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

TEKST

GHRH jest podwzgórzowym peptydem, który stymuluje syntezę i proliferację komórek somatotropowych przysadki, jak również wydzielanie hormonu wzrostu (patrz 139250). GHRH jest początkowo syntetyzowany jako preprohormon, którego N-końcowa sekwencja sygnałowa jest enzymatycznie rozszczepiana w celu wytworzenia dojrzałej 44-aminokwasowej formy GHRH i C-końcowego peptydu związanego z GHRH (GHRH-RP) (Alba i Salvatori, 2004).

Wnikliwe obserwacje kliniczne u kobiety z zespołem Turnera doprowadziły do scharakteryzowania czynnika uwalniającego hormon wzrostu (GHRF) jako jednostki molekularnej (Thorner i in., 1982). Pacjentka prezentowała klasyczną akromegalię i powiększony dół przysadki, ale przysadka była hiperplastyczna, a nie gruczolakowata, co sugerowało stymulację z innego źródła. Thorner i wsp. (1982) odkryli, że pacjent miał guza trzustki, który stymulował przysadkę. Guz trzustki został usunięty, jego aktywność GHRF została oczyszczona i sekwencjonowana, a jego cDNA i gen zostały następnie sklonowane.

Gubler et al. (1983) zaproponował nazwę somatokrynina jako substytut czynnika uwalniającego hormon wzrostu. Wstępne dowody sugerowały, że 44-aminokwasowy peptyd wyizolowany z ludzkich guzów trzustki jest identyczny z podwzgórzowym GHRF. Gubler i wsp. (1983) sklonowali i zsekwencjonowali cDNA dla prekursora somatokryniny. Oszacowali, że preprosomatokryna ma masę cząsteczkową 13 kD.

Mayo i wsp. (1985) wyizolowali i scharakteryzowali nakładające się klony z bibliotek fagowych lambda i kosmidowych genomów ludzkich, które przewidują całą strukturę genu kodującego GHRF. Gen ten ma 5 eksonów obejmujących 10 kb.

Analiza spot blot DNA z chromosomów ludzkich o wysokiej rozdzielczości z podwójnym laserem-sorterem wskazała, że gen GHRF jest zlokalizowany na chromosomie 20 (Lebo i in., 1984; Mayo i in., 1985). Za pomocą sondy genowej w hybrydach komórek somatycznych, Riddell i wsp. (1985) potwierdzili to przyporządkowanie.

Perez Jurado et al. (1994) zidentyfikowali 2 PCR RFLPs w intronach A i C genu GHRF i wykorzystali je w analizie powiązań z panelem CEPH, aby wykazać, że GHRF znajduje się w regionie w pobliżu centromeru pomiędzy D20S27 (przypisanym do 20p12.1-p11.23) i D20S16 (przypisanym do 20q12).

Gross (2014) zmapował gen GHRH do chromosomu 20q11.23 w oparciu o wyrównanie sekwencji GHRH (GenBank BC098109) z sekwencją genomową (GRCh37).

Prawdopodobnie polipeptyd GHRF jest zmutowany w niektórych przypadkach izolowanego niedoboru hormonu wzrostu. Z 15 pacjentów z niedoborem hormonu wzrostu, 3 wydawało się mieć pierwotny defekt na poziomie przysadki i 8 wtórny defekt, ponieważ odpowiedzieli na podawanie GHRH (Mitrakou et al., 1985). Thorner i wsp. (1988) donieśli o zastosowaniu GHRH w leczeniu 24 dzieci z niedoborem hormonu wzrostu.

