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

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GHRH ist ein hypothalamisches Peptid, das die Synthese und Proliferation hypophysärer somatotropher Zellen sowie die Sekretion von Wachstumshormon stimuliert (siehe 139250). GHRH wird zunächst als Präprohormon synthetisiert, dessen N-terminale Signalsequenz enzymatisch gespalten wird, um die reife 44-Aminosäure-Form von GHRH und ein C-terminales GHRH-verwandtes Peptid (GHRH-RP) zu erzeugen (Alba und Salvatori, 2004).

Aufmerksame klinische Beobachtungen bei einer Frau mit Turner-Syndrom führten zur Charakterisierung des Wachstumshormon-freisetzenden Faktors (GHRF) als molekulare Einheit (Thorner et al., 1982). Die Patientin wies eine klassische Akromegalie und eine vergrößerte Hypophysengrube auf, aber die Hypophyse war hyperplastisch, nicht adenomatös, was auf eine Stimulation durch eine andere Quelle hindeutet. Thorner et al. (1982) entdeckten, dass der Patient einen Pankreastumor hatte, der die Hypophyse stimulierte. Der Bauchspeicheldrüsentumor wurde entfernt, seine GHRF-Aktivität wurde gereinigt und sequenziert, und seine cDNA und sein Gen wurden anschließend kloniert.

Gubler et al. (1983) schlugen den Namen Somatocrinin als Ersatz für den Wachstumshormon-freisetzenden Faktor vor. Vorläufige Beweise deuteten darauf hin, dass das aus menschlichen Pankreastumoren isolierte 44-Aminosäure-Peptid mit dem hypothalamischen GHRF identisch ist. Gubler et al. (1983) klonierten und sequenzierten die cDNA für den Vorläufer von Somatocrinin. Sie schätzten, dass das Präprosomatocrinin eine Molekularmasse von 13 kD hat.

Mayo et al. (1985) isolierten und charakterisierten überlappende Klone aus Phagen-Lambda- und Cosmid-Bibliotheken des menschlichen Genoms, die die gesamte Struktur des GHRF kodierenden Gens vorhersagen. Das Gen hat 5 Exons, die sich über 10 kb erstrecken.

Dot-Blot-Analysen von DNA aus hochauflösenden Dual-Laser-Sorter-Chromosomen des Menschen zeigten, dass das GHRF-Gen auf Chromosom 20 lokalisiert ist (Lebo et al., 1984; Mayo et al., 1985). Mit Hilfe einer Gensonde in somatischen Zellhybriden bestätigten Riddell et al. (1985) diese Zuordnung.

Perez Jurado et al. (1994) identifizierten 2 PCR RFLPs in den Introns A und C des GHRF-Gens und verwendeten diese in einer Linkage-Analyse mit dem CEPH-Panel, um zu zeigen, dass GHRF in einer Region in der Nähe des Zentromers zwischen D20S27 (zugeordnet zu 20p12.1-p11.23) und D20S16 (zugeordnet zu 20q12) lokalisiert ist.

Gross (2014) kartierte das GHRH-Gen auf Chromosom 20q11.23, basierend auf einem Alignment der GHRH-Sequenz (GenBank BC098109) mit der genomischen Sequenz (GRCh37).

Vermutlich ist das GHRF-Polypeptid in einigen Fällen von isoliertem Wachstumshormonmangel mutiert. Von 15 Patienten mit Wachstumshormonmangel schienen 3 einen primären Defekt auf Hypophysenebene und 8 einen sekundären Defekt zu haben, da sie auf die Verabreichung von GHRH reagierten (Mitrakou et al., 1985). Thorner et al. (1988) berichteten über den Einsatz von GHRH bei der Behandlung von 24 Kindern mit Wachstumshormonmangel.

