IGF-1 LR3 1 mg

▎ на IGF-1 LR3 Структура

▎ на IGF-1 LR3 Изследване

Какъв е изследователският фон на IGF-1 LR3?

Изследванията върху IGF-1 LR3 произхождат от необходимостта да се преодолеят ограниченията на естествения инсулиноподобен растежен фактор 1 (IGF-1). Като ключов регулатор на клетъчния растеж, диференциация и метаболизъм, естественият IGF-1 показва потенциал в възстановяването на тъканите, изследванията на растежа и развитието и интервенцията при заболявания. Той обаче има значителни недостатъци: неговият полуживот обхваща само няколко часа, което води до бързо изчистване in vivo. Освен това, той се свързва плътно с IGF-свързващи протеини, което води до нисък дял на свободни, активни форми, които се борят да упражняват продължителни ефекти. Тези ограничения силно ограничиха неговата ефикасност в експериментални изследвания и потенциални приложения, карайки учените да изследват структурно модифицирани аналози с подобрена производителност.

С напредъка в молекулярната биология и технологиите за протеиново инженерство, изследователските екипи се фокусираха върху прецизното модифициране на IGF-1, за да подобрят свойствата му. Чрез задълбочени проучвания на връзката структура-функция на IGF-1, изследователите откриха, че модификациите на специфични аминокиселинни места могат да повлияят на неговите взаимодействия със свързващи протеини и рецептори: Замяната на глутаминовата киселина на позиция 3 с аргинин и добавянето на 13 аминокиселини към N-края намалява афинитета му към IGF-свързващия протеин, намалявайки неактивните свързващи форми, като същевременно подобрява свързване с IGF-1 рецептора. Едновременно с това, структурната оптимизация разшири метаболитния цикъл на молекулата in vivo, като в крайна сметка се получи IGF-1 LR3 с 83 аминокиселини. Това води до удължен полуживот до 20-30 часа и приблизително трикратно повишена ефективност.

Какъв е механизмът на действие на IGF-1 LR3?

Клетъчна пролиферация и диференциация

Стимулиране на пролиферацията на миобластите: По време на развитието на плода, IGF-1 LR3 значително насърчава пролиферацията на миобластите на скелетните мускули. Например, проучвания върху агнешки фетуси в късна бременност разкриха, че след една седмица на инфузия на IGF-1 LR3, нивата на пролиферация на миобласти на скелетните мускули значително се увеличават (P <0,05). Това показва, че IGF-1 LR3 действа директно върху миобластите, за да ускори клетъчния цикъл, като позволява на повече миобласти да навлязат в пролиферативно състояние и по този начин осигурява допълнителни клетъчни източници за растеж и развитие на мускулна тъкан ^[1].

Влияние върху развитието на фоликулите: По време на физиологията на яйчниците, IGF-1 LR3 участва в регулирането на растежа и развитието на фоликулите. В модел на суперовулация на плъх, съвместното прилагане на IGF-1 LR3 с гонадотропини допълнително повишава скоростта на овулация и повишеното тегло на яйчниците при определени видове плъхове. Това предполага, че IGF-1 LR3 може да повлияе на узряването на фоликулите и овулацията чрез регулиране на пролиферацията и диференциацията на гранулозни клетки, като по този начин повлиява репродуктивната функция ^[2].

Регулиране на метаболизма

Придобиване и използване на хранителни вещества: След инфузия на IGF-1 LR3 при агнешки фетуси в късна бременност се наблюдават намалени нива на усвояване на аминокиселини от пъпната връв заедно с по-ниски концентрации на фетални аминокиселини, въпреки сходните скорости на обмен на фетални протеини. Това предполага, че IGF-1 LR3 може да повлияе на моделите на усвояване и използване на хранителни вещества от плода, позволявайки по-ефективно използване на ограничени хранителни вещества за подпомагане на специфичния за органите растеж, вместо да увеличава снабдяването с хранителни вещества за плода чрез плацентарния кръвен поток или стимулиране на трансфера на хранителни вещества ^[2].

Фигура 1 IGF-1 инхибира възпалението и ускорява ангиогенезата чрез Ras/PI3K/IKK/NF-κB сигнални пътища за насърчаване на заздравяването на рани ^[3].

Инхибиране на инсулиновата секреция: Инфузията на IGF-1 LR3 или физиологичен разтвор при фетални агнета в късна бременност показва намалени плазмени концентрации на инсулин при агнета, инфузирани с IGF-1 LR3. Освен това, секрецията на инсулин по време на експерименти с хипергликемичен кламп е намалена в сравнение с контролите. Това предполага, че IGF-1 LR3 може директно да действа върху β-клетките на панкреаса, за да инхибира секрецията на инсулин. По-нататъшни проучвания върху изолирани фетални островчета разкриват, че островчета от агнета, инфузирани с IGF-1 LR3, показват постоянно ниска инсулинова секреция в отговор на in vitro глюкозна стимулация, което предполага, че IGF-1 LR3 може да индуцира присъщи дефекти в β-клетките на панкреаса, нарушавайки нормалната функция на инсулинова секреция ^[4,5].

