Yếu tố tăng trưởng giống insulin 1 là gì? Các nghiên cứu

Khái niệm yếu tố tăng trưởng giống insulin 1

Yếu tố tăng trưởng giống insulin 1 (Insulin like Growth Factor 1, IGF 1) là một hormone peptide quan trọng tham gia điều hòa tăng trưởng, phát triển và chuyển hóa của cơ thể. IGF 1 được gan sản xuất chủ yếu dưới tác động của hormone tăng trưởng GH. Ngoài gan, nhiều mô khác như cơ, xương và mô thần kinh cũng tiết IGF 1 với chức năng cục bộ nhằm hỗ trợ sửa chữa và duy trì cấu trúc tế bào.

IGF 1 tuần hoàn trong máu với nồng độ thay đổi theo tuổi, dinh dưỡng và trạng thái nội tiết. Do hoạt tính sinh học mạnh, IGF 1 đóng vai trò trung gian trong trục GH–IGF, điều phối tăng trưởng toàn cơ thể. Trong sinh lý học phát triển, IGF 1 là yếu tố quyết định tốc độ dài xương, tăng khối cơ và duy trì đồng hóa cơ thể.

Các tổ chức nghiên cứu như NIH và NICHD xem IGF 1 như một chỉ dấu lâm sàng quan trọng, bởi nồng độ của hormone này phản ánh tương đối chính xác hoạt tính GH. Một số đặc trưng của IGF 1 được tóm tắt dưới dạng bảng sau:

Thuộc tính	Mô tả
Bản chất	Peptide 70 acid amin, cấu trúc tương tự insulin
Nguồn tổng hợp chính	Gan, chịu ảnh hưởng GH
Vai trò sinh học	Tăng trưởng, phân bào, tái tạo mô, chuyển hóa
Dạng tồn tại	Dạng tự do và dạng gắn với IGFBP

Cấu trúc phân tử và đặc điểm sinh hóa

IGF 1 có cấu trúc gồm 70 acid amin với độ tương đồng cao so với insulin, mặc dù chức năng sinh học khác biệt. Phân tử gồm bốn vùng chính: vùng B và A tương tự hai chuỗi của insulin, vùng C kết nối hai vùng này và vùng D đóng vai trò ổn định không gian. Ba liên kết disulfide nội phân tử giúp duy trì hình dạng gấp khúc đặc trưng và bảo đảm tính hoạt động.

Cấu trúc IGF 1 cho phép hormone này gắn đặc hiệu với thụ thể IGF1R trên bề mặt tế bào. IGF1R là một thụ thể tyrosine kinase, khi hoạt hóa sẽ khởi động các đường tín hiệu quan trọng như PI3K AKT và MAPK. Những đường tín hiệu này điều khiển các quá trình như phân chia tế bào, biệt hóa, chống apoptosis và tăng tổng hợp protein.

IGF 1 không lưu hành hoàn toàn ở dạng tự do mà phần lớn gắn vào các IGFBP (Insulin like Growth Factor Binding Proteins). Hệ thống IGFBP gồm sáu loại chính, giúp điều hòa thời gian bán hủy, khả năng vận chuyển và mức độ tiếp cận với thụ thể của IGF 1. Danh sách IGFBP gồm:

• IGFBP 1: điều hòa nhanh theo dinh dưỡng
• IGFBP 2: liên quan phát triển thần kinh
• IGFBP 3: protein gắn kết chủ yếu trong huyết tương
• IGFBP 4, 5, 6: tham gia điều hòa mô chuyên biệt

Cơ chế tác động và đường tín hiệu

IGF 1 tác động bằng cách gắn vào thụ thể IGF1R, sau đó kích hoạt quá trình tự phosphoryl hóa tại các vị trí tyrosine. Điều này tạo ra điểm gắn cho các protein truyền tin nội bào như IRS 1, IRS 2 và SHC. Những chất trung gian này dẫn tín hiệu đến các tuyến đường quan trọng, trong đó nổi bật nhất là PI3K AKT và MAPK ERK.

Đường PI3K AKT hỗ trợ tăng sinh tế bào, kích thích tổng hợp protein và ức chế apoptosis. Đây là cơ chế quan trọng trong bảo vệ tế bào trước stress, đồng thời tham gia duy trì khối lượng cơ. Đường MAPK thúc đẩy quá trình biệt hóa và tăng trưởng mô, đặc biệt quan trọng trong phát triển xương và mô liên kết.

