Faktor pertumbuhan seperti insulin (IGF) ialah protein dengan persamaan jujukan tinggi dengan insulin. IGF ialah sebahagian daripada sistem kompleks yang digunakan oleh sel untuk berkomunikasi dengan persekitaran fisiologi mereka. Sistem kompleks ini (sering dirujuk sebagai "paksi") IGF terdiri daripada dua reseptor permukaan sel (IGF1R dan IGF2R), dua ligan (IGF-1 dan IGF-2), satu keluarga tujuh protein pengikat IGF dengan afiniti tinggi (IGFBP1 hingga IGFBP7), serta enzim penguraian IGFBP berkaitan, dirujuk secara kolektif sebagai protease.
Paksi IGF1/GH
"Paksi" IGF juga biasanya dirujuk sebagai paksi hormon pertumbuhan/IGF-1 Axis. Faktor pertumbuhan seperti insulin 1 (biasanya dirujuk sebagai IGF-1 atau kadangkala menggunakan angka Rom sebagai IGF-I) terutamanya dirembeskan oleh hati berdasarkan rangsangan hormon pertumbuhan (GH). IGF-1 adalah penting dalam kedua-dua peraturan fisiologi normal serta beberapa keadaan patologi termasuk kanser. Paksi IGF telah ditunjukkan memainkan peranan dalam menggalakkan percambahan sel dan perencatan kematian sel (apoptosis). Faktor pertumbuhan seperti insulin 2 (IGF-2, kadangkala IGF-II) dianggap sebagai faktor pertumbuhan utama yang diperlukan bagi pembangunan awal manakala ekspresi IGF-1 diperlukan untuk mencapai pertumbuhan maksimum. Kajian kalah mati gen pada tikus telah mengesahkan ini, walaupun haiwan lain mungkin mengawal ekspresi gen ini dengan cara yang berbeza. Walaupun IGF-2 mungkin banyak melibatkan perihal perkembangan janin, ia juga penting dalam pembangunan dan fungsi organ seperti otak, hati, dan buah pinggang.[1]
Faktor-faktor yang dianggap menyebabkan variasi dalam tahap GH dan IGF-1 dalam darah termasuk solekan genetik individu, tempoh hari, umur, jantina, status senaman, tahap tekanan, tahap pemakanan, indeks jisim badan (BMI), keadaan penyakit, bangsa, status estrogen dan pengambilan xenobiotik.[2][3][4]
IGF-1 mempunyai penglibatan dalam mengawal selia perkembangan saraf termasuk neurogenesis, pemielinan, sinaptogenesis dan pencabangan dendritik dan perlindungan saraf selepas kerosakan neuron. Peningkatan tahap serum IGF-I pada kanak-kanak telah dikaitkan dengan IQ yang lebih tinggi.[5]
IGF-1 membentuk perkembangan koklea melalui mengawal apoptosis. Kekurangannya boleh menyebabkan kehilangan pendengaran. Tahap serumnya juga mendasari korelasi antara ketinggian pendek dan kebolehan pendengaran yang berkurangan terutamanya sekitar umur 3-5 tahun, dan pada umur 18 tahun (akil baligh lewat).[6]
Reseptor
IGF diketahui terikat ke reseptor IGF-1, reseptor insulin, reseptor IGF-2, reseptor berkaitan insulin dan mungkin reseptor lain. Reseptor IGF-1 ialah reseptor "fisiologi", dengan IGF-1 mengikat terhadapnya dengan afiniti yang jauh lebih tinggi daripada reseptor insulin. Seperti reseptor insulin, reseptor IGF-1 ialah kinase tirosina reseptor, bermakna bahawa reseptor memberi isyarat melalui penambahan fosfat di tirosina tertentu. Reseptor IGF-2 hanya diikat oleh IGF-2, dan bertindak sebagai "reseptor pembersihan"; ia tidak mengaktifkan sebarang laluan pengisyaratan, dan hanya berfungsi sebagai agen pengambilan IGF-2 dan menghalang pengisyaratan IGF-2.[7]
Organ dan tisu terkesan
