生长激素

生长激素（GH）是由脑垂体前叶嗜酸性细胞分泌的一种单一肽链的蛋白质激素，它是一种具有广泛生理功能的生长调节素。能影响几乎所有的组织类型和细胞，甚至包括免疫组织、脑组织及造血系统，其主要作用是刺激骨、软骨细胞的生长和分化；调理蛋白质、糖及脂肪的代谢。GH 发挥功能作用主要经由两个途径：一是诱导肝细胞、 肌细胞产生生长激素介质（Somatomedin，SM），再经由SM间接起作用；二是直接作用于靶细胞产生生理效应。无论那一种方式 GH 都需要首先同细胞表面特异性受体结合，再由受体介导，激发一系列生化事件并最终产生生物效应。生长激素受体（GHR）是一种跨膜糖蛋白，是细胞因子/造血因子受体超家族的成员之一，大约有620个氨基酸，不同的物种氨基酸的确切数目稍微有所不同。多数动物的 GHR 分子量在 100～130kDa之间。GHR大量存在肝脏和脂肪细胞中，但也有报道淋巴细胞、成纤维细胞、巨噬细胞、软骨细胞、β-胰岛素细胞和造骨细胞中也存在 GH受体。G HR包括三个结构域：质膜外侧N -端 246个氨基酸的结构域；中间为 25个氨基酸的跨膜结构域；质膜内侧C-端 350个氨基酸的结构域，质膜内侧C-端肽段具有大量的酪氨酸残基。 与其它的细胞因 子一样，GHR胞质外结构域包括7个半胱氨酸和5个糖基化位点；胞质内结构域有两个motif ：一个是膜近端，富含脯氨酸的Box 1；另一个是胞质 motif 为Box 2它以亲水氨基酸开始，中间为带负电荷的氨基酸，以一两个带正电荷的氨基酸残基结束。GHR的这些区域在信号传导中起着重要的作用。

生长激素是80年代与β-兴奋剂同时开发出的新产品，科学家们认为，它与禁用的激素有重大区别。生长激素是脑下垂体前叶腺素的一种，是以遗传因子操作技术制造的蛋白质，可按DNA技术用大肠菌大量生产。目前上市和正在开发的产品有两种。即礼来，孟山都等研制的牛用生长激素（bovine somatotrpin，BST）及氰胺，孟山都研制的猪用生长激素（porcine somatotrpin，PST）。BST用于羔羊可增重16%，饲料转化率提高15%。还可提高奶牛的产奶量。PST是用于生长初期的猪，每天注射一次，瘦肉率可增加20%，脂肪含量降低30%。许多专家认为：这类产品效果是肯定的。对胴体色泽，坚强度、瘦肉组织风味，残留等均无有害迹象。为满足消费者对肉质的严格要求及节约饲料等方面，显示出一幅崭新的前景。 生长激素（GH）结构：人GH（hGH）由191个氨基酸组成，链内含有四个Cys，组成二对二硫键（C54-C165，C182-C189）。来自哺乳类、鸟类、爬行类、 两栖类、鱼类各种种属多达61种GH的一级结构已被阐明。对可得到的GH序列作了联配分析。不同种属来源的GH一级结构之间具有以下几方面特点：① 种源亲近的种属同目、同科GH之间序列高度同源；② 非灵长类哺乳纲动物之间的序列较为相似（大81%）。但它们同灵长类的序列差异较大，同源性在64 %～ 69 % 之间；③鸟类与非灵长类GH间的同源性（71%～81%）较其与灵长类的同源性（52 %～54 %）要高得多；④ 硬骨鱼类不同目之间的同源性较低，只有 53 %～55 %，硬骨鱼类与其他物种的同源性都较低。
生长激素（GH）晶体结构：每个 H 有两个GHR结合位点1 和2，它们在空间上是彼此分开的。 结合位点1在分子的右边，组成了A、B的表面和AB-Loop；结合位点2在左边；组成了A 和C表面。牛生长激素至少有三个结构表位X-射线晶体结构分析表明，猪GH 二级结构中只含α- 螺旋，55% 的肽链参与折叠成 4 个螺旋束，其中NH2 -和COOH-端螺旋（I和 IV）较另二个（II和Ⅲ），序列比较显示α-螺旋区相对比分子其他部分保守。hGH 除了4 个核心螺旋外，在螺旋间的连接区还有三个短螺旋。 1.对生长的影响： 主要是促进骨骺生长，它还直接作用于全身的组织细胞，使之增生肥大，这些作用通过类胰岛素生长因子实现。
2.促进蛋白质合成。
3.脂肪代谢：动员储存脂肪，血中游离脂肪酸增加，血酮体增多。
4.糖代谢：起抗胰岛素作用，还降低胰岛素受体数目和亲和力。
5.水、盐代谢：使尿中钠、钾、镁、氯和无机磷排出减少，使钙、磷代谢呈正平衡。 少数患者应用本品后可产生抗体，但临床意义不大。一般出现呕吐、腹痛、浮肿、头痛、肩关节痛、周期性四肢麻痹以及注射部位皮下脂肪萎缩等症，若出现皮肤过敏、全身瘙痒、注射部位红肿等应停药。检验可见肝酶升高、血尿等。有时可见有甲状腺功能低下症状出现。 1.恶性肿瘤、糖尿病患者、颅内进行性损伤者禁用。脑肿瘤所致垂体性侏儒症、心脏病、肾脏病患者、孕妇和哺乳妇女等慎用。
2.使用前，需对脑垂体功能作详细检查，准确诊断后才能应用。
3.应临用时配制，用注射用水溶解，轻轻摇动，切勿振荡以免变性。 人生长激素(hGH)很稳定，室温放置48h无变化，活性在冰冻条件下可保持数年。等电点为5.2，沉降系数S_20,w2.179。不同动物的GH有种族特异性，只有灵长类的GH对人有活性。

