IGF-1 LR3 1 mg

▎ IGF-1 LR3 Struttura

▎ IGF-1 LR3 Ricerca

Qual è il contesto di ricerca di IGF-1 LR3?

La ricerca su IGF-1 LR3 è nata dalla necessità di superare i limiti del fattore di crescita naturale simile all'insulina 1 (IGF-1). In quanto regolatore chiave della crescita, differenziazione e metabolismo cellulare, l’IGF-1 naturale mostra potenziale nella riparazione dei tessuti, negli studi sulla crescita e sullo sviluppo e nell’intervento sulle malattie. Tuttavia, presenta notevoli inconvenienti: la sua emivita dura solo poche ore, portando a una rapida eliminazione in vivo. Inoltre, si lega strettamente alle proteine ​​leganti l’IGF, determinando una bassa percentuale di forme attive libere che faticano ad esercitare effetti prolungati. Queste limitazioni ne hanno fortemente limitato l'efficacia nella ricerca sperimentale e nelle potenziali applicazioni, spingendo gli scienziati a esplorare analoghi strutturalmente modificati con prestazioni migliorate.

Con i progressi nella biologia molecolare e nelle tecnologie di ingegneria proteica, i gruppi di ricerca si sono concentrati sulla modifica precisa dell’IGF-1 per migliorarne le proprietà. Attraverso studi approfonditi sulla relazione struttura-funzione di IGF-1, i ricercatori hanno scoperto che le modifiche in specifici siti di amminoacidi possono influenzare le sue interazioni con proteine ​​e recettori leganti: la sostituzione dell'acido glutammico in posizione 3 con arginina e l'aggiunta di 13 amminoacidi all'N-terminale riduce la sua affinità per la proteina legante IGF, diminuendo le forme di legame inattive e migliorando al tempo stesso il legame al recettore IGF-1. Allo stesso tempo, l'ottimizzazione strutturale ha esteso il ciclo metabolico della molecola in vivo, producendo infine IGF-1 LR3 con 83 aminoacidi. Ciò ha comportato un'emivita prolungata a 20-30 ore e una potenza aumentata di circa tre volte.

Qual è il meccanismo d'azione di IGF-1 LR3?

Proliferazione e differenziazione cellulare

Stimolazione della proliferazione dei mioblasti: durante lo sviluppo fetale, IGF-1 LR3 promuove in modo significativo la proliferazione dei mioblasti dei muscoli scheletrici. Ad esempio, studi su feti di agnello a gestazione avanzata hanno rivelato che dopo una settimana di infusione di IGF-1 LR3, i tassi di proliferazione dei mioblasti nel muscolo scheletrico aumentavano significativamente (P <0,05). Ciò indica che IGF-1 LR3 agisce direttamente sui mioblasti per far avanzare il ciclo cellulare, consentendo a più mioblasti di entrare nello stato proliferativo e fornendo così ulteriori fonti cellulari per la crescita e lo sviluppo del tessuto muscolare ^[1].

Influenza dello sviluppo follicolare: durante la fisiologia ovarica, IGF-1 LR3 partecipa alla regolazione della crescita e dello sviluppo follicolare. In un modello di superovulazione di ratto, la co-somministrazione di IGF-1 LR3 con gonadotropine ha ulteriormente aumentato i tassi di ovulazione e aumentato il peso ovarico in alcuni ceppi di ratti. Ciò suggerisce che IGF-1 LR3 può influenzare la maturazione follicolare e l’ovulazione regolando la proliferazione e la differenziazione delle cellule della granulosa, influenzando così la funzione riproduttiva ^[2].

Regolazione del metabolismo

Acquisizione e utilizzo dei nutrienti: in seguito all'infusione di IGF-1 LR3 in feti di agnello in fase avanzata di gestazione, sono stati osservati tassi ridotti di assorbimento degli aminoacidi del cordone ombelicale insieme a concentrazioni inferiori di aminoacidi fetali, nonostante tassi di turnover proteico fetale simili. Ciò suggerisce che IGF-1 LR3 può influenzare l’assorbimento e i modelli di utilizzo dei nutrienti fetali, consentendo un utilizzo più efficiente di nutrienti limitati per supportare la crescita organo-specifica piuttosto che aumentare l’apporto di nutrienti fetali attraverso il flusso sanguigno placentare o la stimolazione del trasferimento di nutrienti ^[2].

Figura 1 L'IGF-1 inibisce l'infiammazione e accelera l'angiogenesi attraverso le vie di segnalazione Ras/PI3K/IKK/NF-κB per promuovere la guarigione delle ferite ^[3].

Inibizione della secrezione di insulina: l'infusione di IGF-1 LR3 o di soluzione salina in agnelli fetali a gestazione avanzata ha rivelato concentrazioni plasmatiche di insulina ridotte negli agnelli infusi con IGF-1 LR3. Inoltre, la secrezione di insulina durante gli esperimenti di clamp iperglicemico era diminuita rispetto ai controlli. Ciò suggerisce che IGF-1 LR3 possa agire direttamente sulle cellule β pancreatiche per inibire la secrezione di insulina. Ulteriori studi su isole fetali isolate hanno rivelato che le isole di agnelli infusi con IGF-1 LR3 mostravano una secrezione di insulina persistentemente bassa in risposta alla stimolazione del glucosio in vitro, suggerendo che IGF-1 LR3 può indurre difetti intrinseci nelle cellule β pancreatiche, compromettendo la normale funzione di secrezione di insulina ^[4,5].

