هرمون النمو
أهميته – واستخداماته فى مجال الإنتاج الحيوانى
مقدمة
اكتسبت الهرمونات شهرة واسعة بين العلماء والباحثين فى فترة زمنية وجيزة. وذلك لأنهم أدركوا عن طريق أبحاثهم وتجاربهم ما لهذه المواد الحيوية من وظائف خطيرة وتأثيرات كبيرة على الأجسام البشرية وأجسام الحيوانات كذلك. ويبدأ فعل الهرمونات فى الجسم فى زمن مبكر من حياة الفرد، فهى تؤثر تأثيراً بيناً فى نمو الأجنة وهى لا تزال فى بطون الأمهات، فإذا اكتمل النمو الجنينى وخرجت المواليد إلى خضم الحياة، كان فعل الهرمونات فيها أبلغ أثراً وأعظم شأناً، فهى المسئولة عن عمليات النمو والاستفادة من الغذاء – كما تستمر سيطرتها على النمو فى مرحلة الطفولة، وهى التى تدفع بنا إلى الرجولة الكاملة أو الأنوثة الطاغية، وتسيطر هذه المواد الساحرة على عمليات الحمل والولادة والرضاعة وغيرها.
وللهرمونات تأثيرها القوى على صحة والمرض، فقد تبين أن هناك العديد من الأمراض التى يصاب بها الفرد فى مختلف مراحل حياته إذا اختل ميزان الهرمونات فى بدنه.
إن الهرمونات فى واقع الحال تشبه فى عملها فعل الفرقة الموسيقية المدربة فى دقة عزفها وانسجام حركاتها وسكناتها. فإذا أختل العزف ظهر الصوت النشاز وساد الاضطراب وحل العجز محل الإعجاز.
والذى يقوم بتخليق وإفراز الهرمونات فى الجسم مجموعة من الأعضاء المتخصصة تعرف فى مجملها باسم الغدد الصماء أو الغدد اللاقنوية. إذ لا توجد لها قنوات خاصة تحمل منتجاتها إلى أعضاء الجسم. وتنتقل الهرمونات من الغدد الصماء إلى مختلف الأعضاء بواسطة الدم. إذ تصب الغدد هرموناتها المختلفة فى الأوعية الدموية التى تمر بها، فيحملها الدم إلى الأنسجة المختلفة التى يغذيها، وهكذا تحصل الأعضاء على احتياجاتها الهرمونية من الدم "سائل الحياة"..
جاليفر والأقزام
يجمح الخيال أحيانا بالكُتاب فيطلعون علينا بروايات ذات حظ وافر من الخيال. ومهما اشطط خيال أى كاتب ومهما جمح فإنه سيكون مرتكزا فى النهاية على أرض الواقع .. ولعلنا شاهدنا فى دور السينما أو قرأنا شخصية جاليفر الخيالية .. ذلك الإنسان الذى التقت به المقادير على شاطئ إحدى الجزر فلما أفاق من غفوته أو إغماءته وجد حوله مئات من الأقزام الذين يتسلقون كل جزء من جسمه بعد أن شدوه وأوثقوه بالعديد من الخيوط الرفيعة التى هى بمثابة الحبال الغليظة بالنسبة لهم .. إن هذه القصة وغيرها سوف تخطر على البال إذا تصادف ووقف قزم صغير بجوار رجل فارع الطول .. لاشك نتحدث الآن عن هرمون النمو ..
فى البداية نقول إن الإنسان العادى يتمتع بأطوال معقولة ، لكنها قد تختلف من سلالة إلى سلالة، وقد تتأثر الأطوال بعوامل الوراثة، وتؤدى التغذية فى ذلك دورا هاما وللبيئة أيضا فى ذلك نصيب … كل هذه العوامل تؤدى دورها فتضيف عدة سنتيمترات هنا، أو تحذف عدة سنتيمترات هناك، بيد أن الحذف أو الإضافة قد يكون شاذا فيؤدى إلى ما تسميه بالأقزام أو العمالقة .. ويجب أن تضع فى اعتبارنا تلك السلالات البشرية الخاصة التى تعيش فى جماعات بعينها مثل أقزام غينيا الجديدة وأفريقيا والهند . وفى هذه الجماعات أو القبائل لا يزيد طول الإنسان البالغ عن 135 سنتيمترا .. وفى المقابل نجد أن متوسط الطول فى قبائل الدنكا التى تعيش فى جنوب السودان يصل إلى 185 أو 190 سنتيمترا. وهذه السلالات المفرطة فى القصر أو الطول لا تدخل هذه الدراسة، لأن قصرها أو طولها الخارج على المألوف تحكمه أساسا عوامل وراثية وبيئية وليست إفرازات هرمونية.
إن الذى نضعه فى اعتبارنا هنا هى تلك الحالات التى تظهر فى نسل أبوين عاديين حيث يخرج المولود إلى الدنيا وينمو نموا بطيئاً أو سريعاً، والذى يحدد ذلك هو أحد هرمونات النخامية الهامة والذى يطلق عليه اسم هرمون النمو .. إن هذا الهرمون تفرزه الغدة بكميات محددة، فإذا اختلت المعايير بسبب مرض أو إصابة ما شابه ذلك ، ظهر الخلل واضحاً فى طول أو قصر.
وهرمون النمو كما يستدل من اسمه هو المهيمن على نمو الجسم. وتأثير الهرمون هنا تأثير مباشر على جميع الأنسجة من قمة الرأس حتى أخمص القدم. ويختلف هرمون النمو عن الهرمونات الأخرى التى تفرزها النخامية، حيث أن الهرمونات تخرج منها لتكون ذات تأثيرات محدودة على غدد بعينها، وكأنما هى تطرق أبوابها لتوقظها من سبات وتستحثها أو تدفعها لتفرز هرموناتها الخاصة، وبالتالى تنفذ فى الجسم أوامرها وأحكامها، بينما أن تأثير هرمون النمو لا يحتاج لتنسيق مع الغدد الأخرى إلا فى حالة البلوغ.
إننا نقول بأن النمو يجرى فى مجراه العادى السليم عندما تقوم الغدة بإفراز هرمونها بالمعايير المضبوطة، لكننا قد نلاحظ أن الجسم لا ينمو نموا اعتياديا، رغم أن المعيار قد يكون مضبوطاً وفى هذه الحالة لا يمكننا أن نوجه الاتهام إلى الهرمون، بل علينا أن نوجه أنظارنا إلى وجهة أخرى فقد يكون اختلال النمو بسبب تغذية فقيرة غير متزنة أو غير قويمة أو قد ينجم ذلك عن مرض عضال يستنفذ طاقة الجسم أو قد يعود السبب إلى تردى إفراز الغدة الدرقية. فإذا لم تكن هذه العوامل موجودة لدى شخص ما ومع ذلك كان نموه بطيئا متخلفا كان العيب الغدة، وعندئذ لا تجد أنسجة العظام ولا الغضاريف ولا العضلات ما يستحثها ويدفعها إلى النشاط فيعتريها الخمول. وكلما زاد تلكؤها، ظهر ذلك جليا على قوام المخلوق.
وعلى النقيض مما سبق تكون العملقة .. فقد يرجع الطول المفرط إلى ورم يسبب تضخم الغدة فيزداد إفرازها .. وقد يكون من المناسب هنا أن نذكر كيف أن الجراح الانجليزى جون هنتر الذى كان يعيش فى لندن فى القرن الثامن عشر قد لفتت نظره حالة شخص ايرلندى عملاق يدعى تشارلز بيرن حيث وصل طول الأخير إلى مترين وثلث تقريباً – كما يتضح من هيكله العظمى الذى لا يزال محفوظا فى لندن حتى اليوم . ومن الطريف أن الايرلندى عندما علم برغبة فى الحصول على جثته النادرة ليحتفظ بها ضمن عيناته الطبية التى يقال أنها كانت أكبر مجموعة من نوعها حينذاك، عندما علم بذلك كتب وصيته بضرورة وضع جثمانه فى تابوت من الرصاص ثم الإطاحة به إلى قاع البحر، فالقاع وظلماته أفضل عنده من العرض أمام أعين الناس، وبالرغم من ذلك تمكن الجراح من الحصول على الجثة فى آخر لحظة بعد أن دفع رشوة لمن تولوا دفنه.
