Chức năng của hormon sinh trưởng (growth hormone)

Hormon sinh trưởng, khác với các hormon khác do thùy trước tuyến yên tiết ra là nó không thực hiện chức năng thông qua một tuyến nội tiết khác mà ảnh hưởng đến hầu như toàn bộ các mô bào trong cơ thể.

Phát triển của xương và sụn - vai trò của somatomedins

GH không làm tăng quá trình phát triển và phân chia của những tế bào tiền sụn một cách rõ ràng trong môi trường nuôi cấy nhân tạo nhưng làm tăng quá trình phát triển của mô sụn khi tiêm trực tiếp cho động vật. Như vậy, GH có tác động gián tiếp đến mô sụn và xương. Nghiên cứu cho thấy GH kích thích gan sản xuất một số protein có kích thước nhỏ (khối lượng phân tử trong khoảng 4500 đến 7500) gọi là các somatomedin có tác dụng kích thích mô xương và sụn phát triển. Một số somatomedin có tác dụng tăng cường quá trình lắng đọng chondroitin sulfate và collagen (những yếu tố cần thiết cho quá trình hình thành và phát triển của xương và sụn). Các somatomedin có tác động tương tự nhau nhưng có thể chỉ khác nhau về mức độ kích thích.

Khi đầu xương gắn với thân xương, xương không có khả năng phát triển về chiều dài nhưng vẫn có khả năng tăng độ dày do quá trình tạo xương vẫn sảy ra ở màng xương. Chính vì vậy, GH dù có được tiết nhiều sau thời kỳ trưởng thành vẫn không có khả năng làm tăng chiều cao cơ thể. Tuy nhiên, quá dư thừa GH chỉ kích thích phần thân xương tăng chiều dày. Phần chiều dày thân xương dư thừa không gắn được với đầu xương sẽ làm xương có hình dạng không cân đối. Ví dụ về hiện tượng này là dô xương hàm, dô xương trán...

Với nồng độ rất thấp somatomedin đã có tác dụng tưong tự như một GH ở nồng độ rất cao chứng tỏ hầu hết chức năng trao đổi chất của GH không thông qua ảnh hưởng trực tiếp của nó đến các mô mà thông qua tác dụng của các somatomedin.

Điều tiết tuyến yên tiết hormon sinh trưởng

Đã một thời gian rất dài người ta tin rằng quá trìnhg tiết GH chỉ sảy ra khi cơ thể đang tăng trưởng và dừng lại ở tuổi trưởng thành. Điều này khác xa với thực tế vì mức độ tiết GH ở cả hai thời kỳ này gần như tương đương nhau. Hơn nữa, sự tiết GH thay đổi liên tục (trong thời gian tình bằng phút) phụ thuộc vào các yếu tố dinh dưỡng và stress như tình trạng đói, hạ glycemia (hypoglycemia) hoặc nồng độ fatty acid trong máu quá thấp, vận động, bị kích thích hay bị chấn thương. GH cũng có thể được tăng tiết trong hai giờ đầu của giấc ngủ sâu.

Nồng độ trung bình của GH trong máu người trưởng thành khoảng 3 millimicrogam /ml và ở trẻ em là 5 millimicrogam/ml. Khi lượng protein hay carbonhydrate dự trữ cạn kiện, nồng độ này tăng rất cao và có thể tời mức 50 millimicrogram/ml. Nếu tiêm một số amino acid như arginine có thể làm tăng tiết GH.

Giảm protein trong tế bào một cách từ từ có quan hệ chặt chẽ hơn với quá trình tiết GH so với sự thay đổi nồng độ glucose. Kết quả nghiên cứu cho thấy dinh dưỡng protein có quan hệ mật thiết với GH. Chính vì vậy, điều chỉnh protein trong khẩu phần cần được ưu tiên khi muốn điều tiết quá trinhg tiết GH.

