ИФР-1 LR3 1 мг

▎ IGF-1 LR3 Структура

▎ IGF-1 LR3 Исследование

Каковы предпосылки исследования IGF-1 LR3?

Исследования IGF-1 LR3 возникли из-за необходимости преодолеть ограничения естественного инсулиноподобного фактора роста 1 (IGF-1). Являясь ключевым регулятором роста, дифференцировки и метаболизма клеток, природный IGF-1 демонстрирует потенциал в восстановлении тканей, исследованиях роста и развития, а также в лечении заболеваний. Однако у него есть существенные недостатки: период полувыведения составляет всего несколько часов, что приводит к быстрому выведению из организма in vivo. Более того, он прочно связывается с IGF-связывающими белками, в результате чего образуется низкая доля свободных активных форм, которые с трудом могут оказать устойчивый эффект. Эти ограничения серьезно ограничивали его эффективность в экспериментальных исследованиях и потенциальных применениях, заставляя ученых искать структурно модифицированные аналоги с улучшенными характеристиками.

Благодаря достижениям в области молекулярной биологии и технологий белковой инженерии исследовательские группы сосредоточились на точной модификации IGF-1 для улучшения его свойств. Благодаря углубленным исследованиям взаимосвязи структуры и функции IGF-1 исследователи обнаружили, что модификации в определенных участках аминокислот могут влиять на его взаимодействие со связывающими белками и рецепторами: замена глутаминовой кислоты в положении 3 на аргинин и добавление 13 аминокислот к N-концу снижает ее сродство к IGF-связывающему белку, уменьшая неактивные связывающие формы и одновременно усиливая связывание с рецептором IGF-1. Одновременно структурная оптимизация продлила метаболический цикл молекулы in vivo, в конечном итоге получив IGF-1 LR3 с 83 аминокислотами. Это привело к увеличению периода полувыведения до 20-30 часов и примерно трехкратному увеличению эффективности.

Каков механизм действия IGF-1 LR3?

Пролиферация и дифференцировка клеток

Стимуляция пролиферации миобластов. Во время развития плода IGF-1 LR3 значительно способствует пролиферации миобластов скелетных мышц. Например, исследования плодов ягнят на поздних сроках беременности показали, что после одной недели инфузии IGF-1 LR3 скорость пролиферации миобластов скелетных мышц значительно увеличилась (P <0,05). Это указывает на то, что IGF-1 LR3 напрямую действует на миобласты, ускоряя клеточный цикл, позволяя большему количеству миобластов перейти в пролиферативное состояние и тем самым обеспечивая дополнительные клеточные источники для роста и развития мышечной ткани ^[1]..

Влияние на развитие фолликулов. Во время физиологии яичников IGF-1 LR3 участвует в регуляции роста и развития фолликулов. В модели суперовуляции у крыс совместное введение IGF-1 LR3 с гонадотропинами дополнительно увеличивало частоту овуляции и увеличивало вес яичников у некоторых линий крыс. Это предполагает, что IGF-1 LR3 может влиять на созревание фолликулов и овуляцию, регулируя пролиферацию и дифференцировку гранулезных клеток, тем самым влияя на репродуктивную функцию ^[2]..

Регуляция обмена веществ

Приобретение и использование питательных веществ: после инфузии IGF-1 LR3 у плодов ягнят на поздних сроках беременности наблюдалось снижение скорости поглощения аминокислот пуповиной наряду с более низкими концентрациями аминокислот у плода, несмотря на аналогичные скорости обмена белков у плода. Это предполагает, что IGF-1 LR3 может влиять на поглощение и использование питательных веществ плодом, позволяя более эффективно использовать ограниченные питательные вещества для поддержки роста отдельных органов, а не увеличивать снабжение плода питательными веществами за счет плацентарного кровотока или стимуляции переноса питательных веществ ^[2]..

Рисунок 1. IGF-1 ингибирует воспаление и ускоряет ангиогенез через сигнальные пути Ras/PI3K/IKK/NF-κB, способствуя заживлению ран ^[3]..

Ингибирование секреции инсулина: инфузия IGF-1 LR3 или физиологического раствора эмбрионам ягнят на поздних сроках беременности выявила снижение концентрации инсулина в плазме у ягнят, которым вводили IGF-1 LR3. Кроме того, секреция инсулина во время экспериментов с гипергликемическим клэмп-тестом была снижена по сравнению с контролем. Это предполагает, что IGF-1 LR3 может напрямую действовать на β-клетки поджелудочной железы, ингибируя секрецию инсулина. Дальнейшие исследования изолированных островков плода показали, что островки от ягнят, которым вводили IGF-1 LR3, демонстрировали устойчиво низкую секрецию инсулина в ответ на стимуляцию глюкозой in vitro, что позволяет предположить, что IGF-1 LR3 может вызывать внутренние дефекты в β-клетках поджелудочной железы, нарушая нормальную функцию секреции инсулина ^[4,5].

