هورمون رشد چیست؟ — به زبان ساده

هورمون رشد یا سوماتروپین (Somatropin)، پروتئینی (پروتوهورمون) است که در بدن بیشتر جانوران مهره‌دار وجود دارد. وظیفه این هورمون که در انسان از غده هیپوفیز در مغز ساخته و ترشح می‌شود، تحریک ساخت ترکیبات حیاتی برای رشد اندام‌های مختلف بدن است.

هورمون رشد در موجودات مختلف

«هورمون رشد» یک پروتئین است که ساختار اصلی آن به طور کامل برای گونه‌های انسانی و گاوی شناسایی شده است. این هورمون در تمام مهره‌داران دارای استخوان فک وجود دارد و وظیفه حفظ روند رشد این جانوران را بر عهده دارد. اما وجود این هورمون در مهره‌داران بدون فک هنوز با قطعیت مشخص نشده است.

فیلم آموزش علوم تجربی پایه هشتم – بخش زیست و زمین شناسی در فرادرس

کلیک کنید

خصوصیات فیزیکی و شیمیایی هورمون رشد، در گونه‌های مختلف متفاوت است اما بیشترین تفاوت در هورمون‌های رشد در گونه‌های مختلف به دلیل فعالیت زیستی این هورمون‌ است. تنها بخشی از مولکول هورمون رشد که مسئول ایجاد فعالیت زیستی آن است، برای فعال ماندن آن اهمیت دارد. به طوری که اگر بیش از ۲۵ درصد از این هورمون از بین رود اما بخش مسئول عملکرد زیستی آن باقی بماند، این هورمون می‌تواند بدون نقص به کار خود ادامه دهد.

انسان‌ها به هورمون‌های رشد بدست آمده از سایر گونه‌های پریمات‌ها پاسخ می‌دهند، اما موش‌ها قادر هستند که هورمون رشد را از دسته وسیعی از گونه‌های جانوری دریافت کنند و به آن پاسخ دهند. گونه‌ای از ماهی‌ها با دریافت هورمون رشد از پستانداران حتی بدون داشتن غده هیپوفیز می‌توانند به رشد خود ادامه دهند.

به طور کلی رشد روندی پیچیده است به همین دلیل تعریف نحوه عملکرد هورمون رشد نیز دشوار است. یکی از اثرات شناخته شده هورمون رشد افزایش میزان سنتز پروتئین است. در واقع، همان طور که از عملکرد هورمون رشد مشخص است روند رشد با تجمع و رسوب مواد پروتئینی انجام می‌گیرد.

علاوه بر این، هورمون رشد بر متابولیسم یون‌های معینی (از جمله سدیم، پتاسیم و کلسیم) تأثیر می‌گذارد، باعث آزادسازی چربی‌ها از محل ذخیره چربی بدن می‌شود و بر متابولیسم کربوهیدرات موثر است، به طوری که باعث افزایش میزان گلوکوز در خون می‌شود.

آخرین عملی که این هورمون انجام می‌دهد ایجاد نیاز برای تولید هورمون انسولین (هورمونی که از پانکراس ترشح می‌شود) و بازگشت میزان قند موجود در خون به حالت طبیعی است.

در آزمایشی که بر روی سگ‌های تحت تیمار با هورمون رشد صورت گرفت، نشان داده شد که اگر هورمون رشد به مدت طولانی به سگ‌ها تزریق شود، پانکراس را برای تولید انسولین تحت فشار قرار می‌دهد و شرایط را برای بروز دیابت با تولید ناکافی انسولین مهیا می‌کند. این آزمایش و مطالعات مشابه دیگر نشان می‌دهند که میزان ازیاد هورمون رشد برای بدن می‌تواند اثرات مخربی به همراه داشته باشد. به طور مثال افزایش هورمون رشد باعث افزایش تولید بافت استخوانی در بدن شده و اگر این اتفاق در جوانی رخ دهد یعنی قبل از بسته شدن اپی فیز استخوان‌های بلند، منجر به عارضه غول پیکری می‌شود.

اگر افزایش هورمون رشد پس از بسته شدن اپی‌فیز و در دوران بزرگسالی رخ دهد با بزرگ شدن بافت نرم استخوان‌های پهن باعث بروز آکرومگالی (رشد بیش از حد) شده که عارضه‌ای به مراتب جدی‌تر از غول پیکری است. در افراد مبتلا به آکرومگالی استخوان‌های پهن مانند کف دست و پا فک و پیشانی بیش از حد رشد می‌کنند. این ناهنجاری معمولا در اثر وجود تومورهای غیر سرطانی در ناحیه غده هیپوفیز ایجاد می‌شود.

