Перейти к:
Роль ИФР-1/СТГ в процессах старения и развитии возраст-ассоциированных заболеваний
https://doi.org/10.14341/omet12934
Аннотация
Одно из важнейших направлений в современной геронауке — поиск биомеханизмов старения и геропротективных методов. В последние годы все большее внимание стало уделяться роли возраст-индуцированного снижения уровня инсулиноподобного фактора роста 1 (ИФР-1), изменениям в регуляторном механизме влияния оси соматотропного гормона (СТГ)/ИФР-1 на гормонально-метаболический профиль; процессам, которые запускаются со снижением активности оси СТГ/ИФР-1. Уровни ИФР-1 по-разному коррелируют со многими возраст-ассоциированными заболеваниями: сахарным диабетом, онкологическими заболеваниями, сердечно-сосудистыми заболеваниями. Снижение уровня ИФР-1 и гормона роста в пожилом возрасте может как способствовать ухудшению течения ряда патологий, так и обладать протективным эффектом в возникновении отдельных нозологий. Возможность замедления старения с помощью ИФР-1 в фундаментальных исследованиях привела к проведению исследований, направленных на изучение возможности применения в клинической практике препаратов ИФР-1 и гормона роста с целью замедления старения. Нами были изучена литература на платформах Pubmed, Scopus за последние 10 лет с целью поиска информации об основных механизмах влияния ИФР-1 на процесс старения, о связи между уровнями ИФР-1 и основными возраст-ассоциированными заболеваниями. Был проведен отбор научных публикаций, посвященных изучению роли ИФР-1 в старении, развитии возраст-ассоциированных заболеваний. Поиск осуществлялся с использованием ключевых слов ИФР-1, СТГ, заместительная гормональная терапия, в обзор были включены данные более 60 научных публикаций.
Для цитирования:
Ильющенко А.К., Мачехина Л.В., Стражеско И.Д., Ткачева О.Н. Роль ИФР-1/СТГ в процессах старения и развитии возраст-ассоциированных заболеваний. Ожирение и метаболизм. 2023;20(2):149-157. https://doi.org/10.14341/omet12934
For citation:
Ilyushchenko A.K., Machekhina L.V., Strazhesko I.D., Tkacheva O.N. The role of IGF-1/GH in the aging process and the development of age-related diseases. Obesity and metabolism. 2023;20(2):149-157. (In Russ.) https://doi.org/10.14341/omet12934
ВВЕДЕНИЕ
Ось соматотропный гормон (СТГ)/ИФР-1 (инсулиноподобный фактор роста 1) и ее влияние на организм человека в разные возрастные периоды — один из наиболее перспективных для изучения механизмов старения, поскольку играет важную роль в возрастных метаболических нарушениях. Достаточная концентрация ИФР-1 способствует поддержанию процессов репарации и пролиферации клеток, уровня обменных процессов. Несомненным является вклад оси СТГ/ИФР-1 в развитие таких часто встречаемых заболеваний, как сахарный диабет, онкологические заболевания, заболевания сердечно-сосудистой системы. Тем не менее многообразие регуляторных звеньев оси СТГ/ИФР-1 определяет противоречивость результатов применения ИФР-1 в качестве геропротектора. В последние годы активно продолжаются поиски терапевтического применения препаратов ИФР-1 и СТГ в терапии возраст-ассоциированных заболеваний, но на данный момент не установлен профиль безопасности подобных вмешательств.
ИФР-1 — полипептид, через который реализуются периферические эффекты СТГ. Он стимулирует пролиферацию клеток всех тканей, в первую очередь — хрящевой и костной. ИФР-1 регулирует высвобождение СТГ по принципу отрицательной обратной связи [1].
Возраст-ассоциированное физиологическое снижение уровня СТГ интерпретируется по-разному: как симптом нейроэндокринного старения, как механизм естественной защиты от онкологических заболеваний, но единого мнения о роли оси СТГ/ИФР-1 в старении человека до сих пор не сформировано [1]. Несмотря на результаты исследований, подтверждающих влияние концентрации ИФР-1 на возникновение и течение многих заболеваний, терапия СТГ и ИФР-1 на данный момент ограничена. В данном обзоре будут освещены основные сложности клинической интерпретации возраст-ассоциированного снижения ИФР-1, а также перспективы коррекции ИФР-1 у пациентов пожилого возраста и риски, ассоциированные с изменением концентрации ИФР-1.
ДАННЫЕ ПО ИЗМЕНЕНИЮ КОНЦЕНТРАЦИИ ИФР-1 В РАЗНЫЕ ВОЗРАСТНЫЕ ПЕРИОДЫ
Отрезными точками в секреции ИФР-1 являются пубертатный период (максимальная концентрация) и возраст 30 лет (снижение концентрации ИФР-1 вдвое и начало соматопаузы). Одним из наиболее крупных исследований, целью которого являлось определение референсных интервалов ИФР-1, можно считать многоцентровое исследование с включением более 15 тысяч участников из США, Канады, Европы [2]. Преимуществом данной работы можно считать большую выборку, которая включала участников в возрасте от 0 до 94 лет, а также включение в обработку данных разных популяций. Авторами были предложены референсные интервалы по полу и возрасту для каждого пятилетнего возрастного интервала до возраста 90 лет. Так, в исследовании Stojanovic M. на репрезентативной выборке здорового взрослого населения Сербии (N=1200, 21–80 лет, 1:1 мужчины:женщины) анализировали уровень сывороточного ИФР-1 для каждого из 12 пятилетних возрастных интервалов. Снижение ИФР-1 достоверно коррелировало с возрастом с наиболее заметным снижением в возрасте 21–50 лет, за которым следует плато до 70 лет. Были отмечены различия ИФР-1 между полами в некоторых возрастных группах, с более высоким средним ИФР-1 у мужчин 21–25 лет и 70–80 лет и более высоким средним ИФР-1 у женщин 31–46 лет [3]. Тем не менее существуют сложности с клинической интерпретацией уровня ИФР-1: на данный момент в мировой клинической практике нет унифицированных референсных интервалов. В исследовании Stojanovic M. для возрастной категории 66–70 лет значение 2,5 и 95 процентиля общее для обоих полов — 62,15 и 210,75 нг/мл соответственно, в то время как в исследовании Bidlingmaier значение 2,5 и 97,5 процентиля для женщин данной возрастной категории составляет 38,3 нг/мл и 162,5 нг/мл, у мужчин — 46,5 нг/мл и 191,9 нг/мл [2].