Регуляция ангиогенеза

Роль в ангиогенезе яичников. В экспериментах с культурой ангиогенеза лютеинизированных фолликулов крупного рогатого скота исследовали влияние IGF-1 LR3 на сети эндотелиальных клеток лютеинизированных фолликулов (EC) и выработку прогестерона. Результаты показали ограниченное влияние на параметры роста ЭК, но небольшое увеличение пролиферации клеток (3–5%). И наоборот, IGF-1 LR3 оказывал различное влияние на выработку прогестерона, тогда как антагонист рецептора IGF-1 пикроподофиллин (PPP) значительно снижал как параметры роста EC, так и концентрации прогестерона. Это предполагает, что IGF-1 LR3 может модулировать васкуляризацию и выработку прогестерона в лютеинизированных фолликулах через сигнальный путь рецептора IGF-1, тем самым поддерживая функцию яичников и фертильность ^[6]..

Каковы применения IGF-1 LR3?

Исследования и применения в области роста и развития животных

Стимулирование роста органов плода. В экспериментах с плодами ягнят на поздних сроках беременности введение IGF-1 LR3 значительно увеличивало рост органов плода, способствуя развитию таких органов, как сердце, почки, селезенка и надпочечники. Это указывает на то, что IGF-1 LR3 играет решающую роль в регуляции процессов развития органов плода, способствуя более глубокому пониманию механизмов регуляции роста и развития плода. Он обеспечивает теоретическую поддержку и практические рекомендации по улучшению репродуктивных функций животных и повышению выживаемости потомства ^[1]..

Стимуляция пролиферации миобластов скелетных мышц. Исследования показывают, что IGF-1 LR3 стимулирует пролиферацию миобластов скелетных мышц. В экспериментах с эмбрионами овец инфузия IGF-1 LR3 заметно усиливала пролиферативную активность миобластов ^[1]..

Исследования метаболизма и связанных с ним заболеваний

Оценка влияния на секрецию инсулина. Эксперименты с введением IGF-1 LR3 плодам ягнят выявили снижение концентрации инсулина в плазме плода. Во время клэмп-экспериментов с гипергликемией уровни инсулина у плодов ягнят, обработанных IGF-1 LR3, были на 66% ниже, чем у контрольной группы. Этот феномен указывает на потенциальную связь между IGF-1 LR3 и секрецией инсулина, что дает важные подсказки для изучения патогенеза метаболизма и разработки новых терапевтических стратегий ^[5]..

Корреляция со спортивными результатами: исследования элитных израильских бегунов и пловцов показали, что полиморфизм гена IGF1 коррелирует с уровнями циркулирующего IGF1, а генетический показатель IGF (IGF-GS) спринтеров связан со спортивными результатами. Элитные спринтеры показали значительно более высокие средние показатели IGF-GS, чем спринтеры национального уровня и пловцы на короткие дистанции высокого уровня. Это говорит о том, что система IGF-1 может играть решающую роль в наземных скоростных видах спорта. Хотя остается неясным, можно ли использовать IGF-GS для раннего отбора элитных спринтеров, он открывает новые возможности для отбора спортсменов и тренировочных вмешательств. Будущие исследования могут позволить разработать более целевые программы тренировок для улучшения спортивных результатов путем мониторинга и анализа маркеров, связанных с IGF-1, у спортсменов ^[7]..

Исследования в области клеточной биологии и фундаментальной медицины

Исследование регуляции пролиферации клеток: IGF-1 LR3 обладает способностью стимулировать пролиферацию клеток. Эксперименты in vitro демонстрируют его эффективную стимуляцию пролиферации клеток NIH 3T3. Это делает IGF-1 LR3 ценным инструментом для изучения механизмов регуляции клеточной пролиферации. Наблюдая за влиянием IGF-1 LR3 на пролиферацию в различных клеточных линиях, исследователи могут получить представление о фундаментальных биологических процессах, таких как регуляция клеточного цикла и сигнальные пути, обеспечивая теоретическую основу для исследований в области онкологии, регенеративной медицины и смежных областях ^[8]..

Исследования апоптоза и белкового метаболизма. В исследованиях клеток C2C12, обработанных перекисью водорода, IGF-1 (включая его аналог IGF-1 LR3) модулирует синтез клеточного белка и баланс деградации путем активации Pax7, миогенных регуляторных факторов (MRF), mTOR и P70S6K, снижения MuRF1 и MAFbx и ингибирования апоптоза, тем самым регулируя баланс между синтезом и деградацией белка. Это способствует более глубокому пониманию механизмов выживания и смерти клеток в условиях стресса, а также регуляторных сетей белкового метаболизма, предлагая новые цели и идеи для лечения связанных заболеваний ^[9]..

