Die Funktion humaner Wachstumshormonvarianten

Die Regulation der Fertilität des Menschen erfolgt über die bekannte Hormonachse Hypothalamus -Hypophyse - Gonaden. Weiters sind lokale, d.h. auto-/parakrine Mechanismen für die Aufrechterhaltung der gonadalen Steroidogenese und Keimzellreifung von modulatorischer Bedeutung. So konnte unsere Arbeitsgruppe überraschenderweise die gonadale Expression und Produktion somatotropher Faktoren d.h. des humanen (h) Wachstumshormons (hGH) und des Plazentaren Laktogens (hPL) beobachten, deren physiologische Vorkommen bislang auf die Hypophyse und die Plazenta beschränkt zu sein schienen. Hierbei wird der Cluster aus 5 Genen (GH-N, -V, PL-A, -B, -L), nach eigenen genau definierten, von Hypophyse und Plazenta verschiedenen, Mustern exprimiert. Diese Hormone haben vermutlich lokale regulatorische Funktionen, da auch mit ultrasensitiven selbst entwickelten diagnostischen Testsystemen, trotz hoher gonadaler Konzentrationen, kein hPL-Nachweis im Serum möglich war. Zusätzlich umfaßt diese Hormonfamilie eine Reihe von Varianten, welche auf genomischer, posttransskriptioneller und posttranslationeller Basis determiniert sind. Bedauerlicherweise sind nur die drei Hauptformen der Proteine verfügbar und damit einer diagnostischen Quantifizierung und funktionellen Untersuchung zugänglich. Unser Projekt zielt nun auf die Aufklärung der physiologischen Bedeutungen der eutop in den menschlichen Gonaden produzierten genomischen und alternativen Spleißvarianten (GH-V2, GH-V, PL-A2) ab. In einem ersten Ansatz ist daher beabsichtigt rekombinante humane GH/PL-Varianten zu synthetisieren (GH- V2, GH-V, PL-A2) und anschließend spezifische monoklonale Antikörper für die Etablierung hochsensitiver, selektiver, diagnostischer Testsysteme zur Analyse und dem Monitoring lokaler Muster der Hormonproduktion im menschlichen Reproduktionstakt zu entwickeln. Weiters ermöglichen diese neuartigen Reagenzien spätere funktionelle Studien zur molekularen Interaktion dieser Hormonvarianten mit deren Rezeptoren oder Liganden, zur Art der Signalweiterleitung, über deren Effekte auf Steroidbiosynthese und deren Einfluß auf die Proliferation von humanen Tumorzellinien. In Vorversuchen zur Klonierung der GH-V2 cDNA stießen wir auf ein neues Gentranskript im menschlichen Testis, welches vermutlich für ein Protein mit außerordentlichen Eigenschaften kodiert: ein chimäres Molekül aus einem Zytokin/Cystein Knoten Wachstumsfaktor. Unsere Beobachtung wurde beschleunigt Ende 1998 publiziert und erfuhr ein positives Echo, einen "eingeladenen Kommentar", in derselben Ausgabe der Zeitschrift.

Die Umorganisation des alternden Prostagewebes, welche beim Mann zur Entwicklung der zwei wichtigsten Erkrankungen der Prostata, der benignen Prostatahyperplasie und dem Prostatakarzinom, beiträgt, entsteht auch auf Grund von sog. pleiotropen Faktoren. Diese werden lokal produziert und sind in der Jugend notwendig für die optimale Fortpflanzung, begünstigen im Alter jedoch das unerwünschte Wachstum der Prostata. Funktion, Wachstum und Zelldifferenzierung des männlichen Reproduktionstrakts sind abhängig von Hormonnetzwerken. Über die Hypothalamus-Hypophysen-Gonaden-Prostata-Achse sowie ergänzend durch lokal produzierte Faktoren des Testis und der Prostata werden u.a. die Sexualsteroid Hormonsynthese und damit Sexualität, Virilität, Fertilität aber auch das Wachstum der Prostata reguliert. Veränderungen in diesen Netzwerken können zu Hormonmangelerscheinungen, sowie zu Wachstumsstörungen der Prostata (benigne Prostatahyperplasie, BPH; Prostatakarzinom, PCa) führen. Ziele der vorliegenden Projekts waren die Identifikation, Isolierung, rekombinante Produktion und die funktionelle Untersuchung von Mitgliedern der Proteinhormonfamilie wie Wachstumshormon (GH), Prolaktin (PRL), Plazentares Laktogen (PL) und deren Varianten, welche lokal im männlichen Reproduktionstrakt produziert werden. Weiters wurden Faktoren des Seminalplasmas (SMP) auf auto- /parakrine Wirkungen in der Prostata untersucht. Zwei erstmalig beschiebene testikuläre Splicevarianten des GH/PL Genclusters, GH-V 4 sowie PL-A2, wurden durch ein kombinatorisches PCR-Verfahren kloniert und rekombinant produziert. Überraschenderweise wird PL-A2 in die Zellmembran eingebaut und könnte somit als Membranrezeptor dienen. Eine Reihe sezernierter prostatischer Faktoren, wirkt retrograd auf das Organ selbst: Ein niedermolekularer Faktor des SMP (ca. 2kD) wurde isoliert, welcher bereits in niedrigen Dosen eine Wachstumsinhibition und Apoptose in Epithelzellen der Prostata bewirkt. Andere SMP Fraktionen induzieren Zelldifferenzierung und die Sezernierung von PRL in glatten Muskelzellen; Zn2+-Ionen, welche in den höchsten Konzentrationen des Körpers in der Prostata angereichert werden, wirken wachstumsregulierend. Schließlich wurde gezeigt, dass die Glykoprotein Hormon lpha Untereinheit in Abhängigkeit von Zellalter und Differenzierung produziert wird und das Wachstum prostatischer Fibroblasten inhibiert. Diese Befunde zur Regulation im männlichen Reproduktionstrakt durch Protein-, Glykoproteinhormone und niedermolekulare Faktoren wurden in einer Hypothese zur histogenetischen Reorganisation im Erwachsenen und deren Bedeutung für die Ätiologie und Therapie der beiden wichtigsten proliferativen Erkrankungen der Prostata, dem PCa und der BPH, zusammengefasst.