Factor de crecimiento similar a la insulina

Los factores de crecimiento similares a la insulina ( IGF ) son proteínas con una alta similitud de secuencia con la insulina . Los IGF forman parte de un sistema complejo que las células utilizan para comunicarse con su entorno fisiológico . Este sistema complejo (a menudo denominado "eje" IGF) consta de dos receptores de superficie celular ( IGF1R e IGF2R ), dos ligandos ( IGF-1 e IGF-2 ), una familia de siete proteínas de unión a IGF de alta afinidad ( IGFBP1 a IGFBP7 ), así como enzimas asociadas que degradan las IGFBP , denominadas colectivamente proteasas .

El eje IGF también se conoce comúnmente como el eje de la hormona del crecimiento/IGF-1. El factor de crecimiento similar a la insulina 1 (conocido comúnmente como IGF-1 o, en ocasiones, con números romanos como IGF-I) es secretado principalmente por el hígado como resultado de la estimulación de la hormona del crecimiento (GH). El IGF-1 es importante tanto para la regulación de la fisiología normal como para diversos estados patológicos, incluido el cáncer . Se ha demostrado que el eje IGF participa en la promoción de la proliferación celular y la inhibición de la muerte celular ( apoptosis ).

Se cree que el factor de crecimiento similar a la insulina 2 (IGF-2, a veces IGF-II) es un factor de crecimiento primario necesario para el desarrollo temprano, mientras que la expresión de IGF-1 es necesaria para alcanzar el crecimiento máximo. Estudios de inactivación génica en ratones han confirmado esto, aunque es probable que otros animales regulen la expresión de estos genes de maneras distintas. Si bien el IGF-2 puede tener una acción principalmente fetal , también es esencial para el desarrollo y la función de órganos como el cerebro , el hígado y el riñón . ^{[ 1 ]}

Se cree que los factores que causan variación en los niveles de GH e IGF-1 en la circulación incluyen la constitución genética del individuo, la hora del día, la edad, el sexo, el nivel de ejercicio, los niveles de estrés, el nivel nutricional, el índice de masa corporal (IMC), el estado de la enfermedad, la raza, el estado de estrógeno y la ingesta de xenobióticos . ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}

El IGF-1 participa en la regulación del desarrollo neuronal, incluyendo la neurogénesis , la mielinización , la sinaptogénesis y la ramificación dendrítica , así como en la neuroprotección tras el daño neuronal. Se ha observado que los niveles séricos elevados de IGF-I en niños se asocian con un coeficiente intelectual más alto . ^{[ 5 ]}

El IGF-1 moldea el desarrollo de la cóclea mediante el control de la apoptosis . Su deficiencia puede causar pérdida auditiva . El nivel sérico de este factor también explica la correlación entre la baja estatura y la disminución de la capacidad auditiva, especialmente entre los 3 y 5 años de edad, y a los 18 años ( pubertad tardía ). ^{[ 6 ]}

Se sabe que los IGF se unen al receptor IGF-1 , al receptor de insulina , al receptor IGF-2 , al receptor relacionado con la insulina y posiblemente a otros receptores. El receptor IGF-1 es el receptor "fisiológico". El IGF-1 se une a él con una afinidad significativamente mayor que al receptor de insulina. Al igual que el receptor de insulina, el receptor IGF-1 es una tirosina quinasa receptora , lo que significa que el receptor transmite señales al causar la adición de una molécula de fosfato en tirosinas específicas. El receptor IGF-2 solo se une al IGF-2 y actúa como un "receptor de eliminación": no activa vías de señalización intracelular, funcionando únicamente como un agente secuestrador de IGF-2 e impidiendo la señalización de IGF-2. ^{[ 7 ]}

Dado que muchos tipos de tejido distintos expresan el receptor de IGF-1, los efectos de este factor son diversos. Actúa como factor neurotrófico , induciendo la supervivencia de las neuronas. Puede catalizar la hipertrofia del músculo esquelético , induciendo la síntesis de proteínas y bloqueando la atrofia muscular . Protege las células del cartílago y se asocia con la activación de los osteocitos , por lo que puede ser un factor anabólico para el hueso . Dado que a altas concentraciones es capaz de activar el receptor de insulina , también puede complementar los efectos de la insulina . ^{[ 8 ]} Los receptores de IGF-1 se encuentran en el músculo liso vascular, mientras que los receptores típicos de insulina no se encuentran en este músculo. ^{[ 9 ]}

El IGF-1 y el IGF-2 están regulados por una familia de proteínas conocidas como proteínas de unión al IGF . Estas proteínas ayudan a modular la acción del IGF de maneras complejas que implican tanto la inhibición de la acción del IGF al impedir su unión al receptor de IGF-1 como la promoción de la acción del IGF, posiblemente al facilitar su llegada al receptor y aumentar su vida media. Actualmente, se han caracterizado siete proteínas de unión al IGF (IGFBP1 a IGFBP7). Existen datos significativos que sugieren que las IGFBP desempeñan funciones importantes además de su capacidad para regular los IGF. El IGF-1 y la IGFBP-3 dependen de la GH, mientras que la IGFBP-1 está regulada por la insulina. La producción de IGFBP-1 en el hígado se eleva significativamente durante la insulinopenia, mientras que los niveles séricos de IGF-1 bioactivo aumentan con la insulina. ^{[ 10 ]}

Estudios recientes muestran que el eje insulina/IGF juega un papel importante en el envejecimiento . ^{[ 11 ]} Los nematodos , las moscas de la fruta y otros organismos tienen una mayor esperanza de vida cuando se elimina el gen equivalente a la insulina de los mamíferos . Sin embargo, es algo difícil relacionar este hallazgo con los mamíferos, porque hay muchos genes (al menos 37 en el nematodo Caenorhabditis elegans ^{[ 12 ]} ) en organismos más pequeños que son "similares a la insulina" o "similares al IGF-1", mientras que en los mamíferos las proteínas similares a la insulina comprenden solo siete miembros ( insulina , IGF, relaxinas , EPIL y factor similar a la relaxina). ^{[ 13 ]} Los genes humanos similares a la insulina tienen funciones aparentemente distintas con cierta pero menor interacción cruzada presumiblemente porque hay múltiples proteínas similares al receptor de insulina en los humanos. Los organismos más simples suelen tener menos receptores; por ejemplo, solo existe un receptor similar a la insulina en el nematodo C. elegans . ^{[ 14 ]} Además, C. elegans no posee órganos especializados como los islotes de Langerhans , que detectan la insulina en respuesta a la homeostasis de la glucosa. Asimismo, el IGF1 afecta la longevidad en nematodos al causar la formación de dauer , una etapa de desarrollo de la larva de C. elegans . No existe un correlato en mamíferos. Por lo tanto, es una incógnita si el IGF-1 o la insulina en mamíferos pueden alterar el envejecimiento, aunque se sugiere que los fenómenos de restricción dietética podrían estar relacionados. ^{[ 15 ]}

Otros estudios están comenzando a revelar el importante papel que desempeñan los IGF en enfermedades como el cáncer y la diabetes , mostrando, por ejemplo, que el IGF-1 estimula el crecimiento de células de cáncer de próstata y de mama. Los investigadores no están completamente de acuerdo sobre el grado de riesgo de cáncer que supone el IGF-1. ^{[ 16 ]}

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• Controversias sobre la hormona del crecimiento
• Familia de insulina/IGF/relaxina