وبعد موت بيرن بقرن وربع قرن من الزمان، جاء إلى لندن جراح الأعصاب الأمريكى هارفى كوشينج الذى كان يعد دراسات مطولة عن الغدة النخامية. وقام بفحص جمجمة بيرن بعناية تامة وبصفة خاصة فى المنطقة المحيطة بموقع النخامية، فلاحظ أن العظام حولها ذات تشوه واضح، مما يدل على أن الغدة قد أصيبت بورم أو تضخم، فزاد إفراز هرمون النمو تبعاً لذلك.
والحقيقة أن الأفراد من ذوى الطول المفرط يظهرون فى كل زمان ومكان وفى الغالب تتجاوز أطوالهم المترين .. وبصفة عامة يمكننا الآن وقف هذا الحث الهرمونى المتزايد فى الصغار عن طريق أجراء عمليات جراحية حساسة أو بتدمير جزء من الغدة المتضخمة باستخدام الإشعاع . ومن جهة أخرى يمكن إعطاء جرعات من هرمون النخامية لهؤلاء الأفراد من ذوى الغدة الضامرة أو الخاملة أو التى بها إصابة أو آفة مرضية تمنعها من أداء مهمتها الحيوية ، فيؤدى ذلك إلى حض النمو العادى أو القريب منه.
إننا جميعا لو استمر نمونا على نفس النمط وبنفس الدرجة طيلة حياتنا لأصبحنا من العمالقة المردة الذين تتعدى أطوالهم ثلاثة أمتار أو أربعة. ولكن ذلك ليس بالأمر المطلوب لآن الكيانات الحية اقتصادية بطبعها والحكمة تقتضى ما نحن عليه بالفعل فكيف يحدث ذلك؟ … إن هناك كلمة سر خاصة تنطلق من الغدد الجنسية على هيئة هرمون وذلك فى مرحلة بعينها من مراحل حياتنا وهى مرحلة البلوغ. إن هذه الكلمة الهرمونية تدور فى الدماء وتوجه (نداءها) إلى المناطق النامية فى العظام وهى التى توجد بين كل مفصل ومفصل أو فقرة وأخرى، فتعطيها أولا دفعة قوية لنمو سريع، والوصف نسبى، لأن النمو هنا يدوم سنة أو سنتين، وفيه نرى من أدركه (أو أدركها) البلوغ وقد أضيف إلى نموه فى هذه الفترة القصيرة نسبيا قدر ما أضيف إليه فى ثلاث سنوات أو أربع أو ربما خمس. وبعد هذه الدفعة فى حياة المخلوق تترجم هرمونات الجنس أوامرها على هيئة فرملة فيحدث التحام فى النسيج النامى للعظام ولا يسمح له بالنمو بعد ذلك أبدا .. وللتوضيح أكثر نقول أن هرمون التستوستيرون الذى تفرزه الخصية ينشط نمو العظام عن طريق تنشيط إفراز هرمون النمو ثم يعمل الهرمونان سويا على تنشيط نمو العظام وهما المسئولان الرئيسيان عن إحداث الزيادة السريعة فى النمو التى تحدث عن البلوغ. وبعد فترة من البلوغ يسبب هرمون التستوستيرون قفل نهايات العظام ووقف أى زيادة فى الطول. وإذا حدث نمو بعد ذلك يصاب المخلوق بالتشوه ، ولكن هذا يحدث فى حالات قليلة وشاذة. والاستثناء لا يطبق على القاعدة ، فالأغلب الأعم هو ما نراه دائما من توقف نمو الكائنات بعد وصولها إلى سن البلوغ بفترة تقتصر أو تطول. ولا نقصد بالتشوه هنا تلك الحالات التى تعترى فيها الناس مظاهر السمنة والترهل أو بروز الكروش فهذه قصة أخرى ولكن ما نعنيه هو تشوه العظام، فهرمون النمو إذا ظهر فعله بعد سن البلوغ لكان بمثابة الفعل الطالح بعد العمل الصالح أو الكلمة الخبيثة بعد الكلمة الطيبة. إن الغدة قد يصيبها ورم أو خلل فتبدأ من جديد فى تزويد الدم بهرمونها دون ضابط أو رابط، وتختل تبعا لذلك أمور التوازن، فيختل معها التناسق. وينصب الخلل فى شكل نمو شاذ يظهر أساسا بوضوح فى عظام اليدين والقدمين والجبهة والفكين وفقرات الظهر، مع إضافات فى سمك الجلد المغطى لهذه الأجزاء وهو ما يطلق عليه الأطباء تضخم العظام (Acromegaly).
الفص الأمامى للنخامية
Anterior Pituitary (Adenohypophysis)
يتكون الفص الأمامى للنخامية من خلايا طلائية Epithelial cells مختلفة الشكل والحجم ومتراصة فى شكل شرائط أو أحبال مختلفة الأحجام وحويصلات. وكل خلية من خلايا الفص الأمامى مزودة بمعلومات أو تنبيهات Neurohormones تأتيها من خلايا الـ NSC فى الهيبوثالامس. والتنبيهات تأتى أولا من الجهاز العصبى المركزى Central Nervous System (CNS) وتستقبلها خلايا NSC فى الهيبوثالامس وبالتالى تقوم بلإفراز الهرمون أو تثبيط إفراز الهرمون.
هذا وقد أوضحت البحوث والدراسات الهستولوجية والتى أجريت بالميكروسكوب العادى أن خلايا الفص الأمامى تنقسم إلى ثلاث مجموعات هى :
1- الخلايا المحبة للحمض Acidophils :
وهذه الخلايا هى التى تفرز كلا من هرمونى النمو GH والبرولاكتين PRL وهى خلايا تقبل الصبغة بالصبغات الحمضية مثل الأيوسين & Eosin Orange G & Erthrosin .
2- الخلايا المحبة للقاعدة (أو قاعدية التلون) Basophils :
وهذه الخلايا تقوم بإفراز كل الـ Trophic hormones وهى ACTH & TSH & FSH & LH . وهى خلايا تقبل الصبغة بالصبغات القاعدية مثل صبغة Aldehyde fuchsin & Periodic acid Schiff .
3- الخلايا الكارهة للون Chromophobes :
وهذه لا تقبل الصبغة بالصبغات الحمضية أو الصبغات القاعدية. وهذه الخلايا لا تقوم بإفراز أى نوع من الهرمونات ويفترض أنها غير موجودة فى الغدة النخامية للإنسان. والبعض يرجح أن تكون هذه الخلايا موجودة بصفة احتياطية (أى كمخزون احتياطى) بحيث أنها ممكن أن تتحول لأى من خلايا الـ Basophils or Acidophils ويرجح بعض العلماء أن هذه الخلايا يمكن أن تكون لها وظيفة دعامية (دعامة للخلايا الأخرى) أكثر منها وظيفة إفرازية. كما وجد العلماء بعض الأدلة بأن لها وظيفة تتصل بإفراز ACTH .
هرمونات الفص الأمامى للغدة النخامية
Anterior Pituitary Hormones
الهرمونات المفرزة من الفص الأمامى للغدة النخامية لها نظام معين فى إفرازها ففى الإنسان مثلا نجد أن هرمونات ACTH & TSH & FSH & LH لهما نظام إفرازى خاص متعلق بفترات النوم (أو الراحة فى بعض الأحيان) Sleep-related pattern فيزداد إفراز هرمون النمو GH أثناء النوم لدرجة أن أكثر من نصف كمية الهرمون المفرزة فى اليوم الواحد من GH تفرز أثناء النوم ، وعلى العكس فإن هرمون ACTH يزداد مستواه بمجرد بداية فترة النشاط أى بمجرد المشى بعد القيام من النوم مباشرة ويصل مستواه أقصاه مع أقصى نشاط أثناء العمل. وفى الأغنام وجد مدحت سنة 1980، 1993 أن مستوى هرمون الكورتيزول يصل أقصاه ما بين الساعة الثامنة صباحاً وحتى الثانية عشر ظهراً بينما يقل مستواه بدرجة كبيرة من الثامنة مساء حتى الرابعة صباحاً وقد أعزى هذا الإيقاع اليومى Diurnal rhythm إلى الاختلافات فى مستويات إفراز هرمون ACTH .
أما بالنسبة لهرمونى (Gonadotropins) FSH & LH ففى الإنسان لهما نظام إفرازى خاص متعلق بالنوم Sleep-related pattern أثناء مرحلة البلوغ Puberty ولكن تتساوى مستويات إفرازهما أثناء كلا من الليل والنهار بعد النضج الجنسى. وحديثاً ومع تقدم طرق قياس الهرمون أثبتت التجارب أن الإنسان والحيوان تتغير معظم مستويات إفراز الهرمون كل 20 إلى 30 دقيقة تقريباً وتسمى هذه الظاهرة بـ Episodic Secretion وبالتالى فالإيقاع اليومى Diurnal rhythm فى مستوى الهرمون يحتوى فى داخلة على العديد من الـ Episodic secretion .
