Fysiologie: Groeihormoon en IGF-1

Fysiologie: Groeihormoon en IGF-1

Groeihormoon en IGF-1

De adenohypofyse maakt, zoals eerder al besproken, verschillende hormonen aan. Een van deze hormonen is het groeihormoon (GH), ook wel somatotropine genaamd. Zoals zijn naam al suggereert, induceert het groeihormoon groeiprocessen, door de productie en afgifte van groeifactoren (IGF-1) te stimuleren.  

Groeihormoon en IGF-1

GH heeft zowel een directe als indirecte werking, waar we nader op in gaan. Eerst de indirecte effecten van GH:

GH stimuleert de lever tot aanmaak van de zogenaamde ‘insulin-like growth factor’ (IGF). Er zijn verschillende typen IGF (groeifactor), maar voor de huidige cursus is alleen type 1 is van belang.

IGF-1 wordt voornamelijk (75%) door de lever geproduceerd als endocrien hormoon. Daarnaast kan het ook in perifere weefsels als paracien/autocrien hormoon worden aangemaakt.

99% van IGF-1 is gebonden aan transporteiwitten.

Groeihormoon en IGF-1

GH zorgt voor de productie van IGF-1 door de lever, met alle gevolgen van dien, maar heeft zelf ook een directe werking op groeiprocessen: GH stimuleert lipolyse en glycolyse, zodat er energie vrijkomt voor spieraanmaak. Daarnaast inhibeert GH glucose-opname door spier- en vetcellen wat ertoe leidt dat het lichaam vet moet gaan verbranden. Ook op kraakbeen zou GH een direkt stimulerend effect hebben, hoewel dat nog onderwerp is van onderzoek en discussie.

Groeihormoon en IGF-1

GH heeft dus zowel een directe werking (op vetten), als een indirecte werking (via IGF-1 productie dat invloed heeft op bot en spieren) op weefsels, waardoor cellen zowel vermeerderen als groter worden.

GH zorgt voor de groei van botten, maar ook van normale weefsels, zoals spieren.

De effecten van GH:

  • Het stimuleert de productie van ‘insulin-like growth factor’ (IGF-1) door de lever
  • Het stimuleert de groei van botten en spieren
  • Het laat insulineresistentie toenemen

De effecten van GH op de lengtegroei en eiwitsynthese zijn geen directe effecten, maar worden gemedieerd door IGF.

GH werkt als een soort antagonist van insuline, om ervoor te zorgen dat er genoeg glucose/energie beschikbaar is om de groeiprocessen goed te laten verlopen.

Vraag 1:

  • Stimuleert lipolyse
  • Remt glycolyse
  • Remt botgroei

Een van de effecten van GH is? 

Groeihormoon en IGF-1

IGF-1 wordt gedurende het hele leven geproduceerd. Echter, de aanmaak van IGF-1 is het hoogst tijdens de groeispurt in de puberteit.

IGF-1 werkt in op verschillende lichaamsweefsels, voornamelijk op: skeletspieren, kraakbeen, bot, de lever en longen. Daarnaast is het cruciaal voor de ontwikkeling van neuronen.

IGF-1 heeft insuline-achtige effecten, doordat het de opname van glucose stimuleert, maar reguleert ook celgroei en ontwikkeling.

IGF-1 stimuleert botgroei vanuit de epifysairschijven, door de chondrocyten kraakbeen te laten aanmaken. Echter, na de puberteit zijn deze schijven vrijwel geheel verbeend. IGF-1 kan dan wel nog osteoblasten stimuleren tot de aanmaak van bot. 

Eenmaal gebonden aan zijn celreceptor (IGF-1-receptor), stimuleert IGF-1 de cel tot proliferatie: het activeert tyrosine kinase en laat zo de MAP kinase pathway activeren, met celgroei en –deling als gevolg.

Groeihormoon en IGF-1

Samengevat zijn de effecten van GH op lengtegroei gemedieerd door de volgende mechanismen:

  1. Door activatie van de MAPK/ERK pathway. Dit veroorzaakt celdeling en –proliferatie van chrondrocyten (kraakbeencellen).
  2. Door activatie van de JAK-STAT signaleringspathway, wat leidt tot de productie van IGF-1 door de lever. IGF-1 zorgt voor weefsel- en botgroei.

Het groeihormoon heeft naast het stimuleren van groei ook andere effecten, zoals effecten op hart en bloedvaten, cholesterol metabolisme en cognitie.

Groeihormoon en IGF-1

PRODUCTIE:

GH-secretie wordt onder andere door de volgende stoffen/processen gestimuleerd:

  • GHRH
  • Ghreline
  • Geslachtshormonen (in de puberteit)
  • Oestrogeen
  • Indirect door een hypoglykemie, dat de secretie van somatostatine remt
  • Vasten
  • Zware fysieke inspanning

 

GH-secretie wordt onder andere door de volgende stoffen/processen geremd:

  • Somatostatine
  • Een reeds hoge concentratie van GH en IGF-1
  • Een hyperglykemie
  • Glucocorticoïden

Groeihormoon en IGF-1

GH-productie wordt hoofzakelijk gereguleerd door het ‘growth hormone releasing hormone’, GHRH, en somatostatine. GHRH stimuleert de aanmaak van GH, terwijl somatostatine de productie van GH remt.

Er is hierbij sprake van een negatieve feedback loop: wanneer het bloed veel GH bevat, wordt de productie van somatostatine gestimuleerd, waardoor de concentratie GH zal gaan afnemen. Wanneer er een hoge concentratie IGF-1 is, zal de productie van GHRH ook afnemen. 

