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【摘要】 人生长激素(human growth hormore，hGH)是由人垂体前叶嗜酸细胞分泌的单一肽链蛋白质激素，具有促进生长、调节代谢等生理功能。本文就hGH四种亚型的结构及生理功能、人生长激素受体（human growth hormore receptor，hGHR）、检测方法以及临床应用等方面进行了综述。
【关键词】 生长激素；亚型；生长激素受体
人生长激素(human growth hormone，hGH)自20世纪50年代被发现至今，各国生物科学家对其基因结构、蛋白产物以及生理活性等方面有了越来越深刻的认识和透彻的研究。本文对近年来hGH相关的较新研究进展进行综述如下。
1 hGH基因、亚型结构、生理功能以及受体
1.1 hGH基因 hGH基因位于人第17对染色体长臂，包括hGH-N和hGH-V两个基因。两者具有相似的基本结构，包括由4个内含子相间隔的5个外显子。hGH-N为正常的hGH基因，经转录翻译后产生的前体hGH经体内蛋白酶切割后即产生由26个氨基酸的信号肽和191个氨基酸组成的成熟hGH（22 kD）。对hGH-N原初转录产物的选择性剪切可以得到数量较少的几种小分子hGH亚型，其中最多的就是对第三外显子的前45个密码子进行选择性剪切得到的20kD hGH。此外，hGH-N经翻译后在体内蛋白酶的作用下得到两个小分子片断，即17kD hGH和5kD hGH［1］。 hGH-N在垂体细胞中表达，编码正常的22 kD hGH和20 kD hGH；同时其他组织如人胸腺、脾脏、扁桃体、淋巴结及T、B淋巴瘤细胞中也有hGH mRNA存在，在淋巴细胞系中尤其在B细胞中也存在mRNA和蛋白质水平的表达［2］。 hGH-V是一个变异基因，与hGH-N有95%以上的同源性。在正常垂体中尚未发现其表达，但在妊娠中期女性的胚盘以及在垂体瘤等情况下可见表达。
1.2 生长激素四种亚型结构及其生理功能 通常所说的hGH一般都是特指22kD hGH，但是实际上垂体和循环中的hGH分子形式是非均一的，包括多种形式的单体、同源单体的聚合体、分子的片段、单体与其结合蛋白的复合体等等。其中主要的亚型包括22 kD hGH、20 kD hGH、17 kD hGH和5kD hGH等四种。
1.2.1 22 kD hGH 22 kD hGH在人体内是含量最多的、最主要的生长激素。大约75％的垂体腺前叶嗜酸细胞分泌这种形式的生长激素。22 kD hGH约占垂体hGH的70％～75％，占血液循环hGH的43％；它是一条单链非糖化的、由191个氨基酸组成的亲水性球蛋白，相对分子量为22124da。它包含了四个半胱氨酸（cys）残基，这四个cys残基在分子内分别形成两对二硫键(cys53-cys165，cys182-cys189)，使分子具有一大一小两个环。22kD hGH的三级结构包含4个反向平行的α螺旋，螺旋之间由易于延伸的片段连接。 22kD hGH的主要生理功能包括三个方面，一是促生长作用，特别是促进骨、软骨和组织的生长，通过IGF-I促进软骨细胞、肝、肌肉和纤维母细胞的分裂。二是代谢调节作用，即促进细胞对氨基酸的摄取、加速蛋白质和胶原的合成、促进脂肪分解，增加和抑制葡萄糖的氧化等。三是调节机体免疫功能，增加胸腺细胞活性，促进混合淋巴细胞（mixed lymphocyte，MLC）反应中淋巴细胞的增殖和细胞毒作用，影响B细胞的发育和功能，增强NK细胞的杀伤活性等［3］。 hGH的代谢和脂解作用有很多潜在的有益效应，如运动时增加心输出量、增加出汗率、改善内环境的热稳定、增加脂解作用提供能量加强耐力运动，并且可能增加韧带强度和创伤愈合率，这些特点使得很多运动员意图通过服用外源的hGH 去提高成绩。国际奥委会和主要的运动团体也因此明文禁止运动员服用外源hGH［4］。