Zimmerman et al. (1993) beschrieben einen kongenitalen Gigantismus, der wahrscheinlich auf eine zentrale Hypersekretion von GHRH zurückzuführen ist. Der männliche Patient, der bei der Geburt normal war (4,4 kg; 53 cm), war im Alter von 7 Jahren 182 cm groß und wog 99,4 kg. Die deutlich erhöhten Plasmaspiegel des Wachstumshormons wurden während eines standardmäßigen 3-stündigen oralen Glukosetoleranztests nicht unterdrückt, stiegen jedoch nach intravenöser Infusion von GHRH um 54 % an. Die Plasmaspiegel von insulinähnlichem Wachstumsfaktor I, Prolaktin (PRL) und immunreaktivem GHRH waren ebenfalls deutlich erhöht. Die Computertomographie des Kopfes zeigte eine große, teilweise zystische sellare und suprasellare Masse. Die präoperative Behandlung mit Octreotid und Bromocriptin führte zu einer 25-prozentigen Verringerung der suprasellären Masse. Das bei transsphenoidalen und transfrontalen Operationen entfernte Hypophysengewebe wies eine massive Hyperplasie der Somatotrophen, Laktotrophen und Mammosomatotrophen auf. Auch Bereiche mit adenomatöser Transformation von GH- und PRL-sezernierenden Zellen waren zu erkennen. Es wurden keine histologischen oder immunchemischen Hinweise auf eine hypophysäre Quelle von GHRH gefunden. Die immunreaktiven GHRH-Konzentrationen im peripheren Plasma blieben von pharmakologischen und chirurgischen Eingriffen unbeeinflusst. Es wurde angenommen, dass ein angeborener hypothalamischer Regulationsdefekt für den GHRH-Überschuss verantwortlich ist. Zimmerman et al. (1993) schlugen vor, dass eine angeborene GHRH-Hypersekretion die Ursache für Gigantismus in anderen Fällen sein könnte, die im Säuglingsalter auftraten, wie der Alton-Riese (Behrens und Barr, 1932). R.W., der so genannt wurde, weil er aus Alton, Illinois, stammte, wurde 1930 im Barnes Hospital untersucht, als er 12 Jahre alt und 208 cm groß war. Akromegalischer Gigantismus tritt beim McCune-Albright-Syndrom (174800) auf. Es ist nicht bekannt, ob bei einer dieser Erkrankungen eine übermäßige Produktion von Wachstumshormon in der Hypophyse als Folge einer Hypersekretion von GHRF vorliegt. Scheithauer et al. (1984) untersuchten das Auftreten von Akromegalie mit bronchialem Karzinoid-Tumor aufgrund einer ektopischen Sekretion von Wachstumshormon-Releasing-Faktor. Inselzelltumore der Bauchspeicheldrüse sezernieren ebenfalls GHRF. Scheithauer et al. (1984) verwendeten den Begriff Somatolibrinom für diese funktionell einzigartige Gruppe von Neoplasmen.

Russell-Aulet et al. (1999) maßen die Unterdrückbarkeit der spontanen und GHRH-stimulierten GH-Sekretion durch abgestufte Dosen eines spezifischen kompetitiven GHRH-Rezeptor-Antagonisten bei gesunden jungen und älteren Männern. Die nächtliche GH-Sekretion war bei älteren Männern um etwa 30 % niedriger als bei jungen Männern. Die Dosis-Hemmungskurve für die spontane GH-Sekretion war bei den älteren Männern im Vergleich zu den jungen Männern nach links verschoben (P von 0,01). Die Autoren schlussfolgerten, dass es eine altersabhängige Abnahme der endogenen hypothalamischen GHRH-Ausschüttung gibt, die zum altersbedingten GH-Rückgang beiträgt.

Flavell et al. (1996) induzierten eine autosomal dominante Variante des Zwergwuchses bei der Ratte durch lokale Rückkopplungshemmung von GHRF. Dies geschah durch die Expression von menschlichem Wachstumshormon, das gezielt auf GHRF-Neuronen im Hypothalamus transgener Ratten wirkt. Mittels Immunozytochemie wurde das menschliche Wachstumshormon im Gehirn der transgenen Ratten nachgewiesen, beschränkt auf die mediane Eminenz des Hypothalamus. Die GHRF-mRNA war im Hypothalamus dieser Ratten reduziert, im Gegensatz zu der erhöhten GHRF-Expression, die mit Wachstumshormonmangel bei anderen Zwergratten einhergeht. Die endogene GH-mRNA, der GH-Gehalt, die Größe der Hypophyse und die Anzahl der somatotrophen Zellen waren bei den transgenen Ratten ebenfalls deutlich reduziert. Andererseits waren die hypophysären ACTH- und TSH-Spiegel normal.

Kiaris et al. (1999) untersuchten, ob GHRH als autokriner/parakriner Wachstumsfaktor bei kleinzelligem Lungenkarzinom (SCLC; 182280) wirken kann. Zwei in vitro kultivierte SCLC-Linien exprimierten mRNA für GHRH, die offenbar in das Peptid GHRH übersetzt und dann von den Zellen sezerniert wurde, wie der Nachweis von GHRH-ähnlicher Immunreaktivität im konditionierten Medium der in vitro kultivierten Zellen zeigte. Darüber hinaus waren die Werte der GHRH-ähnlichen Immunreaktivität im Serum von Nacktmäusen, die SCLC-Xenografts trugen, höher als bei tumorfreien Mäusen. Diese und andere Ergebnisse deuten darauf hin, dass GHRH als autokriner Wachstumsfaktor in SCLCs fungieren kann. Die Behandlung mit antagonistischen Analoga von GHRH könnte einen neuen Ansatz für die Behandlung von SCLC und anderen Krebsarten bieten.