Oleh kerana banyak jenis tisu yang berbeza mengekspresikan reseptor IGF-1, kesan IGF-1 adalah pelbagai. Ia bertindak sebagai faktor neurotropik yang mendorong kelangsungan saraf. Ia boleh memangkinkan hipertrofi otot rangka, dengan mendorong sintesis protein, dan dengan menyekat atrofi otot. Ia merupakan pelindung untuk sel rawan, dan dikaitkan dengan pengaktifan osteosit, dan dengan itu, mungkin merupakan faktor anabolik untuk tulang. Oleh kerana ia mampu mengaktifkan reseptor insulin dalam kepekatan yang tinggi, ia juga boleh melengkapkan kesan insulin.[8] Reseptor IGF-1 ditemui dalam otot licin vaskular, manakala reseptor insulin lazim tidak ditemui dalam otot licin vaskular.[9]
Protein pengikat IGF
IGF-1 dan IGF-2 dikawal oleh keluarga protein yang dikenali sebagai protein pengikat IGF. Protein ini membantu memodulasi tindakan IGF dalam cara yang kompleks yang melibatkan kedua-dua menghalang tindakan IGF dengan menghalang pengikatan kepada reseptor IGF-1, serta menggalakkan tindakan IGF, mungkin melalui membantu dalam penghantaran kepada reseptor dan meningkatkan separuh hayat IGF. Pada masa ini, terdapat tujuh protein pengikat yang dicirikan (IGFBP1 hingga IGFBP7). Pada masa ini, terdapat data penting yang menunjukkan bahawa IGFBP memainkan peranan penting sebagai tambahan terhadap keupayaan mereka untuk mengawal atur IGF. IGF-1 dan IGFBP-3 bergantung kepada GH, manakala IGFBP-1 dikawal oleh insulin. Pengeluaran IGFBP-1 dari hati meningkat dengan ketara semasa insulinopenia manakala tahap serum IGF-1 bioaktif meningkat oleh insulin.[10]
Penyakit berkaitan
Kajian minat terkini menunjukkan bahawa paksi insulin/IGF memainkan peranan penting dalam penuaan.[11] Nematod, lalat buah dan organisma lain mempunyai jangka hayat yang meningkat apabila gen yang setara dengan insulin mamalia tersingkir. Agak sukar untuk mengaitkan penemuan ini dengan mamalia, bagaimanapun, kerana dalam organisma yang lebih kecil terdapat banyak gen (sekurang-kurangnya 37 dalam nematod Caenorhabditis elegans[12]) yang "seperti insulin" atau "seperti IGF-1", sedangkan dalam mamalia protein seperti insulin hanya terdiri daripada tujuh ahli ( insulin, IGF, relaksin, EPIL dan faktor seperti relaksin).[13] Gen seperti insulin manusia nampaknya mempunyai peranan yang berbeza dengan beberapa tetapi kurang crosstalk mungkin kerana terdapat beberapa protein seperti reseptor insulin pada manusia. Organisma yang lebih ringkas biasanya mempunyai kurang reseptor; contohnya, hanya satu reseptor seperti insulin wujud dalam nematod C. elegans.[14] Selain itu, C. elegans tidak mempunyai organ khusus seperti kelompok Langerhans, yang merasakan insulin sebagai tindak balas kepada homeostasis glukosa. Selain itu, IGF1 menjejaskan jangka hayat dalam nematod dengan menyebabkan pembentukan dauer, peringkat perkembangan larva C. elegans. Tiada kaitan mamalia bagi ini. Oleh itu, ia merupakan persoalan terbuka sama ada sama ada IGF-1 atau insulin dalam mamalia boleh mengganggu penuaan, walaupun terdapat cadangan bahawa fenomena sekatan diet mungkin berkaitan.[15]
Kajian-kajian lain mula mendedahkan peranan penting yang dimainkan oleh IGF dalam penyakit seperti kanser dan kencing manis, menunjukkan sebagai contoh bahawa IGF-1 merangsang pertumbuhan kedua-dua sel kanser prostat dan payudara. Penyelidik tidak bersetuju sepenuhnya tentang tahap risiko kanser yang ditimbulkan oleh IGF-1.[16]
Rujukan
- ^ Younis, Shady (February 27, 2018). "The ZBED6–IGF2 axis has a major effect on growth of skeletal muscle and internal organs in placental mammals". PNAS. 9 (115): E2048–E2057. Bibcode:2018PNAS..115E2048Y. doi:10.1073/pnas.1719278115. PMC 5834713. PMID 29440408.
- ^ "Growth hormone secretion during sleep". The Journal of Clinical Investigation. 47 (9): 2079–90. September 1968. doi:10.1172/JCI105893. PMC 297368. PMID 5675428.