1.2.2 20 kD hGH 相对分子量为20 kD的hGH，亦由人垂体分泌，其含量较22kD hGH少，占血液循环中hGH的5％～10％。这种含有176个氨基酸残基的单一肽链容易形成二聚体，包括同型二聚体和与22 kD hGH形成的异型二聚体。 20kD hGH较22kD hGH少了N端第32~46位的15个氨基酸残基，但是它仍然保持了原有的两对二硫键，这样使得20 kD hGH可以正常折叠并具有和22 kD hGH相似的分子结构以及功能［5］。 Masakane HK等人试验指出，20kD hGH对代谢的影响和22kD hGH相当［6］；此外，20kD hGH具有促进脂肪降解、促进IGF-I生成以及调节免疫等功能。
1.2.3 5 kD hGH和17 kD hGH
相对分子量为5 kD和17 kD的hGH是由22 kD hGH经蛋白酶切割后得到的两个片断。5 kD hGH是22kD hGH的氨基末端多肽，由N端1~43个氨基酸残基组成；17 kD hGH则由第44~191位共148个氨基酸残基组成。 通过各种免疫方法检测证实，两者在人垂体和血液中均有分布。对啮齿类动物进行的试验显示，5 kD和17 kD hGH具有调节体内糖代谢平衡的生理功能，在肥胖型小鼠模型或者垂体切除的小鼠中可以检测到5 kD hGH有类似胰岛素样活性［7］；而17 kD hGH则可致肥胖黄鼠糖耐量异常，两者均无促进生长作用。
1.3 生长激素受体
hGH属蛋白质激素，不通过靶腺产生生理效应，而是与分布于组织细胞表面的生长激素受体(Growth Hormone Receptor，hGHR)结合而发挥其生理功能。hGHR在人体内的分布几乎无所不在，除了肝、骨、肾、脂肪、肌肉、眼、脑和心等组织表达外，在各种免疫组织包括人类B细胞、脾脏、胸腺中也有表达［8］。 22kD hGH有两个受体结合位点（结合位点1和结合位点2），这两个位点依次、连续的同hGHR结合，然后两个受体聚合形成激素受体1：2复合物（激活型），激发hGH的生物活性，从而在靶细胞上产生信号传导，发挥生物活性。若22kD hGH过量时，则位点1与受体结合使之饱和，位点2不在结合受体，形成1：1复合物（失活型）。而20kD hGH由于构象结构的改变，限制了位点1结合受体的区域，当位点1与受体结合后，位点2立即与受体结合，形成1：2复合物，而不存在1：1结合的形式［9］。在兔肝中，17 kD hGH与hGHR的亲和力较22 kD hGH低10％。而5kD hGH没有hGHR的结合位点，因此它不具有与hGHR结合的能力。
2 有关hGH的检测方法
1992年重组生长激素被列入国际奥委会的违禁药物表，尽管其增强运动能力的效果至今尚未证实，但已经确认具有蛋白同化作用和促进红细胞生成素分泌的功能［10］。垂体分泌或静脉注射的hGH在血浆中的半衰期为15～20min；皮下或肌肉注射后，hGH的血药浓度在1～3h达到高峰，24h后不能被检测出。半衰期短、代谢快、含量极微和排泄量少等特点为hGH的检测带来了重重困难，至今尚未有官方认可的成功方法进行生长激素的检测，认定是否服用生长激素的唯一方法是通过海关或者警察搜检到运动员携带和运输生长激素针剂［11］。近年来，国际奥委会连续资助了GH-2000和GH-2004两个跨国际的科研合作课题，现有以下两种正在研究的测定人生长激素的方法有望获得成功［12］。
