Somatotropin

Somatotropin ist ein Polypeptid, das aus einer Sequenz von 191 Aminosäuren besteht und ein Molekulargewicht von etwa 22.000 Dalton besitzt.

Das menschliche Genom enthält auf dem Chromosom 17 mehrere Gene, die für verschiedene Somatotropin-Varianten kodieren. Durch alternatives Splicing entsteht ein etwas kleineres Somatotropin-Molekül, dessen Konzentration im Serum ca. 10 % des Gesamt-Somatotropins ausmacht. Homologe Proteine sind Prolaktin und das humane Plazentalaktogen.

Somatotropin wird in den azidophilen, somatotropen Zellen der Adenohypophyse gebildet und pulsatil freigesetzt. Im Blut zirkuliert es überwiegend ungebunden und weist eine Plasmahalbwertszeit von 20 bis 50 Minuten auf. Durch Bindung an GHBP wird die pulsatile Hormonsekretion der Hypophyse ausgeglichen.

Wirkmechanismus

Somatotropin bindet an den Somatotropin-Rezeptor, der zur Familie der Typ-I-Zytokinrezeptoren gehört. Dieser findet sich insbesondere in Hepatozyten und Chondrozyten. Nach Bindung von Somatotropin kommt es u.a. zur Aktivierung des MAPK- und JAK-STAT-Signalwegs.

Obwohl Somatotropin direkte Effekte auf das Zielgewebe hat, werden viele seiner Wirkungen indirekt durch IGF-1 vermittelt, das insbesondere in der Leber gebildet wird. Auf diesem Weg hat Somatotropin eine Vielzahl von anabolen Wirkungen:

• Stimulation des Wachstums von Knochen, Muskeln und Eingeweiden
• Fettstoffwechsel: gesteigerte Lipolyse, z.T. vermittelt durch Sensibilisierung der Adipozyten gegenüber Katecholaminen
• Eiweißstoffwechsel: erhöhte Aminosäureaufnahme, gesteigerte Proteinsynthese und verzögerte Oxidation von Proteinen
• Kohlenhydratstoffwechsel: initial Stimulation der Insulinausschüttung, in einer zweiten Phase insulin-antagonistische (diabetogene) Wirkungen (Hemmung der Glukoseaufnahme und Förderung der Glukoneogenese)
• Steigerung der Natrium-, Kalium- und Wasserretention in der Niere
• Bildung von Calcitriol: dadurch erhöhte Resorption von Kalzium und Phosphat (für die Mineralisierung des Knochens)
• Steigerung der Erythropoese
• Stimulation von T-Lymphozyten und Makrophagen

Somatotropin kann zudem zu einer verminderten Ausschüttung von SHBG führen.^[1]

Regulation

Auf der somatotropen Achse wird die Synthese und Sekretion von Somatotropin durch GHRH aus dem Hypothalamus stimuliert. Da GHRH pulsatil freigesetzt wird, zeigt sich auch eine gewisse Rhythmik in der GH-Sekretion mit höchsten Spiegeln nachts, meist nach Einsetzen des Tiefschlafs. Die Somatotropin-Spiegel sind währender der Pubertät erhöht und sinken mit zunehmendem Alter ab.

Somatostatin, das kontinuierlich in der medialen Area preoptica und im Gastrointestinaltrakt gebildet wird, führt zu einer basalen Hemmung der GH-Sekretion. IGF-1, das Zielhormon von Somatotropin, bewirkt eine negative Rückkopplung auf die GH-Sekretion.

Weiterhin wirkt eine Vielzahl von Faktoren direkt oder indirekt fördernd und hemmend auf die Somatotropinausschüttung. Fördernd wirken z.B.:

• proteinreiche Mahlzeiten (v.a. Arginin)
• Hypoglykämie
• Glukagon
• Schilddrüsenhormone
• TRH
• Ghrelin
• Östrogene, Androgene, Testosteron, DHEA
• Dopamin, Serotonin, Noradrenalin
• NREM-Schlaf
• Sport
• körperlicher Stress
• Trauma
• Medikamente: Clonidin, L-Dopa, Dopaminagonisten
• Hypokalorische Zustände (Kachexie, chronische Mangelernährung, Sepsis): jedoch führt eine einhergehende Somatotropin-Resistenz zu erniedrigten IGF-1-Spiegeln

