Factor de crecimiento similar a la insulina 1
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| Identificadores | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Alias | IGF1 , IGF-I, IGF1A, IGFI, MGF, factor de crecimiento similar a la insulina 1, IGF | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Identificaciones externas | OMIM : 147440; MGI : 96432; HomoloGene : 515; Tarjetas genéticas : IGF1; OMA :IGF1 - ortólogos | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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El factor de crecimiento similar a la insulina 1 ( IGF-1 ), también llamado somatomedina C , es una hormona similar en estructura molecular a la insulina que juega un papel importante en el crecimiento infantil y tiene efectos anabólicos en adultos. [5] En la década de 1950, el IGF-1 se llamó " factor de sulfatación " porque estimulaba la sulfatación del cartílago in vitro, [6] y en la década de 1970, debido a sus efectos, se lo denominó "actividad similar a la insulina no suprimible" (NSILA). [7]
El IGF-1 es una proteína que en los humanos está codificada por el gen IGF1 . [8] [9] El IGF-1 consta de 70 aminoácidos en una sola cadena con tres puentes disulfuro intramoleculares . El IGF-1 tiene un peso molecular de 7.649 daltons . [10] En los perros, una mutación antigua en el IGF1 es la causa principal del fenotipo toy . [11]
El IGF-1 se produce principalmente en el hígado . La producción es estimulada por la hormona del crecimiento (GH). La mayor parte del IGF-1 está unido a una de las 6 proteínas de unión (IGF-BP). El IGFBP-1 está regulado por la insulina. El IGF-1 se produce durante toda la vida; las tasas más altas de producción de IGF-1 ocurren durante el estirón puberal . [12] Los niveles más bajos se dan en la infancia y la vejez. [13] [14]
Los niveles bajos de IGF-1 se asocian con enfermedades cardiovasculares , mientras que los niveles altos de IGF-1 se asocian con cáncer . Los niveles medios de IGF-1 se asocian con la mortalidad más baja .
Un análogo sintético del IGF-1, la mecasermina , se utiliza para el tratamiento del retraso del crecimiento en niños con deficiencia grave de IGF-1. [15] La glicina-prolina cíclica (cGP) es un metabolito de la hormona factor de crecimiento similar a la insulina-1 (IGF-1). Tiene una estructura cíclica, naturaleza lipofílica y es enzimáticamente estable, lo que la convierte en un candidato más favorable para manipular el proceso de unión-liberación entre el IGF-1 y su proteína de unión, normalizando así la función del IGF-1. [16]
Síntesis y circulación
La hormona polipeptídica IGF-1 se sintetiza principalmente en el hígado tras la estimulación de la hormona del crecimiento (GH). Es un mediador clave de las actividades anabólicas en numerosos tejidos y células, como el crecimiento estimulado por la hormona del crecimiento, el metabolismo y la traducción de proteínas. [17] Debido a su participación en el eje GH-IGF-1 contribuye, entre otras cosas, al mantenimiento de la fuerza muscular, la masa muscular, el desarrollo del esqueleto y es un factor clave en el desarrollo del cerebro, los ojos y los pulmones durante el desarrollo fetal. [18]
Los estudios han demostrado la importancia del eje GH-IGF-1 en la dirección del desarrollo y el crecimiento, donde los ratones con deficiencia de IGF-1 tenían una masa corporal y tisular reducida. Los ratones con una expresión excesiva de IGF-1 tenían una masa aumentada. [19]
Los niveles de IGF-1 en el cuerpo varían a lo largo de la vida, dependiendo de la edad, donde los picos de la hormona se observan generalmente durante la pubertad y el período postnatal . Después de la pubertad, al entrar en la tercera década de la vida, hay una rápida disminución de los niveles de IGF-1 debido a las acciones de la GH. Entre la tercera y octava década de la vida, los niveles de IGF-1 disminuyen gradualmente, pero sin relación con el deterioro funcional. [18] Sin embargo, se ha demostrado que la ingesta de proteínas aumenta los niveles de IGF-1. [20]