هرمونات الفص الأمامى التى تعمل بطريقة مباشرة (هرمونى النمو والبرولاكتين) :
Direct-Acting Hormones [Growth Hormone (GH) and Prolactin (PRL)]:
من ناحية التركيب الكيميائى لهذه الهرمونات فقد أثبتت البحوث وجود تشابه فى التركيب الكيميائى بين هرمون النمو وهرمون البرولاكتين ، وقد وجد أن كلا من هرمونى النمو والبرولاكتين يتكون من سلسلة ببتيدية طويلة وزنها الجزيئى حوالى 23000 ، كما يوجد تشابه فى التركيب الكيميائى أيضا بين الهرمونين من جانب وبين أحد الهرمونات المفرزة من المشيمة Placenta وهو هرمون Chorionic Somatomammotropin (Placental lactogen, PL) من الجانب الآخر . حيث وجد أن هرمون PL مشابه لدرجة كبيرة (حوالى 85%) فى التركيب الكيميائى . مع هرمونى PRL & GH المفرزان فى الإنسان (من ناحية تشابه وترتيب الأحماض الأمينية المكونة لهم) . وهذه الهرمونات الببتيدية (GH & PRL) تعمل مباشرة على الأنسجة الهدف ولذلك سميت Direct acting hormones . ونظراً للتشابه فى التركيب الكيميائى بين هرمونى GH & PRL فنجد أن لهما وظائف أو نشاط بيولوجى متقارب أو متشابه فى كثير من الوظائف البيولوجية لأى منهما ويرجع ذلك إلى التطابق (التشابه) فى نوعية وترتيب عدد كبير من الأحماض الأمينية . وسلسلة الأحماض الأمينية هذه تحتوى على الـ Active Sites ومن الممكن أن يكون ارتباط الهرمون بموقع الربط على المستقبل Receptor binding side الخاصة به على جدار الخلية على أساس الـ Active sites الموجودة به وليس على أساس تركيب الهرمون الجزيئى ككل ، وحيث أن كلا من PRL & GH يتكون كلا منهما من سلسلة ببتيدية طويلة نسبياً فبالتالى نجد أن عدد المواقع النشطة Active sites على كلا نمهما كثيرة وبالتالى عدد Active sites المتطابق فى كلا منهما كثيرة وبذلك يمكن لأى منهما أن يعمل على نسبة كبيرة من الأنسجة الهدف لهرمون الآخر .
ويجدر الإشارة هنا أن كلا الهرمونان يعملان على تشجيع هرمونات أخرى لها علاقة بالنمو ومثال ذلك هو علاقة الـ Synergisn الموجودة بين هرمون GH وكلا من هرمونات ACTH & FSH & LH & TSH وهذه الهرمونات تعمل على Target glands خاصة بها وهى على التوالى : قشرة الغدة الجاركلوية Adrenal Cortex - الغدد الجنسية Gonads - الغدة الدرقية Thyroid gland وأى من الهرمونات السابقة وحده أو هرمون GH وحده لا يؤثر بدرجة كبيرة على هذه الغدد لكن لو أعطى هرمون GH مع أى من الهرمونات السابقة فإنهما يؤثران بدرجة كبيرة على هذه الغدة ، والسبب فى ذلك يرجع إلى احتمالات عدة منها أنه قد يقوم GH بتنشيط نظم إنزيمية تجعل الهرمون الآخر قادر على إلقاء أثره البيولوجى بكفاءة أعلا أو قد يقوم GH بإنتاج أو تكوين مستقبلات Receptors جديدة على جدر خلايا الغدة التى يؤثر عليها الـ Trophic Hormone الآخر (وهو ما يعرف بالتنظيم لزيادة عدد المستقبلات Up- regulation والاحتمال الآخر أن يقوم GH بإحداث طبيعة جديدة فى نسيج الغدة بحيث بجعله يتأثر أو يستجيب بدرجة كبيرة بالـ Trophic Hormone الخاص به .
هرمون النمو Growth Hormone (GH)
ويطلق عليه أيضاً هرمون منبه نمو الخلايا الجسمية Somatotrophic Hormone (STH) حيث يقوم بتنشيط نمو خلايا الجسم مسبباً تضخمها Hypertrophy وزيادة عددها Hyperplasia كنتيجة لانقسامها.
تفرز الغدة النخامية مجموعة هرمونات النمو التى تشترك مع غيرها من الهرمونات المرتبطة بالتمثيل الغذائى العام فى سرعة تنشيط انقسام الخلايا ونمو الجسم وبنائه. وهرمون النمو هرمون بروتينى ويقوم هذا الهرمون بتنشيط نمو خلايا العضلات عن طريق تنشيط أخذ الأحماض الأمينية وتخليق البروتين وأهم الوظائف البيولوجية لهذا الهرمون هو تنشيط النمو بوجه عام فى الجسم، لكن الأعضاء الهدف الرئيسية لهذا الهرمون هى العظام والعضلات. وهرمون النمو ليس الهرمون الوحيد المنشط للنمو، لكن هناك هرمونات أخرى تعمل على تنشيط النمو مثل الهرمون الذكرى التستستيرون Testosterone وهو هرمون إسترويدى يفرز من الخصية وقشرة الغدة الجاركلوية ولذلك فنحن نلاحظ زيادة حجم وطول الذكور عن الإناث وهرمون النمو يفرز فى دورة يومية Diurnal rhythm فيزداد إفراز الهرمون ويصل أقصاه أثناء فترات النمو العميق (الساعة 2 صباحا تقريباً). هذا وينظم هرمون النمو هرمون محرر يفرز من الهيبوثالامس Hypothalamus يسمى Growth hormone-releasing hormone (GH-RH) كما يفرز الهيبوثالامس هرمون آخر مثبط لإفراز هرمون النمو.
والمعتقد أن هذا الفعل يساعد فيه بجانب هرمون النمو هرمونات الغدة النخامية مثل TSH المنشط للدرقية وهرمون الثيروكسين المفرز من الدرقية نفسها.
ويساعد الهرمون فى بعض عمليات التمثيل الغذائى ومن ضمنها تفكك حبيبات الدهن فى الكبد وما يتبع ذلك من عمليات هدم البروتينات عموماً والذى يصاحبها انخفاض فى النسبة التنفسية وزيادة فى إفراز الأجسام الكيتونية وجزء من تأثيره على التمثيل الغذائى للدهون يتعلق بالأحماض الدهنية غير استيروديه (NEFA) Non-Asteroid Fatty Acids فترتفع نسبتها بعد ذلك إلى الضعف. وكذلك يرتبط هرمون النمو أساساً بالتمثيل الحيوى للمواد الكربوهيدراتية فأول هذه التأثيرات هو ظهور حالة الهيبوجليكوجين Hypoglycemia فى تكوين الجليكوجين عند الحقن بمستخلف الهرمون.
وهو يتشابه فى ذلك مع هرمون الأنسولين وإن كان الفعل فى الحالتين يختلف إلى حد ما.
والمعروف أيضاً أن نسبة الجليكوجين فى العضلات تنخفض بعد الجوع فى الحيوانات المنزوعة غدتها النخامية.
ويمكن تدارك ذلك بالحقن بمستخلف الغدة النخامية وهذا التأثير يعمل على جعل مستوى جليكوجين العضلات فى لحدود الطبيعية للجسم سواء كان الحيوان فى الجوع أو الشبع.
وكذلك يعمل على تنشيط أكسدة الجلوكوز من مجموعات ذات سلسلة بسيطة ويحولها إلى مجموعات اليفاتية (الهيدروكربونية) الطويلة السلسلة مثل الأحماض الدهنية ، وبالعكس فإن الأنسولين يساعد على كل من أكسدة الجلوكوز إلى CO2 وفى نفس الوقت يعمل على تحويل الجلوكوز إلى أحماض دهنية طويلة السلسلة.
