Ruolo del GH nel metabolismo

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Ruolo del GH nel metabolismo

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L’ormone della crescita (growth hormone, GH) e il fattore 1 di crescita simile all’insulina-(insulin-like growth factor, IGF-1) svolgono un ruolo essenziale nella crescita lineare durante l’infanzia e continuano ad avere importanti azioni metaboliche per tutta la nostra vita [1].

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In generale, gli effetti del GH sul metabolismo nell’uomo sono semplici: durante le condizioni di surplus di energia il GH, insieme all’IGF-1 e all’insulina, favorisce la ritenzione di azoto – un elemento fondamentale per tutti gli esseri viventi – invece, quando le riserve energetiche sono scarse, il GH modifica il consumo di “carburante” (carboidrati, proteine e lipidi), permettendo così la conservazione delle riserve essenziali per il corretto funzionamento del nostro organismo [2].

Proprio per il ruolo centrale del GH nel metabolismo, il deficit dell’ormone della crescita negli adulti è uno stato caratterizzato da un aumento dell’adiposità viscerale, presenza di profili lipidici anomali, aterosclerosi prematura, diminuzione della massa muscolare, osteoporosi e, in generale, riduzione della qualità della vita [1].

Cerchiamo di capire come vengono prodotti e secreti e che ruolo hanno il GH e l’IGF-1 sul metabolismo di proteine, carboidrati e lipidi.

Produzione di GH e IGF-1 in risposta allo stato nutrizionale

Nell’uomo, il GH viene secreto dalla ghiandola pituitaria in maniera pulsatile, per lo più all’inizio del sonno a onde lente, e tramite episodi di secrezione meno evidenti poche ore dopo i pasti. Durante il digiuno e alcune condizioni di stress fisico, la secrezione di GH viene amplificata, mentre la presenza di un eccesso di “carburanti” come glucosio e intermedi lipidici inibisce il rilascio di GH [2].

L’IGF-1 circolante, invece, è principalmente stimolato dal GH e viene prodotto nel fegato in presenza di un apporto sufficiente di nutrienti e livelli elevati di insulina. È importante sottolineare che l’IGF-1 è fondamentale per promuovere gli effetti anabolici del GH, per esempio sul metabolismo proteico.

Riassumendo, le concentrazioni circolanti di IGF-1 vengono ridotte durante il digiuno e la secrezione di GH viene amplificata, mentre la presenza di IGF sopprime, a sua volta, la secrezione di GH [2].

La secrezione di GH, inoltre, è massima durante la pubertà, che è accompagnata anche da livelli IGF-1 circolanti molto elevati. L’età adulta, invece, è associata a un graduale declino della secrezione di GH e alla circolazione dei livelli di IGF-1. RImane controverso il grado in cui ciò sia correlato a cambiamenti nella composizione corporea e nella funzione degli organi, ma è noto come l’accumulo di grasso viscerale sia un fattore predittivo importante dello stato di GH negli adulti di mezza età [2].

GH e IGF-1: ruolo sul metabolismo di proteine, carboidrati e lipidi

L’ormone della crescita regola molte azioni anaboliche che favoriscono la crescita, alcune delle quali sono azioni dirette e altre sono azioni indirette, mediate da altri fattori. Il GH provoca direttamente un aumento dell’assorbimento di aminoacidi, un aumento della sintesi proteica, un aumento della sintesi della cartilagine e un aumento della crescita muscolare. Altre azioni degli effetti che favoriscono la crescita sono, invece, mediate dall’IGF-1 [3].

Nell’ambito del metabolismo dei lipidi (o grassi) il GH interviene:

  • promuovendo il metabolismo dei grassi, migliorando la lipolisi e l’ossidazione degli acidi grassi [1];
  • migliorando lo smaltimento delle lipoproteine a bassa densità (LDL) e attivando l’espressione dei recettori epatici delle LDL [1].

In particolare, il GH esercita un effetto lipolitico prevalentemente nel tessuto adiposo viscerale e, in misura minore, nel tessuto adiposo sottocutaneo, con conseguente aumento della rimozione degli acidi grassi liberi dal tessuto adiposo. Il GH svolge anche un ruolo nella differenziazione degli adipociti – le cellule del tessuto adiposo – guidando la differenziazione dei piccoli preadipociti in adipociti grandi e maturi [4].