Mecanismo de acción
El IGF-1 es un mediador primario de los efectos de la hormona del crecimiento (GH). La hormona del crecimiento se produce en la glándula pituitaria anterior , se libera en el torrente sanguíneo y luego estimula al hígado para que produzca IGF-1. Luego, el IGF-1 estimula el crecimiento corporal sistémico y tiene efectos promotores del crecimiento en casi todas las células del cuerpo, especialmente en los músculos esqueléticos , los cartílagos , los huesos , el hígado , los riñones , los nervios , la piel , las células hematopoyéticas y las células pulmonares . Además de los efectos similares a la insulina [ se necesita más explicación ] , el IGF-1 también puede regular la síntesis de ADN celular . [21]
El IGF-1 se une a al menos dos receptores de tirosina quinasas de la superficie celular : el receptor de IGF-1 (IGF1R) y el receptor de insulina . Su acción principal está mediada por la unión a su receptor específico, IGF1R, que está presente en la superficie de muchos tipos de células en muchos tejidos [ se necesita más explicación ] . La unión al IGF1R inicia la señalización intracelular . El IGF-1 es uno de los activadores naturales más potentes de la vía de señalización Akt , un estimulador del crecimiento y la proliferación celular y un potente inhibidor de la muerte celular programada . [22] [23] El receptor de IGF-1 y el receptor de insulina son dos miembros estrechamente relacionados de una familia de receptores de tirosina quinasas tetraméricos transmembrana . Controlan funciones cerebrales vitales , como la supervivencia , el crecimiento, el metabolismo energético , la longevidad , la neuroprotección y la neuroregeneración . [24]
Efectos metabólicos
Como factor de crecimiento principal , el IGF-1 es responsable de estimular el crecimiento de todos los tipos de células y causar efectos metabólicos significativos . [25] Un efecto metabólico importante del IGF-1 es señalar a las células que hay suficientes nutrientes disponibles para que experimenten hipertrofia y división celular . [26] Sus efectos también incluyen la inhibición de la apoptosis celular y el aumento de la producción de proteínas celulares . [26] Los receptores de IGF-1 son ubicuos, lo que permite que se produzcan cambios metabólicos causados por el IGF-1 en todos los tipos de células. [25] Los efectos metabólicos del IGF-1 son de largo alcance y pueden coordinar el metabolismo de proteínas , carbohidratos y grasas en una variedad de diferentes tipos de células. [25] La regulación de los efectos metabólicos del IGF-1 en los tejidos diana también se coordina con otras hormonas como la hormona del crecimiento y la insulina. [27]
El sistema IGF
El IGF-1 es parte del sistema del factor de crecimiento similar a la insulina (IGF). [28] Este sistema consta de tres ligandos ( insulina , IGF-1 e IGF-2 ), dos receptores de tirosina quinasa ( receptor de insulina y receptor IGF-1R ) y seis proteínas de unión a ligandos ( IGFBP 1–6). [28] Juntos desempeñan un papel esencial en la proliferación , supervivencia , regulación del crecimiento celular y afectan a casi todos los sistemas orgánicos del cuerpo. [29]
De manera similar al IGF-1, el IGF-2 se produce principalmente en el hígado y, después de liberarse en la circulación , estimula el crecimiento y la proliferación celular. Se cree que el IGF-2 es un factor de crecimiento fetal , ya que es esencial para un desarrollo embrionario normal y se expresa en gran medida en los tejidos embrionarios y neonatales . [30]
Variantes
Una variante de empalme de IGF-1 que comparte una región madura idéntica, pero con un dominio E diferente, se conoce como factor de crecimiento mecánico (MGF). [31]