Cường độ hoạt động của IGF 1 phụ thuộc vào nhiều yếu tố như dinh dưỡng, mức insulin, mức GH và lượng IGFBP. Một bảng khái quát ảnh hưởng này được tóm tắt dưới đây:

Yếu tố	Ảnh hưởng lên hoạt tính IGF 1
GH	Tăng tổng hợp IGF 1 tại gan
Dinh dưỡng	Thiếu dinh dưỡng làm giảm IGF 1 đáng kể
IGFBP	Điều chỉnh khả dụng sinh học của IGF 1

Sinh lý học và vai trò của IGF 1

IGF 1 là yếu tố trung gian quan trọng để GH phát huy chức năng tăng trưởng toàn thân. Trong giai đoạn trẻ em và thanh thiếu niên, IGF 1 thúc đẩy kéo dài xương thông qua tác động lên sụn tăng trưởng. Nồng độ IGF 1 đạt đỉnh trong giai đoạn dậy thì, phản ánh tốc độ phát triển mạnh của cơ thể.

Ở người trưởng thành, IGF 1 tiếp tục duy trì chức năng đồng hóa như tăng tổng hợp protein, bảo tồn khối cơ và thúc đẩy tái cấu trúc xương. IGF 1 còn tham gia điều hòa chuyển hóa lipid và carbohydrate, góp phần cân bằng năng lượng. Một số nghiên cứu cho thấy IGF 1 có khả năng bảo vệ tế bào thần kinh trước stress oxy hóa.

Các mô chịu ảnh hưởng mạnh của IGF 1 gồm xương, cơ, gan và mô thần kinh. Một số vai trò chính có thể liệt kê như sau:

• Thúc đẩy phân bào và tăng trưởng mô
• Tăng mật độ xương và hỗ trợ liền xương
• Duy trì khối cơ, giảm thoái hóa cơ do tuổi tác
• Điều hòa chuyển hóa năng lượng
• Bảo vệ tế bào thần kinh

Tương tác giữa IGF 1 và hormone tăng trưởng GH

IGF 1 đóng vai trò trung tâm trong trục nội tiết GH–IGF, nơi GH kích thích gan tổng hợp IGF 1 và IGF 1 phản hồi ngược lên tuyến yên để điều chỉnh lượng GH tiết ra. Mối liên hệ này duy trì sự cân bằng tăng trưởng và giúp cơ thể phản ứng tương ứng với nhu cầu chuyển hóa. GH không chỉ thúc đẩy sản xuất IGF 1 toàn thân mà còn kích hoạt tổng hợp IGF 1 tại các mô ngoại biên nhằm hỗ trợ tăng trưởng cục bộ.

Nồng độ IGF 1 trong máu được xem như chỉ báo ổn định cho hoạt động GH vì IGF 1 ít dao động theo nhịp ngày đêm và thay đổi chậm hơn. Điều này giúp đánh giá gián tiếp tình trạng hoạt động của tuyến yên trong các bệnh lý tăng hoặc giảm GH. Ở trẻ em, mức IGF 1 phản ánh khả năng tăng trưởng chiều cao, trong khi ở người lớn giúp đánh giá chuyển hóa đồng hóa.

Những rối loạn trong trục GH–IGF có thể dẫn đến nhiều vấn đề sức khỏe. Một số tình trạng phổ biến:

• Suy tuyến yên: giảm IGF 1, chậm tăng trưởng, suy giảm khối cơ
• Thừa GH (acromegaly): IGF 1 cao kéo dài, gây phì đại mô và biến chứng chuyển hóa
• Thiếu dinh dưỡng: giảm IGF 1 dù GH vẫn bình thường

Vai trò lâm sàng và ứng dụng chẩn đoán

IGF 1 là chỉ dấu sinh học quan trọng trong chẩn đoán và theo dõi điều trị rối loạn hormone tăng trưởng. Vì GH dao động mạnh theo thời gian, xét nghiệm GH đơn lẻ không đủ độ tin cậy, trong khi IGF 1 phản ánh hiệu quả hoạt động GH trong thời gian dài. Xét nghiệm IGF 1 thường được dùng trong chẩn đoán to đầu chi, khổng lồ ở trẻ em, suy tuyến yên và các rối loạn tăng trưởng.

Kết quả IGF 1 cần được diễn giải theo tuổi, giới tính và giai đoạn phát triển. Ở thanh thiếu niên, IGF 1 đạt đỉnh, do đó giá trị cao không đồng nghĩa tăng GH bất thường. Ở người trưởng thành, IGF 1 giảm dần theo tuổi và giảm mạnh trong tình trạng suy dinh dưỡng. Các cơ quan nội tiết sử dụng ngưỡng giá trị tham chiếu được xây dựng dựa trên dân số tiêu biểu.

