Что такое IGF-1 DES?
IGF-1 DES — сокращение от DES(1-3) IGF-1 — это естественно встречающаяся усеченная версия инсулиноподобного фактора роста 1 (IGF-1). «Усеченная» означает просто, что несколько аминокислот отрезаны с одного конца. Конкретно, первые три аминокислоты на N-конце (начало цепи белка) отсутствуют. Это небольшое структурное изменение оказывает на удивление большое функциональное различие. IGF-1 DES встречается естественным образом в мозге и в кишечнике, и исследователи изучают его с конца 1980-х годов как исследовательский компонент для понимания локального роста и восстановления тканей.
Как работает IGF-1 DES
Думайте о обычном IGF-1 как о такси, которое должно зарегистрироваться в диспетчерской перед тем, как забрать пассажира. «Диспетчеры» — это белки в кровотоке, называемые белками, связывающими IGF (IGFBPs). Эти связывающие белки захватывают обычный IGF-1, замедляют его и контролируют, насколько много из него действительно достигает своего пункта назначения — рецептора IGF-1 на клетке.
IGF-1 DES похож на такси, которое полностью пропускает диспетчерскую. Из-за своей усеченной структуры, связывающие белки не могут удержать его так плотно. Исследования подтвердили это напрямую: связывающие белки, которые мощно блокировали активность обычного IGF-1, оказали мало влияния или не оказали никакого влияния на активность DES(1-3) IGF-1, и повышенная активность DES была отнесена именно к этой устойчивости к связывающим белкам.[2] Это означает, что большее его количество может быстро и напрямую достигать рецепторов клетки.
Когда он прибывает в клетку, IGF-1 DES активирует тот же рецептор, что и обычный IGF-1 — рецептор типа 1 IGF (IGF-1R). Этот рецептор запускает внутренние пути сигнализации, включая так называемый путь Akt, который участвует в выживании клеток, росте и метаболизме. Однако история более тонкая: один специфический связывающий белок, IGFBP-3, похоже, способен ослаблять активацию IGF-1R через отдельный механизм, который не требует даже физического захвата пептида.[3]
Поскольку IGF-1 DES плохо связывается с транспортными белками, он также ведет себя иначе в кровотоке. Исследования показывают, что он имеет более короткий период полувыведения в крови и более медленную скорость проникновения в мозг по сравнению с обычным IGF-1, который полагается на связывающие белки, чтобы пересечь гемато-энцефалический барьер.[5] Это означает, что IGF-1 DES может действовать более локально в месте введения, а не распространяться широко по всему организму — ключевое свойство, которое интересует исследователей для изучения локализованных тканевых эффектов.
Что показывают исследования
Исследования диабетической сетчатки
Одно из более впечатляющих открытий исходит из исследований у диабетических крыс. Диабет вызывает ранние биохимические изменения в сетчатке — светочувствительной ткани в задней части глаза — намного раньше, чем появляется видимое повреждение. В одном исследовании системное лечение DES(1-3) IGF-1 нормализовало аномальные накопления рецепторов IGF и ключевой молекулы сигнализации (фосфо-Akt) в сетчатке диабетических крыс, несмотря на то, что уровень сахара в крови оставался высоким. Предварительные результаты также предполагали снижение уровней VEGF, белка, связанного с аномальным ростом кровеносных сосудов при диабетическом заболевании глаз.[1]
Исследования травм мозга
Исследователи также изучали IGF-1 DES в моделях травм мозга. IGF-1 играет хорошо задокументированную роль в развивающемся и поврежденном мозге, с его рецепторами и связывающими белками, широко экспрессируемыми в мозговой ткани.[6] Однако, когда ученые сравнили IGF-1 и DES(1-3) IGF-1 напрямую после гипоксически-ишемического повреждения мозга у взрослых крыс, обычный IGF-1 (введенный в желудочек мозга) значительно снизил гибель нейронов во множественных областях мозга, тогда как DES(1-3) IGF-1 в стандартных дозах не показал такой же защиты.[4] Тенденция к пользе появилась только при намного более высокой дозе.[4] Отдельно, в модели культуры обонятельной луковицы мозга, DES(1-3) IGF-1 был одинаково неэффективен, предполагая, что локальные IGFBPs могут на самом деле помочь направить IGF-1 к правильным рецепторам в определенных контекстах мозга.[6] Это хорошее напоминание о том, что «обходит связывающие белки» не всегда является преимуществом — контекст имеет огромное значение в исследованиях.