Gianotti et al. (2000) untersuchten die Mechanismen, die der durch den insulinähnlichen Wachstumsfaktor I (IGF1; 147440) induzierten Hemmung der somatotropen Sekretion beim Menschen zugrunde liegen. Sie untersuchten bei sechs normalen jungen Freiwilligen (alles Frauen) die GH-Reaktion auf GHRH, sowohl allein als auch in Kombination mit Arginin, von dem angenommen wird, dass es über eine Hemmung der hypothalamischen Somatostatin (SS)-Freisetzung wirkt, nach Vorbehandlung mit rekombinantem humanem IGF1 (rhIGF1) oder Placebo. Rekombinantes humanes IGF1 erhöhte die zirkulierenden IGF1-Spiegel in reproduzierbarem Ausmaß, und diese Spiegel blieben bis zu 90 Minuten stabil und im normalen Bereich. Die mittlere GH-Konzentration über 3 Stunden vor Arginin und/oder GHRH wurde durch Placebo oder rhIGF1 nicht verändert. Nach Placebo wurde die GH-Antwort auf GHRH durch die gleichzeitige Verabreichung von Arginin auffallend verstärkt. Die Autoren kamen zu dem Schluss, dass Arginin der hemmenden Wirkung von rhIGF1 auf die somatotrophe Reaktionsfähigkeit auf GHRH beim Menschen entgegenwirkt. Sie folgerten auch, dass die akute hemmende Wirkung von rhIGF1 auf die GH-Antwort auf GHRH im Hypothalamus stattfindet, möglicherweise über eine Verstärkung der SS-Freisetzung, und dass Arginin diese Wirkung aufhebt.

Busto et al. (2002) wiesen das Vorhandensein einer autokrinen/parakrinen Stimulationsschleife auf der Grundlage von GHRH und einer Spleißvariante von GHRH-Rezeptoren (139191) in menschlichen Pankreas-, Kolorektal- und Magenkrebsen nach. Dies legt einen Ansatz für eine Antitumortherapie nahe, die auf der Blockade dieses Rezeptors durch spezifische GHRH-Antagonisten beruht.

Letsch et al. (2003) untersuchten die antiproliferativen Wirkungen eines GHRH-Antagonisten, JV-1-38, bei Nacktmäusen, die subkutane Xenotransplantate von zwei androgensensitiven und einem androgenunabhängigen Prostatakrebs trugen. In den androgensensitiven Modellen verstärkte JV-1-38 die antitumorale Wirkung des durch chirurgische Kastration induzierten Androgenentzugs erheblich, war aber unwirksam, wenn es allein verabreicht wurde. Bei androgenunabhängigem Krebs konnte JV-1-38 allein jedoch das Tumorwachstum nach 45 Tagen um 57 % hemmen. Die Ergebnisse zeigen, dass GHRH-Antagonisten androgenunabhängigen Prostatakrebs und nach Kombination mit Androgenentzug auch androgenempfindliche Tumore hemmen. Somit könnten GHRH-Antagonisten für die Behandlung von sowohl androgenabhängigem als auch -unabhängigem Prostatakrebs in Betracht gezogen werden.

Halmos et al. (2002) untersuchten die Expression von GHRH und Spleißvarianten der GHRH-Rezeptoren sowie die Bindungseigenschaften der GHRH-Rezeptor-Isoform in 20 chirurgischen Proben von organbegrenzten und lokal fortgeschrittenen menschlichen Prostata-Adenokarzinomen. Die Affinität und Dichte der Rezeptoren für GHRH wurde mit Hilfe von Liganden-Konkurrenz-Tests bestimmt, die auf der Bindung des 125I-markierten GHRH-Antagonisten JV-1-42 an Tumormembranen basierten. Zwölf von 20 Tumoren (60 %) zeigten eine spezifische, hochaffine Bindung für JV-1-42. Die mRNA der Spleißvariante-1 wurde in 13 von 20 (65 %) Prostatakrebs-Proben nachgewiesen und stand im Einklang mit dem Vorhandensein einer GHRH-Bindung. RT-PCR-Analysen zeigten auch die Expression von mRNA für GHRH in 13 von 15 (86 %) der untersuchten Prostatakarzinom-Proben. Das Vorhandensein von GHRH und seiner tumoralen Rezeptor-Spleißvarianten in Prostatakarzinomen deutet auf das mögliche Vorhandensein einer autokrinen mitogenen Schleife hin.

