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GH e sistema muscolo-scheletrico

Parere degli esperti |time pubblicato il
GH e sistema muscolo-scheletrico

Gli articoli della sezione "Il parere degli esperti" riguardano alcuni fra gli argomenti più importanti e dibattuti delle rispettive aree cliniche. Dato il livello di approfondimento raggiunto, i testi possono contenere termini e concetti molto complessi. L’utilizzo del glossario potrà essere di aiuto nella comprensione di questi articoli e altri contenuti del sito, più divulgativi, contribuiranno a chiarire gli argomenti trattati.


L’ormone della crescita (growth ormone, GH) è un importante regolatore del metabolismo e ha un ruolo cruciale nella crescita e nello sviluppo del nostro organismo. Il GH viene secreto in modalità pulsatile e la frequenza dei picchi è influenzata da numerosi fattori come l’alimentazione, il sonno, l’esercizio fisico, lo stress e il digiuno [1].

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A loro volta, la sintesi e la secrezione di GH sono stimolate dall'ormone ipotalamico GHRH (letteralmente ormone che rilascia il GH) e dalla grelina secreta principalmente dallo stomaco, mentre la somatostatina ipotalamica e il fattore di crescita insulino-simile 1 (IGF-1), la cui produzione è stimolata dal GH, sono i principali inibitori del GH [1].

Vediamo insieme il ruolo del GH nel metabolismo muscolare e scheletrico e quali sono gli effetti degli scompensi di GH (deficit o eccesso) sul muscolo e sulle ossa.

Metabolismo muscolare ed effetti del GH sul muscolo

Il sistema endocrino è un regolatore essenziale del metabolismo muscolare in condizioni sia fisiologiche sia patologiche. Ormoni come il GH e gli androgeni sono i principali regolatori del metabolismo muscolare; questi ormoni, infatti, agiscono come fattori anabolici – ovvero contribuiscono alla sintesi e formazione delle molecole complesse – e sono importanti regolatori della massa muscolare. Al contrario, i glucocorticoidi hanno effetti catabolici – ovvero di demolizione delle molecole complesse – e inducono lo smaltimento delle proteine muscolari [1].

Indipendentemente dall'effetto anabolico indiretto del GH dovuto all'IGF-1, il GH è anche in grado di legarsi direttamente a un recettore che si trova a livello dei miociti – le cellule del tessuto muscolare – attivando così specifici enzimi (denominati Janus chinasi 2 o JAK2) [1].

GH e IGF-I hanno però effetti metabolici opposti:

  • il GH ha un effetto lipolitico, ovvero scinde i trigliceridi, aumentando gli acidi grassi liberi a livello sierico, che a loro volta inibiscono l'assorbimento del glucosio nei muscoli e in altri organi, Questo meccanismo può indurre iperglicemia e insulino-resistenza;
  • l’IGF-1 ha effetti lipogenici – ovvero è coinvolto nella formazione dei trigliceridi – e inoltre ha effetti ipoglicemizzanti [1].

Il muscolo scheletrico è il componente principale della massa magra [2]. Gli adulti affetti da deficit di GH possono presentare una massa corporea magra ridotta rispetto agli individui sani. Studi iniziali, supportati da ricerche successive, suggeriscono che questa riduzione è di circa il 7-8%, corrispondente a circa 4 kg di tessuto magro. I cambiamenti dimostrati nella massa corporea magra negli adulti con deficit di GH sono associati anche a una riduzione da lieve a moderata della forza muscolare [2].

L'esame delle proprietà contrattili dei muscoli nei pazienti con deficit di GH ha rivelato che i loro muscoli sono significativamente "più veloci", suggerendo un aumento della percentuale di fibre di tipo II – ovvero quelle fibre muscolari atte alla contrazione rapida. Tuttavia, gli studi sulla morfologia delle fibre muscolari del quadricipite negli adulti con deficit di GH non hanno riscontrato alcuna differenza tra questi pazienti e soggetti sani [2].

A causa della secrezione pulsatile di GH, non è facile determinare le modifiche nella secrezione di GH nell'atrofia muscolare indotta da diverse condizioni. Tuttavia, anche in giovane età la sindrome da deficit di GH e l'ipogonadismo sono associati a minore massa muscolare, minore forza muscolare e ridotte prestazioni fisiche, rispetto a controlli sani [1].

Infine, in età avanzata si può presentare la cosiddetta somatopausa, ovvero uno dei cambiamenti endocrini associati all'invecchiamento, stadio in cui si assiste a un significativo declino della concentrazione plasmatica di GH e IGF-1. Questa diminuzione della secrezione di GH contribuisce alla sarcopenia, ovvero la perdita di massa muscolare [1].