Trastornos relacionados
Síndrome de Laron
El síndrome de Laron (LS), también conocido como insensibilidad a la hormona del crecimiento o deficiencia del receptor de la hormona del crecimiento (GHRD), es un trastorno autosómico recesivo que se caracteriza por una falta de producción del factor de crecimiento similar a la insulina 1 (IGF-1; somatomedina-C) en respuesta a la hormona del crecimiento (GH; hGH; somatotropina). [32] Generalmente es causado por mutaciones hereditarias del receptor de la hormona del crecimiento (GHR). [33] [32]
Los individuos afectados presentan clásicamente baja estatura entre -4 y -10 desviaciones estándar por debajo de la altura media, obesidad, anomalías craneofaciales , micropene , niveles bajos de azúcar en sangre y niveles bajos de IGF-1 sérico a pesar de niveles elevados de GH sérica basal. [34] [35] [36]
El LS es una enfermedad muy rara con un total de 250 individuos conocidos en todo el mundo. [37] [35] Los orígenes genéticos de estos individuos se han rastreado hasta ancestros mediterráneos, del sur de Asia y semíticos, y este último grupo comprende la mayoría de los casos. [35] Las pruebas genéticas moleculares para mutaciones del gen del receptor de la hormona del crecimiento confirman el diagnóstico de LS, pero la evaluación clínica puede incluir análisis de laboratorio de los niveles basales de GH, IGF-1 e IGFBP, pruebas de estimulación con GH y/o terapia de prueba con GH.
Las personas con LS no responden a la terapia con hormona de crecimiento ; la enfermedad se trata principalmente con IGF-1 recombinante, Mecasermina . [38]
La evidencia ha sugerido que las personas con síndrome de Laron tienen un riesgo reducido de desarrollar cáncer y diabetes mellitus tipo II , con una incidencia significativamente reducida y una edad de aparición más tardía de estas enfermedades en comparación con sus familiares no afectados. [39] [40] Los mecanismos moleculares de mayor longevidad y protección contra enfermedades relacionadas con la edad entre las personas con LS son un área de investigación activa. [41]Acromegalia
La acromegalia es un síndrome causado por la producción excesiva de hormona del crecimiento (GH) por parte de la glándula pituitaria anterior . [42] Una serie de trastornos pueden aumentar la producción de GH de la pituitaria, aunque lo más común es que se trate de un tumor llamado adenoma hipofisario , derivado de un tipo específico de célula ( somatotrofa ). Provoca cambios anatómicos y disfunción metabólica causados por niveles elevados de GH e IGF-1. [43]
Un nivel elevado de IGF-1 en la acromegalia está relacionado con un mayor riesgo de algunos tipos de cáncer , en particular el cáncer de colon y el cáncer de tiroides . [44]
Utilizar como prueba diagnóstica
Deficiencia de la hormona del crecimiento
Los médicos pueden analizar los niveles de IGF-1 y utilizarlos como prueba de detección de la deficiencia de la hormona del crecimiento (GHD), [45] acromegalia y gigantismo . [46] Sin embargo, se ha demostrado que el IGF-1 es una mala prueba de detección diagnóstica para la deficiencia de la hormona del crecimiento. [47] [48]
Se ha demostrado que la relación entre el IGF-1 y la proteína 3 que se une al factor de crecimiento similar a la insulina es una prueba diagnóstica útil para la deficiencia de hormona de crecimiento. [49] [50]
Fibrosis hepática
Se ha sugerido que los niveles bajos de IGF-1 sérico son un biomarcador para predecir la fibrosis , pero no la esteatosis , en personas con enfermedad hepática esteatósica asociada a disfunción metabólica . [51]
Causas de niveles elevados de IGF-1
- Condiciones médicas :
- acromegalia (especialmente cuando la GH también está alta) [43]
- pubertad tardía [52]
- embarazo [53]
- hipertiroidismo [53]
