IGF: Wirkung, Funktion und Abbau

Insulin-like Growth Factors (IGFs) ähneln strukturell dem Insulin und wirken endokrin, parakrin sowie autokrin. Aufgrund ihres onkogenen Potenzials spielen sie zudem eine zentrale Rolle im Tumorwachstum. Man unterscheidet IGF-1 und IGF-2, wobei IGF-1 insbesondere im Kindes- und Erwachsenenalter von zentraler Bedeutung ist. Ihre Wirkmechanismen, der Abbau sowie die Regulation werden im folgenden Artikel dargestellt.

IGF – Definition

Insulin-like Growth Factors (insulinähnliche Wachstumsfaktoren), kurz IGF, sind Peptidhormone, die strukturell dem Insulin ähneln. Man unterscheidet IGF-1 und IGF-2, die größtenteils in der Leber gebildet werden. Ihre Produktion wird durch das Growth Hormone (GH) stimuliert. IGFs sind entscheidend für Wachstum und Entwicklung, da sie die Zelldifferenzierung, Zellproliferation und den anabolen Stoffwechsel steuern.

IGF – Wirkung und Funktion

IGFs fördern die Proteinsynthese, die Zellteilung sowie die Differenzierung, besonders im Muskel- und Knochengewebe. Die Synthese der IGFs erfolgt über die Hypothalamus-Hypophysen-Achse.

Endokrin fördern IGFs das Längenwachstum der Knochen, indem sie die Chondrozyten in der Epiphysenfuge stimulieren. Außerdem erhöhen sie die Proteinbiosynthese in den Muskeln was es Muskelwachstum begünstigt und die Proteolyse reduziert.

Metabolisch wirken sie ihrem Namen folgend insulinähnlich. Durch gesteigerte Glukoseaufnahme in Muskel- und Fettzellen, fördert es die Lipogenese und hemmt die Lipolyse.

Neben der Leber werden IGFs auch in vielen peripheren Geweben wie Muskel-,Knochen- und Fettgewebe produziert, wo sie parakrin wirken. Das heißt sie wirken lokal auf benachbarte Zellen:

• Förderung der Wundheilung und Geweberegeneration
• Regulation der Proliferation von Stamm– und Vorläuferzellen
• Angiogenese (Entstehung neuer Blutgefäße) durch Unterstützung von Endothelzellwachstum

Abgesehen von ihrer parakrinen und endokrinen Wirkung, können IGFs auch auf die Zelle zurückwirken, die sie selbst gebildet haben. So verstärken sie die eigene Proliferation und Differenzierung und schützen Zellen vor Apoptose. In Tumorgeweben ist dies besonders bedeutsam, da eine Überaktivierung des IGF-Signalweges unkontrollierte Zellproliferation fördern kann.

Es gibt verschiedene IGF-Rezeptoren, wobei der IGF-1-Rezeptor wichtig für das Wachstum und Zellüberleben ist und der IGF-2-Rezeptor oft als Abfangrezeptor agiert und IGF-2-Aktivitäten reguliert. Außerdem können IGFs teilweise an den Insulinrezeptor binden.

IGF – Abbau und Regulation

IGFs werden durch Proteasen abgebaut, die IGF-binding proteins (IGFBPs) spalten und dadurch die Bioaktivität der IGFs begrenzen. IGF-binding proteins wirken teils inhibitorisch, indem sie an IGFs binden und die Rezeptoraktivierung verhindern oder fördernd durch lokales Freisetzen von IGFs. Ihre Hauptfunktion besteht darin, die IGF-Bioverfügbarkeit zu regulieren: Sie verlängern die Halbwertszeit im Blut und steuern zeitlich wie räumlich die Rezeptoraktivierung. Ihre Halbwertszeit im Plasma wird durch die Bindung an IGF-binding proteins verlängert.

Hohe IGF-1-Spiegel hemmen die Ausschüttung von GH über den Hypothalamus-Hypophysen-Regelkreis, was dem Prinzip der negativen Rückkopplung entspricht und eine Überproduktion von Wachstumshormonen verhindert.