Zimmerman i wsp. (1993) opisali gigantyzm wrodzony spowodowany prawdopodobnie centralną hipersekrecją GHRH. Normalny przy urodzeniu (4,4 kg; 53 cm), mężczyzna miał 182 cm wzrostu i wagę 99,4 kg w wieku 7 lat. Znacznie podwyższony wyjściowy poziom hormonu wzrostu w osoczu nie zmniejszył się podczas standardowego 3-godzinnego doustnego testu tolerancji glukozy, ale wzrósł o 54% po dożylnym wlewie GHRH. Podstawowe stężenia insulinopodobnego czynnika wzrostu I, prolaktyny (PRL) i immunoreaktywnego GHRH były również znacznie podwyższone. W obrazie komputerowym głowy stwierdzono dużą, częściowo torbielowatą masę zrazikową i nadtwardówkową. Przedoperacyjne leczenie oktreotydem i bromokryptyną spowodowało zmniejszenie masy tkanki nadsiodłowej o 25%. Tkanka przysadki usunięta podczas operacji przezklinowej i przezklinowej wykazała masywny przerost somatotropin, laktotropin i mammosomatotropin. Widoczne były również obszary transformacji gruczolakowatej komórek wydzielających GH i PRL. Nie stwierdzono histologicznych ani immunochemicznych dowodów na przysadkowe źródło GHRH. Stężenia immunoreaktywnego GHRH w osoczu obwodowym pozostawały bez wpływu na interwencje farmakologiczne i chirurgiczne. Za przyczynę nadmiaru GHRH uznano wrodzony defekt regulacyjny podwzgórza. Zimmerman i wsp. (1993) sugerowali, że wrodzona hipersekrecja GHRH mogła być przyczyną gigantyzmu w innych przypadkach, które pojawiły się w okresie niemowlęcym, takich jak gigant z Alton (Behrens i Barr, 1932). Nazywany olbrzymem z Alton, ponieważ pochodził z Alton w stanie Illinois, R.W. był badany w Szpitalu Barnesa w 1930 roku, kiedy to miał 12 lat i 208 cm wzrostu. Gigantyzm akromegaliczny występuje z zespołem McCune-Albrighta (174800). Nie wiadomo, czy w którymkolwiek z tych zaburzeń dochodzi do nadmiernej produkcji przysadkowego hormonu wzrostu w wyniku hipersekrecji GHRF. Scheithauer i wsp. (1984) opisali występowanie akromegalii z guzem rakowatym oskrzeli na skutek ektopowego wydzielania czynnika uwalniającego hormon wzrostu. Guzy komórek wysepek trzustki również wydzielają GHRF. Scheithauer i wsp. (1984) użyli terminu somatolibrinoma dla tej unikalnej funkcjonalnie grupy nowotworów.

Russell-Aulet i wsp. (1999) zmierzyli supresyjność spontanicznego i stymulowanego przez GHRH wydzielania GH przez stopniowane dawki specyficznego konkurencyjnego antagonisty receptora GHRH u zdrowych młodych i starszych mężczyzn. Nocturnal GH był około 30% niższy u osób starszych niż u młodych. Krzywa dawka-inhibicja dla spontanicznego wydzielania GH była przesunięta w lewo dla osób starszych w porównaniu do młodych mężczyzn (P z 0,01). Autorzy doszli do wniosku, że istnieje zależne od wieku zmniejszenie endogennej podwzgórzowej produkcji GHRH przyczyniając się do związanego z wiekiem spadku GH.

Flavell i wsp. (1996) wywołał autosomalnie dominującą odmianę karłowatości u szczura przez lokalne sprzężenie zwrotne hamowania GHRF. Dokonano tego przez ekspresję ludzkiego hormonu wzrostu skierowanego do neuronów GHRF w podwzgórzu transgenicznych szczurów. Za pomocą immunocytochemii ludzki hormon wzrostu został wykryty w mózgu transgenicznych szczurów, ograniczony do przyśrodkowej części podwzgórza. GHRF mRNA był zmniejszony w podwzgórzu tych szczurów, w przeciwieństwie do zwiększonej ekspresji GHRF, która towarzyszy niedoborowi hormonu wzrostu u innych szczurów karłowatych. Endogenny GH mRNA, zawartość GH, rozmiar przysadki i liczba komórek somatotropowych były również znacznie zmniejszone u transgenicznych szczurów. Z drugiej strony, przysadkowe poziomy ACTH i TSH były normalne.

Kiaris i wsp. (1999) badali, czy GHRH może funkcjonować jako autokrynny/parakrynny czynnik wzrostu w raku drobnokomórkowym płuc (SCLC; 182280). Dwie linie SCLC hodowane in vitro wykazywały ekspresję mRNA dla GHRH, który najwyraźniej był tłumaczony na peptyd GHRH, a następnie wydzielany przez komórki, co wykazano poprzez wykrycie immunoreaktywności podobnej do GHRH w mediach kondycjonowanych z komórek hodowanych in vitro. Ponadto poziomy immunoreaktywności GHRH-podobnej w surowicy myszy nagich noszących ksenograft SCLC były wyższe niż u myszy bez guza. Te i inne wyniki sugerują, że GHRH może funkcjonować jako autokrynny czynnik wzrostu w SCLC. Leczenie antagonistycznymi analogami GHRH może zaoferować nowe podejście do leczenia SCLC i innych nowotworów.