- ^ "Growth hormone, insulin-like growth factors, and the skeleton". Endocrine Reviews. 29 (5): 535–59. August 2008. doi:10.1210/er.2007-0036. PMC 2726838. PMID 18436706.
- ^ "Growth hormone in exercise: comparison of physiological and pharmacological stimuli". Journal of Applied Physiology. 41 (4): 523–7. October 1976. doi:10.1152/jappl.1976.41.4.523. PMID 985395.
- ^ "Association of insulin-like growth factor I and insulin-like growth factor-binding protein-3 with intelligence quotient among 8- to 9-year-old children in the Avon Longitudinal Study of Parents and Children". Pediatrics. 116 (5): e681-6. November 2005. doi:10.1542/peds.2004-2390. PMID 16263982.
- ^ "Childhood hearing is associated with growth rates in infancy and adolescence". Pediatric Research. 62 (4): 495–8. October 2007. doi:10.1203/PDR.0b013e3181425869. PMID 17667854.
- ^ Rosenzweig, Steven A.; Atreya, Hanudatta S. (2010-10-15). "Defining the pathway to insulin-like growth factor system targeting in cancer". Biochemical Pharmacology. 80 (8): 1115–1124. doi:10.1016/j.bcp.2010.06.013. ISSN 0006-2952. PMC 2934757. PMID 20599789.
- ^ Boucher, Jeremie; Tseng, Yu-Hua; Kahn, C. Ronald (2010-05-28). "Insulin and Insulin-like Growth Factor-1 Receptors Act as Ligand-specific Amplitude Modulators of a Common Pathway Regulating Gene Transcription". The Journal of Biological Chemistry. 285 (22): 17235–17245. doi:10.1074/jbc.M110.118620. ISSN 0021-9258. PMC 2878077. PMID 20360006.
- ^ "Receptors for insulin-like growth factor-I in plasma membranes isolated from bovine mesenteric arteries". Acta Endocrinologica. 117 (4): 428–34. April 1988. doi:10.1530/acta.0.1170428. PMID 2968745.
- ^ Brismar, K.; Fernqvist-Forbes, E.; Wahren, J.; Hall, K. (1994). "Effect of insulin on the hepatic production of insulin-like growth factor-binding protein-1 (IGFBP-1), IGFBP-3, and IGF-I in insulin-dependent diabetes". The Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism. 79 (3): 872–878. doi:10.1210/jcem.79.3.7521354. ISSN 0021-972X. PMID 7521354.
- ^ "The genetics of ageing". Nature. 464 (7288): 504–12. March 2010. Bibcode:2010Natur.464..504K. doi:10.1038/nature08980. PMID 20336132.
- ^
"Regulation of DAF-2 receptor signaling by human insulin and ins-1, a member of the unusually large and diverse C. elegans insulin gene family". Genes & Development. 15 (6): 672–86. March 2001. doi:10.1101/gad.867301. PMC 312654. PMID 11274053. Unknown parameter
|displayauthors=ignored (bantuan) - ^ Honnen, Sebastian J.; Büchter, Christian; Schröder, Verena; Hoffmann, Michael; Kohara, Yuji; Kampkötter, Andreas; Bossinger, Olaf (2012-02-16). "C. elegans VANG-1 Modulates Life Span via Insulin/IGF-1-Like Signaling". PLOS ONE. 7 (2): e32183. Bibcode:2012PLoSO...732183H. doi:10.1371/journal.pone.0032183. ISSN 1932-6203. PMC 3281126. PMID 22359667.
- ^ "daf-2, an insulin receptor-like gene that regulates longevity and diapause in Caenorhabditis elegans". Science. 277 (5328): 942–6. August 1997. doi:10.1126/science.277.5328.942. PMID 9252323.
- ^ Venz, Richard; Pekec, Tina; Katic, Iskra; Ciosk, Rafal; Ewald, Collin Yvès (2021-09-10). "End-of-life targeted degradation of DAF-2 insulin/IGF-1 receptor promotes longevity free from growth-related pathologies". eLife. 10: e71335. doi:10.7554/eLife.71335. ISSN 2050-084X. PMC 8492056 Check
|pmc=value (bantuan). PMID 34505574 Check|pmid=value (bantuan). - ^ "Deafferentation-induced increases in hippocampal insulin-like growth factor-1 messenger RNA expression are severely attenuated in middle aged and aged rats". Neuroscience. 83 (3): 663–8. April 1998. doi:10.1016/S0306-4522(97)00539-3. PMID 9483550.