IGF-1 LR3 1 mg

▎ IGF-1 LR3 Štruktúra

▎ IGF-1 LR3 Výskum

Aké je pozadie výskumu IGF-1 LR3?

Výskum IGF-1 LR3 vznikol z potreby prekonať obmedzenia prirodzeného inzulínu podobného rastového faktora 1 (IGF-1). Ako kľúčový regulátor bunkového rastu, diferenciácie a metabolizmu vykazuje prirodzený IGF-1 potenciál pri opravách tkanív, štúdiách rastu a vývoja a pri intervencii pri chorobách. Má však významné nevýhody: Jeho polčas rozpadu trvá len niekoľko hodín, čo vedie k rýchlemu klírensu in vivo. Okrem toho sa pevne viaže na proteíny viažuce IGF, čo vedie k nízkemu podielu voľných, aktívnych foriem, ktoré sa snažia uplatniť trvalé účinky. Tieto obmedzenia vážne obmedzili jeho účinnosť v experimentálnom výskume a potenciálnych aplikáciách, čo viedlo vedcov k skúmaniu štrukturálne modifikovaných analógov so zvýšeným výkonom.

S pokrokom v molekulárnej biológii a technológiách proteínového inžinierstva sa výskumné tímy zamerali na presnú modifikáciu IGF-1 s cieľom zlepšiť jeho vlastnosti. Prostredníctvom hĺbkových štúdií vzťahu medzi štruktúrou a funkciou IGF-1 výskumníci zistili, že modifikácie na špecifických aminokyselinových miestach môžu ovplyvniť jeho interakcie s väzbovými proteínmi a receptormi: Nahradenie kyseliny glutámovej na pozícii 3 arginínom a pridanie 13 aminokyselín na N-koniec znižuje jej afinitu k proteínu viažucemu IGF, čím sa znižuje neaktívna väzba na receptory IGF-1. Súčasne štrukturálna optimalizácia predĺžila metabolický cyklus molekuly in vivo, čím sa nakoniec získal IGF-1 LR3 s 83 aminokyselinami. To viedlo k predĺženiu polčasu na 20-30 hodín a približne trojnásobnému zvýšeniu účinnosti.

Aký je mechanizmus účinku IGF-1 LR3?

Bunková proliferácia a diferenciácia

Stimulácia proliferácie myoblastov: Počas vývoja plodu IGF-1 LR3 významne podporuje proliferáciu myoblastov kostrového svalstva. Napríklad štúdie na plodoch jahniat v neskorom štádiu gestácie odhalili, že po jednom týždni infúzie IGF-1 LR3 sa rýchlosť proliferácie myoblastov kostrového svalstva výrazne zvýšila (P < 0,05). To naznačuje, že IGF-1 LR3 priamo pôsobí na myoblasty, aby napredoval v bunkovom cykle, čo umožňuje väčšiemu počtu myoblastov vstúpiť do proliferatívneho stavu, čím poskytuje ďalšie bunkové zdroje pre rast a vývoj svalového tkaniva ^[1]..

Ovplyvnenie vývoja folikulov: Počas fyziológie vaječníkov sa IGF-1 LR3 podieľa na regulácii rastu a vývoja folikulov. V modeli superovulácie u potkanov súbežné podávanie IGF-1 LR3 s gonadotropínmi ďalej zvýšilo mieru ovulácie a zvýšilo hmotnosť vaječníkov u určitých kmeňov potkanov. To naznačuje, že IGF-1 LR3 môže ovplyvňovať dozrievanie folikulov a ovuláciu reguláciou proliferácie a diferenciácie granulóznych buniek, čím ovplyvňuje reprodukčnú funkciu ^[2]..