Metabolismo scheletrico ed effetti del GH sulle ossa

Sia il GH che l’IGF-1 hanno diversi effetti sullo scheletro per tutta la durata della vita, influenzando la formazione e il riassorbimento osseo [3].

Il GH, infatti, è in grado di stimolare direttamente l’osteoblastogenesi – ovvero la produzione degli osteoblasti, una delle quattro tipologie di cellule delle ossa – e la formazione ossea. Inoltre, gli osteoblasti producono e secernono l’IGF-1 sotto la stimolazione dell'ormone paratiroideo (PTH) [3].

GH e IGF-1 stimolano la crescita lineare, ovvero l’aumento di statura nei bambini, agendo sul piatto di crescita [4]. La “piastra di crescita” è un sottile strato di cartilagine che si trova nella maggior parte delle ossa, comprese le ossa lunghe e le vertebre. Nella “piastra di crescita”, i condrociti, ovvero le cellule del tessuto cartilagineo, proliferano e secernono la matrice extracellulare (sostanza che sta fra le cellule) della cartilagine. Questi processi generano nuovo tessuto cartilagineo, che viene successivamente rimodellato in tessuto osseo. Il risultato netto è che il nuovo osso viene progressivamente creato sulla “piastra di crescita”, facendo crescere le ossa. Il GH agisce proprio sulla piastra di crescita per stimolare la formazione di nuovo osso sia attraverso l’aumento di IGF-1 circolante che anche localmente, attraverso la produzione di IGF-1 [4].

Oltre al ruolo ben consolidato del GH nella promozione della crescita lineare delle ossa, sia GH che IGF-1 influenzano durante l'infanzia e l’adolescenza:

Stadi di deficit di GH portano, infatti, a una riduzione del turnover osseo, a una crescita ritardata nei bambini, a minori dimensioni delle ossa e a una riduzione della BMD nonché un aumentato rischio di fratture negli adulti [3].Gli adulti ipopituitari con deficit di GH possono presentare anche un ridotto turnover osseo, come valutato dall'istomorfometria ossea, condizione che provoca una riduzione riduzione della BMD [3].

L'impatto del deficit di GH sullo scheletro è correlato a tre fattori:

  1. il momento in cui si instaura il deficit di GH (infanzia o età adulta);
  2. l'età in cui si manifesta il deficit;
  3. la gravità del deficit [2].

Sia il deficit in età adulta sia quello a insorgenza nell’infanzia sono associati a una riduzione della BMD. Mentre i pazienti con GHD a esordio infantile possono avere una seria osteopenia, correlata probabilmente al fallimento nel raggiungere il fisiologico picco di massa ossea, i pazienti con deficit di GH a insorgenza adulta hanno un grado meno profondo di osteopenia [2].

Poiché la carenza di GH negli adulti è una sindrome eterogenea, sono stati compiuti notevoli sforzi per identificare i fattori di rischio per la bassa densità minerale ossea (Tabella 1).

Tabella 1. Fattori di rischio per la BMD inferiore negli adulti ipopituitari con deficit di GH [3]
Età giovane di insorgenza del deficit di GH
Aumento della gravità della carenza di GH
Picco basso di GH nei test di stimolazione
Bassi livelli sierici di IGF-1
Ipogonadismo centrale (in assenza di terapia di sostituzione con steroidi sessuali)
Ipoadrenalismo centrale

Anche l'acromegalia, uno stato di eccesso di GH e IGF-1, è associata ad anomalie a carico del sistema scheletrico, come un aumento del turnover osseo e la riduzione della BMD nella colonna lombare, in particolare nei pazienti con ipogonadismo [3]. Inoltre, questi pazienti sembrano avere un aumentato rischio di fratture morfometrico-vertebrali, specialmente in presenza di malattia attiva o ipogonadismo concomitante [3]. Infine, l'ipercalciuria è comune nell'acromegalia attiva e può derivare dall'aumentata sintesi di calcitriolo, come conseguenza degli effetti indipendenti del GH e dell’IGF-1 sui reni [3].

Dott. Sabino Pesce - UOC Malattie Metaboliche ed Endocrinologia Pediatrica, O.P. Giovanni XXIII-AOU Policlinico Bari

Bibliografia

  1. Martín AI, Priego T, López-Calderón A. Hormones and muscle atrophy. Adv Exp Med Biol 2018;1088:207-33.
  2. Lissett CA, Shalet SM. Effects of growth hormone on bone and muscle. Growth Horm IGF Res 2000;10 Suppl B:S95-S101.
  3. Tritos NA, Klibanski A. Effects of Growth Hormone on Bone. Prog Mol Biol Transl Sci 2016;138:193-211.
  4. Baron J, Sävendahl L, De Luca F, et al. Short and tall stature: a new paradigm emerges. Nat Rev Endocrinol 2015;11(12):735-46.