Заключение

IGF-1 LR3, синтетический аналог инсулиноподобного фактора роста 1 длительного действия, способствует органоспецифичному росту сердца и надпочечников плода путем активации сигнальных путей, таких как PI3K/Akt и MAPK. Он стимулирует пролиферацию миобластов скелетных мышц и синтез белка, регулирует обмен веществ, поддерживает здоровье скелетных мышц и способствует восстановлению после травм, вызванных физическими упражнениями.

Об авторе

Все вышеупомянутые материалы исследованы, отредактированы и собраны компанией Cocer Peptides.

Автор научного журнала

Фэн Л. — исследователь, специализирующийся в области физиологии физических упражнений и здоровья сердечно-сосудистой системы. Их научная работа в основном сосредоточена на изучении регулирующего воздействия различных форм упражнений на физиологические функции, в частности взаимодействия между упражнениями и молекулярными механизмами организма, связанными с здоровьем мышц и восстановлением сердечно-сосудистых заболеваний. Доктор Фэн часто использует сочетание моделей доклинических исследований и методов молекулярной биологии для проведения углубленных исследований. Feng L указан в ссылке на цитату [9].

▎ Соответствующие цитаты

[1] Стремминг Дж., Уайт А., Донти А. и др. Овечий рекомбинантный IGF-1 способствует органоспецифичному росту плода овцы. Границы физиологии 2022; 13: 954948.DOI: 10.3389/fphys.2022.954948.

[2] Хамси Ф., Роберж С., Вонг Дж. Новая демонстрация физиологической/фармакологической роли инсулиноподобного фактора роста-1 в овуляции у крыс и воздействии на кучевые офоры. Эндокринный 2001; 14(2): 175-180.ДОИ: 10.1385/ЭНДО:14:2:175.

[3] Чжан X, Ху Ф, Ли Дж и др. IGF-1 ингибирует воспаление и ускоряет ангиогенез через сигнальные пути Ras/PI3K/IKK/NF-κB, способствуя заживлению ран. Европейский журнал фармацевтических наук 2024; 200: 106847.DOI: 10.1016/j.ejps.2024.106847.

[4] Уайт А., Стремминг Дж., Бомер Б.Х. и др. Снижение стимулированной глюкозой секреции инсулина после 1-недельной инфузии IGF-1 у эмбрионов овец на поздних сроках беременности обусловлено внутренним дефектом островковых клеток. Американский журнал физиологии, эндокринологии и метаболизма, 2021 г.; 320(6): Е1138-Е1147. DOI:10.1152/ajpendo.00623.2020.

[5] Уайт А., Стремминг Дж., Браун Л.Д., Розанс П.Дж. Ослабленная глюкозо-стимулированная секреция инсулина во время острой инфузии IGF-1 LR3 эмбриону овцы не сохраняется в изолированных островках. Журнал истоков развития здоровья и болезней, 2023 г.; 14(3): 353-361.DOI: 10.1017/S2040 17442300009 0.

[6] Нвачукву К.У., Робинсон Р.С., Воад К.Дж. Влияние системы инсулиноподобных факторов роста на лютеинизирующий ангиогенез. Репродукция и рождаемость 2023; 4(2).DOI: 10.1530/RAF-22-0057.

[7] Бен-Закен С., Меккель Ю., Немет Д., Элиаким А. Генетический показатель оси инсулиноподобного фактора роста и спортивное мастерство. Журнал исследований силы и физической подготовки, 2021 г.; 35(9): 2421-2426.DOI: 10.1519/JSC.0000000000004102.

[8] Мао В. Экспрессия высокого уровня длинноцепочечного Arg~3-IGF-1 в Pichia Pastoris, его очистка и характеристика. Вестник Академии военно-медицинских наук 2008. https://api.semanticscholar.org/CorpusID:88212024.

[9] Фэн Л., Ли Б., Си Ю, Цай М., Тиан З. Аэробные упражнения и упражнения с отягощениями облегчают атрофию скелетных мышц посредством пути IGF-1/IGF-1R-PI3K/Akt у мышей с инфарктом миокарда. Американский журнал физиологии и клеточной физиологии, 2022 г.; 322(2): C164-C176.DOI: 10.1152/ajpcell.00344.2021.

ВСЕ СТАТЬИ И ИНФОРМАЦИЯ О ПРОДУКТЕ, ПРЕДОСТАВЛЕННЫЕ НА ЭТОМ ВЕБ-САЙТЕ, ПРЕДНАЗНАЧЕНЫ ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО ДЛЯ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ И ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ЦЕЛЕЙ.  

Продукты, представленные на этом сайте, предназначены исключительно для исследований in vitro. Исследования in vitro (лат. *in glass*, что означает «в стеклянной посуде») проводятся вне человеческого тела. Эти продукты не являются фармацевтическими препаратами, не были одобрены Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) и не должны использоваться для профилактики, лечения или лечения каких-либо заболеваний или недомоганий. Законом строго запрещено вводить эти продукты в организм человека или животного в любой форме.