgifte, na voorbehandeling met recombinant humaan IGF1 (rhIGF1) of placebo. Recombinant humaan IGF1 verhoogde de circulerende IGF1 niveaus in een reproduceerbare mate, en deze niveaus bleven stabiel en binnen het normale bereik tot 90 minuten. De gemiddelde GH-concentratie gedurende 3 uur vóór arginine en/of GHRH werd niet gewijzigd door placebo of rhIGF1. Na placebo werd de GH-respons op GHRH opvallend versterkt door gelijktijdige toediening van arginine. De auteurs concludeerden dat arginine het remmende effect van rhIGF1 op de somatotrofe respons op GHRH bij mensen tegengaat. Zij leidden ook af dat het acute remmende effect van rhIGF1 op de GH-respons op GHRH plaatsvindt op de hypothalamus, mogelijk via verhoging van de SS-afgifte, en dat arginine deze actie opheft.

Busto et al. (2002) identificeerden de aanwezigheid van een autocriene/paracriene stimulerende lus op basis van GHRH en een splice-variant van GHRH-receptoren (139191) in humane pancreas-, colorectale- en maagkankers. Dit suggereerde een benadering van een antitumortherapie gebaseerd op de blokkade van deze receptor door specifieke GHRH-antagonisten.

Letsch et al. (2003) evalueerden de antiproliferatieve effecten van een antagonist van GHRH, JV-1-38, in naakte muizen die subcutane xenograften droegen van 2 humane androgeen-gevoelige en 1 androgeen-onafhankelijke prostaatkankers. In de androgeen-gevoelige modellen versterkte JV-1-38 sterk het antitumor effect van androgeen deprivatie geïnduceerd door chirurgische castratie, maar was ineffectief wanneer alleen toegediend. Echter, in de androgeen-onafhankelijke kanker, kon JV-1-38 alleen de tumorgroei met 57% remmen na 45 dagen. De resultaten toonden aan dat GHRH antagonisten androgeen-onafhankelijke prostaatkanker remmen en, na combinatie met androgeen deprivatie, ook androgeen-gevoelige tumoren. Aldus zouden GHRH-antagonisten kunnen worden overwogen voor de behandeling van zowel androgeen-afhankelijke als -onafhankelijke prostaatkankers.

Halmos et al. (2002) onderzochten de expressie van GHRH en splice varianten van GHRH receptoren, en de bindingskarakteristieken van de GHRH receptor isovorm, in 20 chirurgische specimens van orgaan-beperkte en lokaal gevorderde humane prostaat adenocarcinomen. De affiniteit en dichtheid van receptoren voor GHRH werden bepaald door ligand competitie assays gebaseerd op binding van 125I-gelabelde GHRH antagonist JV-1-42 tumormembranen. Twaalf van 20 tumoren (60%) vertoonden specifieke, hoge affiniteit binding voor JV-1-42. Het mRNA van splice variant-1 werd gedetecteerd in 13 van 20 (65%) prostaatkankerspecimens en was consistent met de aanwezigheid van GHRH binding. RT-PCR analyses toonden ook de expressie van mRNA voor GHRH aan in 13 van 15 (86%) onderzochte prostaatcarcinoma specimens. De aanwezigheid van GHRH en zijn tumorreceptor splice varianten in prostaatkankers suggereerde het mogelijke bestaan van een autocriene mitogene lus.

Kanashiro et al. (2003) vonden dat de DMS-153 kleincellige longcarcinoma cellijn mRNA’s tot expressie bracht voor GHRH en GHRHR splice varianten 1 en 2, wat suggereert dat GHRH een autocriene groeifactor is. Bovendien werd de proliferatie van de cellijn in vitro gestimuleerd door GRP (137260) en IGF2 (147470) en geremd door een GHRH-antagonist. Kanashiro et al. (2003) onderzochten de effecten van GHRH en GRP antagonisten op tumoren geproduceerd door DMS-153 cellen die in naakte muizen waren gexenografeerd. Behandeling met een GHRH antagonist verminderde het tumorvolume met 28%, terwijl een GRP antagonist het tumorvolume met 77% verminderde. Een combinatie van beide antagonisten verminderde het tumorvolume met 95%. Western blot analyse toonde aan dat de antitumor effecten geassocieerd waren met verminderde expressie van TP53 (191170) die een tumor-geassocieerde mutatie bevat. Serum Igf1 niveaus werden verlaagd in dieren die GHRH antagonisten kregen, en de mRNA niveaus van Igf2, Igf receptor-1 (147370), Grp receptor (305670), en Egf receptor (131550) werden verlaagd na de gecombineerde behandeling.

Jessup et al. (2003) onderzochten of endogeen GHRH differentiële, geslachtsspecifieke effecten heeft op de interpulse GH niveaus. Zes gezonde mannen en 5 gezonde vrouwen, 20 tot 28 jaar oud, die niet zwaarlijvig waren, niet rookten en geen medicijnen gebruikten waarvan bekend is dat ze de GH secretie beïnvloeden, werden onderzocht. Bij beide geslachten daalden tijdens de infusie met een GHRH antagonist de gemiddelde GH, de pulsamplitude en de GH respons op GHRH significant, terwijl de pulsfrequentie onveranderd bleef. Echter, tijdens de GHRH antagonist infusie, veranderde de GH diepte niet significant bij mannen (P = 0,54) maar daalde significant bij vrouwen (P = 0,008). Deconvolutieanalyse bevestigde het ontbreken van een significante verandering in de basale secretie bij mannen (P = 0,81) in tegenstelling tot vrouwen (P = 0,006). Jessup et al. (2003) concludeerden dat seksuele dimorfie in de neuro-endocriene regulatie van GH secretie bij mensen een differentiële rol van endogeen GHRH in het handhaven van basale GH impliceert.

Alba en Salvatori (2004) genereerden muizen zonder functioneel Ghrh door het deleten van intron 2 en het grootste deel van exon 3 van het Ghrh-gen van de muis. Dit deel van het gen codeert voor de eerste 14 aminozuren van het volwassen eiwit, die essentieel zijn voor biologische activiteit. Ghrh -/- muizen werden geboren met de verwachte mendelratio en leken normaal bij de geboorte, maar zij vertoonden tekenen van groeiachterstand na de tweede week van hun leven. De hypofyses van Ghrh -/- muizen waren kleiner en hadden een abnormaal laag groeihormoon mRNA en eiwitgehalte. Zij hadden ook een verlaagd serum Igf1 (147440) en een verlaagd lever Igf1 mRNA. Ghrh -/- muizen vertoonden normale vruchtbaarheid, maar mutante wijfjes hadden een consistente vermindering in de worpgrootte. Pups van Ghrh -/- vrouwtjes vertoonden een verhoogde mortaliteit en falen om goed te gedijen. Ghrh -/- mannetjes hadden normale Ghrh-rp proteïne expressie in de testis, wat suggereert dat de gen-val gebruikt om volwassen biologisch actieve Ghrh expressie te ableren, de in-frame exon 4 en 5 sequentie in Ghrh-rp mRNA handhaafde.

Shohat et al. (1989, 1991) sloten het GHRH-gen van 20pter-p11.23 uit omdat het gen in 2 kopieën aanwezig was bij een patiënt met een deletie van dit segment. De patiënt had echter Rieger anomalie (zie 180500) en een neurosecretorisch defect in groeihormoon-kenmerken die wijzen op het SHORT syndroom (269880).

Gebruik makend van een radioactieve cDNA probe voor dot blot analyse van DNA van dual laser gesorteerde chromosomen, lokaliseerden Rao et al. (1991) het GHRF gen op of nabij band 20p12.