Regulácia metabolizmu

Získavanie a využitie živín: Po infúzii IGF-1 LR3 u plodov jahniat v neskorej gravidite sa pozorovala znížená miera príjmu aminokyselín z pupočnej šnúry spolu s nižšími koncentráciami fetálnych aminokyselín, napriek podobným rýchlostiam obratu fetálnych proteínov. To naznačuje, že IGF-1 LR3 môže ovplyvniť príjem a využitie živín plodom, čo umožní efektívnejšie využitie obmedzených živín na podporu orgánovo špecifického rastu namiesto zvýšenia prísunu živín plodu prostredníctvom placentárneho prietoku krvi alebo stimulácie prenosu živín ^[2]..

Obrázok 1 IGF-1 inhibuje zápal a urýchľuje angiogenézu prostredníctvom signálnych dráh Ras/PI3K/IKK/NF-κB na podporu hojenia rán ^[3].

Inhibícia sekrécie inzulínu: Infúzia IGF-1 LR3 alebo fyziologického roztoku fetálnym jahňatám v neskorom štádiu gestácie odhalila znížené koncentrácie inzulínu v plazme u jahniat s infúziou IGF-1 LR3. Okrem toho sa sekrécia inzulínu počas experimentov s hyperglykemickou svorkou v porovnaní s kontrolami znížila. To naznačuje, že IGF-1 LR3 môže priamo pôsobiť na pankreatické p-bunky, aby inhiboval sekréciu inzulínu. Ďalšie štúdie na izolovaných ostrovčekoch plodu odhalili, že ostrovčeky z jahniat s infúziou IGF-1 LR3 vykazovali trvalo nízku sekréciu inzulínu v reakcii na stimuláciu glukózy in vitro, čo naznačuje, že IGF-1 LR3 môže indukovať vnútorné defekty v pankreatických β-bunkách, čo zhoršuje normálnu funkciu sekrécie inzulínu ^[4,5]..

Regulácia angiogenézy

Úloha pri ovariálnej angiogenéze: V experimentoch s kultúrou angiogenézy bovinných luteinizovaných folikulov sa skúmali účinky IGF-1 LR3 na siete luteinizovaných folikulových endotelových buniek (EC) a produkciu progesterónu. Výsledky ukázali obmedzený vplyv na parametre rastu EC, ale mierne zvýšenie bunkovej proliferácie (3–5 %). Naopak, IGF-1 LR3 mal rozdielne účinky na produkciu progesterónu, zatiaľ čo antagonista receptora IGF-1 pikropodofylín (PPP) významne znížil rastové parametre EC aj koncentrácie progesterónu. To naznačuje, že IGF-1 LR3 môže modulovať vaskularizáciu a produkciu progesterónu v luteinizovaných folikuloch prostredníctvom signálnej dráhy receptora IGF-1, čím zachováva funkciu vaječníkov a plodnosť ^[6]..

Aké sú aplikácie IGF-1 LR3?

Výskum a aplikácie v oblasti rastu a vývoja zvierat

Podpora rastu fetálnych orgánov: V experimentoch s plodmi jahniat v neskorom štádiu tehotenstva infúzia IGF-1 LR3 výrazne zvýšila rast fetálnych orgánov, čím podporila vývoj orgánov, ako sú srdce, obličky, slezina a nadobličky. To naznačuje, že IGF-1 LR3 hrá kľúčovú úlohu pri regulácii procesov vývoja orgánov plodu, čo prispieva k hlbšiemu pochopeniu regulačných mechanizmov rastu a vývoja plodu. Poskytuje teoretickú podporu a praktický návod na zlepšenie reprodukčnej výkonnosti zvierat a zvýšenie miery prežitia potomstva ^[1]..

Stimulácia proliferácie myoblastov kostrového svalstva: Výskum naznačuje, že IGF-1 LR3 stimuluje proliferáciu myoblastov kostrového svalstva. V experimentoch s plodmi oviec infúzia IGF-1 LR3 výrazne zvýšila aktivitu proliferácie myoblastov ^[1].