Quá trình tiết GH chịu ảnh hưởng bởi growth hormone releasing hormone (GHRH) và growth hormone inhibitory hormone (GHIH) (hay somatostatin) do vùng dưới đồi thị tiết ra và vận chuyển xuống tuyến yên qua hệ thống mạch cửa dưới đồi-tuyến yên (đã được đề cập ở phần trước). GHRH do nhân giữa bụng (ventromedial nucleus) của vùng dưới đồi tiết ra trong khi qua GHIH được điều khiển tại vùng lân cận với nhân này (cũng nằm trong vùng dưới đồi thị). Ventromedial nucleus còn mẫn cảm với hypoglycemia và gây cảm giác đói. Vì vậy ta có lý do để tin rằng một số tín hiệu làm thay đổi cảm giác thèm ăn có mối quan hệ với sự tiết hormon sinh trưởng (GH) như tình trạng quá xúc động, cơ thể bị tổn thương, stress... Thực nghiệm cũng cho thấy cholamine, dopamine, serotonin (do các hệ thống các nhau của vùng dưới đồi tiết ra) cũng làm tăng tiết GH.

Hầu hết các cơ chế điều khiển tiết GH thông qua GHRH. Tuy nhiên cũng cần lưu ý rằng somatostatin còn được các tế bào delta của đảo tụy tiết ra và có khả năng ức chế tế bào alpha, beta của đảo tụy tiết insulin và glucagon tương tự như quá trình ức chế tuyến yên tiết GH. Điều này chứng tỏ somatostatin có vai trò quan trọng trong điều khiển các hệ thống nội tiết.

Cơ chế điều khiển tiết GH và thông tin phản hồi sẽ tiếp tục được cập nhật. (Mời viết bổ sung!)

Rối loạn tiết hormon sinh trưởng

1. Panhypopituitarism: Giảm tiết tất cả các loại hormon của thùy trước tuyến yên. Hiện tượng này có thể gặp từ lúc sơ sinh hay muộn hơn, trong bất kỳ giai đoạn sinh trưởng nào.

2. Dwarfism (nhỏ bé, còi cọc, tí hon): Có thể do thiểu năng tiết hormon của thùy trước tuyến yên trong thời kỳ đầu. Các phần của cơ thể vẫn có thể cân xứng với nhau nhưng toàn bộ cơ thể có kích thước nhỏ hơn bình thường. Một em bé 10 tuổi mắc hội chứng này có thể trông chỉ như một em bé 4-5 tuổi hay một thanh niên 20 tuổi trông chỉ như một em bé 7-10 tuổi.

Tuyến giáp và tuyến thượng thận của những người mắc hội chứng này vẫn có chức năng bình thường nhưng do cơ thể có kích thước nhỏ nên không cần nhiều hormon kích thích tuyến giáp trạng (thyroid stimulating hormone) và adrenocorticotropic hormone. Trí não phát triển bình thường. Nếu do thiếu hụt tất cả các loại hormon tuyến yên (panhypopituitary dwarf) sẽ không đủ lượng hormon sinh sản cần thiết, không đạt được đủ mức độ thành thục. Nếu chỉ thiếu hormon sinh trưởng, cơ thể vẫn có thể có chức năng tiết hormon sinh sản, thành thục và sinh sản. Một số trường hợp hiếm gặp (Lorain dwarf), GH vẫn được tiết ra ở mức độ bình thường nhưng somatomedins không được sản xuất.

GH ở các loài động vật khác nhau và chỉ có tác dụng với các cá thể của chính loài đó hay các cá thể của loài khác rất gần với nó. GH của các động vật không phát huy tác dụng được với người. Vì vậy, hormon sinh trưởng của người (human growth hormone - hGH) được dùng để phân biệt với GH của các động vật khác. Thật khó có đủ lượng hGH từ tuyến yên của người bình thường để điều trị cho những bệnh nhân thiểu năng tiết GH. May thay, hGH có thể được vi khuẩn Escherichia coli tổng hợp với kỹ thuật DNA tái tổ hợp (recombinant DNA technology) và được dùng trong y học.

3. Panhypopituitarism ở người trưởng thành có thể do hai loại khối u (craniopharyngiomas và chromophobe) chèn ép tuyến yên đến khi chức năng của các tế bào tuyến yên bị giảm trầm trọng hay bị đình trệ hoàn toàn. Bệnh cũng có thêt do huyết khối hình thành trong động mạch nuôi tuyến yên (trường hợp này hay gặp khi phụ nữ bị sốc tuần hoàn máu sau khi sinh).