اكتشاف الهرمون
وقد تم اكتشاف الهرمون عام 1920م عندما لاحظ الباحثون أن مستخلص الغدة النخامية للأبقار يسبب زيادة غير طبيعية فى نمو الفئران .. كما وجد سميث Smith 1930م أن إزالة الغدة النخامية من الفئران ينجم عنها وقف النمو بينما يمكن المحافظة على نمو هذه الحيوانات عند حقنها بمستخلص الغدة ومن ثم تم الاستدلال على وجود عامل نمو نخامى Pituitary growth factor فى مستخلص النخامية .. وقد لوحظ أيضاً أنه عند حقن فئران طبيعية بمستخلص الغدة Pituitary extracts تنتج حالة مرضية تعرف بالعملقة Gigantism والتى من مظاهرها كبر الأطراف وحدوث تضخم زائد فى حجم الحيوان .. والحقيقة أن هذا الهرمون ينشط النمو بوجه عام فى الجسم حيث يعمل على زيادة حجم الهيكل العظمى Skeleton والعضلات Muscles والنسيج الضام كما يسبب نمو الأحشاء الداخلية أيضاً مثل الكبد والأمعاء والكليتين.
طبيعة الهرمون
يبلغ الوزن الجزيئى لهرمون النمو فى الإنسان 21.500 دالتون حيث يحتوى على 191 حامضا أمينيا وتبلغ فترة نصف العمر له فى الدم نحو 30 دقيقة ، وفى الأبقار 190 أو 191 حمض أمينى (وزنه الجزيئى حوالى 22.000 دالتون). ويتشابه هرمون النمو إلى حد كبير مع هرمون البرولاكتين Prolactin ولاكتوجين المشيمة placental lactogen . وتترتب الأحماض الأمينية الداخلة فى تركيب هرمون النمو فى سلسلة مفردة (وحيدة) تحتوى على رابطتين كبريتيتين (disulfide bonds -S-S) .
وقد تم العثور على صور عديدة متحورة أنزيمياً من هرمون النمو. ومن أبرزها الصورة من الهرمون ذات الوزن الجزيئى 20.000 والتى تقل عن الصورة الحقيقية للهرمون بمقدار 1000-2000 وزن جزئيى نتيجة لغياب الأحماض الأمينية الموجودة على الموقع من 32 إلى 46 ولهذه الصورة المتحورة من الهرمون تأثير الهرمون الطبيعى من حيث نشاطه فى تشجيع النمو إلا أنه ليس لها النشاط المشابه لهرمون الأنسولين والذى عادة ما يكون مصاحبا للهرمون الطبيعى . وتمثل هذه الصورة المتحورة من الهرمون حوالى 15% من كمية هرمون النمو الموجودة بالنخامية الغدية فى الإنسان. وترجع التأثيرات الهرمونية لهرمون النمو إلى الجزء من تتابع الأحماض الأمينية الموجودة على ثلثيه الأماميين عند النهاية الأمينية N-terminal . أما الثلث الباقى الموجود عند النهاية الكربوكسيلية C-terminal فهو المسئول عن ثبات أو حفظ تركيب الجزىء. ويلاحظ فى هرمون النمو البقرى أن الجزء من تتابع الأحماض الأمينية من 96:133 هو الذى يعطى تأثير الـ Somatomidin فى كونه ينبه الكبرتة Salfation فى العظم وتخليق الـ DNA فى الخلايا. ويمكن انشقاق الجزء من الأحماض الأمينية من 177 حتى 191 بواسطة أنزيمات الببتيداز Endopeptidases وقد يكون لهذا الجزء تأثيرات خاصة على سطح الخلية حيث يثبط معدل ارتباط الأنسولين بمستقبلاته.
هرمون النمو المفرز من نخامية الإنسان والفقريات العليا primates له نشاط بيولوجى مشابه للبرولاكتين. هرمون النمو المأخوذ من الثدييات نشط فى أنواع أخرى من الحيوانات – لكن الإنسان يستجيب فقط للهرمون الناتج من مصدر إنسانى أو من الفقريات العليا .. فى حين أن الفئران تستجيب لهرمون النمو من الحيوانات الأخرى ما عدا هرمون الأسماك. وقد تم مؤخراً تحضير "هرمون النمو الإنسانى Human GH" وهرمون نمو الماشية “Bovine GH" عن طريق الهندسة الوراثية – واستعماله لا ينتج عنه تكوين أجسام مضادة.
إنتاج هرمون النمو
وقد أمكن حديثا إنتاج هرمون النمو الخاص بالإنسان Human growth hormone (hGH) عن طريق الهندسة الوراثية وتتم عملية إنتاج الهرمون بأن يؤخذ جزء من الجين الخاص بإنتاج هرمون النمو فى الإنسان ويحضن مع المادة الوراثية DNA المأخوذة من بكتيريا E.Coli ثم يؤخذ هذا الاتحاد من الـ (Recombined DNA) DNA ويحضن مع البكتيريا. وعن طريق ظاهرة التحول Transformation المعروفة فى البكتيريا (تبادل أو انتقال DNA من بكتيريا لأخرى) يتم نقل الـ DNA الخاص بإنتاج هرمون النمو فى الإنسان (hGH) إلى البيئة البكتيرية الجدية والتى كلما تكاثرت زاد إنتاج الـ hGH وبعد إنتاج كمية كبيرة من البكتيريا المحتوية على الهرمون تقتل البكتيريا ثم يتم استخلاص هرمون النمو hGH وتنقيته.
وعلى الرغم من أن هرمون النمو الموجود فى الأنواع المختلفة من الحيوانات له نفس التركيب الكيميائى بالنسبة للجزء النشط فى جزىء الهرمون إلا أن هرمونات النمو المفرزة من الحيوانات المختلفة قد تختلف فى آثارها البيولوجية فعلى سبيل المثال يلاحظ أن هرمونات النمو المستخلصة من الحيوانات المستأنسة (أغنام – أبقار- .. الخ) ليس لها تأثير أو نشاط بيولوجى فى الإنسان أو الأوليات.
الهرمون فى الدم Circulating Hormone
من المعتقد حتى الآن أن هرمون النمو المفرز من النخامية ليس هو الصورة المؤثرة فى الدم أو بمعنى آخر ليس هو الفعال بيولوجيا بل يقوم الهرمون المفرز بتنشيط تكوين ببتيدات صغيرة خاصة وهذه هى التى تقوم بالنشاط البيولوجى المعروف لهرمون النمو GH .
وقد أثبتت الدراسات أنه عند حقن هرمون النمو فى فئران منزوعة النخامية يتكون بعد خمس ساعات مركب يطلق عليه عامل الكبرتة Plasma sulfation factor وهو الذى يسمى حديثاً بالـ Somatomedin حيث يقوم بالوظائف البيولوجية للهرمون ويفرز هذا المركب من الكبد ويتراوح وزنه الجزئية بين 6000 و 9000 دالتون . وللسوماتوميدينات Somatomedins (SM) تأثير هام كوسيط يساعد على نمو الخلايا الجسمية ولذلك يطلق عليها بالعربية مصطلح "وسطاء النمو". ويسمى السوماتوميدين (SM) والمواد غير المكثفة ذات النشاط المشابه للأنسولين Insulin-Like Growth Factors والتى يشار إليها اختصار بالحروف (IGFs).
ويرتبط هرمون النمو بعد إفرازه من خلايا الـ Somatotroph الموجودة بالنخامية الغدية بمستقبلة على خلايا الكبد مسببا إفراز السوماتوميدينات من هذه الخلايا. وفى الإنسان أمكن إثبات تكون ثلاث أنواع من السوماتوميدينات وهى (A, B and C) ويشابه السوماتوميدين C العامل IGFI والذى يرتبط بعد إفرازه بمستقبله على جدار الخلية الكبدية فيؤدى ذلك إلى تنبيه نشاط إنزيم التيروسين كيناز Tyrosine Kinase والذى قد يكون جزءاً من هذا المستقبل حيث يفترض حدوث فسفرة لنوع معين من البروتين وليكن (protein X) على سبيل المثال ويتكون من مركب (protein X-P) والذى يؤدى فعله إلى استجابة نمو Growth response إما بطريق مباشر أو غير مباشر.
ويمكن للسوماتوميدين (SM) الارتباط بالغشاء الخلوى لكثير من الخلايا فى الجسم غير خلايا الكبد مثل خلايا النسيج الدهنى والخلايا الليمفاوية وخلايا العظام وخلايا غشاء البلاسنتا وغيرها من الخلايا حيث يوجد على أغشيتها مستقبلات لل (SM) متميزة عن جدر تلك الخلايا إلى تكوين إشارة غير معروفة حتى الأن تؤدى إلى حدوث تأثيرات انقسامية فى الخلية وقد يكون مرتبطا بمستقبل ال (IGF).