Регулиране на ангиогенезата

Роля в ангиогенезата на яйчниците: В експерименти с култура на ангиогенеза на лутеинизирани фоликули са изследвани ефектите на IGF-1 LR3 върху мрежите на лутеинизирани фоликулни ендотелни клетки (EC) и производството на прогестерон. Резултатите показват ограничено въздействие върху параметрите на растежа на EC, но леко увеличение на клетъчната пролиферация (3–5%). Обратно, IGF-1 LR3 упражнява различни ефекти върху производството на прогестерон, докато IGF-1 рецепторният антагонист пикроподофилин (PPP) значително намалява както параметрите на растеж на EC, така и концентрациите на прогестерон. Това предполага, че IGF-1 LR3 може да модулира васкуларизацията и производството на прогестерон в лутеинизирани фоликули чрез сигналния път на рецептора IGF-1, като по този начин поддържа функцията на яйчниците и плодовитостта ^[6].

Какви са приложенията на IGF-1 LR3?

Изследвания и приложения на растежа и развитието на животните

Насърчаване на растежа на органите на плода: При експерименти с фетуси на агнета в късна бременност, вливането на IGF-1 LR3 значително повишава растежа на органите на плода, насърчавайки развитието на органи като сърцето, бъбреците, далака и надбъбречните жлези. Това показва, че IGF-1 LR3 играе решаваща роля в регулирането на процесите на развитие на органите на плода, като допринася за по-задълбочено разбиране на регулаторните механизми на растежа и развитието на плода. Предоставя теоретична подкрепа и практически насоки за подобряване на репродуктивната способност на животните и повишаване на степента на оцеляване на потомството ^[1].

Стимулиране на пролиферацията на миобласти в скелетните мускули: Изследванията показват, че IGF-1 LR3 стимулира пролиферацията на миобласти в скелетните мускули. При фетални експерименти с овце, инфузията на IGF-1 LR3 значително засилва активността на миобластната пролиферация ^[1].

Изследване на диабета и свързаните с него заболявания

Оценяване на ефектите върху секрецията на инсулин: Експерименти, включващи инфузия на IGF-1 LR3 при фетални агнета, разкриха намаляване на феталните плазмени концентрации на инсулин. По време на експерименти с хипергликемичен кламп, нивата на инсулин в фетални агнета, третирани с IGF-1 LR3, са с 66% по-ниски, отколкото при контролите. Това явление показва потенциална връзка между IGF-1 LR3 и секрецията на инсулин, предоставяйки важни улики за изучаване на патогенезата на диабета и разработване на нови терапевтични стратегии ^[5].

Корелация с атлетичните постижения: Изследванията на елитни израелски бегачи и плувци разкриха, че полиморфизмите на IGF1 гена корелират с циркулиращите нива на IGF1 и че IGF генетичният резултат (IGF-GS) на спринтьорите е свързан с атлетичните постижения. Елитните спринтьори показаха значително по-високи средни IGF-GS резултати от спринтьорите на национално ниво и плувците на високо ниво на къси разстояния. Това предполага, че системата IGF-1 може да играе решаваща роля в наземните скоростни спортове. Въпреки че остава несигурно дали IGF-GS може да се използва за ранен подбор на елитни спринтьори, той предлага нови пътища за подбор на спортисти и тренировъчни интервенции. Бъдещите изследвания могат да позволят разработването на по-целенасочени тренировъчни програми за подобряване на атлетичните постижения чрез наблюдение и анализиране на маркери, свързани с IGF-1 при спортисти ^[7].

Изследвания в клетъчната биология и фундаменталната медицина

Изследвания за регулиране на клетъчната пролиферация: IGF-1 LR3 притежава способността да стимулира клетъчната пролиферация. Експериментите in vitro демонстрират неговото ефективно стимулиране на пролиферацията на NIH 3T3 клетки. Това прави IGF-1 LR3 ценен инструмент за изследване на механизмите за регулиране на клетъчната пролиферация. Като наблюдават ефектите на IGF-1 LR3 върху пролиферацията в различни клетъчни линии, изследователите могат да получат представа за фундаментални биологични процеси като регулиране на клетъчния цикъл и сигнални пътища, осигурявайки теоретична основа за проучвания в онкологията, регенеративната медицина и свързаните с тях области ^[8].

Изследване на апоптоза и протеинов метаболизъм: В проучвания на C2C12 клетки, третирани с водороден пероксид, IGF-1 (включително неговия аналог IGF-1 LR3) модулира синтеза на клетъчен протеин и баланса на разграждане чрез регулиране на Pax7, миогенни регулаторни фактори (MRF), mTOR и P70S6K, намаляване на MuRF1 и MAFbx и инхибиране апоптоза, като по този начин регулира баланса между протеиновия синтез и разграждането. Това допринася за по-задълбочено разбиране на механизмите за клетъчно оцеляване и смърт при условия на стрес, както и регулаторните мрежи на протеиновия метаболизъм, предлагайки нови цели и прозрения за лечението на свързани заболявания ^[9].