Требуется обработка накопленных данных по возраст-ассоциированному изменению концентрации ИФР-1 с целью определения единых референсных интервалов. Также важным является использование данных разных популяций и определение оптимальных методов статистической обработки данных.
СВЯЗЬ УРОВНЯ ИФР-1 И ВОЗРАСТ-АССОЦИИРОВАННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ
Все больше исследований в последние годы посвящены изучению влияния концентрации ИФР-1 на развитие возраст-ассоциированных заболеваний, а также на смертность от данных заболеваний. В исследование Zhang W.B. были включены 440 185 человек европейского происхождения (54,3% женщин), за которыми наблюдали более 10 лет на предмет заболеваемости и смертности. Были проанализированы ассоциации концентрации ИФР-1 в сыворотке со смертностью, деменцией, сердечно-сосудистыми заболеваниями, сахарным диабетом, остеопорозом и онкологическими заболеваниями (рис. 1) [4].
Рисунок 1. Взаимосвязь уровней ИФР-1 и риска смертности, деменции, сахарного диабета, сердечно-сосудистых заболеваний, остеопороза, онкологических заболеваний (адаптировано [3]).
Figure 1. The relationship between IGF-1 levels and the risk of mortality, dementia, diabetes mellitus, cardiovascular disease, osteoporosis, cancer.
При анализе результатов были установлены следующие закономерности: риски возникновения заболеваний ассоциированы с уровнем ИФР-1 в соответствии с принципом антагонистической плейотропии — как высокие, так и низкие уровни ИФР-1 могут менять риски одного и того же исхода. Таким образом, была установлена U-образная связь между уровнями ИФР-1 и сахарным диабетом, деменцией, сердечно-сосудистыми заболеваниями, остеопорозом. Тем не менее для онкологических заболеваний не была установлена U-образная связь с концентрацией ИФР-1 [4]. Схожие результаты были получены и при метаанализе 19 исследований по оценке корреляции риска общей смертности и уровней ИФР-1. Как низкие, так и высокие значения ИФР-1 были ассоциированы с повышенным уровнем общей смертности (исследование Rahmani J. и соавт., 2022) [5]. В то время как в некоторых исследованиях была установлена связь только для низких уровней ИФР-1 и общей смертности, смертности от сердечно-сосудистых заболеваний, например в проспективном исследовании Rancho Bernardo Study [6].
Результаты исследований ассоциаций низких и высоких уровней ИФР-1 с заболеваемостью и смертностью может быть сложно сопоставить в связи с различным делением ИФР-1 на низкие и высокие уровни, используется как сравнение первого и пятого квантиля, первого и четвертого квартиля, так и деление по уровню медианы, при этом отрезные значения низкого и высокого ИФР-1 могут существенно различаться. Тем не менее результаты исследований обуславливают перспективность более широкого использования ИФР-1 в клинической практике для прогнозирования риска развития заболеваний и смертности, ассоциированной с ними.
ОПИСАНИЕ В ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ РОЛИ ИФР-1/СТГ В ПРОЦЕССАХ СТАРЕНИЯ
Роль ИФР-1 в старении достаточно хорошо изучена на экспериментальных моделях. Наиболее хорошо задокументировано влияние уровней СТГ на продолжительность жизни на животных моделях. Было установлено, что ИФР-1 влияет на старение многих организмов, включая нематод Caenorhabditis elegans (Kenyon и соавт., 1993), плодовых мушек (Broughton и соавт., 2005) и грызунов (Brown-Borg и соавт., 1996) [7–9]. У круглого червя Caenorhabditis elegans одиночные мутации, снижающие передачу сигналов инсулина/ИФР-1, могут увеличивать продолжительность жизни более чем в 2 раза. Точно так же значительное увеличение продолжительности жизни связано с мутациями, которые снижают передачу сигналов инсулина/ИФР-1 у плодовой мушки Drosophila melanogaster [10]. В генетически модифицированных мышиных моделях со сниженной передачей рецепции или выключенным рецептором гормона роста СТГ у гетерозиготных мышей отмечается увеличенная продолжительность жизни, а мыши, гомозиготные по гену, нарушающему сигналинг гормона роста, не выживают [11–13]. Говоря о нарушениях в оси СТГ/ИФР-1 у человека, рассмотрим акромегалию и карликовость. Данные заболевания представляют собой информативные примеры действия избытка или недостаточности ИФР-1 соответственно. Избыток СТГ, который характеризует акромегалию, стимулирует избыточную секрецию ИФР-1, что вызывает неблагоприятные эффекты, включая развитие артериальной гипертонии, сахарного диабета, сердечной недостаточности [14]. Пациенты, страдающие карликовостью, у которых ослаблена передача сигналов ИФР-1 из-за дефекта рецептора СТГ, имеют более низкую частоту встречаемости онкологических заболеваний, но могут чаще страдать нарушением толерантности к глюкозе, сахарным диабетом и сердечно-сосудистыми заболеваниями [15]. И избыточная секреция, и недостаток, ИФР-1 и СТГ вызывают нежелательные эффекты, повышают частоту встречаемости различных заболеваний у человека, способны вызывать неблагоприятные исходы.
Несмотря на накопленный пул данных влияния ИФР-1 на процессы старения на животных моделях, трансляция результатов фундаментальных исследований в клиническую практику сталкивается с рядом сложностей: регуляция оси СТГ/ИФР-1 у человека включает существование более сложных механизмов, чем присутствуют в описанных экспериментальных моделях. Также результаты изучения роли СТГ/ИФР-1 в старении человека ограничены невозможностью экспериментального применения препаратов ИФР-1 у пожилых людей из-за неустановленного профиля безопасности.
БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ ИФР-1 В МИТОХОНДРИАЛЬНОЙ ДИСФУНКЦИИ, ОКИСЛИТЕЛЬНОМ СТРЕССЕ, ХРОНИЧЕСКОМ ВЯЛОТЕКУЩЕМ ВОСПАЛЕНИИ
Роль ИФР-1 доказана в таких процессах старения, как окислительный стресс, митохондриальная дисфункция, иммунное воспаление [16]. Снижение уровней ИФР-1 в пожилом возрасте может способствовать ускоренному старению за счет усиления митохондриальной дисфункции, выработки окислительных радикалов. Достаточная концентрация ИФР-1 препятствует образованию свободных радикалов, предотвращает окислительное повреждение в митохондриях [16]. Одной из целей терапевтического воздействия для протекции функций митохондрий может быть введение низких доз ИФР-1, но профиль безопасности для подобного воздействия у человека еще не установлен.
Терапия ИФР-1 на мышиных моделях в исследовании Puche J.E. снижала показатели митохондриальной дисфункции, эффект ИФР-1 был связан со снижением продукции свободных радикалов, защитой от окислительного повреждения и апоптоза [17].
Роль ИФР-1 в протекции клеток реализуется также за счет способности оказывать протективный эффект в тканях, подвергшихся окислительному стрессу. Способность ИФР-1 к гепатопротекции в условиях окислительного стресса была показана в исследовании Morales-Garza L.A. и соавт. Терапия ИФР-1 при остром повреждении печени у мышей оказалась более эффективна относительно группы контроля [18]. Тем не менее протективные эффекты ИФР-1 в отношении развития митохондриальной дисфункции и окислительного стресса были доказаны только на экспериментальных моделях, но не в клинических исследованиях.
Хроническое вялотекущее воспаление способствует ускоренному старению, а вырабатываемые воспалительные цитокины способны ингибировать экспрессию ИФР-1 в гепатоцитах. Снижение концентрации ИФР-1 может возникать при острых инфекциях, сепсисе, а также при хроническом вялотекущем воспалении. Уменьшение системного воспаления после терапии СТГ/ИФР-1 предотвращает атрофию мышц, что снижает выраженность кахексии и частоту неблагоприятных исходов при заболеваниях, связанных с выраженной воспалительной реакцией [19].
Можно считать актуальным дальнейшее изучение возможности применения терапии препаратами ИФР-1 и СТГ с целью протекции тканей, поддержания способности к регенерации и пролиферации клеток.
БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ ИФР-1 В КАНЦЕРОГЕНЕЗЕ, РЕПАРАЦИИ, ПОДДЕРЖАНИИ ПЛАСТИЧНОСТИ МОЗГА
Старение характеризуется нарушением репаративных процессов. Вероятность возникновения онкологических заболеваний тем выше, чем выше число делящихся клеток и чем ниже активность клеточного иммунитета, макрофагов и систем репарации [20]. Высокие концентрации гормона роста и ИФР-1 способны повышать частоту онкологических заболеваний. Нарушение регуляции экспрессии рецепторов ИФР-1 может способствовать прогрессированию онкологических заболеваний, что является основным ограничением использования препаратов ИФР-1 в терапии возраст-ассоциированных заболеваний [21].
Рецепторы ИФР-1 (ИФР-1Р) избыточно экспрессируются при многих типах злокачественных опухолей, включая рак яичников, рак легкого, рак молочной железы, что обуславливает пролиферацию и миграцию опухолевых клеток [22–24]. Хотя терапия таргетными препаратами к ИФР-1Р для онкологических пациентов не показала свою эффективность в клинической практике, все еще возможно предположить, что воздействие на ИФР-1Р может играть важную роль в качестве адъювантного лечения онкологических заболеваний [25]. В настоящий момент продолжается ряд исследований по применению терапии моноклональными антителами к рецептору ИФР-1Р, например, ганитумабом для терапии рабдомиосаркомы [26]. ИФР-1Р остается возможной терапевтической мишенью для отдельных типов опухолей, идентификация прогностических маркеров и рациональных комбинаций препаратов будет иметь решающее значение для лечения онкологических заболеваний в будущем [27].
Ось СТГ/ИФР-1 влияет на поддержание пластичности мозга и способствует сохранению когнитивных функций. Данные эффекты могут быть опосредованы механизмами, включающими стимуляцию рецепторов СТГ и ИФР-1 в головном мозге. СТГ и ИФР-1 могут преодолевать гематоэнцефалический барьер, сайты связывания для СТГ и ИФР-1 обнаружены в сосудистом сплетении, гипоталамусе, гиппокампе и лобной коре [28]. Способность ИФР-1 к нейропротекции реализуется за счет стимуляции роста нейритов и синаптогенеза во время процесса репарации, происходящего в ответ на повреждение нейронов. В исследовании Olivares-Hernández J. и соавт. были оценены нейропротекторные эффекты СТГ в культуре нейронов гиппокампа, подвергшихся ишемическому повреждению и дальнейшей реоксигенации. Результаты показали, что добавление СТГ (10 нМ) к культурам гиппокампа индуцировало значительное увеличение выживаемости клеток. Обработка СТГ оказывала эффект на пролиферацию дендритов клеток, вызывая пластические изменения [29]. Так и в исследовании Sanchez-Bezanilla S. и соавт. терапия гормоном роста после экспериментального инсульта коры головного мозга улучшила показатели пластичности гиппокампа. Добавление препаратов СТГ после тромботической окклюзии сосудов соматосенсорной и моторной коры способствовало улучшению показателей ассоциативной памяти [30].
Клинических исследований по изучению терапии ИФР-1 с целью коррекции когнитивных нарушений у человека не было проведено. Тем не менее связь уровней СТГ/ИФР-1 с когнитивными нарушениями была подтверждена рядом работ, низкие уровни ИФР-1 ассоциированы с более плохими тестами когнитивного функционирования [31][32]. Данные потенциально возможные цели для применения препаратов СТГ и ИФР-1 в клинической практике представляются перспективными для дальнейшего изучения.