Hemmend wirken u.a.:

• Hyperglykämie
• Glukokortikoidexzess
• Gestagene
• Adrenalin
• Kälte
• Hyperlipidämie, Adipositas

Eine verminderte Wirkung von Somatotropin kann verschiedene Ursachen haben, beispielsweise:

• Defekte der Somatotropinsynthese (z.B. GHRH-Rezeptormutation, Mutationen der Transkriptionsfaktoren Pit-1 oder Prop-1)
• Mutationen des Somatotropin-Rezeptors (Laron-Syndrom)
• verminderte IGF-1-Bildung (z.B. bei Leberinsuffizienz, Mangelernährung)

Bei Kindern führt ein Somatotropin-Mangel zu hypophysärem Minderwuchs und Wachstumsretadierung. Bei Erwachsenen kommt es zu einem Wachstumshormonmangel, der metabolische Störungen unterschiedlicher Ausprägung zur Folge haben kann. Darüber hinaus kann auch eine Hypophysenvorderlappeninsuffizienz auftreten.

Umgekehrt bedingt ein Überschuss an Somatotropin einen Gigantismus, einen hypophysären Riesenwuchs bzw. eine Akromegalie. Häufigste Ursache ist ein hormonproduzierendes Adenom des Hypophysenvorderlappens.

Material

Für die Untersuchung wird 1 ml Serum benötigt.

Referenzbereiche

Wichtig: Die Abnahmebedingungen müssen streng eingehalten werden. Die Referenzwerte gelten für eine nüchterne Blutabnahme um 8.00 Uhr morgens.

• postpubertär: 0 bis 8 ng/ml
• präpubertär: 1 bis 10 ng/ml
• Neugeborene: 15 bis 40 ng/ml
• Nabelschnurblut: 10 bis 50 ng/ml

(Umrechnungsfaktor: ng/ml x 46,5 = pmol/l)

Hinweis: Die Einzelbestimmung von Somatotropin ist aufgrund der variablen pulsatilen Sekretion in vielen Fällen wenig aussagekräftig.

Weiterführende Diagnostik

Statt der Bestimmung des GH-Wertes kann das Bindungsprotein 3 für IGF-1, das IGFBP-3, als Parameter für die Funktion von Somatotropin dienen.

Bei Verdacht auf einen GH-Mangel kann bei Kindern zusätzlich eine Beurteilung der Geschlechtsentwicklung (Tanner-Stadien) sowie eine Bestimmung des Knochenalters durchgeführt werden. Zudem gibt es eine Reihe verschiedener endokrinologischer Funktionstests.

Endokrinologische Funktionstests

• STH-Suppressionstest
• GHRH-Test
• Arginin-Test
• GHRH-Arginin-Test
• Insulin-Hypoglykämie-Test
• Clonidin-Test

Interpretation

• Ein Wachstumshormonmangel gilt erst als bewiesen, wenn 2 der 3 als spezifisch geltenden Stimulationstest pathologisch ausfallen (z.B. GHRH-Test, Arginin-Test, Insulin-Hypoglykämie-Test).
• Ein GH-Anstieg in den Funktionstests auf ≥ 10 ng/ml schließt einen GH-Mangel aus.
• Ein geringer oder fehlender Anstieg kann auch beim Gesunden vorkommen.

• Somatropin, ein rekombinant hergestellte Form von Somatotropin, wird bei Wachstumshormonmangel und anderen Ursachen eines Kleinwuchses eingesetzt.
• Der Somatotropin-Antagonist Pegvisomant findet eine Anwendung bei Akromegalie.

• Schmidt RF, Lang F. Physiologische des Menschen, 30. Auflage, Springer, 2007
• Klinke R, Pape HC, Silbernagl S. Physiologie, 5. Auflage, Thieme, 2005
• Suttorp N et al., Harrisons Innere Medizin. 19. Auflage. Berlin. ABW Wissenschaftsverlag; 2016
• Labormedizin.de, abgerufen am 29.01.2021