Bảng sau mô tả xu hướng IGF 1 theo các nhóm tuổi sinh lý:

Nhóm tuổi	Đặc điểm IGF 1
Trẻ nhỏ	Tăng dần theo mức độ phát triển
Thanh thiếu niên	Đạt đỉnh trong dậy thì
Người trưởng thành	Giảm nhẹ theo tuổi
Người cao tuổi	Giảm rõ rệt, liên quan lão hóa

IGF 1 và bệnh lý chuyển hóa

IGF 1 có vai trò điều hòa chuyển hóa carbohydrate và lipid thông qua tác động lên mô cơ và mô mỡ. IGF 1 tăng hấp thu glucose vào cơ, tăng tổng hợp glycogen và tăng nhạy insulin. Do đó, nồng độ IGF 1 thấp liên quan đến kháng insulin, tăng nguy cơ hội chứng chuyển hóa và tiểu đường type 2.

Ngược lại, IGF 1 quá cao có thể gây hạ đường huyết do thúc đẩy tiêu thụ glucose quá mức. Một số nghiên cứu cho thấy IGF 1 liên quan đến chuyển hóa lipid bằng cách giảm triglyceride và tăng vận chuyển acid béo. Những bất thường trong IGF 1 là chủ đề được quan tâm trong nghiên cứu điều trị chuyển hóa, được đề cập bởi CDC và hệ thống cơ sở dữ liệu NCBI.

Các biểu hiện chuyển hóa liên quan đến IGF 1:

• Nồng độ thấp: tăng nguy cơ kháng insulin
• Nồng độ cao: nguy cơ hạ glucose máu
• Mất cân bằng IGF 1: rối loạn lipid và tăng mỡ nội tạng

IGF 1 trong ung thư học

IGF 1 đóng vai trò đáng kể trong cơ chế sinh ung thông qua việc tăng sinh tế bào, chống apoptosis và kích hoạt các tuyến tín hiệu tăng trưởng mạnh. Sự hoạt hóa quá mức của IGF1R có liên quan đến ung thư vú, tuyến tiền liệt, đại trực tràng và một số ung thư mô mềm. Nồng độ IGF 1 tăng kéo dài có thể tạo môi trường thuận lợi cho tế bào ung thư phát triển.

Nhiều liệu pháp nhắm trúng đích đang được phát triển để ức chế IGF1R nhằm giảm tốc độ phát triển khối u. Một số thuốc kháng thể đơn dòng và chất ức chế tyrosine kinase IGF1R được thử nghiệm lâm sàng nhưng hiệu quả phụ thuộc vào đặc điểm di truyền của từng loại ung thư. IGF 1 cũng tương tác với các đường tín hiệu khác như mTOR và ERK, khiến việc điều trị trở nên phức tạp.

Các điểm chính về vai trò IGF 1 trong ung thư:

• Kích thích tăng sinh tế bào
• Ức chế apoptosis, kéo dài vòng đời tế bào bất thường
• Thúc đẩy hình thành mạch máu nuôi khối u
• Là mục tiêu điều trị tiềm năng trong nhiều loại ung thư

Các hướng nghiên cứu hiện tại

Nghiên cứu về IGF 1 đang mở rộng sang nhiều lĩnh vực như lão hóa, thoái hóa thần kinh, sinh học xương và điều hòa chuyển hóa. Một số bằng chứng cho thấy IGF 1 có khả năng bảo vệ tế bào thần kinh, cải thiện chức năng synapse và giảm tổn thương oxy hóa. Điều này mở ra triển vọng ứng dụng IGF 1 trong các bệnh như Alzheimer hoặc Parkinson.

Trong lĩnh vực lão hóa, IGF 1 được xem là yếu tố hai mặt: nồng độ thấp quá mức liên quan đến giảm khối cơ và loãng xương, nhưng nồng độ cao kéo dài có liên quan đến nguy cơ ung thư. Do đó, các nghiên cứu tập trung tìm ngưỡng tối ưu của IGF 1 để duy trì sức khỏe mà không tăng nguy cơ bệnh lý.

Các hướng nghiên cứu nổi bật gồm:

• Tối ưu hóa mức IGF 1 trong điều trị sarcopenia (thoái hóa cơ do tuổi)
• Ứng dụng IGF 1 trong tái tạo mô và y học tái tạo
• Tìm kiếm thuốc ức chế IGF1R chọn lọc cho điều trị ung thư
• Khảo sát liên hệ giữa IGF 1 và tuổi thọ ở mô hình động vật

Tài liệu tham khảo

• National Institutes of Health NIH. Hormone and Growth Factor Research. https://www.nih.gov
• National Center for Biotechnology Information NCBI. IGF1R Pathway Overview. https://www.ncbi.nlm.nih.gov
• Eunice Kennedy Shriver National Institute of Child Health and Human Development NICHD. Growth Disorders. https://www.nichd.nih.gov
• Centers for Disease Control and Prevention CDC. Metabolic Health Research. https://www.cdc.gov