インスリン様成長因子 I (IGF-I, 哺乳類)

12-5-2017 Last update

 

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  1. 概要
  2. 構造
  3. 肝臓特異的 IGF-I ノックアウト
  4. 脳における作用
  5. 筋肉における作用
  6. IGF-I と老化

関連項目

  • 成長ホルモン: human
  • インスリン: human

概要

IGF-I は主に肝臓で合成されるペプチドホルモンで,動物の成長を促進する作用がある。

 

> タンパク質不足により肝臓での合成と血中量が低下し,成長の遅延を招く(5)。

: とくに幼児でみられる栄養障害,クワシオルコル kwashiorkor の症状である。

肝臓特異的IGF-Iノックアウト

血中 IGF-I の大部分は肝臓で合成されるが,それは成長にはほとんど寄与しないことが文献1によって示されている。

 

肝臓特異的に IGF-I をノックアウトしたマウスは,血中IGF-I量が75%低下する。しかし,右図(文献1より)に示すように体重は低下しない。

 

なお,このマウスでは IGF-I による negative feedback がなくなるため,成長ホルモン量はやや上昇している。

 


しかし,この肝臓特異的 IGF-I ノックアウトマウスは,成体になると体重が野生型よりも少なくなり,さらにメスは寿命 lifespan が長くなる(下図,いずれも文献2より)。



筋肉における作用

筋肉では IGF-I 遺伝子が発現しており,パラクラインまたはオートクラインで作用している。細胞分裂の促進,筋線維の肥大,タンパク質合成など,原則として筋肉組織を維持,肥大する方向に働く。

筋肉の再生に関する作用 Muscle regeneration


> 筋衛星細胞 satellite cell の分裂と,筋線維への融合を促進(1I)。タンパク質合成も促進。

病気との関連 Diseases


> デュシェンヌ型筋ジストロフィー Duchenne muscular dystrophy のモデルマウスで筋萎縮を抑制(1R)。

: 進行性筋ジストロフィーでは最も多い病気で,ジストロフィン dystrophin 遺伝子の欠損による。

: ミオシン軽鎖 1/3 プロモーターで筋肉IGF-Iを2倍程度に増やすと,症状が改善した。

: 具体的には筋線維数および太さの増大,線維化の抑制,収縮力の増大など。

各組織の IGF-I 濃度


Condition(部位,条件など) Animal IGF-I (ng/g) Ref 
体重約 25 g, 3ヶ月齢,limb muscle, 対照群

Mouse

9 ± 1

3
上記のマウスにミオシン軽鎖 1/3 promoter で強制発現 

Mouse

16.2 ± 2

3
 

 

 

 

 

IGF-I と老化 IGF-I and aging


> ヒトでは,老化に伴い血中IGF-I量が低下する(4)。

: インスリン量は,末梢が徐々にインスリン抵抗性になるために上昇する。

> インスリン/IGF-I シグナル(IIS)が低いと,老化に伴う認知能力の低下が遅くなる(4)。

: IIS の低下が寿命を延ばすことは多くの生物で知られている。

: C. elegans では,IIS mutants が improved thermotaxis learning behavior を示す。

: Drosophila では,chico mutant で記憶力および運動能力の低下が遅くなる。

: GHR KO mouse でも,老化に伴う記憶力の低下が遅くなる。

References

  1. Sjogren et al. 1999a. Liver-derived insulin-like growth factor I (IGF-I) is the principal source of IGF-I in blood but is not required for postnatal body growth in mice. PNAS 96, 7088-7092.
  2. Svensson et al. 2011a. Liver-derived IGF-I regulates mean life span in mice. PLoS One 6, e22640.
  3. Barton et al. 2002a. Muscle-specific expression of insulin-like growth factor I counters muscle decline in mdx mice. J Cell Biol 157, 137-147.
  4. Broughton & Partridge 2009a (Review). Insulin/IGF-like signalling, the central nervous system and aging. Biochem J 418, 1-12.
  5. Thissen et al. 1994a. Nutritional regulation of the insulin-likegrowth factors. Endocr Rev 15, 80-101.