Insulinähnliche Wachstumsfaktoren (englisch Insulin-like growth factors, IGF) oder Somatomedine sind Polypeptide, die eine hohe Sequenzhomologie zu Insulin zeigen und als Wachstumsfaktoren wirken (Wachstum und Differenzierung von Zellen). Sie werden in den Leberzellen, aber auch in anderen fetalen bzw. adulten Geweben gebildet. Sie sind Teil eines komplexen Systems, das Körperzellen nutzen, um mit ihrer Umgebung zu kommunizieren. Dieses System, das oft auch als IGF-Achse bezeichnet wird, besteht aus zwei Membranrezeptoren (IGF1R und IGF2R), zwei Liganden, einer Gruppe von sechs IGF-Bindungsproteinen (IGFBP 1-6) sowie einigen IGFBP-assoziierten Proteasen.
Funktionen
Insulin-like growth factor 1 (IGF-1), auch Somatomedin C (SM-C) genannt, ist ein Wachstumsfaktor, der strukturell dem Insulin sehr ähnlich ist. Er wird hauptsächlich von der Leber nach Stimulation mit dem aus der Hirnanhangsdrüse stammenden Wachstumshormon Somatotropin sezerniert. Seine Wirkung kann IGF-1 über membranständige IGF-Rezeptoren entfalten. Diese sind in fast allen Geweben und den meisten Zelltypen nachweisbar. Er spielt eine große Rolle in der Wachstumsphase des Organismus. Eine Gendeletion des IGF-1 Gens hat entsprechende Folgen. In Studien konnte ein Einfluss von IGF-1 auf die Regulation von physiologischen Zuständen nachgewiesen werden. Ein kausaler Zusammenhang zwischen IGF-1 und pathologischen Zuständen vor allem in der Krebsentwicklung konnte nicht nachgewiesen werden. In besagter Studie wurde die statistische Auftretenshäufigkeit von Brustkrebs gleichzeitig mit dem Einfluss sowohl genetischer Prädisposition als auch der Gabe von künstlichem Estrogen als auch parallel dazu gemessenen IGF-1 Werten vermengt.
IGF 1 besteht aus 70 Aminosäuren in einer einzelnen Kette mit drei Disulfidbrücken und hat eine molare Masse von 7,6 kDa. Die genetische Information von IGF-1 wird im Chromosom 12 codiert. IGF-1 kann auch zur Behandlung von degenerativen Muskelerkrankungen dienen.
Insulin-like growth factor 2 (IGF-2), auch Somatomedin A (SM-A) genannt, ist ein Wachstumsfaktor, der für die frühe Zellentwicklung eine wichtige Rolle zu spielen scheint, also eventuell in der Fetalphase, während IGF-1 eher zu einem späteren Zeitpunkt für die Wachstumsmaximierung zuständig ist.
IGF-2 und Erforschung von Tumorwachstum
Die Subtypisierung von Lebertumoren aufgrund der speziellen Aktivität von IGF-2 und IFN-regulierter Gene (siehe auch Interferone) ist möglich. Beachtlich ist auch die Beteiligung von IGF-2 bei Hirntumoren im Kindesalter und auch bei Brustkrebs. Chronisch erhöhte Serumspiegel von IGF-2 (wie auch von IGF-1) könnten auch das Risiko für die Entstehung und Progression von Prostatakrebs entscheidend beeinflussen.
Einsatz als Dopingmittel
IGF-1 wird häufig als Dopingmittel, etwa im Bodybuilding, eingesetzt. Ein positiver Effekt auf die Hypertrophie durch die Zuführung von IGF-1 bei gesunden Erwachsenen ist spekulativ und wird durch Studien nicht belegt. Das Zentrum für Präventive Dopingforschung an der Deutschen Sporthochschule Köln gab im September 2011 bekannt, eine Methode entwickelt zu haben, um die synthetischen Abkömmlinge des IGF-1 nachzuweisen. Das Verfahren wurde von der Welt-Anti-Doping-Agentur Wada zugelassen.
Nebenwirkungen
Bei Überdosierung treten dieselben Nebenwirkungen auf wie bei krankhafter Überproduktion im menschlichen Körper:
- Extremitätenwachstum (nicht bei Adulten)
- verstärktes Wachstum von vorhandenen Tumoren
IGF-1 bei Diabetes mellitus
IGF-1 und seine Bindungsproteine werden u. a. unter dem Einfluss von Insulin gebildet: bei Insulinmangel bzw. verminderter Insulinwirkung infolge Diabetes mellitus ist die Wirkung von IGF-1 vermindert. Beseitigung dieses Insulinmangels erhöht die Wirkung von IGF-1 durch vermehrte Bildung von IGF-1 bzw. verminderte Bindung von IGF-1 an Bindungsproteine. Bei Diabetes mellitus kann es – z. B. infolge abrupter Intensivierung der Insulintherapie – zu einem überschießenden Anstieg der IGF-1-Wirkung kommen, wodurch sich eine vorbestehende diabetische Retinopathie akut bedrohlich verschlechtern kann. Dasselbe kann dosisabhängig auch passieren, wenn gentechnisch hergestelltes IGF-1 als Medikament (z. B. zur Wachstumsförderung) bei Patienten mit diabetischer Retinopathie verabreicht wird. Ursache ist die IGF-1 bedingte Stimulation des Wachstumsfaktors VEGF, der an der Entstehung der proliferativen diabetischen Retinopathie und des Makulaödems beteiligt ist.
Literatur
- Douglas Yee: Insulin-like Growth Factors. IOS Press, Amsterdam 2004 (englisch).
- Derek Le Roith: Insulin-like Growth Factors: Molecular and Cellular Aspects. CRC Press, Florida 1991 (englisch).
- Isabell Varela-Nieto, Julie Ann Chowen: The growth hormone/insulin-like growth factor axis during development. Springer Science, 2005 (englisch).
- G.R. Adams: Die Rolle von IGF–1 beim Muskelwachstum und die Möglichkeit des Missbrauchs bei Sportlern. In: British Journal of Sports Medicine, 343, 2000.
Weblinks
- Gene Doping
- Rote-Hand-Brief zu INCRELEX (Mecasermin) 2. Dezember 2019