Yếu tố sinh trưởng tương tự insulin

Insulin-like growth factors (các yếu tố sinh trưởng tương tự insulin) là các polypeptide tương tự insulin. IGFs là một phần trong hệ thống phức tạp qua đó tế bào trao đổi thông tin với môi trường xung quanh nó. Hệ thống này bao gồm hai receptor bề mặc của IGF được gọi là IGF1R và IGF2R, hai cơ chất (ligand) IGF-I và IGF-II, một nhóm gồm các protein kết hợp với IGF (IGF binding protein: IGFBP 1-6) và các enzyme có tác dụng phân giải IGFBP (các protease).

IGF-I là chuỗi đơn gồm 70 amino acid (7500Da) chủ yếu được sản xuất tại gan. Cơ, mô mỡ, mô tuyến vú cũng có khả năng tiết IGF-I. Quá trình tiết IGF-I chịu ảnh hưởng của hormon sinh trưởng (growth hormone: GH). Nồng độ IGF-I trong máu cao sẽ làm giảm tiết GH qua cơ chế điều hòa ngược. IGF-I đóng vai trò quan trọng đối với việc điều tiết các hoạt động của tế bào không những trong trạng thái sinh lý mà còn trong các quá trình bệnh lý kể cả ung thư. Nó có khả năng kết hợp với cả hai IGF receptor (1&2) trong đó receptor 1 tương tự như insulin receptor. Mối quan hệ giữa GH và IGF-1 (trục GH/IGF-1) đã được chứng minh là có ảnh hưởng đến quá trình gián phân và ức chế quá trình chết (apoptosis) của tế bào.

IGF-II là yếu tố có ảnh hưởng lớn hơn trong giai đoạn bào thai chủ yếu qua tác động đến chức năng của một số cơ quan như não, gan, thận còn IGF-I quyết định sự phát triển ở giai đoạn sau. Tuy nhiên, thực nghiệm tiêm IGF cho lợn lại thấy IGF-I có tác dụng kích thích sinh trưởng đối với lợn sơ sinh và lợn sau cai sữa nhưng không có tác dụng này đối với lợn đến giai đoạn mổ thịt.

Ở cừu, lượng IGF-II trong huyết thanh và da cao hơn IGF-I nhưng vai trò của nó chưa được làm rõ.

GH có tác dụng kích thích tăng sinh tế bào tuyến vú và hệ thống ống dẫn sữa thông qua IGF-I. Khi mô tuyến vú sản xuất một lượng đủ lớn IGFBP-3 sẽ kết hợp với IGF và hạn chế tác động của nó. Estrogen cũng có tác dụng kích thích các tế bào tuyến vú sản sinh IGF-I.

Các yếu tố ảnh hưởng đến sự thay đổi nồng độ GH và IGF-1 trong máu bao gồm: Đặc điểm di truyền (genome), thời điểm trong ngày, tuổi, giới tính, trạng thái hoạt động, stress, dinh dưỡng, trạng thái bệnh lý, thay đổi nồng độ estrogen và những hợp chất thu nhận từ bên ngoài (yếu tố cuối cùng cho thấy trục GH/IGF-1 cũng chịu ảnh hưởng của các chất gây rối loạn nội tiết tố (endocrine disruptors).

Hầu như tất cả các tế bào của cơ thể động vật có vú (đặc biệt kích thích sự phát triển của các tế bào cơ, tế bào sinh xương, sụn, xương, gan, thận, thần kinh, da và phổi) đều chịu sự điều tiết của IGF-I. IGF-I&II có khả năng làm tăng trưởng tế bào vệ tinh (satellite cells) qua đó ảnh hưởng đến sự phát triển của mô cơ. Ngoài những ảnh hưởng tương tự insulin, IGF-I còn tham gia điều tiết quá trình trao đổi chất (tăng cường thu nhận amino acid và tổng hợp protein), kích thích sinh trưởng và phát triển của tế bào cũng như điều tiết tổng hợp DNA tế bào.

IGF-II được tiết ra ở não, thận, tuyến tụy, cơ và có tác dụng đặc hiệu hơn IGF-1. Ở người trưởng thành, nồng độ IGF-II trong máu bằng gần 600 lần nồng độ của insulin.

Những receptor đã được xác định của các IGF bao bồm IGF-1 receptor, insulin receptor, IGF-2 receptor, receptor quan hệ với insulin (insulin-related receptor) và có thể còn những receptor khác nữa. Cũng giống như insulin receptor, IGF-1 receptor cũng là một prorein kinase (tín hiệu của nó được tạo ra bằng cách thêm một nhóm phosphate vào phân tử tyrosine). IGF-2 receptor tác động không thông qua các tín hiệu nội bào.

Protein kết hợp với IGF (IGF binding proteins: IGFBP)

Hai IGF nói trên chịu ảnh hưởng của các IGFBP. Sáu IGFBP đã được xác định là có khả năng điều tiết tác động của IGF thông qua quá trình hỗ trợ hay ức chế IGF kết hợp với các IGF receptor.

Thí nghiệm sử dụng giun tròn, ruồi giấm và các sinh vật khác bị knockout gene tương đồng với gene mã hóa insulin ở người và động vật có vú cho thấy chúng có thời gian sống dài hơn. Những kết quả này gợi ý rằng liệu insulin và trục GH/IGF có đóng vai trò quan trọng trong quá trình lão hóa hay không. Câu trả lời còn ở phía trước vì thực tế các động vật bậc thấp chỉ có một gene vừa "giống" insulin gene vừa "giống" IGF-1 gene trong khi ở người và động vật có vú, hai gene này đóng vai trò riêng rẽ mặc dù trục IGF/insulin có cùng nguồn gốc tiến hóa. Nhiều nghiên cứu tập trung chứng minh vai trò của IGFs, đặc biệt là IGF-1 trong các bệnh ung thư vú và ung thư tuyến tiền liệt. Cho đến nay khoa học vẫn chưa cho quan điểm thống nhất về mức độ nguy cơ (hay mức tác động) đối với các bệnh ung thư của IGF.