والحقيقة أن هرمون النمو يفرز فى الدم أكثر من أى هرمون نخامى آخر وقد وجد أنه يفرز فى الإنسان بمعدل 0.5 مجم يومياً بينما يفرز فى الماشية بمعدل 1-5 مجم يومياً. وتركيز الهرمون فى الدم يختلف حسب بعض العوامل والحالة الفسيولوجية. وقد وجد أن متوسط مستوى هرمون النمو فى الإنسان العادى حوالى 10-15نانوجرام/ سم3 .
التأثير البيولوجى للهرمون Biological action
يقوم هرمون النمو GH بتنشيط النمو بوجه عام فى الجسم حيث ينشط نمو الهيكل العظمى Skeleton والغضاريف Cartilage والأنسجة الضامة والعضلات وكذلك معظم أجزاء الجسم المختلفة وبالتالى يسبب زيادة حجم ووزن الإنسان أو الحيوان. ويتطلب النمو الطبيعى وجود كميات مناسبة من هرمونات الأنسولين والـ T4 و الـ T3 والـجلوكوكورتيكويد Glucocorticoids بجانب هرمون النمو.
وبصفة عامة يمكننا أن نلاحظ التأثيرات التالية والخاصة بهذا الهرمون:
1- من حيث التأثير على الهيكل العظمى وجد أن نقص إفراز هرمون النمو فى الفترات الأولى من حياة الحيوان يسبب ضعف الهيكل العظمى وإصابة الحيوان بمرض التقزم أو القزمية Dwarfism بينما تؤدى زيادة الإفراز قبل اكتمال النمو أو قبل قفل العظام المستطيلة إلى زيادة نمو هذه العظام بدرجة كبيرة وهو ما يعبر عنه بمرض العملقة Gigantism . أما إذا حدثت الزيادة فى الإفراز بعد اكتمال النمو أى فى الحيوان البالغ فأنه تحدث مظاهر المرض المعروف باسم الـ Acromegaly والذى يتميز المرضى فيه بتضخم عظام الرأس والفك واليدين والأقدام. والواقع أن زيادة إفراز الـ GH بعد قفل (تكلس) المنطقة المعروفة بالـ Epiphyseal cartilage يسبب الحالة السابقة والتى يساهم فيها أيضا استمرار نمو العظام التى ليس بها Epiphyses تحت تأثير الزيادة فى الهرمون مما يجعل أعضاء الجسم فى النهاية غير متناسقة.
وعموماً توجد عدة مراكز لتكوين الهيكل العظمى فى الإنسان والحيوان ومن ضمن هذه المراكز الـ Epiphyseal cartilage السابق ذكرها. وتنشط هذه المراكز تحت تأثير الـ GH فتنقسم خلاياها وتزيد فى السمك وتتحول باستمرار بعض الطبقات من هذه الخلايا إلى عظام حيث تتكلس.
وهناك اعتقاد بأن الـ GH يؤدى وظائفه على الغضاريف Cartilage (تضاعف خلاياها) بطريق غير مباشر وذلك عن طريق تنظيم مستوى الـ Somatomedins فى بلازما الدم والتى يعرفها البعض على أنها Insulin-linke growth factors وبالتالى فأن الـ Somatomedins هذه لها تأثيرات بنائية Anabolic effects على الغضاريف من ناحية تنشيطها لنقل الأحماض الأمينية وتنشيط عملية تخليق البروتين والـ DNA and RNA وزيادة امتصاص السلفات Sulfate uptake ، ومما يؤكد هذا الاعتقاد أن حقن الـ Somatomedins فى الجزء الغضروفى فى عظمة الـ Tibia فى فئران منزوعة الغدة النخامية يسبب مباشرة نمو هذه العظمة فى الطول.
ومن ناحية أخرى أثبتت الدراسات وجود Binding sites الخاصة بهرمون النمو على غضروف أذن الفأر مما يوحى برأى أو اعتقاد آخر وهو أن هرمون النمو قد يعمل مباشرة على نمو الغضاريف والعظام دون تكون مادة وسطية كالـ Somatomedins .
ولما كانت النهايات الغضروفية للعظام الطويلة حساسة لهرمون النمو فإن تشجيع نموها يتخذ كوسيلة لتقدير هذا الهرمون .
2- يشجع الهرمون استهلاك الدهون المخزنة فى الجسم كمصدر للطاقة حيث أم كمية الكربوهيدات المخزنة فى الجسم ضئيلة ولا تكفى لإنتاج الطاقة اللازمة وبالتالى فإن الهرمون يساعد على منع هدم البروتين لاستعماله كمصدر للطاقة. والواقع أن هرمون النمو يشجع فعل بعض العوامل فى تنبيه تحلل الدهن مثل الابينفرين والنورابينفرين والثيوفلين. وهذا يسبب نقص النسبة التنفسية respiratory quotient (R.Q) (R.Q = نسبة O2 /CO2) ؛ النسبة التنفسية للدهون = 0.7 ، للبروتين = 0.8 ، للكربوهيدرات = 0.1 ويسبب كذلك ارتفاع مستوى الأحماض الدهنية بالدم ، بجانب الأجسام الكيتونية مثل حامض الأسيتوأسيتك acetoacetic acid وحامض البيتا هيدروكسى بيوتيرك β-hydroxybutyric acid ، الأسيتون acetone .
3- يشجع الهرمون اندماج الأحماض الأمينية المعلمة فى البروتين. ويبدو أن الخطوة المحددة للنمو هى توفر المواد بداخل الخلية وأن الفعل الأول فى ميكانيكية الهرمون يتضمن توفير قدر كبير من الأحماض الأمينية بداخل الخلايا .. كما يبدو أن تأثيراً مشابها يحدث فى عملية إفراز اللبن والتى يشجعها هرمون النمو كما أنه يشجع نمو الغدة الثديية. ونستطيع أن نقول باختصار أن هرمون النمو ينشط بناء البروتين فى العضلات والغضاريف والأنسجة الأخرى.
4- يشجع الهرمون بعض الجوانب الأخرى للميتابوليزم فنقص هذا الهرمون أو نزع النخامية من الحيوانات يجعلها تستجيب للإعطاء المستمر للهرمون بانخفاض سريع فى مستوى سكر الدم Hypoglycemia وهذا التأثير المشابه لفعل الأنسولين يمكن أن يلاحظ على مستوى الأنسجة المعزولة من الحيوانات التى تعانى من نقص الهرمون ، فالتأثير يتمثل فى تنبيه سريع لاستهلاك الجلوكوز والاستفادة منه بواسطة الخلايا وبعد ظهور هذه الاستجابة فإن العضو يصبح متمردا ولايبدى أى استجابة لهرمون النمو بنفس مستوى سكر الدم لمدة 24 – 48 ساعة أى حتى يعانى مرة أخرى من نقص هرمون النمو.
ولهرمون النمو تأثير آخر على ميتابولزم الكربوهيدات يشمل تنبيه إنتاج الجلوكوز من الكبد خاصة عندما يوجد بكثرة. وهو أى الهرمون يزيد كذلك من المدى الذى يمكن فيه لخلايا بيتا β cells فى جزر لانجرهانز فى البنكرياس بأن تفرز الأنسولين استجابة لتنبيه الجلوكوز .. وقد وجد أن حقن الكلاب يومياً بهذا الهرمون يؤدى إلى الإصابة بمرض البول السكرى مع ضمور كلى فى جزر لانجرهانز ويعزى ذلك الضمور إلى استمرار تنبيه جزر لانجرهانز مما يؤدى إلى إنهاكها نتيجة لفرط إفرازها لهرمون الأنسولين والناجم عن الحقن بمستخلصات الغدة النخامية. وطالما تصاحب زيادة إفراز هرمون النمو فى الكلاب والقطط الإصابة بمرض البول السكرى فلا غرابة فى أن نلاحظ ظهور مرض البول السكرى على جميع المرضى بمرض عملقة الأطراف أو الـ Acromegaly .
وبصفة عامة يمكن اعتبار الأنسولين وهرمون النمو عاملين يكمل أحدهما الآخر ، فكل منهما ينظم إمداد أنسجة الجسم بالطاقة ، فبينما يصبح الأنسولين نشطاً بعد الأكل مباشرة وهو الوقت الذى يكون فيه الجلوكوز أهم مصدر للطاقة فى الجسم فإن هرمون النمو يكون نشطاً فى حالة الجوع أو الصيام .. ويمكن القول أن درجة تركيز هرمون النمو فى الحيوانات البالغة تختلف على مدى 24 ساعة اليومية فينخفض مستواه فى الدم بعد الأكل مباشرة حتى يصبح من الصعب تقديره بينما تزداد درجة تركيزه قبل الأكلة الثانية مباشرة وأثناء الليل (النوم العميق) nocturnal sleep.