- Algunos tumores raros, como los carcinoides , secretan IGF-1 [54]
- Dieta :
- Dieta alta en proteínas [55]
- Consumo de productos lácteos (excepto queso) [56]
- consumo de pescado [56]
- Problemas con el ensayo de IGF-1 [53]
Se ha descubierto que la restricción calórica no tiene efecto sobre los niveles de IGF-1. [55]
Causas de los niveles reducidos de IGF-1
- Enfermedad hepática esteatótica asociada a disfunción metabólica , especialmente en etapas avanzadas de esteatohepatitis y fibrosis [57]
Efectos sobre la salud
Mortalidad
Tanto los niveles altos como los bajos de IGF-1 aumentan el riesgo de mortalidad , y los niveles medios (120-160 ng/ml) se asocian con la mortalidad más baja. [58]
Cáncer
Los niveles más elevados de IGF-1 se asocian con un mayor riesgo de cáncer de mama , cáncer de colon y cáncer de pulmón . [58] [59]
Consumo de lácteos
Se ha sugerido que el consumo de IGF-1 en productos lácteos podría aumentar el riesgo de cáncer, particularmente el cáncer de próstata . [60] [61] Sin embargo, niveles significativos de IGF-1 intacto del consumo oral no se absorben ya que son digeridos por enzimas gástricas. [61] [62] No se espera que el IGF-1 presente en los alimentos sea activo dentro del cuerpo de la manera en que el IGF-1 es producido por el propio cuerpo. [61]
La Administración de Alimentos y Medicamentos ha declarado que las concentraciones de IGF-I en la leche no son significativas cuando se evalúan en comparación con las concentraciones de IGF-I producida de forma endógena en los seres humanos. [63]
Una revisión de 2018 realizada por el Comité sobre Carcinogenicidad de Productos Químicos en Alimentos, Productos de Consumo y Medio Ambiente (COC) concluyó que no hay "evidencia suficiente para sacar conclusiones firmes sobre si la exposición a IGF-1 en la dieta está asociada con una mayor incidencia de cáncer en los consumidores". [61] Se sabe que ciertos procesos lácteos, como la fermentación, reducen significativamente las concentraciones de IGF-1. [64] La Asociación Dietética Británica ha descrito la idea de que la leche promueve el crecimiento de tumores cancerosos relacionados con las hormonas como un mito, afirmando que "no hay vínculo entre las dietas que contienen productos lácteos y el riesgo de cáncer o la promoción del crecimiento del cáncer como resultado de las hormonas". [65]
Enfermedad cardiovascular
Los niveles elevados de IGF-1 se asocian con un riesgo 16% menor de enfermedad cardiovascular y una reducción del 28% de eventos cardiovasculares . [66]
Diabetes
Se ha demostrado que los niveles bajos de IGF-1 aumentan el riesgo de desarrollar diabetes tipo 2 y resistencia a la insulina . [67] Por otro lado, una alta biodisponibilidad de IGF-1 en personas con diabetes puede retrasar o prevenir las complicaciones asociadas a la diabetes , ya que mejora la función deteriorada de los vasos sanguíneos pequeños . [67]
El IGF-1 se ha caracterizado como un sensibilizador de la insulina . [68]
Los niveles bajos de IGF-1 sérico pueden considerarse un indicador de fibrosis hepática en pacientes con diabetes mellitus tipo 2. [69]
Véase también
Referencias
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(GF-II) parece ser esencial para el desarrollo embrionario normal y, por lo tanto, se cree que el IGF-II es un factor de crecimiento fetal. El IGF-II se expresa en gran medida en los tejidos embrionarios y neonatales y promueve la proliferación de muchos tipos de células, principalmente de origen fetal.
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Enlaces externos
- Factor de crecimiento similar a la insulina I en los encabezados de materias médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.
- Resumen de toda la información estructural disponible en el PDB para UniProt : P05019 (Factor de crecimiento similar a la insulina I) en PDBe-KB .