2.1 直接检测法 通过计算垂体源性22kD hGH和非22kD hGH（包括20kD hGH、17kD hGH及一些亚型片断）的比值。由于目前国际上商品化的重组hGH（recombinant hGH，rhGH）只有22 kD一种形式，通过负反馈效应，外源性rhGH的摄入抑制体内垂体源性的非22 kD hGH分泌减少，因此22kD与非22kD的高比值可以作为检测服用rhGH的指标，而且该方法不受年龄、性别、生理刺激和病理状态的影响。但是，运动以后22 kD hGH出现一过性的升高、半衰期短、可检查的窗口期短，亦影响该方法的敏感性［13，14］。
2.2 间接法
通过RIA或ELISA法检测hGH标记物。hGH的组织代谢功能会导致一些蛋白质的分泌增加，故这些蛋白的血浆浓度以及比率可用做检测外源hGH的方法。多个标记物的检测结合特殊的公式计算可以增加检测hGH的敏感性和特异性。IGF-1是理想化的候选标记，不仅因为它在体内昼夜变动小，而且在服用rhGH后存在剂量依赖形式，并且在运动中最低限度的改变。大多数IGF-1与结合蛋白结合，其中最重要的就是IGFBP-3，它们在血浆中比hGH稳定，也是一个不错的检测标记，但是个体差异大，增加了检测出来的难度。此外还有骨钙蛋白、碱性磷酸酶等标记物都可以用于hGH的间接测定［15～18］。
3 hGH临床应用现状
hGH在人体内没有专一的靶腺或靶器官，主要是通过和组织细胞表面的受体结合而发挥功能，在早期，hGH主要用于儿童生长激素缺乏症的替代治疗。近年来随着研究的进一步深入，其临床应用也愈加广泛。
3.1 治疗充血性心力衰竭
近年来研究发现hGH在维持正常心血管功能中有重要的作用。它可以直接或间接的通过IGF-I调节心室的结构和功能、增加每搏输出量、心输出量和左心室厚度。有报道指出，在心功能不全的常规治疗基础上加上hGH治疗，左心室射血分数、左心室短轴缩短率、左房室瓣(二尖瓣)快速充盈期和心房收缩期血流速度比值均分别有了明显的改善［19］。
3.2 治疗重症颅脑损伤
重症颅脑损伤是一种严重的应激状态，患者表现为严重的负氮平衡。研究表明hGH可以促进创伤愈合，在脑外伤常规治疗基础上加上hGH可以增强机体对营养底物的充分利用，促进蛋白质的合成，较早地纠正负氮平衡，利于患者的创伤修复［20］。
3.3 其他
hGH还在治疗慢性阻塞性肺疾病、严重烧伤、急性胰腺炎、多发性肌炎和皮肌炎、肠外瘘、肝硬化低蛋白血症、骨质疏松症等疾病方面有显著的疗效［21］。 此外，由于hGH对免疫系统的调节作用，hGH在器官移植、艾滋病、风湿病、抗感染、抗衰老等方面将会有更为广泛的应用［22］。
4 结语
hGH作为人体内一种极其重要的神经内分泌激素，在疾病的治疗中发挥着广泛的作用。然而，在其某一功能作为主要治疗用途时，其他功能势必成为副作用对人体造成伤害。如何达到两者间的平衡，亦成为限制其临床广泛应用的关键。 十几年来，人类对hGH相关的研究取得了不错的成绩，但研究的焦点多集中在22 kD hGH上，对于hGH的另外三种亚型关注甚少。然而20 kD、17 kD及5 kD hGH在人体内的作用不容忽视，特别是后两者在人体糖代谢平衡中的调节作用，其含量和分布、分泌调节及相互关系，在相关的疾病发生发展过程中或者在服用外源rhGH之后，其在体内的相对含量的改变等等，均具有重要的研究价值。
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基金项目：国家自然科学基金重点项目（项目批准号：20635010）
作者单位：100850 北京，军事医学科学院基础医学研究所(△通讯作者)
(编辑：李 木)