Фармакокинетика гемато-энцефалического барьера
Специальное фармакокинетическое исследование показало, что DES(1-3) IGF-1 имел более короткий период полувыведения в крови и более медленную скорость поступления в мозг, чем обычный IGF-1. В отличие от обычного IGF-1, он не показал изменений в фармакокинетике при добавлении дополнительного немеченого пептида, подтверждая, что он не использует ту же систему транспорта, опосредованную связывающими белками, для пересечения гемато-энцефалического барьера.[5]
Что изучается на примере IGF-1 DES
- Локализованная анаболическая сигнализация мышц и тканей (доклинические модели)
- Ранние изменения сетчатки при диабете[1]
- Нейрозащита и восстановление после травм мозга (сравнительные исследования)[4][6]
- Понимание роли белков, связывающих IGF, в биологии факторов роста[2][3]
- Механизмы транспорта через гемато-энцефалический барьер[5]
Вся эта работа является доклинической или механистической исследовательской работой. IGF-1 DES — исследовательский компонент, он не одобрен для человеческого терапевтического использования.
Как дозируется IGF-1 DES в исследованиях
Дозирование в опубликованных исследованиях сильно варьировалось в зависимости от модели исследования, пути введения и изучаемой мишени ткани — например, исследование травм мозга использовало внутримозговые желудочковые дозы в диапазоне от 2 мкг до 150 мкг у крыс.[4] Поскольку дозирование сильно зависит от контекста и это компонент только для исследовательского использования, мы настоятельно рекомендуем обратиться к таблице дозирования на этой странице для структурированного справочного обзора и использовать калькулятор для работы с точными преобразованиями единиц в соответствии с вашим исследовательским протоколом. Никогда не экстраполируйте дозы из исследований на животных напрямую в любой другой контекст.
Смешивание и хранение IGF-1 DES
IGF-1 DES обычно поступает в виде лиофилизованного (сублимационно высушенного) белого порошка, запечатанного под вакуумом или инертным газом. Чтобы восстановить его, исследователи обычно медленно добавляют бактериостатическую воду или стерильную воду по стенке флакона — не прямо на порошок — и осторожно перемешивают (никогда не встряхивают) до полного растворения. Встряхивание может повредить деликатную структуру пептида. Поскольку IGF-1 DES — это белок, он чувствителен к теплу, повторяющимся изменениям температуры и свету. После восстановления храните его в охлажденном виде (около 2–8 °C) и используйте в течение нескольких недель для лучшей стабильности. Неоткрытые лиофилизованные флаконы обычно можно хранить замороженными в течение более длительных периодов. Всегда проверяйте конкретную документацию продукта для получения рекомендаций по хранению, помечайте каждый флакон датой восстановления и используйте стерильную технику на протяжении всего процесса.
Источники
- Des(1-3)IGF-1 treatment normalizes type 1 IGF receptor and phospho-Akt (Thr 308) immunoreactivity in predegenerative retina of diabetic rats. — International journal of experimental diabesity research, 2003. PMID 12745670.
- Insulin-like growth factor (IGF)-binding proteins inhibit the biological activities of IGF-1 and IGF-2 but not des-(1-3)-IGF-1. — The Biochemical journal, 1989. PMID 2539101.
- Insulin-like growth factor (IGF) binding protein-3 inhibits type 1 IGF receptor activation independently of its IGF binding affinity. — Endocrinology, 2001. PMID 11145572.
- The effects of insulin-like growth factor (IGF)-1, IGF-2, and des-IGF-1 on neuronal loss after hypoxic-ischemic brain injury in adult rats: evidence for a role for IGF binding proteins. — Endocrinology, 1996. PMID 8603600.
- Interactions of IGF-1 with the blood-brain barrier in vivo and in situ. — Neuroendocrinology, 2000. PMID 11025411.
- The role of the insulin-like growth factor system in the developing brain. — Hormone research, 1998. PMID 9554468.