Kanashiro et al. (2003) stellten fest, dass die Zelllinie des kleinzelligen Lungenkarzinoms DMS-153 mRNAs für GHRH und die GHRHR-Spleißvarianten 1 und 2 exprimierte, was darauf hindeutet, dass GHRH ein autokriner Wachstumsfaktor ist. Darüber hinaus wurde die Proliferation der Zelllinie in vitro durch GRP (137260) und IGF2 (147470) stimuliert und durch einen GHRH-Antagonisten gehemmt. Kanashiro et al. (2003) untersuchten die Auswirkungen von GHRH- und GRP-Antagonisten auf Tumore, die von DMS-153-Zellen erzeugt wurden, die in Nacktmäuse xenotransplantiert wurden. Die Behandlung mit einem GHRH-Antagonisten verringerte das Tumorvolumen um 28 %, während ein GRP-Antagonist das Tumorvolumen um 77 % reduzierte. Eine Kombination aus beiden Antagonisten verringerte das Tumorvolumen um 95 %. Western-Blot-Analysen zeigten, dass die Antitumoreffekte mit einer verringerten Expression von TP53 (191170), das eine tumorassoziierte Mutation enthält, verbunden waren. Die Serum-Igf1-Spiegel waren bei Tieren, die GHRH-Antagonisten erhielten, vermindert, und die mRNA-Spiegel von Igf2, Igf-Rezeptor-1 (147370), Grp-Rezeptor (305670) und Egf-Rezeptor (131550) waren nach der kombinierten Behandlung reduziert.

Jessup et al. (2003) untersuchten, ob endogenes GHRH unterschiedliche, geschlechtsspezifische Auswirkungen auf den GH-Spiegel zwischen den Impulsen hat. Untersucht wurden sechs gesunde Männer und 5 gesunde Frauen im Alter von 20 bis 28 Jahren, die nicht fettleibig waren, nicht rauchten und keine Medikamente einnahmen, die bekanntermaßen die GH-Sekretion beeinflussen. Bei beiden Geschlechtern nahmen während der Infusion des GHRH-Antagonisten das mittlere GH, die Pulsamplitude und die GH-Antwort auf GHRH deutlich ab, während die Pulsfrequenz unverändert blieb. Während der GHRH-Antagonisten-Infusion änderte sich der GH-Trogspiegel bei Männern jedoch nicht signifikant (P = 0,54), während er bei Frauen signifikant abnahm (P = 0,008). Die Entfaltungsanalyse bestätigte das Fehlen einer signifikanten Veränderung der Basalsekretion bei Männern (P = 0,81) im Gegensatz zu Frauen (P = 0,006). Jessup et al. (2003) kamen zu dem Schluss, dass der Geschlechtsdimorphismus in der neuroendokrinen Regulierung der GH-Sekretion beim Menschen mit einer unterschiedlichen Rolle des endogenen GHRH bei der Aufrechterhaltung des GH-Grundniveaus zusammenhängt.

Alba und Salvatori (2004) erzeugten Mäuse ohne funktionelles Ghrh, indem sie Intron 2 und den größten Teil von Exon 3 des Ghrh-Gens der Maus deletierten. Dieser Teil des Gens kodiert die ersten 14 Aminosäuren des reifen Proteins, die für die biologische Aktivität wesentlich sind. Ghrh -/- Mäuse wurden im erwarteten Mendelschen Verhältnis geboren und erschienen bei der Geburt normal, zeigten aber nach der zweiten Lebenswoche Anzeichen einer Wachstumsverzögerung. Die Hypophysen von Ghrh -/- Mäusen waren verkleinert und wiesen einen abnormal niedrigen Wachstumshormon-mRNA- und Proteingehalt auf. Außerdem wiesen sie einen reduzierten Igf1-Serumspiegel (147440) und eine reduzierte Igf1-mRNA in der Leber auf. Ghrh -/- Mäuse wiesen eine normale Fruchtbarkeit auf, aber die mutierten Weibchen hatten durchweg eine geringere Wurfgröße. Die Welpen von Ghrh -/- Weibchen wiesen eine erhöhte Sterblichkeit und Gedeihstörung auf. Ghrh -/- Männchen hatten eine normale Ghrh-rp-Proteinexpression in den Hoden, was darauf hindeutet, dass die Genfalle, die zur Ablation der reifen biologisch aktiven Ghrh-Expression verwendet wurde, die In-Frame-Sequenz von Exon 4 und 5 in der Ghrh-rp-mRNA beibehält.

Shohat et al. (1989, 1991) schlossen das GHRH-Gen aus 20pter-p11.23 aus, weil das Gen in zwei Kopien bei einem Patienten mit einer Deletion dieses Segments vorhanden war. Der Patient hatte jedoch eine Rieger-Anomalie (siehe 180500) und einen neurosekretorischen Defekt des Wachstumshormons – Merkmale, die auf das SHORT-Syndrom (269880) hindeuten.

Unter Verwendung einer radioaktiven cDNA-Sonde für die Dot-Blot-Analyse von DNA aus Dual-Laser-sortierten Chromosomen lokalisierten Rao et al. (1991) das GHRF-Gen auf oder in der Nähe der Bande 20p12.