Regolazione dell'angiogenesi

Ruolo nell'angiogenesi ovarica: negli esperimenti di coltura di angiogenesi del follicolo luteinizzato bovino, sono stati studiati gli effetti di IGF-1 LR3 sulle reti di cellule endoteliali (EC) del follicolo luteinizzato e sulla produzione di progesterone. I risultati hanno mostrato un impatto limitato sui parametri di crescita della CE ma un leggero aumento della proliferazione cellulare (3–5%). Al contrario, IGF-1 LR3 esercitava effetti differenziali sulla produzione di progesterone, mentre la picropodofillina (PPP), antagonista del recettore IGF-1, riduceva significativamente sia i parametri di crescita EC che le concentrazioni di progesterone. Ciò suggerisce che IGF-1 LR3 può modulare la vascolarizzazione e la produzione di progesterone nei follicoli luteinizzati attraverso la via di segnalazione del recettore IGF-1, mantenendo così la funzione ovarica e la fertilità ^[6].

Quali sono le applicazioni di IGF-1 LR3?

Ricerca e applicazioni sulla crescita e lo sviluppo degli animali

Promozione della crescita degli organi fetali: negli esperimenti con feti di agnello a gestazione avanzata, l'infusione di IGF-1 LR3 ha aumentato significativamente la crescita degli organi fetali, promuovendo lo sviluppo di organi come cuore, reni, milza e ghiandole surrenali. Ciò indica che IGF-1 LR3 svolge un ruolo cruciale nella regolazione dei processi di sviluppo degli organi fetali, contribuendo a una comprensione più profonda dei meccanismi di regolazione della crescita e dello sviluppo fetale. Fornisce supporto teorico e guida pratica per migliorare le prestazioni riproduttive degli animali e aumentare i tassi di sopravvivenza della prole ^[1].

Stimolazione della proliferazione dei mioblasti nei muscoli scheletrici: la ricerca indica che IGF-1 LR3 stimola la proliferazione dei mioblasti nei muscoli scheletrici. Negli esperimenti su feti di pecore, l’infusione di IGF-1 LR3 ha notevolmente migliorato l’attività di proliferazione dei mioblasti ^[1].

Ricerca sul diabete e sulle malattie correlate

Valutazione degli effetti sulla secrezione di insulina: esperimenti che prevedevano l'infusione di IGF-1 LR3 in agnelli fetali hanno rivelato una riduzione delle concentrazioni di insulina plasmatica fetale. Durante gli esperimenti di clamp iperglicemico, i livelli di insulina negli agnelli fetali trattati con IGF-1 LR3 erano inferiori del 66% rispetto ai controlli. Questo fenomeno indica una potenziale associazione tra IGF-1 LR3 e la secrezione di insulina, fornendo importanti indizi per studiare la patogenesi del diabete e sviluppare nuove strategie terapeutiche ^[5].

Correlazione con le prestazioni atletiche: la ricerca su corridori e nuotatori israeliani d'élite ha rivelato che i polimorfismi del gene IGF1 sono correlati ai livelli circolanti di IGF1 e che il punteggio genetico IGF (IGF-GS) dei velocisti è associato alle prestazioni atletiche. I velocisti d'élite hanno mostrato punteggi medi IGF-GS significativamente più alti rispetto ai velocisti di livello nazionale e ai nuotatori di breve distanza di alto livello. Ciò suggerisce che il sistema IGF-1 potrebbe svolgere un ruolo cruciale negli sport di velocità terrestri. Sebbene rimanga incerto se l’IGF-GS possa essere utilizzato per la selezione precoce dei velocisti d’élite, offre nuove strade per la selezione degli atleti e gli interventi di formazione. La ricerca futura potrebbe consentire lo sviluppo di programmi di allenamento più mirati per migliorare le prestazioni atletiche monitorando e analizzando i marcatori correlati all’IGF-1 negli atleti ^[7].

Ricerca in Biologia Cellulare e Medicina di Base

Ricerca sulla regolazione della proliferazione cellulare: IGF-1 LR3 possiede la capacità di stimolare la proliferazione cellulare. Esperimenti in vitro dimostrano la sua efficace stimolazione della proliferazione delle cellule NIH 3T3. Ciò rende IGF-1 LR3 uno strumento prezioso per studiare i meccanismi di regolazione della proliferazione cellulare. Osservando gli effetti di IGF-1 LR3 sulla proliferazione attraverso diverse linee cellulari, i ricercatori possono ottenere informazioni dettagliate sui processi biologici fondamentali come la regolazione del ciclo cellulare e le vie di segnalazione, fornendo una base teorica per studi in oncologia, medicina rigenerativa e campi correlati ^[8].