Ảnh hưởng của chứng bệnh này bao gồm: Giảm chức năng tuyến giáp trạng (hypothyroidism), giảm tiết glucocorticoid của tuyến thượng thận, ức chế tiết hormon sinh sản. Ngoại trừ hiện tượng rối loại khả năng sinh sản, các triệu chứng khác có thể được hạn chế bằng cách tiêm hormon vỏ thượng thận và hormon tuyến giáp trạng.

4. Giantism (chứng khổng lồ): Thường do các tế bào acildophil (các tế bào sản xuất GH) hoạt động quá mức hoặc thậm chí do khối u tế bào acildophil trong tuyến yên. GH được sản xuất với một lượng lớn, tất cả các mô phát triển nhanh quá mức và cơ thể có thể trở thành người khổng lồ.

Người mắc hội chứng này thường bị hyperglycemia, tăng quá trình phân chia của tế bào beta trong đảo tụy nên khoảng 10% bị mắc tiểu đường.

Nếu khối u acildophil không được điều trị, bệnh nhân dễ mắc chứng thiểu năng tuyến yên do tuyến bị phá hủy và có thể bị chết trước khi đến tuổi trưởng thành. Nếu được phát hiện sớm, khối u có thể được loại bỏ bằng phẫu thuật hay xạ trị.

5. Acromegaly: Nếu khối u acildophil hình thành khi đã qua tuổi trưởng thành, cơ thể sẽ không tăng được về chiều cao nhưng các mô mềm và các xương nhỏ ở bàn chân, bàn tay tiếp tục phát triển và xương tăng về độ dày; các xương sơ cấp (hình thành do quá trình cốt hóa màng) như các xương vùng sọ, vùng mặt vẫn tiếp tục phát triển dẫn đến các hiện tượng như cằm dô, trán dô, bàn chân và bàn tay to, mũi to quá cỡ, lưng gù, các cơ quan như lưỡi, gan, thận...có kích thước quá cỡ.

Quan hệ vùng dưới đồi thị - Thùy sau tuyến yên

Thùy sau tuyến yên (posterior pituitary) được gọi là thùy thần kinh với các tế bào có đặc điểm của tế bào thần kinh (các pituicytes)chiếm đa số. Tuy nhiên, các pituicyte không tiết hormon mà đóng vai trò như cấu trúc hỗ trợ cho các dây thần kinh từ nhân trên thị (supraoptic nucleus) và nhân cạnh buồng não (paraventricular nucleus) thuộc phần dưới đồi. Các đường dẫn thần kinh này đi xuống thùy sau tuyến yên theo cuống tuyến yên (pituitary stalk). Đầu mút của các dây này kết thúc ở các mao mạch trong thùy sau tuyến yên và tiết hai loại hormon là antidiuretic hormone (ADH) (còn được gọi là vasopressin) và oxytocin.

Nếu cắt cuống tuyến yên tại chỗ tiếp giáp với tuyến, hai hormon này được tiết bình thường sau vài ngay nhưng sau đó quá trình tiết được thực hiện tại các đầu mút bị cắt tại vùng dưới đồi chứ không phải tại các đầu mút tận cùng trong tuyến yên. Như vậy, hormon đựoc tiết từ các nhân trong phần dưới đồi thị và được vận chuyển xuống thùy sau tuyến yên bởi các protein vận chuyển (các neurophysin). Quá trình vận chuyển này mất khoảng vài ngày.

ADH được tạo thành trong supraoptic nucleus còn oxytocin được tiết từ paraventricle nucleus.

Trong điều kiện nghỉ ngơi, một số lượng lớn hai hormon này được chứa trong các hạt tiết trong thùy sau ở trạng thái kết hợp lỏng lẻo với neurophysin tương ứng. Khi có kích thích đặc hiệu, cả hormon và neurophysin đều được tiết ra. Sự tách hormon khỏi các neurophysin chỉ sảy ra tức thì. Chức năng của các neurophysin sau khi tách khỏi hormon tại các đầu mút thần kinh vẫn đang được nghiên cứu.