5- يزيد هرمون النمو من الاحتفاظ بعدة اليكتروليتات تشترك فى تكوين الغضاريف والعظام. وجد أن الحقن بالهرمون يساعد على زيادة كمية الصوديوم والكلوريد مع زيادة السوائل الخلوية كما يزيد هرمون النمو من درجة امتصاص الكالسيوم والبوتاسيوم والفوسفور فى السوائل البين خلوية.
6- يزيد هرمون النمو GH بشكل واضح من أثر هرمونات الـهرمون المنشط لنمو حويصلات المبيض Follicle stimulating hormone (FSH) والـهرمون المؤدى لتمزيق حويصلات المبيض Luteinizing hormone (LH) والـهرمون المنبه لقشة الادرينال Adrenocorticotrophic hormone (ACTH) والـهرمون المنبه للغدة الدرقية Thyroid stimulating hormone (TSH) على الغدد الهدف Target glands الخاصة بها (علاقة Synergism) .
تنظيم إفراز هرمون النمو Regulation of GH secretion
هرمون النمو يمثل 4-10% من الوزن الرطب للغدة النخامية الأمامية فى الإنسان البالغ. ويقع مستوى الهرمون العادى basal فى الدم (أى فى فترة الراحة وفى حالة عدم وجود ضغوط stress) بين 1-5 نانوجرام/مل (ng=10-9 g) ؛ وفى الماشية الكبيرة يكون 4-7 نانوجرام/مل ؛ أما فى العجول الصغيرة فيصل التركيز إلى 18 نانوجرام/مل. ونصف العمر (T½ ) للهرمون فى الدم حوالى 30 دقيقة. مستوى الهرمون فى الأطفال 15 نانوجرام/مل.. وينخفض مستوى الهرمون فى الدم خلال 2-3 أسابيع الأولى بعد الولادة ليصل إلى المستوى الخاص بالإنسان البالغ ويكون حوالى 10-15 نانوجرام/سم3 (10-15 ng/ml) – لكن استجابة الهرمون للمنبهات المختلفة تكون أعلى فى الأطفال مما ينتج عنه زيادة فعلية فى هرمون النمو المفرز خلال فترة 24 ساعة مقارنة بتلك المفرزة فى الأشخاص البالغين. وتحدث زيادة كبيرة فى إفراز الهرمون فى فترة البلوغ.
هناك عدد من العوامل التى تعمل على تنظيم إفراز هرمون النمو أو تؤثر على إفرازه ويمكن إجمال هذه العوامل فى الآتى :
1- مستوى سكر الدم : نقص سكر الدم Hypoglycemia هو منشط قوى لإفراز الـ GH وفى نفس الوقت فإن ارتفاع سكر الدم Hyperglycemia يمنع إفراز الهرمون فى معظم الحالات. ويذكر البعض أن نقص مستوى سكر الدم عن 50% من المستوى العادى يشجع إفراز الهرمون أما التغيرات القليلة فقد لا تؤثر على الإفراز.
2- الامتناع عن الأكل Fasting : الامتناع عن الأكل لمدة طويلة يسبب زيادة إفراز الهرمون وبعد تناول الطعام تبدأ ثلاث مراحل لإفراز الهرمون حيث يكون إفراز هرمون الأنسولين هو الغالب فى المرحلة الأولى بينما فى المرحلة الثانية يقل إفراز هرمون الأنسولين ويزيد إفراز هرمون النمو وفى المرحلة الثالثة يكون إفراز هرمون النمو هو الغالب.
3- بذل المجهود Exercise : يسبب المجهود الجسمانى زيادة إفراز الهرمون وتوجد علاقة طردية بين المجهود المبذول وكمية الهرمون المفرزة.
4- زيادة مستوى دهن الغذاء لا تشجع إفراز الهرمون بعكس زيادة مستوى البروتين التى تؤدى إلى زيادة ملحوظة فى إفراز هرمونى النمو والأنسولين.
5- عوامل عصبية Neural factors : تقوم عدة أنواع من الضغوط مثل الخوف والقلق والضوضاء بتنشيط إفراز الهرمون وبالإضافة إلى ذلك يلاحظ أنه فى بداية النوم العميق للإنسان يزيد إفراز الـ GH وهذه الزيادة لا تمنع بواسطة حقن الجلوكوز فى الدم مما يدل على أن زيادة إفراز الهرمون أثناء النوم تنظمه مراكز فى الـجهاز العصبى المركزى Center nervous system (CNS) أعلا من الهيبوثالامس.
6- عوامل هرمونية Hormonal factors :
أ- يلاحظ أن هرمون الثيروكسين Thyroxine من الغدة الدرقية Thyroid gland يزيد من كمية الـ Growth hormone releasing factor (GH-RF) المفرز من الهيبوثالامس لذا فهو يزيد من إفراز الـ GH من الفص الأمامى للنخامية.
ب- كما يزيد من هرمون الاستروجين Estrogen من أثر الـهرمون المانع لإدرار البول Antidiuretic hormone (ADH) المفرز من الفص الخلفى للنخامية والـ Exercise على تنشيط إفراز هرمون النمو فى الإنسان.
ج- وأخيراً وجد أن هرمون الإيبنفرين Epinephrine ينشط إفراز هرمون النمو فى القرود.
والجدير بالذكر أنه على مستوى تأثيرات الهيبوثالامس توجد للعديد من الخلايا العصبية الأمينية الإفراز Amenergic neurons القدرة على إحداث تأثيرات على معدل إفراز هرمون النمو ومن هذه الخلايا العصبية ما يلى :
1- الخلايا العصبية المفرزة للكاتيكولامين Catecholaminergic neurons والتى قد تنبه إفراز العامل المنشط لإفراز هرمون النمو (GH-RF).
2- الخلايا العصبية المفرزة للسيراتونين Seratonergic neurons مثلها فى ذلك مثل الخلايا العصبية المفرزة للبيتا اندروفين β – endorphinergic neurons والتى تستطيع تنبيه إفراز العامل المنبه لإفراز الـ Thyrotropin (TSH) ويرمز لهذا العامل بالحروف TRH .
3- الخلايا العصبية المفرزة للميلاتونين Melatonergic neurons وكذا الميلاتونين المفرز من الغدة الصنوبرية Pineal gland يمكنها تنبيه إفراز عامل تثبيط إفراز هرمون النمو المعروف باسم السوماتوستاتين Somatostatin من الخلايا المنتجة له فى الهيبوثالامس والمعروفة باسم Somatostatinergic neurons حيث تعمل على تثبيط لإفراز هرمون النمو GH من الخلايا المنتجة له فى النخامية الغدية Somatotrophs .
وترتبط كل من هذه الخلايا العصبية الوسطية بالعديد من الظروف البيئية التى تنتقل تأثيراتها عبر الجهاز العصبى المركزى – مثل انخفاض سكر الدم Hypoglycemia والنشاط العضلى والإجهاد الجراحى.
طرق تقدير هرمون النمو
هناك عدة طرق تستخدم لتقدير هرمون النمو ، يمكن إجمالها فى الآتى :
1- الطرق الحيوية Bio assay وتشمل ما يلى :
أ- حقن الفئران الناضجة والتى ثبت وزنها بمحلول الهرمون تحت الغشاء البريتونى (يزداد وزنها بعد مدة تتراوح ما بين 15:20 يوماً).
ب- تقدير وزن الفئران المتقزمة وراثيا بعد معاملتها بالهرمون.
ج- تقدير طول الذيل فى الفئران الصغيرة منزوعة النخامية.
د- تقدير نمو عظمة الفخذ بعد المعاملة بالهرمون.
هـ- تقدير تركيز عامل الكبرتة Somatomedin فى بلازما الدم.
2- الطريقة المناعية الإشعاعية : وهى دقيقة وحساسة بالنسبة لتركيز الهرمون بالنخامية والدم.
3- طريقة التحليل بالهجرة الكهربية : وهى تقدر تركيز الهرمون بالغدة النخامية.