ИФР-1 И ЗАБОЛЕВАНИЯ ЭНДОКРИННОЙ СИСТЕМЫ
Одним из механизмов старения является метаболическое возрастное ремоделирование: снижение толерантности к глюкозе и повышение резистентности к инсулину. С учетом гомологичности рецепторов инсулина и ИФР-1 несомненна роль изменения уровней ИФР-1 в развитии сахарного диабета [33]. В исследовании Federici M. и соавт. было установлено, что сниженная чувствительность к инсулину у больных сахарным диабетом 2 типа и ожирением имела обратную корреляцию с уровнем ИФР-1 в плазме [34]. В исследовании Paolisso G. и соавт. на популяции долгожителей Италии было обнаружено, что резистентность к инсулину увеличивается с возрастом и достигает плато у лиц старше 90 лет. У долгожителей также отмечались более высокая чувствительность к ИФР-1 и более высокая концентрация свободного ИФР-1 в плазме, что было ассоциировано с сохранением функции бета-клеток [35]. В поджелудочной железе количество рецепторов ИФР-1 значительно больше, чем в других тканях [36].
Физиологическая роль рецепторов ИФР-1 в функционировании клеток поджелудочной железы до сих пор недостаточно изучена, однако локально продуцируемый ИФР-1 может быть полезен для поддержания функции бета-клеток, число которых снижается с возрастом и приводит к развитию нарушений углеводного обмена [37]. Это дает возможность рассматривать ИФР-1 как таргетную точку для терапии заболеваний поджелудочной железы и в качестве потенциальной цели для терапии сахарного диабета.
ИФР-1 И СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ
ИФР-1 способствует поддержанию функциональной активности кардиомиоцитов, контролируя таким образом сократительную функцию миокарда, усиливает сердечный выброс и регулирует метаболизм миокарда, снижая тонус симпатико-адреналовой системы. ИФР-1 за счет антиапоптотического действия препятствует распространению очага некроза при ишемии миокарда [38]. Кроме того, ИФР-1 стимулирует выработку оксида азота в эндотелиальных гладкомышечных клетках посредством активации синтетазы оксида азота [39]. Тем не менее в исследовании Neri Serneri G.G. и соавт. было продемонстрировано, что высокие концентрации ИФР-1 могут приводить к развитию функциональной гипертрофии миокарда у спортсменов. Предполагается, что в ответ на увеличение ударного объема во время физической нагрузки из кардиомиоцитов в избытке высвобождается ИФР-1 и оказывает анаболическое действие на миокард [40]. ИФР-1 может как обладать протективным эффектом в развитии некоторых сердечно-сосудистых заболеваний, так и способствовать прогрессированию отдельных нозологий.
В исследовании A. Juul и соавт. было доказано, что у мужчин и женщин среднего возраста низкий уровень ИФР-1 ассоциируется с повышенным риском ишемической болезни сердца и смертностью, в пожилом возрасте паттерны корреляции сохраняются [41]. Так и в обсервационном исследовании PRIME были проанализированы связи ИФР-1 с ишемической болезнью сердца у 10 600 человек. При анализе результатов было обнаружено, что исходно низкий уровень ИФР-1 был ассоциирован с большей частотой развития острого коронарного синдрома и у участников с самым высоким квартилем распределения ИФР-1 относительный риск развития инфаркта миокарда был снижен на 55% [42].
В исследовании Saber H. и соавт. у 757 пожилых участников (средний возраст 79±5 лет, 62% женщины) измеряли исходные уровни ИФР-1 и вероятность развития ишемического инсульта. В течение среднего периода наблюдения 10,2 года у 99 человек развился ишемический инсульт. После корректировки по возрасту, полу и потенциальным искажающим факторам более высокие уровни ИФР-1 были связаны с более низким риском возникновения ишемического инсульта, при этом у субъектов с самым низким квантилем уровней ИФР-1 риск возникновения ишемического инсульта был в 2,3 раза выше [43].
По результатам исследований оценка уровня ИФР-1 может использоваться для прогнозирования риска заболеваемости сердечно-сосудистыми заболеваниями и смертности, ассоциированной с ними.
ИФР-1 И ЗАБОЛЕВАНИЯ КОСТНО-МЫШЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
ИФР-1 способствует обновлению матрикса хрящевой ткани за счет пролиферации клеток хряща, синтеза протеогликанов и коллагена II типа [44]. Хондроциты в хрящевой ткани пациентов, страдающих остеоартритом, имеют сниженный ответ на ИФР-1, что обусловлено снижением количества рецепторов ИФР-1 в хрящевой ткани [45]. В исследования Nazli S.A. и соавт. было установлено, что избыток свободных жирных кислот, присутствующих в диете с высоким содержанием жиров, влияет на биологическую активность ИФР-1 в хрящевой ткани. В препаратах хрящевой ткани мышей, которых содержали на диете с высоким содержанием жиров, было выявлено снижение синтеза протеогликанов в ответ на введение ИФР-1, по сравнению с группой мышей, которых содержали на диете с низким содержанием жиров [46]. На данный момент нет данных о применении препаратов ИФР-1 у пациентов с заболеваниями костно-мышечной системы, тем не менее существуют данные о влиянии ИФР-1 на дифференцировку костной ткани на мышиных моделях. ИФР-1 стимулирует синтез костного морфогенетического белка-2 (КМБ-2), который широко используется в ортопедической хирургии за счет остеогенной активности. В исследовании Rico-Llanos G.A. сравнили эффект при применении КМБ-2 и костного морфогенетического белка-6 (КМБ-6) в комбинации с ИФР-1 на протеобластах костной ткани мышей. Результаты показали, что применение ИФР-1 усиливало ИФР-1-индуцированную остеогенную дифференцировку клеток, кроме того, комбинация КМБ-2 с ИФР-1 оказалась эффективнее комбинации КМБ-6 с ИФР-1 [47].
Результаты данных исследований определяют перспективность дальнейшего изучения терапии ИФР-1 при дегенеративных заболеваниях хрящевой и костной ткани у пожилых пациентов.