Tính chất hóa học của antidiuretic hormone và oxytocin

Cả hai hormon này đều là các peptide có 9 amino acid:

Vasopressin: Cys-Tyr-Phe-Gln-Asn-Cys-Pro-Arg-GlyNH2

Oxytocin: Cys-Tyr-Ile-Gln-Asn-Cys-Pro-Leu-GlyNH2

Hai chuỗi amino acid gần như tương đồng. Ở Vasopressin, phenylalanine và arginine thay thế cho isoleucin và leucine.

Cấu tạo của hai hormon này giải thích tại sao chúng thực hiện các chức năng tương tự nhau.

Chức năng của ADH (vasopressin)

Khi tiêm một lượng rất nhỏ (2 millimicrogram)ADH đã có tác dụng chống bài tiết nước tiểu ở thận. Nếu không có mặt ADH các ống thận hầu như mất tính thấm đối với nước dẫn đến giảm đột ngột khả năng tái hấp thu nước của các ống thận làm cho lượng nước tiểu tăng đột ngột. Khi có mặt ADH, tính thấm của các ống thận tăng làm cho nước được tái hấp thu trở lại và lượng nước trong cơ thể tăng.

Cơ chế tác dụng của hormon có thể được hiểu như sau: Hormon kết hợp với các receptor tại các tế bào biểu mô ống thận kích thích các tế bào tổng hợp một lượng lớn cAMP. Các cAMP tác động lên lớp màng tế bào phía lòng ống thận làm mở các khe tạo điều kiện cho nước có thể đi vào tế bào từ trong lòng ống. Tuy nhiên cơ chế tác dụng của cAMP làm mở các khe trên màng vẫn chưa được biết rõ.

Điều tiết ADH

Các ảnh hưởng khác của ADH

Liều lớn ADH làm co hầu hết cơ trơn kể cả cơ thành ruột, ống dẫn mật và tử cung. Tuy vậy, nồng độ để gây tác dụng co cơ này rất cao so với nồng độ tác động làm giảm bài tiết nước tiểu. Đây là một biểu hiện hay một ảnh hưởng sinh lý bình thường?

Một số nhà tâm lý học cho rằng ADH được tiết vào vùng dưới đồi hoặc các vùng lân cận làm tăng khả năng duy trì trí nhớ.

Tác dụng đến tử cung

Oxytocin kích thích co cơ trơn tử cung đặc biệt là giai đoạn cuối của thai kỳ. Nhiều nhà khoa học cho rằng hormon này có ảnh hưởng nhất định đến quá trình đẻ dựa trên những cơ sở sau:

- Ở động vật bị cắt bỏ tuyến yên (hypophysectomized) thời gian đau đẻ kéo dài;

- Nồng độ oxytocin trong huyết tương tăng trong thời gian đau đẻ, đặc biệt trong thời điểm trước khi thai được đẩy ra ngoài;

- Kích thích cổ tử cung động vật mang thai dẫn đến các tín hiệu thần kinh truyền đến vùng dưới đồi làm tăng tiết oxytocin.

Ảnh hưởng đến tiết sữa

Oxytocin đóng vai trò quan trọng trong hoạt động tiết sữa thông qua tác dụng làm co bóp các xoang sữa để đẩy sữa vào các ống dẫn tạo điều kiện cho trẻ bú dễ dàng. Cơ chế của hiện tượng này được tóm tắt như sau:

Kích thích do động tác bú của trẻ lên đầu vú tạo các tín hiệu thần kinh truyền từ các đầu mút thần kinh cảm giác về não.

Các tín hiệu qua thân não cuối cùng được chuyển đến các neuron tiết oxytocin (oxytocin neurons) nằm trong nhân cạnh não thất (paraventricular nucleus) và nhân trên thị (supraoptic nucleus) tại vùng dưới đồi làm tiết oxytocin.

Oxytocin theo máu đến tuyến vú làm co bóp các tế bào biểu mô ống dẫn sữa.

Chưa đến 1 phút sau khi có kích thích bú của trẻ, sữa bắt đầu chảy ra từ núm vú của mẹ.

Chi tiết về sinh lý tiết sữa được trình bày trong phần sinh lý mang thai và tiết sữa.