Vraag 2:

  • Stimuleert
  • Remt

Somatostatine ...... de productie van GH. Welk woord hoort er op de puntjes?

Groeihormoon en IGF-1

Overige factoren die een rol spelen bij de afgifte van GH:

  • Oestrogenen stimuleren de afgifte van GHRH, leidend tot een verhoogde GH-secretie
  • De schildklierhormonen T3 en T4 zorgen voor een verhoogde sensibiliteit voor GHRH van de somatotrope cellen in de adenohypofyse, leidend tot een verhoogde GH-secretie
  • Een hoge glucoseconcentratie stimuleert somatostatine-secretie
  • Een hoge concentratie aan GH en IGF-1 stimuleren somatostatine-secretie 

Groeihormoon en IGF-1

Iedere 3 uur vindt er een secretiepiek van GH vanuit de adenohypofyse plaats. Daarnaast heeft de productie specifieke pieken tijdens de eerste paar uren van slapen, tijdens vasten en stress. Na maaltijden wordt GH-secretie juist geremd.

GH-secretie wordt gestimuleerd door vasten of een chronisch eiwittekort. GH zorgt dan voor lipolyse, om het lichaam toch van energie te voorzien.

Daarnaast wordt de GH-secretie gestimuleerd door een hoge concentratie aminozuren in het bloedplasma, bijvoorbeeld na een eiwitrijke maaltijd. Dit bevordert de eiwitsynthese.

Ook stimuleert zware fysieke inspanningen de GH secretie.

GH-secretie neemt na de puberteit af, met als gevolg dat men op oudere leeftijd minder vetvrije massa ontwikkelt en juist meer vetmassa.

 

Overig:

Insuline stimuleert de aanmaak van IGF-1; diabetes patiënten hebben om deze reden dan ook een verminderde IGF-1 productie.

Cortisol (stresshormoon) werkt als een soort antagonist van GH: het breekt spieren en remt celdeling af.

Vraag 3:

  • Het remt GH-secretie
  • Het stimuleert GH-secretie
  • Dit heeft geen invloed op de GH-secretie
Wat voor effect heeft vasten of een chronisch eiwittekort op GH-secretie?

Aandoeningen

Ongeveer 1 op de 10.000 volwassenen heeft een GH-tekort. Gevolgen hiervan zijn o.a. toename in buikvet, afname in spiermassa en afname van botdichtheid. De diagnose van een GH-tekort wordt gesteld d.m.v.  het meten van de IGF-1 waarden in het bloed en d.m.v. GH stimulatietesten zoals de GHRH-arginine test of de Insuline Tolerantie Test. Behandeling bestaat uit toediening van GH.

Wanneer de hypofyse te veel GH produceert in de periode van de puberteit, kan er ‘reuzengroei’ optreden: de botgroei van deze mensen is door GH dan in extreme mate gestimuleerd. Doordat de symptomen pas langzaam op gang komen, wordt de aandoening veelal laat opgemerkt. Reuzengroei wordt gediagnosticeerd door het herhaaldelijk meten van de GH- en IGF-1-concentratie in het bloed, soms met een CT- of MRI-scan ter aanvulling. De aandoening kan behandeld worden met o.a.: een somatostatineanaloog (octreotide), een GH-antagonist (pegvisomant) of, wanneer de aandoening wordt veroorzaakt door een hypofyse-adenoom een transsfenoïdale resectie of radiotherapie.

Aandoeningen

Als dit GH-overschot optreedt na de puberteit (nadat de groeischijven gesloten zijn), treedt er acromegalie op, een aandoening waar ongeveer 60 op de 1 miljoen mensen aan leidt. De patient krijgt dan wel vergrote acra (neus, onderkaak, oren, handen en voeten), maar omdat de groeischijven gesloten zijn, neemt de lichaamslengte niet toe.

Veelal wordt het overschot veroorzaakt door een hypofyse-adenoom. 

De klachten of symptomen van acromegalie zijn doorgaans zeer karakteristiek.  Uitgesproken vermoeidheid en slaapstoornissen zijn soms de eerste verschijnselen. Door het overschot aan groeihormoon worden handen en voeten groter en meer opgezwollen, zodat bijvoorbeeld ringen dan te nauw worden of soms zelfs moeten worden doorgezaagd. Vaak neemt ook de schoenmaat toe. Ook kunnen gelaatstrekken veranderen, vooral door vergroting van de onderkaak en toename van huidplooien. Dan kan zelfs een zogeheten onderbeet ontstaan en de tanden kunnen verder uit elkaar gaan staan. Door een vergroting van de tong ontstaat soms het probleem van vaak op de tong bijten en snurken in de slaap doordat de tong dan naar achteren schuift. Overmatige transpiratie kan ook een belangrijk probleem zijn. Ongeveer een derde van de patiënten met acromegalie krijgt diabetes mellitus (suikerziekte). Sommige patiënten hebben tintelingen of pijn in de vingers. Deze klacht wordt ook wel aangeduid als het carpaal-tunnel syndroom. Tenslotte klagen veel patiënten met acromegalie over gewrichtspijnen en stijfheid.

 

 

 

 

 

Acromegalie wordt op dezelfde wijze gediagnosticeerd en behandeld als reuzengroei.

Aandoeningen

Reuzengroei:

Aandoeningen

Acromegalie (rechts):