ВОЗМОЖНОСТЬ КОРРЕКЦИИ УРОВНЕЙ СТГ И ИФР-1
Заместительная терапия СТГ используется при дефиците у детей с дефицитом гормона роста с 1950-х годов. На данный момент терапия СТГ применяется только в педиатрической практике, проводятся клинические исследования по использованию рекомбинантного СТГ для коррекции заболеваний, проявляющихся низкорослостью, но не ассоциированных напрямую с дефицитом СТГ, например при синдроме Тернера, Прадера–Вилли, идиопатической низкорослости [48]. У взрослых и пожилых пациентов не рекомендована заместительная терапия СТГ, что обусловлено высоким риском побочных эффектов — артралгий, миалгий, парестезий и риском возникновения онкологических заболеваний [49]. В РФ не зарегистрированы препараты ИФР-1, в то время как в мировой практике проходят клинические исследования комбинированной терапии СТГ и ИФР-1. Однако не установлен до конца профиль безопасности подобного вмешательства, часть пациентов приостановили участие в клинических исследований в связи с возникновением доброкачественных и злокачественных новообразований [50].
Препараты ИФР-1 и СТГ не используются у пожилых пациентов для замедления старения и развития возраст-ассоциированных заболеваний. Тем не менее немедикаментозные воздействия также способны скорректировать уровни ИФР-1 и в меньшей степени способны вызывать нежелательные эффекты в пожилом возрасте.
Одним из наиболее часто встречаемых синдромов у гериатрических пациентов является мальнутриция, связь между ИФР-1 и мальнутрицией была выявлена во многих исследованиях [51]. Также была установлена связь с саркопенией, которая может быть объяснена влиянием уровня ИФР-1 на пролиферацию и дифференцировку мышечной ткани [52]. В исследованиях на животных моделях было установлено, что существует оптимальный уровень калорийности питания, способствующий поддержанию уровней ИФР-1. Как недостаток калорийности, так и избыточное питание способствовали снижению концентрации ИФР-1 в крови [53]. ИФР-1 является маркером нутритивного статуса, особенно у пожилых людей. Установлена U-образная связь концентрации ИФР-1 с индексом массы тела у человека, как недостаток массы тела, так и избыточная масса тела способствуют снижению концентрации ИФР-1 в крови [54]. Определение концентрации ИФР-1 не используется в клинической практике и не входит в стандарты обследования пациентов с мальнутрицией. Тем не менее возможна немедикаментозная коррекция уровня ИФР-1 у пациентов с мальнутрицией, поскольку несбалансированное по нутритивным компонентам питание приводит к снижению концентрации ИФР-1 [48]. Увеличение потребления продуктов, содержащих ряд аминокислот, способствует увеличению концентрации СТГ и ИФР-1 [55]. К аминокислотам с подобным эффектом относятся: глицин (творог, нут, семена, грецкий орех), глутамин (творог, мясо курицы, рыба и молоко), аргинин (творог, морепродукты, грецкие орехи), ниацин (мясо, кисломолочные продукты, семена подсолнечника, тыквы, миндаль) [55–57]. Такие микронутриенты, как магний, селен и цинк, в совокупности с оптимальным содержанием аминокислот и суточным содержанием калорий в рационе могут способствовать нормализации уровней ИФР-1 [58].
Хотя медикаментозная терапия препаратами СТГ и ИФР-1 в настоящий момент не рекомендована с целью геропротекции, а эффективность и безопасность их применения не доказаны в клинической практике, дальнейшее изучение как медикаментозных, так и немедикаментозных способов коррекции уровней ИФР-1 перспективно для изучения. Определение концентрации ИФР-1 потенциально может быть полезно в гериатрической практике из-за ассоциаций уровней ИФР-1 с отдельными гериатрическими синдромами, но требуется дальнейшее изучение связи уровня ИФР-1 с гериатрическими синдромами.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Снижение активности оси СТГ/ИФР-1 является важным механизмом старения человека, которое приводит к нарушению процессов репарации и пролиферации клеток, метаболическим нарушениям, развитию дегенеративных, возраст-ассоциированных заболеваний. Разнонаправленность влияния уровней ИФР-1 в разные возрастные периоды требует оценки индивидуальных рисков низких или высоких концентраций уровней ИФР-1, определения целевых значений для пациентов в каждом конкретном случае. Несмотря на перспективность терапии препаратами СТГ/ИФР-1 у пожилых пациентов с определенными возраст-ассоциированными заболеваниями, профиль безопасности данного воздействия не установлен до конца и требует дальнейшего изучения и уточнения. Использование нефармакологических способов изменения уровней ИФР-1 может быть безопасным вмешательством для таких пациентов. Дальнейшие исследования по возможностям применения препаратов СТГ и ИФР-1 как в экспериментальных моделях, так и в клинической практике способны открыть новые возможности для терапии возраст-ассоциированных заболеваний.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Источники финансирования. Работа выполнена по инициативе авторов без привлечения финансирования.
Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с содержанием настоящей статьи.
Участие авторов. Ильющенко А.К. — разработка концепции и дизайна, получение, анализ данных, написание статьи; Мачехина Л.В. — внесение в рукопись правок с целью повышения научной ценности статьи; Стражеско И.Д. — проверка критически важного интеллектуального содержания, внесение в рукопись правок с целью повышения научной ценности статьи, окончательное утверждение для публикации рукописи; Ткачева О.Н. — проверка критически важного интеллектуального содержания, внесение в рукопись правок с целью повышения научной ценности статьи, окончательное утверждение для публикации рукописи.
Все авторы одобрили финальную версию статьи перед публикацией, выразили согласие нести ответственность за все аспекты работы, подразумевающую надлежащее изучение и решение вопросов, связанных с точностью или добросовестностью любой части работы.