هورمون رشد انسان چیست؟

هورمون رشد (‌Growth Hormone) یا GH هورمونی است که از رشته‌های پپتیدی با ۱۹۱ اسید آمینه با وزن مولکولی ۲۲٫۱۲۴ دالتون ساخته شده است و از بخش قدامی هیپوفیز ترشح می‌شود.

فیلم آموزش زیست شناسی 2 – زیست پایه یازدهم در فرادرس

کلیک کنید

این هورمون رشد بافت‌های حیاتی بدن مانند استخوان‌ها را تحریک می‌کند. هورمون رشد از سلول‌های موسوم به سوماتوتروف در هیپوفیز ساخته شده و ترشح می‌شود. این سلول‌ها در طول روز یک یا دو میلی‌گرم از هورمون رشد را ساخته و به جریان خون آزاد می‌کنند. غده هیپوفیز ترشح و تولید هورمون رشد را تحت کنترل غده هیپوتالاموس انجام می‌دهد.

هورمون رشد برای افزایش میزان رشد بدن به خصوص در کودکان در قسمت‌های مختلف بدن وارد عمل می‌شود. میزان این هورمون در دوران کودکی به شدت بالا است و این میزان در دروان بلوغ با یک جهش ناگهانی به اوج خود می‌رسد.

عملکرد بیوشیمیایی هورمون رشد در انسان

از نظر بیوشیمیایی، هورمون رشد سنتز پروتئین را تحریک می‌کند و تجزیه چربی‌ها را افزایش می‌دهد تا انرژی لازم برای رشد سلول‌ها را تأمین کند. همچنین این هورمون بر عکس هورمون انسولین عمل می‌کند، به طوری که با افزایش قند خون، گلوکوز را در دسترس سلول‌ها قرار می‌دهد.

هورمون رشد ممکن است به طور مستقیم بر روی بافت‌ها تاثیرگذار باشد، اما بخش اعظم تأثیر آن با تحریک کبد و سایر بافت‌های واسطه، موجب تولید و رهاسازی «فاکتورهای رشد شبه انسولین» (‌Insulin-like Growth Factors)، به خصوص فاکتور رشد شبه انسولین-1 (IGF-1) می‌شود که قبلاً «سوماتومدین» (Somatomedin) نامیده می‌شد.

اگرچه وظیفه اصلی فاکتورهای شبه انسولین تحریک رشد است، اما اصطلاح «فاکتور رشد شبه انسولین» از توانایی غلظت بالای این فاکتور در تقلید از عمل انسولین ناشی می‌شود. غلظت IGF-1 سرم با افزایش سن در کودکان به تدریج افزایش می‌یابد و در زمان بلوغ این مقدار به اوج خود می‌رسد. پس از بلوغ، غلظت IGF-1 به تدریج با افزایش سن، همانند غلظت هورمون رشد کاهش می‌یابد.

ترشح هورمون رشد توسط «هورمون آزاد کننده هورمون رشد» (Growth Hormone-Releasing Hormone) یا (GHRH) تحریک شده و توسط «هورمون سوماتوستاتین» (Somatostatin) مهار می‌شود. به علاوه، ترشح هورمون رشد دارای ضربان است، به طوری که در زمان‌هایی مقدار ترشح آن شدت یافته و سپس از ترشح آن کاسته می‌شود. به عنوان مثال، میزان ترشح هورمون رشد با شروع خواب عمیق افزایش می‌یابد، این افزایش بیشتر در دوران بلوغ اتفاق می‌افتد.

در افراد عادی، ترشح هورمون رشد در پاسخ به کاهش مصرف مواد غذایی و فشارهای فیزیولوژیکی افزایش یافته و در پاسخ به خوردن غذا کاهش می‌یابد. با این حال، برخی از افراد تحت تأثیر ناهنجاری‌های ترشح هورمون رشد قرار دارند که شامل کاهش یا افزایش بیش از حد هورمون است.

کمبود هورمون رشد

کمبود هورمون رشد یکی از دلایل بسیاری از کوتاه قامتی‌ها یا «کوتولگی‌ها» (Dwarfism) در جانوران مختلف مانند انسان است. این امر در درجه اول از آسیب به هیپوتالاموس یا غده هیپوفیز در هنگام رشد جنین (کمبود مادرزادی هورمون رشد) نشات می‌گیرد یا به دلیل اختلالاتی پس از تولد (کمبود هورمون رشد اکتسابی) ایجاد می‌شود.