Ricerca sull'apoptosi e sul metabolismo proteico: negli studi su cellule C2C12 trattate con perossido di idrogeno, IGF-1 (incluso il suo analogo IGF-1 LR3) modula la sintesi proteica cellulare e l'equilibrio di degradazione sovraregolando Pax7, fattori regolatori miogenici (MRF), mTOR e P70S6K, riducendo MuRF1 e MAFbx e inibendo l'apoptosi, regolando così l'equilibrio tra sintesi proteica e degradazione. Ciò contribuisce a una comprensione più profonda dei meccanismi di sopravvivenza e morte cellulare in condizioni di stress, nonché delle reti di regolamentazione del metabolismo proteico, offrendo nuovi obiettivi e approfondimenti per il trattamento delle malattie correlate ^[9].

Conclusione

IGF-1 LR3, come analogo sintetico a lunga durata d'azione del fattore di crescita insulino-simile 1, promuove la crescita organo-specifica nel cuore fetale e nelle ghiandole surrenali attivando vie di segnalazione come PI3K/Akt e MAPK. Stimola la proliferazione dei mioblasti nei muscoli scheletrici e la sintesi proteica, regola il metabolismo, mantiene la salute dei muscoli scheletrici e aiuta il recupero dagli infortuni indotti dall'esercizio fisico.

Informazioni sull'autore

I materiali sopra menzionati sono tutti ricercati, modificati e compilati da Cocer Peptides.

Autore di riviste scientifiche

Feng L è un ricercatore specializzato nel campo della fisiologia dell'esercizio fisico e della salute cardiovascolare. Il loro lavoro accademico si concentra principalmente sull'esplorazione degli effetti regolatori delle diverse forme di esercizio sulle funzioni fisiologiche, in particolare sull'interazione tra l'esercizio e i meccanismi molecolari del corpo legati alla salute muscolare e al recupero dalle malattie cardiovascolari. Il dottor Feng adotta spesso una combinazione di modelli di ricerca preclinica e tecniche di biologia molecolare per condurre studi approfonditi. Feng L è elencato nel riferimento della citazione [9].

▎ Citazioni rilevanti

[1] Stremming J, White A, Donthi A, et al. L'IGF-1 ricombinante di pecora promuove la crescita organo-specifica nei feti di pecora. Frontiere in Fisiologia 2022; 13: 954948.DOI: 10.3389/fphys.2022.954948.

[2] Khamsi F, Roberge S, Wong J. Nuova dimostrazione di un ruolo fisiologico/farmacologico del fattore di crescita insulino-simile-1 nell'ovulazione nei ratti e azione sul cumulo ooforo. Endocrino 2001; 14(2): 175-180.DOI: 10.1385/ENDO:14:2:175.

[3] Zhang X, Hu F, Li J, et al. IGF-1 inibisce l'infiammazione e accelera l'angiogenesi attraverso le vie di segnalazione Ras/PI3K/IKK/NF-κB per promuovere la guarigione delle ferite. Giornale europeo di scienze farmaceutiche 2024; 200: 106847.DOI: 10.1016/j.ejps.2024.106847.

[4] Bianco A, Stremming J, Boehmer BH, et al. La ridotta secrezione di insulina stimolata dal glucosio dopo un'infusione di IGF-1 di 1 settimana nei feti di pecora a gestazione avanzata è dovuta a un difetto intrinseco delle isole. American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism 2021; 320(6): E1138-E1147. DOI:10.1152/ajpendo.00623.2020.

[5] Bianco A, Stremming J, Marrone LD, Rozance PJ. L'attenuata secrezione di insulina stimolata dal glucosio durante un'infusione acuta di IGF-1 LR3 nel feto di pecora non persiste nelle isole isolate. Giornale delle origini dello sviluppo della salute e della malattia 2023; 14(3): 353-361.DOI: 10.1017/S2040 17442300009 0.

[6] Nwachukwu CU, Robinson RS, Woad KJ. Effetto del sistema del fattore di crescita insulino-simile sull'angiogenesi luteinizzante. Riproduzione e Fertilità 2023; 4(2).DOI: 10.1530/RAF-22-0057.

[7] Ben-Zaken S, Meckel Y, Nemet D, Eliakim A. Punteggio genetico dell'asse del fattore di crescita simile all'insulina ed eccellenza sportiva. Giornale di ricerca sulla forza e sul condizionamento 2021; 35(9): 2421-2426.DOI: 10.1519/JSC.0000000000004102.

[8] Mao W. Espressione di alto livello della catena lunga Arg ~ 3-IGF-1 in Pichia pastoris e sua purificazione e caratterizzazione. Bollettino dell'Accademia delle Scienze Mediche Militari 2008. https://api.semanticscholar.org/CorpusID:88212024.

[9] Feng L, Li B, Xi Y, Cai M, Tian Z. L'esercizio aerobico e l'esercizio di resistenza alleviano l'atrofia del muscolo scheletrico attraverso il percorso IGF-1/IGF-1R-PI3K/Akt nei topi con infarto miocardico. American Journal of Physiology-Fisiologia cellulare 2022; 322(2): C164-C176.DOI: 10.1152/ajpcell.00344.2021.

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