Список литературы
1. Bartke A. Growth hormone and aging: Updated review. World J Mens Health. 2019;37(1):19-30. doi: https://doi.org/10.5534/wjmh.180018
2. Bidlingmaier M, Friedrich N, Emeny RT, et al. Reference intervals for insulin-like growth factor-1 (igf-i) from birth to senescence: results from a multicenter study using a new automated chemiluminescence IGF-I immunoassay conforming to recent international recommendations [published correction appears in J Clin Endocrinol Metab. 2020;105(12)]. J Clin Endocrinol Metab. 2014;99(5):1712-1721. doi: https://doi.org/10.1210/jc.2013-3059
3. Stojanovic M, Popevic M, Pekic S, et al. Serum Insulin-Like Growth Factor-1 (IGF-1) age-specific reference values for healthy adult population of Serbia. Acta Endocrinol (Buchar). 2021;17(4):462-471. doi: https://doi.org/10.4183/aeb.2021.462
4. Zhang WB, Ye K, Barzilai N, Milman S. The antagonistic pleiotropy of insulin-like growth factor 1. Aging Cell. 2021;20(9):e13443. doi: https://doi.org/10.1111/acel.13443
5. Rahmani J, Montesanto A, Giovannucci E, et al. Association between IGF-1 levels ranges and all-cause mortality: A meta-analysis. Aging Cell. 2022;21(2):e13540. doi: https://doi.org/10.1111/acel.13540
6. Laughlin GA, Barrett-Connor E, Criqui MH, Kritz-Silverstein D. The prospective association of serum insulin-like growth factor I (IGF-I) and IGF-binding protein-1 levels with all cause and cardiovascular disease mortality in older adults: the Rancho Bernardo Study. J Clin Endocrinol Metab. 2004;89(1):114-120. doi: https://doi.org/10.1210/jc.2003-030967
7. Kenyon C, Chang J, Gensch E, et al. A C. elegans mutant that lives twice as long as wild type. Nature. 1993;366(6454):461-464. doi: https://doi.org/10.1038/366461a0
8. Broughton SJ, Piper MD, Ikeya T, et al. Longer lifespan, altered metabolism, and stress resistance in Drosophila from ablation of cells making insulin-like ligands. Proc Natl Acad Sci U S A. 2005;102(8):3105-3110. doi: https://doi.org/10.1073/pnas.0405775102
9. Brown-Borg HM, Borg KE, Meliska CJ, Bartke A. Dwarf mice and the ageing process. Nature. 1996;384(6604):33. doi: https://doi.org/10.1038/384033a0
10. Tatar M, Kopelman A, Epstein D, et al. A mutant Drosophila insulin receptor homolog that extends life-span and impairs neuroendocrine function. Science. 2001;292(5514):107-110. doi: https://doi.org/10.1126/science.1057987
11. Bonkowski MS, Rocha JS, Masternak MM, et al. Targeted disruption of growth hormone receptor interferes with the beneficial actions of calorie restriction. Proc Natl Acad Sci. 2006;103(20):7901-7905. doi: https://doi.org/10.1073/pnas.0600161103
12. Liu J-P, Baker J, Perkins AS, et al. Mice carrying null mutations of the genes encoding insulin-like growth factor I (Igf-1) and type 1 IGF receptor (Igf1r). Cell. 1993;75(1):59-72. doi: https://doi.org/10.1016/S0092-8674(05)80084-4
13. Holzenberger M. The GH/IGF-I axis and longevity. Eur J Endocrinol. 2004;151(S1):S23-27 doi: https://doi.org/10.1530/eje.0.151s023
14. Thomas M, Berni E, Jenkins-Jones S, et al. Insulin-like growth factor-1, growth hormone and disease outcomes in acromegaly: A population study. Clin Endocrinol (Oxf ). 2021;95(1):143-152. doi: https://doi.org/10.1111/cen.14468
15. Laron Z. Lessons from 50 years of study of laron syndrome. Endocr Pract. 2015;21(12):1395-1402. doi: https://doi.org/10.4158/EP15939.RA
16. Olleros Santos-Ruiz M, Sádaba MC, Martín-Estal I, et al. The single IGF-1 partial deficiency is responsible for mitochondrial dysfunction and is restored by IGF-1 replacement therapy. Growth Horm IGF Res. 2017;35(1):21-32. doi: https://doi.org/10.1016/j.ghir.2017.05.007
17. Sádaba MC, Martín-Estal I, Puche JE, Castilla-Cortázar I. Insulinlike growth factor 1 (IGF-1) therapy: Mitochondrial dysfunction and diseases. Biochim Biophys Acta. 2016;1862(7):1267-1278. doi: https://doi.org/10.1016/j.bbadis.2016.03.010
18. Morales-Garza LA, Puche JE, Aguirre GA, et al. Experimental approach to IGF-1 therapy in CCl4 -induced acute liver damage in healthy controls and mice with partial IGF-1 deficiency. J Transl Med. 2017;15(1):96. doi: https://doi.org/10.1186/s12967-017-1198-4
19. Martín AI, Priego T, Moreno-Ruperez Á, et al. IGF-1 and IGFBP-3 in Inflammatory Cachexia. Int J Mol Sci. 2021;22(17):9469. doi: https://doi.org/10.3390/ijms22179469
20. Геннадиник А.Г., Нелаева А.А. Роль инсулиноподобного фактора роста-I в метаболизме, регуляции клеточного обновления и процессах старения // Ожирение и метаболизм. — 2010. — Т. 7. — №2. — С. 10-15.