کمبود هورمون رشد ممکن است در اثر جهش در ژن‌هایی که تنظیم کننده تولید و ترشح آن هستند، نیز به وجود آید. ژن‌های مسئول در این مورد شامل ژن «فاکتور رونویسی ویژه هیپوفیز-1» (pituitary-specific transcription factor-1) یا (PIT-1) و  ژن پیام رسان فاکتور رونویسی ویژه هیپوفیز-۱ (POUF-1) هستند. جهش در این ژن‌ها همچنین ممکن است باعث کاهش سنتز و ترشح سایر هورمون‌های هیپوفیز نیز شود. در بعضی موارد، کمبود هورمون رشد نتیجه کمبود هورمون آزاد کننده هورمون رشد است، در این صورت ترشح هورمون رشد ممکن است با تزریق هورمون آزاد کننده هورمون رشد تحریک شود.

در موارد دیگر، سلول‌های غده هیپوفیز در بخش قدامی یا سلول‌های سومروتروف قادر به تولید هورمون رشد نیستند، یا خود هورمون از نظر ساختاری غیر طبیعی است و فعالیت تحریک رشد کمی‌ دارد. علاوه بر این، قد کوتاه و کمبود هورمون رشد اغلب در کودکانی که به کوتولگی روانی مبتلا هستند، مشاهده می‌شود که این اختلال ناشی از محرومیت‌های شدید عاطفی است. هنگامی‌که کودکان مبتلا به این اختلال از محیط استرس‌زا و ملتهب خارج می‌شوند، عملکرد غدد درون ریز و سرعت رشد آن‌ها به حالت عادی باز می‌گردد.

كودكان مبتلا به كمبود هورمون رشد در بدو تولد از نظر اندازه طبیعی هستند، اما عقب ماندگی رشد در دو سال اول زندگی آشكار می‌شود. رادیوگرافی (تصویربرداری با اشعه ایکس) از ناحیه اپی‌فیز استخوان‌ها، عقب ماندگی رشد را نسبت به سن فرد نشان می‌دهد. در افراد مبتلا به کوتولگی اگرچه بلوغ اغلب به تأخیر می‌افتد، اما احتمال باروری و زایمان کودکان عادی در در زنان مبتلا به این اختلال وجود دارد.

کمبود هورمون رشد اغلب با تزریق هورمون رشد درمان می‌شود. اما دستیابی به هورمون رشد برای سالیان طولانی بسیار محدود بود، زیرا این هورمون تنها از غده هیپوفیز انسان به دست می‌آمد. در سال 1985، استفاده از هورمون رشد طبیعی در ایالات متحده امریکا و چندین کشور دیگر به دلیل احتمال آلوده بودن این هورمون به یک نوع عامل بیماری‌زا معروف به «پریون» (Prion) متوقف شد. این پریون باعث ایجاد بیماری مهلکی به نام « کرتزفلدت-جاکوب» (Creutzfeldt-Jakob) می‌شود. در همان سال، دانشمندان با استفاده از «فناوری DNA نوترکیب» (Recombinant DNA Technology) توانستند نمونه انسانی بیوسنتزیکی را از هورمون رشد تولید کنند که آن را «Somatrem» نامیدند. با این پیشرفت توان تولید نامحدود هورمون رشد به صورت ایمن و بهداشتی ایجاد شد.

کودکانی که کمبود هورمون رشد دارند به تزریق هورمون رشد نوترکیب پاسخ می‌دهند و  اغلب این کودکان پس از طی دوره درمان با هورمون رشد، به رشد عادی می‌رسند، این در حالی است که، برخی از کودکانی که دچار ناتوانی ژنتیکی در تولید هورمون رشد هستند، در پاسخ به مصرف هورمون رشد دارویی پاسخ ایمنی نشان داده و آنتی‌بادی تولید می‌کنند. كودكان با قد كوتاه كه دچار كمبود و اختلالات هورمون رشد نیستند نيز ممكن است در پاسخ به تزريق هورمون رشد، البته با دوزهای زیاد، رشد عادی از خود نشان دهند.

یک شکل نادر از قد کوتاه ناشی از عدم حساسیت ارثی نسبت به عملکرد هورمون رشد است. این اختلال به «کوتولگی لارون» (Laron Dwarfism) معروف است و با گیرنده‌های غیر طبیعی هورمون رشد شناخته می‌شود، که منجر به کاهش تحریک تولید IGF-1 توسط هورمون رشد شده و در نهایت رشد بدن را تضعیف می‌کند.

در این اختلال غلظت هورمون رشد در سرم خون به دلیل عدم وجود فعالیت مهاری IGF-1 در ترشح هورمون رشد، زیاد است. کوتولگی همچنین ممکن است در اثر عدم حساسیت بافت استخوانی و سایر بافت‌ها به IGF-1 ایجاد شود که این عدم حساسیت در اثرکاهش عملکرد گیرنده‌های IGF-1 اتفاق می‌افتد.