النواحى التطبيقية لاستخدام هرمون النمو
أدى استخدام هذا الهرمون مع ماشية اللبن يومياً بمعدل 30-60 مجم لفترة وصلت إلى عشرة أسابيع ، إلى زيادة كمية اللبن الناتجة بمقدار 18% مع انخفاض كمية الغذاء اللازمة لكيلوجرام اللبن إلى 25% وكانت أفضل النتائج المتحصل عليها عند استخدامه فى النصف الثانى من موسم الحليب.
وقد وجد أن استمرار حقن الهرمون لا يحافظ على إنتاج اللبن المرتفع فيقل الإدرار بعد ذلك .. ويعزى هذا التأثير لهرمون النمو إلى فعله المتشابه مع البرولاكتين حيث يزيد معدل تخليق البروتين والمركبات اللبنية الأخرى.
وقد استخدام الهرمون لتشجيع نمو الحيوانات الزراعية وحيوانات التجارب وتبين أنه يشجع نمو الجسم وزيادة الوزن خاصة فى الفترات الأولى من الحقن ثم يقل المعدل بعد ذلك.
ومن جهة أخرى استخدمت المواد المشجعة للنمو Anabolic agents مثل مشابهات الاستيرويدات وبعض المواد المؤثرة عصبياً فى عمليات دفع نمو الحيوانات وتسمينها وكان لاستخدامها نتائج إيجابية. ويعزى هذا التأثير إلى أن هذه المركبات تؤثر بطريق مباشر أو غير مباشر على الغدة النخامية مما ينجم عنه زيادة إفراز هرمون النمو .. ولكن يجب أن نضع فى الاعتبار بعض التحفظات على استخدامها على نطاق واسع حيث ينبغى دراستها أو دراسة كافية تشمل المتبقى منها فى أنسجة الحيوان وكذلك طرق إخراج هذه البقايا والآثار الجانبية الناجمة عن الاستهلاك الآدمى للحوم الحيوانات المعاملة بهذه المواد.
قد يستعمل هرمون النمو فى المستقبل طبياً فى حالات أخرى كثيرة مثل: المساعدة على إلتئام الجروح ، إنقاص الدهون فى العضلات ، وإيقاف بعض أعراض الشيخوخة aging .. الخ. لكن هناك ما يشير إلى أن هرمون النمو ينشط تكاثر بعض أنواع الخلايا السرطانية ، وقد يسبب أوراما فى البروستاتا، وقد يسبب أعراض جانبية مثل مرض سكر الدم أو زيادة ضغط الدم.
استخدام التكنولوجيات الحيوية فى زيادة إنتاج اللبن فى مصر
§ تطبيقات التكنولوجيا الحيوية دخلت فى العديد من المجالات وتنوعت فى طبيعتها وأهدافها.
§ والتكنولوجيا الحيوية فى معناها العام تشير إلى التكنولوجيا المستخدمة للتحكم أو تطوير الوظائف البيولوجية للحيوانات ككل أو كجزء، أو أنها تطبق أما معملياً أو حيوياً.
§ (rBST) أحد التكنولوجيات الحديثة المستخدمة لتحسين إنتاج اللبن.
§ (BST) يتم إنتاجه عن طريق تكنولوجيا إعادة ترتيب الشريط الوراثى (DNA) والذى يمكن معرفته عن طريق زيادة إنتاج اللبن فى الأبقار الحلابة فى العديد من الدول خلال العقد الماضي.
§ لم تكن هناك تساؤلات على ما إذا كان BST يزيد من إنتاج اللبن أو يحدث إستجابه إنتاجية ، وكانت النتائج المتحصل عليها تتنوع بشدة.
§ فى مصر توجد بعض المزارع التجارية الكبيرة التى استخدمت BST لزيادة إنتاج اللبن وهذا بطبيعة الحال لزيادة دخل المزرعة، ولكن هناك جدل عن حول قدرة المزارع التجارية الكبيرة على استخدام هذه التكنولوجيا الجديدة بصورة أسهل وأكثر تأثيراً من المزارع الصغيرة.
§ وهذه الورقة البحثية تبحث فى استخدام BST وجدواها الاقتصادية، كما تثير العديد من التساؤلات:
(1) هل غيرت وأثرت هذه التكنولوجيا على إنتاجية المزرعة؟
(2) هل BST تكنولوجيا متاحة اقتصادية؟
§ BST هو هرمون طبيعى بروتينى ينتج فى الماشية وجميع الأنواع الأخرى عن طريق الغدة النخامية، وهذا الهرمون مهم فى النمو والتطور ووظائف الجسم الأخرى.
§ فى عام 1930م تم اكتشاف أن حقن ماشية اللبن بجرعة من BST تستطيع أن تزيد من إنتاج اللبن.
§ وفى أواخر عام 1970م تم بنجاح نقل الجين المسئول عن إنتاج BST إلى البكتيريا، وكان الهرمون الناتج يسمى Recombinant Bovine Somatotropin (rBST) وبالانقسام البسيط لهذه البكتيريا ومضاعفة عددها يمكن إنتاج rBST بكميات تجارية وبتكاليف معقولة.
§ وBST هو هرمون ببتيدى ليس له أى تأثير سام أو خبيث هرمون إسترويدى لذلك فهو آمن.
والأهداف الأساسية لاستخدام (BST):
ü استخدام rBST يستطيع أن يسبب زيادة مقدارها 10-20% فى ناتج اللبن، وبالمقابل يزيد من كفاءة اللبن، وأيضاً يقلل تكاليف التغذية لكل وحدة لبن (كجم – لتر) وذلك عم طريق تقليل الاحتياج للمكملات الغذائية.
ü استخدام rBST يبدو آمناً لكل من اللبن الذى يشربه الإنسان والحيوان، لأنه بروتين طبيعى.
ü وتم إجازته من قبل المنظمة الدولية للأغذية والأدوية فى نوفمبر عام 1993م، وصُرح للتداول التجاري فى فبراير عام 1994م.
استخدام BST فى مصر
صُرح باستخدام BST فى مصر عام 1996م وتم استخدامه فى مزرعتين كبيرتين لإنتاج اللبن فى نهاية نفس العام/ وفى بداية عام 1997م ارتفعت عدد المزارع التى تستخدم مستحضر rBST إلى تسعة مزارع، وتقريباً وصل عدد الأبقار المعاملة بتكنولوجيا rBST إلى 2000 بقرة مع حلول عام 1998م، ومع ذلك حدث نقص فى عدد الأبقار المعاملة بمستحضر rBST فى مصر وصل إلى أقل رقم له عام 2000م وهو 500 بقرة كما توقفت سبعة مزارع عن استخدام rBST.
وأسباب هذا الانخفاض كما درست ترجع إلى:
(1) 57% من المزارع أكدوا أن الحقن بهرمون BST أدى إلى نتائج وتأثيرات سالبة على التناسل حيث أدت المعاملة إلى زيادة (الأيام المفتوحة) بدون تلقيح ، زيادة عدد التلقيحات المخصبة ، وتقليل معدل الحمل والإخصاب.
(2) 29% من المزارع أرجعوا سباب التوقف عن استخدام rBST إلى عدم وجود عائد اقتصادي ملموس من جرار استخدام BST وهذا يرجع إلى (انخفاض استجابة الأبقار للمعاملة وعدم زيادة ناتج اللبن يصور ملموسة) وأيضا (لانخفاض سعر اللبن).
(3) 14% من المزارع أكدوا أن استخدام BST لم يؤدى إلى زيادة إنتاج اللبن بالمقارنة بالأبقار الغير معاملة.
فى هذه الأيام، هناك العديد من التساؤلات حول مدى جدوى استعمال BST فى مصر منذ زيادة استخدام عام 1994، تأثير على صحة الحيوان.
ولذلك فإن الباحثين فى مصر درسوا التجارب الأولية لاستعمال BST فى القطعان التجارية تحت الظروف المصرية وتأثيرها على إنتاج اللبن والتناسل وصحة الحيوان (الغندور، 2000).
وأهم نتائج هذه الدراسة يمكن أن تلخص فيما يلي:
· النسبة المئوية الكلية للزيادة فى إنتاج اللبن والناتجة عن المعاملة بهرمون BST كانت ما بين 10-20% وهى نتيجة متوافقة مع الدراسات التى تم عملها فى مصر (الحرايرى، 2000) على أبقار الهوليشتين. وكانت أفضل زيادة فى إنتاج اللبن فى هذه الدراسة بصورة معنوية هى التى حدثت عند المعاملة المبكرة بالهرمون (65 يوم بعد الولادة) بالمقارنة بالمعاملة المتأخرة (105 يوم بعد الولادة)، وكان الاختلاف يرجع فى الأساس إلى اختلاف طول مدة المعاملة.