Výskum cukrovky a príbuzných chorôb

Hodnotenie účinkov na sekréciu inzulínu: Experimenty zahŕňajúce infúziu IGF-1 LR3 u fetálnych jahniat odhalili zníženie koncentrácií fetálneho inzulínu v plazme. Počas experimentov s hyperglykemickou svorkou boli hladiny inzulínu u fetálnych jahniat liečených IGF-1 LR3 o 66 % nižšie ako u kontrol. Tento jav naznačuje potenciálnu súvislosť medzi IGF-1 LR3 a sekréciou inzulínu, čo poskytuje dôležité vodítka pre štúdium patogenézy diabetu a vývoj nových terapeutických stratégií ^[5]..

Korelácia s atletickým výkonom: Výskum na elitných izraelských bežcoch a plavcoch odhalil, že polymorfizmy génu IGF1 korelujú s hladinami cirkulujúceho IGF1 a že genetické skóre IGF (IGF-GS) šprintérov je spojené so športovým výkonom. Elitní šprintéri vykazovali výrazne vyššie priemerné skóre IGF-GS ako šprintéri na národnej úrovni a plavci na krátke vzdialenosti na vysokej úrovni. To naznačuje, že systém IGF-1 môže hrať kľúčovú úlohu v pozemských rýchlostných športoch. Zatiaľ čo nie je isté, či sa IGF-GS môže použiť na skorý výber elitných šprintérov, ponúka nové možnosti výberu športovcov a tréningových zásahov. Budúci výskum môže umožniť vývoj cielenejších tréningových programov na zvýšenie atletického výkonu monitorovaním a analýzou markerov súvisiacich s IGF-1 u športovcov ^[7]..

Výskum v bunkovej biológii a základnej medicíne

Výskum regulácie bunkovej proliferácie: IGF-1 LR3 má schopnosť stimulovať bunkovú proliferáciu. Experimenty in vitro demonštrujú jeho účinnú stimuláciu bunkovej proliferácie NIH 3T3. To robí IGF-1 LR3 cenným nástrojom na skúmanie mechanizmov regulácie bunkovej proliferácie. Pozorovaním účinkov IGF-1 LR3 na proliferáciu v rôznych bunkových líniách môžu výskumníci získať prehľad o základných biologických procesoch, ako je regulácia bunkového cyklu a signálne dráhy, čo poskytuje teoretický základ pre štúdie v onkológii, regeneratívnej medicíne a príbuzných oblastiach ^[8]..

Výskum apoptózy a metabolizmu proteínov: V štúdiách buniek C2C12 ošetrených peroxidom vodíka moduluje IGF-1 (vrátane jeho analógu IGF-1 LR3) bunkovú syntézu proteínov a rovnováhu degradácie upreguláciou Pax7, myogénnych regulačných faktorov (MRF), mTOR a P70S6K, čím znižuje syntézu MuRF1 a MAFbx a tým reguluje apoptózu medzi nimi a inhibuje rovnováhu medzi nimi. To prispieva k hlbšiemu pochopeniu mechanizmov bunkového prežitia a smrti v stresových podmienkach, ako aj regulačných sietí metabolizmu proteínov, čo ponúka nové ciele a pohľady na liečbu súvisiacich chorôb ^[9]..

Záver

IGF-1 LR3, ako syntetický dlhodobo pôsobiaci analóg inzulínu podobného rastového faktora 1, podporuje orgánovo špecifický rast v srdci plodu a nadobličkách aktiváciou signálnych dráh, ako sú PI3K/Akt a MAPK. Stimuluje proliferáciu myoblastov kostrového svalstva a syntézu proteínov, reguluje metabolizmus, udržiava zdravie kostrového svalstva a napomáha zotaveniu po zraneniach spôsobených cvičením.

O autorovi

Všetky vyššie uvedené materiály sú preskúmané, upravené a zostavené spoločnosťou Cocer Peptides.

Autor vedeckého časopisu

Feng L je výskumník so zameraním na oblasť fyziológie cvičenia a kardiovaskulárneho zdravia. Ich akademická práca sa sústreďuje najmä na skúmanie regulačných účinkov rôznych foriem cvičenia na fyziologické funkcie, najmä na interakciu medzi cvičením a molekulárnymi mechanizmami tela súvisiacimi so zdravím svalov a zotavením sa z kardiovaskulárnych chorôb. Dr Feng často používa kombináciu predklinických výskumných modelov a techník molekulárnej biológie na vykonávanie hĺbkových štúdií. Feng L je uvedený v citácii [9].