کمبود هورمون رشد اغلب در بزرگسالی ادامه می‌یابد، اما برخی از افراد مبتلا به کمبود هورمون رشد در کودکی، در بزرگسالی ترشح هورمون رشد طبیعی دارند. کمبود هورمون رشد در بزرگسالان با خستگی، کاهش انرژی، خلق و خوی افسرده، کاهش قدرت عضلانی، کاهش حجم عضلات، پوست نازک و خشک، افزایش بافت چربی و کاهش تراکم استخوان‌ها همراه است. با این که درمان با هورمون رشد برخی از این ناهنجاری‌ها را معکوس کرده و از بین می‌برد اما می‌تواند باعث احتباس مایعات بدنی، «دیابت قندی» (Diabetes Mellitus) و فشار خون بالا در افراد تحت درمان شود.

افزایش بیش از حد هورمون رشد

تولید بیش از حد هورمون رشد بیشتر در اثر تومور خوش خیم یا آدنوما (Adenoma) سلول‌های سوماتوتروف غده هیپوفیز ایجاد می‌شود. در بعضی موارد، تومور‌های موجود در ریه یا جزایر لانگرهانس لوزالمعده می‌توانند هورمون تحریک کننده هورمون رشد را تولید کنند. این امر سلول‌های سوماتوتروف در غده هیپوفیز را برای تولید هورمون رشد تحریک می‌کند.

فیلم آموزش زیست شناسی 2 – زیست پایه یازدهم در فرادرس

کلیک کنید

در موارد نادر، تولید غیر عادی هورمون رشد توسط سلول‌های تومور در بافت‌های مختلف که در حالت عادی هورمون رشد تولید نمی‌کنند، باعث افزایش بیش از حد هورمون می‌شود. تومورهای سوماتوتروفی در کودکان بسیار نادر هستند و باعث رشد بیش از حد شده که ممکن است منجر به افزایش قد شدید (غول پیکری) و بروز ویژگی‌های آکرومگالی در آن‌ها شود.

آکرومگالی منجر به بزرگ شدن قسمت‌های دیستال یا استخوان‌های پهن بدن از جمله دست، پا، چانه و بینی می‌شود. این بزرگ شدن به دلیل رشد بیش از حد غضروف، عضله، بافت زیر جلدی و پوست اتفاق می‌افتد. بنابراین، بیماران مبتلا به آکرومگالی دارای  فک برجسته، بینی بزرگ و دست و پا بزرگ هستند در این بیماران همچنین بزرگ شدن بیشتر بافت‌های دیگر از جمله زبان، قلب، کبد و کلیه‌ها نیز مشاهده می‌شود.

علاوه بر اثراتی که تولید بیش از حد هورمون رشد بر بدن دارد، گاهی وجود یک تومور هیپوفیز به خودی خود می‌تواند سردردهای شدید در فرد به وجود آورد و فشار تومور بر کیاسمای نوری یا چلیپا می‌تواند باعث نقص در بینایی فرد شود.

از آنجا که عملکرد متابولیکی هورمون رشد با عملکرد انسولین متضاد است، برخی از بیماران مبتلا به آکرومگالی دچار دیابت می‌شوند. سایر مشکلات مرتبط با آکرومگالی شامل فشار خون بالا، بیماری قلبی عروقی و آرتروز هستند. بیماران مبتلا به آکرومگالی همچنین با خطر ابتلا به تومورهای بدخیم روده بزرگ نیز روبرو می‌شوند.

برخی از تومورهای ایجاد شده در سلول‌های سوماتوتروف نیز هورمون «پرولاکتین» (Prolactin) تولید می‌کنند که ممکن است باعث ایجاد شیر غیر طبیعی یا ریزش شیر (گالاکتوره) در فرد مبتلا شود. بیماران مبتلا به آکرومگالی معمولاً می‌توانند با جراحی و برداشتن تومور هیپوفیز مورد درمان قرار گیرند. آن‌ها همچنین می‌توانند با پرتودرمانی یا با داروهایی مانند «Pegvisomant» که اتصال هورمون رشد به گیرنده‌های آن را مسدود می‌کند، درمان شوند و یا با مصرف آنالوگ‌های سنتزی با طول عمر زیاد سوماتواستاتین که مانع ترشح هورمون رشد می‌شوند، مورد معالجه قرار بگیرند.

اگر مطالعه مطلب بالا برای شما مفید بود، آموزش‌های زیر به شما پیشنهاد می‌شود:

• مجموعه آموزش‌های علوم پزشکی
• آموزش بافت شناسی عمومی
• مجموعه آموزش‌های زیست‌شناسی
• گلبول سفید -- به زبان ساده
• لیپید چیست؟ -- به زبان ساده
• کبد چرب چیست؟ -- به زبان ساده