Заключение

IGF-1 LR3, като синтетичен дългодействащ аналог на инсулиноподобен растежен фактор 1, насърчава органоспецифичния растеж в сърцето на плода и надбъбречните жлези чрез активиране на сигнални пътища като PI3K/Akt и MAPK. Стимулира пролиферацията на миобластите на скелетните мускули и протеиновия синтез, регулира метаболизма, поддържа здравето на скелетните мускули и подпомага възстановяването от наранявания, причинени от упражнения.

За автора

Всички горепосочени материали са проучени, редактирани и компилирани от Cocer Peptides.

Автор на научното списание

Feng L е изследовател, фокусиран върху областта на физиологията на упражненията и сърдечно-съдовото здраве. Тяхната академична работа е съсредоточена главно върху изследване на регулаторните ефекти на различни форми на упражнения върху физиологичните функции, по-специално взаимодействието между упражненията и молекулярните механизми на тялото, свързани със здравето на мускулите и възстановяването от сърдечно-съдови заболявания. Д-р Фенг често използва комбинация от предклинични изследователски модели и техники на молекулярна биология, за да проведе задълбочени проучвания. Feng L е посочен в справката за цитиране [9].

▎ Подходящи цитати

[1] Stremming J, White A, Donthi A, et al. Овчият рекомбинантен IGF-1 насърчава орган-специфичен растеж при фетални овце. Граници във физиологията 2022; 13: 954948.DOI: 10.3389/fphys.2022.954948.

[2] Khamsi F, Roberge S, Wong J. Нова демонстрация на физиологична/фармакологична роля на инсулиноподобен растежен фактор-1 при овулация при плъхове и действие върху cumulus oophorus. Ендокринна 2001; 14(2): 175-180.DOI: 10.1385/ENDO:14:2:175.

[3] Zhang X, Hu F, Li J, et al. IGF-1 инхибира възпалението и ускорява ангиогенезата чрез Ras/PI3K/IKK/NF-κB сигнални пътища за насърчаване на заздравяването на рани. European Journal of Pharmaceutical Sciences 2024; 200: 106847.DOI: 10.1016/j.ejps.2024.106847.

[4] White A, Stremming J, Boehmer BH, et al. Намалената глюкозо-стимулирана секреция на инсулин след 1-седмична инфузия на IGF-1 при овце в късна бременност се дължи на вътрешен островен дефект. American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism 2021; 320(6): E1138-E1147. DOI:10.1152/ajpendo.00623.2020.

[5] White A, Stremming J, Brown LD, Rozance PJ. Атенюираната стимулирана от глюкоза инсулинова секреция по време на остра инфузия на IGF-1 LR3 в фетални овце не персистира в изолираните островчета. Journal of Developmental Origins of Health and Disease 2023; 14(3): 353-361.DOI: 10.1017/S2040 17442300009 0.

[6] Nwachukwu CU, Robinson RS, Woad KJ. Ефект на инсулиноподобна система на растежен фактор върху лутеинизиращата ангиогенеза. Размножаване и плодовитост 2023; 4(2).DOI: 10.1530/RAF-22-0057.

[7] Ben-Zaken S, Meckel Y, Nemet D, Eliakim A. Генетичен резултат на оста на инсулиноподобния растежен фактор и спортни постижения. Journal of Strength and Conditioning Research 2021; 35(9): 2421-2426.DOI: 10.1519/JSC.0000000000004102.

[8] Mao W. Високо ниво на експресия на Arg~3-IGF-1 с дълга верига в Pichia pastoris и неговото пречистване и характеризиране. Бюлетин на Академията на военномедицинските науки 2008. https://api.semanticscholar.org/CorpusID:88212024.

[9] Feng L, Li B, Xi Y, Cai M, Tian Z. Аеробните упражнения и упражненията за резистентност облекчават атрофията на скелетните мускули чрез пътя на IGF-1/IGF-1R-PI3K/Akt при мишки с миокарден инфаркт. American Journal of Physiology-Cell Physiology 2022; 322(2): C164-C176.DOI: 10.1152/ajpcell.00344.2021.

ВСИЧКИ СТАТИИ И ИНФОРМАЦИЯ ЗА ПРОДУКТИ, ПРЕДОСТАВЕНА НА ТОЗИ УЕБСАЙТ, СА ЕДИНСТВЕНО ЗА РАЗПРОСТРАНЕНИЕ НА ИНФОРМАЦИЯ И ОБРАЗОВАТЕЛНИ ЦЕЛИ.  

Продуктите, предоставени на този уебсайт, са предназначени изключително за in vitro изследвания. Изследванията ин витро (на латински: *in glass*, което означава в стъклени съдове) се провеждат извън човешкото тяло. Тези продукти не са фармацевтични продукти, не са одобрени от Американската администрация по храните и лекарствата (FDA) и не трябва да се използват за предотвратяване, лечение или излекуване на каквото и да е медицинско състояние, заболяване или неразположение. Строго е забранено от закона въвеждането на тези продукти в човешкото или животинско тяло под каквато и да е форма.