21. Ameline B, Kovac M, Nathrath M, et al. Overactivation of the IGF signalling pathway in osteosarcoma: a potential therapeutic target? J Pathol Clin Res. 2021;7(2):165-172. doi: https://doi.org/10.1002/cjp2.191
22. Alsina-Sanchis E, Figueras A, Lahiguera Á, et al. The TGFβ pathway stimulates ovarian cancer cell proliferation by increasing IGF1R levels. Int J Cancer. 2016;139(8):1894-1903. doi: https://doi.org/10.1002/ijc.30233
23. Lovly CM, McDonald NT, Chen H, et al. Rationale for co-targeting IGF-1R and ALK in ALK fusion-positive lung cancer. Nat Med. 2014;20(9):1027-1034. doi: https://doi.org/10.1038/nm.3667
24. King H, Aleksic T, Haluska P, Macaulay VM. Can we unlock the potential of IGF-1R inhibition in cancer therapy? Cancer Treat Rev. 2014;40(9):1096-1105. doi: https://doi.org/10.1016/j.ctrv.2014.07.004
25. Janssen JA, Varewijck AJ. IGF-IR targeted therapy: past, present and future. Front Endocrinol (Lausanne). 2014;(5):224. doi: https://doi.org/10.3389/fendo.2014.00224
26. Vlahovic G, Meadows KL, Hatch AJ, et al. A Phase I Trial of the IGF-1R Antibody Ganitumab (AMG 479) in Combination with Everolimus (RAD001) and Panitumumab in Patients with Advanced Cancer. Oncologist. 2018;23(7):782-790. doi: https://doi.org/10.1634/theoncologist.2016-0377
27. Ameline B, Kovac M, Nathrath M, et al. Overactivation of the IGF signalling pathway in osteosarcoma: a potential therapeutic target? J Pathol Clin Res. 2021;7(2):165-172. doi: https://doi.org/10.1002/cjp2.191
28. van Bunderen CC, Deijen JB, Drent ML. Effect of low-normal and high-normal IGF-1 levels on memory and wellbeing during growth hormone replacement therapy: a randomized clinical trial in adult growth hormone deficiency. Health Qual Life Outcomes. 2018;16(1):135. doi: https://doi.org/10.1186/s12955-018-0963-2
29. Olivares-Hernández JD, Balderas-Márquez JE, Carranza M, et al. Growth Hormone (GH) Enhances Endogenous Mechanisms of Neuroprotection and Neuroplasticity after Oxygen and Glucose Deprivation Injury (OGD) and Reoxygenation (OGD/R) in Chicken Hippocampal Cell Cultures. Neural Plast. 2021;2021:1-24. doi: https://doi.org/10.1155/2021/9990166
30. Sanchez-Bezanilla S, Åberg ND, Crock P, et al. Growth hormone treatment promotes remote hippocampal plasticity after experimental cortical stroke. Int J Mol Sci. 2020;21(12):4563. doi: https://doi.org/10.3390/ijms21124563
31. Angelini A, Bendini C, Neviani F, et al. Insulin-like growth factor-1 (IGF-1): relation with cognitive functioning and neuroimaging marker of brain damage in a sample of hypertensive elderly subjects. Arch Gerontol Geriatr. 2009;49(S1):5-12. doi: https://doi.org/10.1016/j.archger.2009.09.006
32. Wennberg AMV, Hagen CE, Machulda MM, et al. The association between peripheral total IGF-1, IGFBP-3, and IGF-1/IGFBP-3 and functional and cognitive outcomes in the Mayo Clinic Study of Aging. Neurobiol Aging. 2018;(66):68-74. doi: https://doi.org/10.1016/j.neurobiolaging.2017.11.017
33. Federici M, Porzio O, Lauro D, et al. Increased abundance of insulin/insulin-like growth factor-i hybrid receptors in skeletal muscle of obese subjects is correlated with in vivo insulin sensitivity1. J Clin Endocrinol Metab. 1998;83(8):2911-2915. doi: https://doi.org/10.1210/jcem.83.8.4935
34. Paolisso G, Ammendola S, Del Buono A, et al. Serum levels of insulin-like growth factor-I (IGF-I) and IGF-binding protein-3 in healthy centenarians: relationship with plasma leptin and lipid concentrations, insulin action, and cognitive function. J Clin Endocrinol Metab. 1997;82(7):2204-2209. doi: https://doi.org/10.1210/jcem.82.7.4087
35. Belfiore A, Frasca F, Pandini G, et al. Insulin receptor isoforms and insulin receptor/insulin-like growth factor receptor hybrids in physiology and disease. Endocr Rev. 2009;30(6):586-623. doi: https://doi.org/10.1210/er.2008-0047
36. Giannoukakis N, Mi Z, Rudert WA, et al. Prevention of beta cell dysfunction and apoptosis activation in human islets by adenoviral gene transfer of the insulin-like growth factor I. Gene Ther. 2000;7(23):2015-2022. doi: https://doi.org/10.1038/sj.gt.3301333
37. Пронин В.С., Колода Д.Е., Чаплыгина Е.В. Инсулиноподобные ростовые факторы в клинической практике: биологическая роль и перспективы использования // Клиницист. — 2008. — Т. 3. — №1 — С. 18-27.
38. Burgos JI, Yeves AM, Barrena JP, et al. Nitric oxide and CaMKII: Critical steps in the cardiac contractile response To IGF-1 and swim training. J Mol Cell Cardiol. 2017;112(8):16-26. doi: https://doi.org/10.1016/j.yjmcc.2017.08.014
39. Neri Serneri GG, Boddi M, Modesti PA, et al. Increased cardiac sympathetic activity and insulin-like growth factor-I formation are associated with physiological hypertrophy in athletes. Circ Res. 2001;89(11):977-982. doi: https://doi.org/10.1161/hh2301.100982
40. Juul A, Scheike T, Davidsen M, et al. Low serum insulinlike growth factor I is associated with increased risk of ischemic heart disease: a population-based case-control study. Circulation. 2002;106(8):939-944. doi: https://doi.org/10.1161/01.cir.0000027563.44593.cc
41. Ruidavets JB, Luc G, Machez E, et al. Effects of insulin-like growth factor 1 in preventing acute coronary syndromes: The PRIME study. Atherosclerosis. 2011;218(2):464-469. doi: https://doi.org/10.1016/j.atherosclerosis.2011.05.034
42. Saber H, Himali JJ, Beiser AS, et al. Serum insulinlike growth factor 1 and the risk of ischemic stroke: The framingham study. stroke. 2017;48(7):1760-1765. doi: https://doi.org/10.1161/STROKEAHA.116.016563