Questi adipociti esprimono, a loro volta, i recettori del GH che ha effetti specifici sull’attività delle lipoproteine lipasi (LPL), enzimi chiave nella regolazione del flusso di acidi grassi liberi, espressi anche nel muscolo scheletrico [5]. L’IGF-1 non media gli effetti del GH sui lipidi e non vi sono recettori IGF-1 funzionali in queste cellule [5].

Nell’ambito del metabolismo dei carboidrati il GH interviene:

  • regolando il metabolismo del glucosio, sia direttamente sia contrastando l’azione dell’insulina [1];
  • sopprimendo l’ossidazione e l’utilizzazione del glucosio e migliorandone la produzione epatica [1].

Il GH reprime l’assorbimento del glucosio nel tessuto adiposo attraverso meccanismi ancora non del tutto chiari [4]. Quello che è noto è come il GH sia fondamentale per l’omeostasi normale del glucosio e la produzione di glucosio epatico durante l’infanzia. Infatti, l’ipoglicemia persistente è una caratteristica comune nei neonati con deficit di GH. D’altra parte, il ruolo critico del GH nell’omeostasi del glucosio diminuisce notevolmente nei bambini più grandi e negli adulti, una condizione che, come dicevamo, non è ancora stata chiarita [5].

L’IGF-1 ha effetti molto diversi sul metabolismo dei carboidrati rispetto al GH, manifestando effetti simili a quelli esercitati dall’insulina [5].

Nell’ambito del metabolismo delle proteine il GH interviene:

  • riducendo la sintesi e la concentrazione di urea nel sangue, nonché l’escrezione di urea tramite le urine [1];
  • riducendo l’ossidazione delle proteine e stimolando la sintesi proteica [1].

Il GH ha, dunque, un effetto anabolico netto sul metabolismo delle proteine, poiché stimola la sintesi proteica mentre reprime la proteolisi [4]. Il GH provoca un aumento significativo della ritenzione di azoto che può essere dovuto a un aumento della sintesi proteica, a una riduzione dello smaltimento delle proteine o a entrambi i meccanismi [5]. Anche l’IGF-1, nel contesto del metabolismo proteico, stimola la sintesi delle proteine e inibisce la loro degradazione [1].

In sintesi, GH e IGF-1 condividono effetti metabolici comuni e molte, ma non tutte, le azioni metaboliche di GH sono mediate da IGF-1. Entrambi gli ormoni sono potenti ormoni proteina-anabolizzanti nell’uomo, ma hanno effetti divergenti sul metabolismo dei grassi e dei carboidrati [5].

I segni distintivi della carenza di GH a insorgenza nell’età adulta includono obesità viscerale, massa magra ridotta e compromissione della forma fisica, che possono derivare da una combinazione di deficit di GH prolungato – vale a dire la mancanza di effetti anabolici lipolitici e proteici – tutto ciò si può tradurre in uno stato simile alla sindrome metabolica [2].

Sintesi degli effetti metabolici del GH e dell’IGF-1[5]

EffettoGHIGF-1
Sintesi proteica
Composizione corporea
(massa grassa)
Sensibilità all’insulina
Lipolisi
Ossidazione limpida
Crescita

Bibliografia

  1. Takahashi Y. Essential roles of growth hormone (GH) and insulin-like growth factor-I (IGF-I) in the liver. Endocr J 2012;59(11):955‐62.
  2. Møller N, Jørgensen JO. Effects of growth hormone on glucose, lipid, and protein metabolism in human subjects. Endocr Rev 2009;30(2):152‐77.
  3. Bergan-Roller HE, Sheridan MA. The growth hormone signaling system: Insights into coordinating the anabolic and catabolic actions of growth hormone. Gen Comp Endocrinol 2018;258:119‐33.
  4. Vijayakumar A, Novosyadlyy R, Wu Y, et al. Biological effects of growth hormone on carbohydrate and lipid metabolism. Growth Horm IGF Res 2010;20(1):1‐7.
  5. Mauras N, Haymond MW. Are the metabolic effects of GH and IGF-I separable? Growth Horm IGF Res 2005;15(1):19‐27.

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