Gianotti i wsp. (2000) badali mechanizmy leżące u podstaw hamowania wydzielania somatotropiny przez insulinopodobny czynnik wzrostu I (IGF1; 147440) u ludzi. W 6 normalnych młodych ochotników (wszystkie kobiety), badali odpowiedź GH do GHRH, zarówno samodzielnie, jak i w połączeniu z argininą, która jest uważana za działającą poprzez hamowanie podwzgórzowego uwalniania somatostatyny (SS), po wstępnym leczeniu rekombinowanym ludzkim IGF1 (rhIGF1) lub placebo. Rekombinowany ludzki IGF1 zwiększył krążący poziom IGF1 w odtwarzalnym stopniu, a poziomy te pozostały stabilne i w normalnym zakresie do 90 minut. Średnie stężenie GH w ciągu 3 godzin przed argininą i/lub GHRH nie było modyfikowane przez placebo lub rhIGF1. Po placebo, odpowiedź GH na GHRH była uderzająco wzmocniona przez koadministrację argininy. Autorzy doszli do wniosku, że arginina przeciwdziała hamującemu wpływowi rhIGF1 na somatotropinową odpowiedź na GHRH u ludzi. Wywnioskowali również, że ostry efekt hamujący rhIGF1 na odpowiedź GH na GHRH odbywa się w podwzgórzu, prawdopodobnie poprzez zwiększenie uwalniania SS, i że arginina nadpisuje to działanie.

Busto i wsp. (2002) zidentyfikowali obecność autokrynnej/parakrynnej pętli stymulacyjnej opartej na GHRH i wariancie splice receptorów GHRH (139191) w ludzkich rakach trzustki, jelita grubego i żołądka. Sugeruje to podejście do terapii przeciwnowotworowej opartej na blokadzie tego receptora przez specyficznych antagonistów GHRH.

Letsch i wsp. (2003) oceniali antyproliferacyjne działanie antagonisty GHRH, JV-1-38, na nagich myszach noszących podskórne ksenografty 2 ludzkich wrażliwych na androgeny i 1 niezależnego od androgenów raka prostaty. W modelach wrażliwych na androgeny, JV-1-38 znacznie wzmocnił efekt przeciwnowotworowy deprywacji androgenowej wywołanej kastracją chirurgiczną, ale był nieskuteczny, gdy był podawany samodzielnie. Jednakże, w raku niezależnym od androgenów, JV-1-38 sam mógł zahamować wzrost guza o 57% po 45 dniach. Wyniki te wykazały, że antagoniści GHRH hamują wzrost niezależnego od androgenów raka prostaty, a po połączeniu z deprywacją androgenową także guzów wrażliwych na androgeny. Tak więc, antagoniści GHRH mogą być brani pod uwagę w leczeniu zarówno androgenozależnego jak i niezależnego raka prostaty.

Halmos i wsp. (2002) badali ekspresję receptorów GHRH i wariantów splice receptorów GHRH oraz charakterystykę wiązania izoform receptora GHRH w 20 wycinkach chirurgicznych ograniczonych narządowo i miejscowo zaawansowanych gruczolakoraków prostaty u ludzi. Powinowactwo i gęstość receptorów dla GHRH określono za pomocą testów konkurencji ligandów opartych na wiązaniu się z błonami guzów JV-1-42 antagonisty GHRH znakowanego 125I. Dwanaście z 20 guzów (60%) wykazywało specyficzne, wysokie powinowactwo wiązania dla JV-1-42. MRNA wariantu splice-1 zostało wykryte w 13 z 20 (65%) próbek raka prostaty i było zgodne z obecnością wiązania GHRH. Analiza RT-PCR również wykazała ekspresję mRNA dla GHRH w 13 z 15 (86%) badanych próbek raka prostaty. Obecność GHRH i wariantów splice receptora nowotworowego w rakach gruczołu krokowego sugeruje możliwość istnienia autokrynnej pętli mitogennej.