▎ Relevantné citácie

[1] Stremming J, White A, Donthi A, et al. Ovčí rekombinantný IGF-1 podporuje orgánovo špecifický rast u plodu oviec. Hranice vo fyziológii 2022; 13: 954948.DOI: 10.3389/fphys.2022.954948.

[2] Khamsi F, Roberge S, Wong J. Nová demonštrácia fyziologickej/farmakologickej úlohy inzulínu podobného rastového faktora-1 pri ovulácii u potkanov a účinku na cumulus oophorus. Endokrinné 2001; 14(2): 175-180. DOI: 10,1385/ENDO:14:2:175.

[3] Zhang X, Hu F, Li J a kol. IGF-1 inhibuje zápal a urýchľuje angiogenézu prostredníctvom signálnych dráh Ras/PI3K/IKK/NF-KB na podporu hojenia rán. Európsky vestník farmaceutických vied 2024; 200: 106847.DOI: 10.1016/j.ejps.2024.106847.

[4] White A, Stremming J, Boehmer BH a kol. Znížená glukózou stimulovaná sekrécia inzulínu po 1-týždňovej infúzii IGF-1 u plodu oviec v neskorej gravidite je spôsobená vnútorným defektom ostrovčekov. American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism 2021; 320(6): E1138-E1147. DOI:10.1152/ajpendo.00623.2020.

[5] Biela A, Stremming J, Hnedá LD, Rozance PJ. Oslabená glukózou stimulovaná sekrécia inzulínu počas akútnej infúzie IGF-1 LR3 do plodu oviec nepretrváva na izolovaných ostrovčekoch. 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. Účinok systému rastového faktora podobného inzulínu na luteinizačnú angiogenézu. Reprodukcia a plodnosť 2023; 4(2).DOI: 10.1530/RAF-22-0057.

[7] Ben-Zaken S, Meckel Y, Nemet D, Eliakim A. Genetické skóre osi inzulínového rastového faktora a výnimočnosť športu. Journal of Strength and Conditioning Research 2021; 35(9): 2421-2426.DOI: 10.1519/JSC.0000000000004102.

[8] Mao W. Vysoká úroveň expresie Arg~3-IGF-1 s dlhým reťazcom v Pichia pastoris a jej čistenie a charakterizácia. Bulletin Akadémie vojenských lekárskych vied 2008. https://api.semanticscholar.org/CorpusID:88212024.

[9] Feng L, Li B, Xi Y, Cai M, Tian Z. Aeróbne cvičenie a cvičenie s odporom zmierňujú atrofiu kostrového svalstva prostredníctvom dráhy IGF-1/IGF-1R-PI3K/Akt u myší s infarktom myokardu. American Journal of Physiology-Cell Physiology 2022; 322(2): C164-C176.DOI: 10.1152/ajpcell.00344.2021.

VŠETKY ČLÁNKY A INFORMÁCIE O PRODUKTOCH POSKYTOVANÉ NA TEJTO WEBOVEJ STRÁNKE SÚ VÝHRADNE NA ŠÍRENIE INFORMÁCIÍ A VZDELÁVACIE ÚČELY.  

Produkty uvedené na tejto webovej stránke sú určené výhradne na výskum in vitro. Výskum in vitro (lat. *v skle*, čo znamená v skle) sa vykonáva mimo ľudského tela. Tieto produkty nie sú liečivá, neboli schválené americkým Úradom pre kontrolu potravín a liečiv (FDA) a nesmú sa používať na prevenciu, liečbu alebo liečenie akéhokoľvek zdravotného stavu, choroby alebo ochorenia. Vnášať tieto produkty do ľudského alebo zvieracieho tela v akejkoľvek forme je zákonom prísne zakázané.