· وجد أن الأبقار متعددة الولادة (لها أكثر من موسم حليب) كانت لها استجابة أكثر معنوية من الأبقار وحيدة الولادة (العجلات) فى نسبى إنتاج اللبن، وجزء من هذا الاختلاف يرجع إلى محدودية الضرع النسبية لإفراز اللبن فى العجلات عن الأبقار الكبيرة، وأيضاً فالعجلات لا تحصل على الاحتياجات الضرورية لإفراز اللبن وذلك لأن معظم العناصر الغذائية تذهب لاستكمال نمو الجسم وهذا بالمقارنة بالأبقار الكبيرة البالغة، وهذه النقطة السابقة مهمة عملياً لقصر استعمال rBST على الأبقار الكبيرة (متعددة المواسم) وذلك للحصول على أكبر كفاءة اقتصادية من المعاملة بالهرمون.
· وأحد أهم النتائج فى هذه الدراسة بحثت بواسطة (الغندور، 2000) هي أن الاستجابة للحقن بمستحضر rBST ترجع إلى مستوى إنتاج اللبن، فالأبقار عالية الإدرار تبدى استجابة أكبر تصل إلى ثلاثة أضعاف استجابة الأبقار منخفضة الإدرار (22% للعالية الإدرار مقابل 6% للمنخفضة الإدرار). ولهذه النتيجة أكبر أثر عملى فى قصر استخدام هرمون rBST على الأبقار عالية ومتوسطة الإدرار وذلك لتحقيق أكبر كفاءة اقتصادية من المعاملة. وذلك لأن الزيادة الناتجة عن حقن الأبقار منخفضة الإدرار لم تغطى تكاليف الحقن والمعاملة.
· وهناك نتيجة أخرى ملفتة للنظر من هذه الدراسة، حيث وجدت استجابة معنوية عالية للهرمون فى الأبقار غير الملقحة Open cows عن تلك التى لقحت (العشار) Conceived خلال أول 9 شهور من فترة الحليب، وهذا يرجع إلى تأثير الحمل وتحويل جزء من المادة الغذائية المتاحة لمواجهة احتياجات نمو الجنين، وهذا يثير تسائل وهو (إلى أى مدى يمكن إطالة الفترة بين ولادتين Calving interval للوصول إلى أقصى ربح فى الأبقار عالية الإدرار؟)، ولهذا السؤال أهمية عملية فى المزارع التجارية الكبيرة، وإجابة هذا السؤال يمكن الوصول إليها عن طريق الدراسات المستقبلية والتى تأخذ فى الإعتبار التغير فى الإنتاج الكلى للبقرة من اللبن والعجول خلال فترة حياتها فى القطيع وكذلك طول الفترة الإنتاجية والصحية وحالتها الجسمية وكذلك تغير إنتاجيتها فى موسم الحليب التالى (أبوالعلا وآخرون، 2000).
· ويرجع التأثير على الأداء التناسلى أساساً إلى حد كبير للنظم الفقيرة والهزيلة لإدارة التناسل فى القطعان، والتى تظهر على أداء جميع المجموعات حتى المجموعة القياسية والتى تعانى هى الأخرى من سوء التنظيم، والتى أدت بدورها إلى أن حوالى نصف عدد الأبقار لم يلد عجولاً خلال تسعة شهور (الغندور، 2000).
العائد من استخدام BST فى مصر
v ليس هناك شك فى أن العامل المؤثر على أفضل استجابة للمعاملة بـ BST مرتبط أساساً بالإدارة والتى تتضمن (صحة البقرة – جودة الغذاء والمأكول منه – ماء الشرب والكمية المستهلكة – راحة الأبقار)، ولذلك يشترط توفر رعاية جيدة لتحقيق أفضل كفاءة اقتصادية من استخدام BST ، وأيضاً فإن العامل الآخر الهام لتحقيق فائدة من BST هو (سعر اللبن – يعر الغذاء – سعر BST – تكاليف العمالة). وسعر اللبن هو العامل الأكثر تأثيراً لأنه الأكثر تغيراً.
v ومن الدراسات الاقتصادية أتضح أنه تحت ظروف دراسة "الغندور 2000" أن هناك توصية يجب أن تتبع وهى [أن المعاملة بمستحضر BST لإنتاج اللبن يجب أن تكون: على الأبقار الكبيرة متعددة المواسم، وأن تكون عالية –ومتوسطة الإدرار، ويستثنى من ذلك الأبقار منخفضة الإدرار وذلك للوصول إلى أقصى كفاءة اقتصادية].
الخلاصة
على ضوء النتائج السابقة تحت الظروف المصرية يمكن أن نقول أن هناك تأثير مفيد ونافع لاستخدام BST على زيادة إنتاج اللبن، وهذا يتوقف على مدى تطبيق نظم الإدارة المزرعية الجيدة، وهذا يتضمن التغذية والتناسل وحالة الجسم، بالإضافة إلى ذلك فإن المزارع الحديثة يمكنها استخدام هذه التكنولوجيا الجديدة بصورة أسهل وأكثر ت|أثيراً وكفاءة اقتصادية عالية بالمقارنة بالمزارع الصغيرة.
المراجع:
1- سعد الدين محمد المكاوي (2000) ، الهرمونات صور من الوظائف الحيوية والتطبيق العملي – منشأة المعارف – الإسكندرية – مصر.
2- سعد الدين محمد المكاوى (2000) ، فسيولوجيا الغدد الصماء والهرمونات – الطبعة الأولى - منشأة المعارف – الإسكندرية – مصر.
3- محمد يحيى حسين درويش (1993) ، فسيولوجيا الحيوان "الفسيولوجيا العامة والإنتاج والهرمونات والتناسل" – دار المطبوعات الجديدة للطباعة والنشر – الإسكندرية – مصر.
4- مدحت حسين خليل محمد (1997) ، فسيولوجيا الحيوان – الطبعة الأولى – مطابع دار الطباعة والنشر الإسلامية – القاهرة – مصر.
5- مدحت حسن خليل محمد (2002) ، علم الغدد الصماء – الطبعة الثانية – دار الكتاب الجامعى – العين – الإمارات العربية المتحدة.
6- محمد حلمى سالم ، جمال الدين عبد الرحيم ، فرحات الدسوقى النوتى (2002) ، الهرمونات والغدد الصماء – الطبعة الأولى - منشأة المعارف – الإسكندرية – مصر.
7- محمود سلامة الهايشة (2004) ، هرمون النمو .. أهميته واستخداماته في الإنتاج الحيواني ، المجلة الزراعية – (ص: 35-37) – مايو 2004 – السنة (46) – العدد (546) - مؤسسة دار التعاون للطبع والنشر – القاهرة – مصر.
8- Aboul-Ela, M.B.; M.A. El-Harairy; A.A. Gaber and A.E. El-Ghandour (2000). Can monensin alleviate the negative effect on body condition score of somatotropin treated Friesian cow?. J. Agric. Sci. Mansoura Univ. 25: 3965-3972.
9- Butler, L.J. (1999). The profitability of BST on U.S. dairy farms. AgBioForum. 2: 111-117.
10- El-Gandour, A.E. (2000). Physiological studies on milk productive performance of dairy cows. M.Sc. Thesis. Fac. of Agric Mansoura Univ. Egypt.
11- El-Harairy, M.A (2000). Lactation and reproductive responses of Friesian dairy cattle to treatment with bovine somatotropin. J. Agric. Sci. Mansoura Univ. 25: 3929-3933.
12- Galton, D.M.; W.A. Knoblouch and J. Karszes (1994). Financial considerations for using bst. In: Management strategies for dairy cattle: Anew paradigm. Monsanto Technical Symposium in conjunction with the Comell Nutrition Conference, Rochester, NY, USA October, 18: 9-14.
13- Phipps, R.H.; D.L. Hard and F. Adriaens (1997). Use of bovine somatotropin in the Tropics: The effect of sometribove on milk production in Western, Eastern, and Southem Africa. J. Dairy Sci. 80: 504-510.
إعداد
مهندس زراعي / محمود سلامة محمود الهايشة
ماجستير وأخصائي إنتاج حيواني – معهد بحوث الإنتاج الحيواني – مركز البحوث الزراعية – مصر
Mahmoud_elhaisha@yahoo.com