Kanashiro i wsp. (2003) stwierdzili, że linia komórkowa drobnokomórkowego raka płuc DMS-153 wykazuje ekspresję mRNA dla GHRH i wariantów splice 1 i 2 GHRHR, co sugeruje, że GHRH jest autokrynnym czynnikiem wzrostu. Ponadto proliferacja tej linii komórkowej in vitro była stymulowana przez GRP (137260) i IGF2 (147470) oraz hamowana przez antagonistę GHRH. Kanashiro i wsp. (2003) badali wpływ antagonistów GHRH i GRP na guzy produkowane przez komórki DMS-153 ksenograftowane na myszach nude. Leczenie antagonistą GHRH zmniejszyło objętość guza o 28%, podczas gdy antagonista GRP zmniejszył objętość guza o 77%. Połączenie obu antagonistów zmniejszyło objętość guza o 95%. Analiza Western blot wykazała, że efekty przeciwnowotworowe były związane z obniżoną ekspresją TP53 (191170) zawierającego mutację związaną z guzem. Poziomy Igf1 w surowicy były zmniejszone u zwierząt otrzymujących antagonistów GHRH, a poziomy mRNA Igf2, receptora Igf-1 (147370), receptora Grp (305670) i receptora Egf (131550) były zmniejszone po zastosowaniu leczenia skojarzonego.

Jessup i wsp. (2003) badali, czy endogenny GHRH ma zróżnicowany, zależny od płci wpływ na poziomy GH między impulsami. Sześciu zdrowych mężczyzn i 5 zdrowych kobiet, 20 do 28 lat, którzy nie byli otyli, nie palił, i były na żadnych leków znanych wpływać na wydzielanie GH badano. U obu płci podczas infuzji antagonisty GHRH, średnia GH, amplituda pulsu i odpowiedź GH na GHRH zmniejszyła się znacząco, podczas gdy częstotliwość pulsu pozostała niezmieniona. Jednakże, podczas wlewu antagonisty GHRH, trough GH nie zmieniło się istotnie u mężczyzn (P = 0,54), ale istotnie zmniejszyło się u kobiet (P = 0,008). Analiza dekonwolucji potwierdziła brak istotnej zmiany w wydzielaniu podstawowym u mężczyzn (P = 0,81) w przeciwieństwie do kobiet (P = 0,006). Jessup i wsp. (2003) stwierdzili, że dymorfizm płciowy w neuroendokrynnej regulacji wydzielania GH u ludzi wiąże się z odmienną rolą endogennego GHRH w utrzymaniu podstawowego GH.

Alba i Salvatori (2004) wygenerowali myszy pozbawione funkcjonalnego Ghrh przez usunięcie intronu 2 i większości eksonu 3 mysiego genu Ghrh. Ta część genu koduje początkowe 14 aminokwasów dojrzałego białka, które są niezbędne do aktywności biologicznej. Myszy Ghrh -/- rodziły się w oczekiwanym stosunku mendlowskim i wyglądały normalnie po urodzeniu, ale wykazywały oznaki opóźnienia wzrostu po drugim tygodniu życia. Przysadki mózgowe myszy Ghrh -/- miały zmniejszony rozmiar i miały nienormalnie niską zawartość mRNA i białka hormonu wzrostu. Miały one również zmniejszoną surowicę Igf1 (147440) i zmniejszone mRNA Igf1 w wątrobie. Myszy Ghrh -/- wykazywały normalną płodność, ale zmutowane samice miały konsekwentną redukcję wielkości miotu. Szczenięta samic Ghrh -/- wykazywały podwyższoną śmiertelność i nieudany rozwój. Samce Ghrh -/- miały normalną ekspresję białka Ghrh-rp w jądrze, co sugeruje, że pułapka genowa użyta do ablacji dojrzałej biologicznie aktywnej ekspresji Ghrh zachowała in-frame ekson 4 i 5 sekwencji w Ghrh-rp mRNA.

Shohat i wsp. (1989, 1991) wykluczyli gen GHRH z 20pter-p11.23, ponieważ gen ten był obecny w 2 kopiach u pacjenta z delecją tego segmentu. Pacjent ten miał jednak anomalię Riegera (patrz 180500) i defekt neurosekrecji hormonu wzrostu – cechy sugerujące zespół SHORT (269880).

Używając radioaktywnej sondy cDNA do analizy dot blot DNA z chromosomów sortowanych podwójnym laserem, Rao et al. (1991) zlokalizowali gen GHRF na lub w pobliżu pasma 20p12.