43. Loeser RF. Growth factor regulation of chondrocyte integrins. Differential effects of insulin-like growth factor 1 and transforming growth factor beta on alpha 1 beta 1 integrin expression and chondrocyte adhesion to type VI collagen. Arthritis Rheum. 1997;40(2):270-276. doi: https://doi.org/10.1002/art.1780400211
44. Loeser RF, Shanker G, Carlson CS, et al. Reduction in the chondrocyte response to insulin-like growth factor 1 in aging and osteoarthritis: studies in a non-human primate model of naturally occurring disease. Arthritis Rheum. 2000;43(9):2110-2120. doi: https://doi.org/10.1002/1529-0131(200009)43:9<2110::AID-ANR23>3.0.CO;2-U
45. Nazli SA, Loeser RF, Chubinskaya S, et al. High fat-diet and saturated fatty acid palmitate inhibits IGF-1 function in chondrocytes. Osteoarthritis Cartilage. 2017;25(9):1516-1521. doi: https://doi.org/10.1016/j.joca.2017.05.011
46. Rico-Llanos GA, Becerra J, Visser R. Insulin-like growth factor-1 (IGF-1) enhances the osteogenic activity of bone morphogenetic protein-6 (BMP-6) in vitro and in vivo, and together have a stronger osteogenic effect than when IGF-1 is combined with BMP-2. J Biomed Mater Res A. 2017;105(7):1867-1875. doi: https://doi.org/10.1002/jbm.a.36051
47. Harvey S, Martinez-Moreno CG. Growth hormone: therapeutic possibilities-an overview. Int J Mol Sci. 2018;19(7):2015. doi: https://doi.org/10.3390/ijms19072015
48. Луценко А.С., Нагаева Е.В., Белая Ж.Е., и др. Современные аспекты диагностики и лечения СТГ-дефицита взрослых // Проблемы эндокринологии. — 2019. — Т. 65. — №5. — С. 373-388. doi: https://doi.org/10.14341/probl10322
49. Kamil G, Karolina S, Aleksandra S, et al. Alterations in stem cell populations in igf-1 deficient pediatric patients subjected to mecasermin (Increlex) treatment. Stem Cell Rev Rep. 2023;19(2):392-405. doi: https://doi.org/10.1007/s12015-022-10457-2
50. Xing T, Xu Y, Li J, et al. Associations between insulin-like growth factor-1 standard deviation score and overall nutritional parameters in patients with maintenance hemodialysis: a cross-sectional study. Int Urol Nephrol. 2023;43(9):2110-2120. doi: https://doi.org/10.1007/s11255-023-03526-z
51. Alizadeh Pahlavani H. Exercise therapy for people with sarcopenic obesity: myokines and adipokines as effective actors. Front Endocrinol (Lausanne). 2022;13(9):2110-2120. doi: https://doi.org/10.3389/fendo.2022.811751
52. Hadem IKH, Sharma R. Differential regulation of hippocampal IGF-1-associated signaling proteins by dietary restriction in aging mouse. Cell Mol Neurobiol. 2017;37(6):985-993. doi: https://doi.org/10.1007/s10571-016-0431-7
53. Gram IT, Norat T, Rinaldi S, et al. Body mass index, waist circumference and waist-hip ratio and serum levels of IGF-I and IGFBP-3 in European women. Int J Obes (Lond). 2006;30(11):1623-1631. doi: https://doi.org/10.1038/sj.ijo.0803324
54. Lifshitz F. Nutrition and growth. J Clin Res Pediatr Endocrinol. 2009;1(4):157-163. doi: https://doi.org/10.4274/jcrpe.v1i4.39
55. Chromiak JA, Antonio J. Use of amino acids as growth hormonereleasing agents by athletes. Nutrition. 2002;18(7-8):657-661. doi: https://doi.org/10.1016/s0899-9007(02)00807-9
56. Alba-Roth J, Müller OA, Schopohl J, von Werder K. Arginine stimulates growth hormone secretion by suppressing endogenous somatostatin secretion. J Clin Endocrinol Metab. 1988;67(6):1186-1189. doi: https://doi.org/10.1210/jcem-67-6-1186
57. Livesey G, Taylor R, Hulshof T, Howlett J. Glycemic response and health--a systematic review and meta-analysis: relations between dietary glycemic properties and health outcomes. Am J Clin Nutr. 2008;87(1):258S-268S. doi: https://doi.org/10.1093/ajcn/87.1.258S
58. Suminski RR, Robertson RJ, Goss FL, et al. Acute effect of amino acid ingestion and resistance exercise on plasma growth hormone concentration in young men. Int J Sport Nutr. 1997;7(1):48-60. doi: https://doi.org/10.1123/ijsn.7.1.48
Об авторах
А. К. ИльющенкоРоссия
Ильющенко Анна Константиновна
129226, Москва, ул. 1-я Леонова, д. 16
Конфликт интересов:
Явный или скрытый конфликт интересов отсутствует
Л. В. Мачехина
Россия
Мачехина Любовь Викторовна, к.м.н.
Москва
Конфликт интересов:
Явный или скрытый конфликт интересов отсутствует
И. Д. Стражеско
Стражеско Ирина Дмитриевна, д.м.н., профессор
Москва
Конфликт интересов:
Явный или скрытый конфликт интересов отсутствует
О. Н. Ткачева
Ткачева Ольга Николаевна, д.м.н., профессор
Москва
Конфликт интересов:
Явный или скрытый конфликт интересов отсутствует
Дополнительные файлы
|
1. Рисунок 1. Взаимосвязь уровней ИФР-1 и риска смертности, деменции, сахарного диабета, сердечно-сосудистых заболеваний, остеопороза, онкологических заболеваний (адаптировано [3]) | |
Тема | ||
Тип | Прочее | |
Посмотреть
(532KB)
|
Метаданные |
Рецензия
Для цитирования:
Ильющенко А.К., Мачехина Л.В., Стражеско И.Д., Ткачева О.Н. Роль ИФР-1/СТГ в процессах старения и развитии возраст-ассоциированных заболеваний. Ожирение и метаболизм. 2023;20(2):149-157. https://doi.org/10.14341/omet12934
For citation:
Ilyushchenko A.K., Machekhina L.V., Strazhesko I.D., Tkacheva O.N. The role of IGF-1/GH in the aging process and the development of age-related diseases. Obesity and metabolism. 2023;20(2):149-157. (In Russ.) https://doi.org/10.14341/omet12934

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License (CC BY-NC-ND 4.0).