主要用于内源性脑垂体生长激素分泌不足而引起的生长障碍和躯体矮小的侏儒症、短小病患儿。此外，尚可用于治疗烧伤、骨折、创伤、出血性溃疡、组织坏死、肌肉萎缩症、骨质疏松等疾病。

不良反应：注射局部有疼痛、肿胀，也可发生脂肪萎缩；偶见过敏反应；可能诱发或加重糖尿病；久用可致甲状腺功能减退，在腺垂体功能全面减退时尤易发生。

①样品处理、离心：取出猪脑垂体，速冻，置于-20℃保存备用。使用时用蒸馏水淋洗，剥离腺垂体和神经垂体。取腺垂体加水，pH 5.5置组织捣碎机制成匀浆，水提，离心，收集沉淀用pH 4.0、0.1mol/L硫酸铵提取，离心，然后用pH 5.5、0.25 mol/L硫酸铵提取沉淀，离心，得提取液。在pH 7.5时，提取液中加入饱和硫酸铵稀至浓度1 mol/L，离心，弃沉淀，上清液加饱和硫酸铵稀至浓度为1.8mol/L，离心，收集沉淀。
腺垂体[硫酸铵]→[pH5.5]提取液[硫酸铵]→[pH7.5]盐析物
②透析除盐、去杂蛋白：将沉淀溶于少量蒸馏水中，用水透析除盐，再将透析液在pH4.0和pH4.9分别进行等电点沉淀，离心，除去杂蛋白，得上清液。
盐析物[蒸馏水]→溶解液→透析液[HCl或NaOH]→[pH4.0, 4.9]上清液
③盐析、离心、洗脱：上清液在pH4时用饱和硫酸铵稀至1.25mol/L，盐析，离心，收集沉淀。将沉淀溶于少量蒸馏水，对pH 8.5的Tris-HCl缓冲液(含0.1mol/L氯化钠)透析，再上SephadexG-75柱，用50mmol/L、pH 8.5的Tris-HCl缓冲液(含0.1mol/L氯化钠)洗脱，分步收集组分。
上清液[硫酸铵]→[pH4.0]盐析物[透析]→[pH8.5]透析液[SephadexG-75]→[pH8.5]活性成分
④透析、除盐、冻干：将活性成分对pH 8.7、6.5 mmol/L的硼砂-HCl缓冲液进行透析，透析液上DEAE-C柱，用6.5 mmol/L、pH 8.7的硼砂-HCl缓冲液(含0-0.3mol/L氯化钠)梯度洗脱，收集组分，合并，透析除盐，冷冻干燥即得pGH。
活性成分[透析]→[pH8.7]透析液[DEAE-C]→[pH8.7]吸附物[洗脱]→[pH8.7]洗脱峰组分[透析]→透析液[冻干]→[-30℃]pGH成品。