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Einführung


Insulin und das insulingehende Wachstumsfaktor-1 (IGF-1) sind zentrale Hormone, die den Stoffwechsel, die Zellproliferation und die Lebensdauer steuern. Obwohl sie ähnliche Signalwege nutzen, wirken sie in unterschiedlichen Kontexten und mit unterschiedlichen Wirkungen.






Struktur und Synthese



Insulin: produziert in den β-Zellen der Bauchspeicheldrüse, aktiviert hauptsächlich den Insulinstimulus (INSR).


IGF-1: wird vor allem in der Leber als Reaktion auf Wachstumshormon (GH) synthetisiert und wirkt über den IGF-1-Rezeptor (IGF1R).









Signaltransduktion



Schritt Insulin IGF-1


Rezeptor INSR (Tyrosin-Kinase) IGF1R (Tyrosin-Kinase)


Primäre Effekte Glukoseaufnahme, Lipidstoffwechsel, Proteinsynthese Zellwachstum, Differenzierung, Überleben


Nachgelagerte Pfade PI3K/Akt, MAPK/ERK, GLUT4-Translokation PI3K/Akt, MAPK/ERK, mTOR-Aktivierung



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Metabolische Auswirkungen




Glukosehomeostase



- Insulin senkt den Blutzuckerspiegel durch Förderung der Glukoseaufnahme in Muskel- und Fettzellen.

- IGF-1 wirkt ebenfalls glukosesenzend, jedoch mit geringerer Potenz.





Lipidstoffwechsel


- Insulin stimuliert Fettsäuresynthese (SREBP-1c) und hemmt Lipolytik.

- IGF-1 kann die Lipolytik modulieren, insbesondere in Leberzellen.





Proteinsynthese


- Beide aktivieren mTORC1, was die Translation von Proteinen fördert.






Einfluss auf Langlebigkeit



Faktor Insulin IGF-1


Altersverzögerung Niedrige Insulinspiegel (Kalorienrestriktion) → verlängerte Lebensdauer bei Tieren Reduzierte IGF-1/PI3K/Akt-Aktivität → erhöhte Autophagie und Stressresistenz


Neuroprotektion Schutz vor neurodegenerativen Erkrankungen durch Glukoseversorgung Erhöhtes Risiko für Tumoren, aber auch neuroprotektive Effekte bei kontrollierter Aktivität


Kardiovaskuläre Gesundheit Hohes Insulin kann zu Atherosklerose führen Niedrigere IGF-1-Spiegel reduzieren kardiovaskulären Stress



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Therapeutische Ansätze



Insulinresistenz behandeln


- Metformin, Thiazolidindione, GLP-1-Analogon zur Verbesserung der Insulinsensitivität.



IGF-1 modulieren


- IGF-1-Antagonisten (Somatostatin-Analoga) bei Tumoren oder altersbedingter Überaktivität.

- Paradoxe: In manchen Studien hat die gezielte Reduktion von IGF-1 in Tiermodellen zu einer verlängerten Lebensdauer geführt.





mTOR-Inhibition


- Rapamycin und seine Derivate senken sowohl Insulin- als auch IGF-1-Signalwege, fördern Autophagie und erhöhen die Resistenz gegenüber oxidativem Stress.






Fazit


Insulin und IGF-1 sind nicht nur Schlüsselregulatoren des Stoffwechsels, sondern bilden gemeinsam eine Basis für das Verständnis der biologischen Alterung. Durch gezielte Modulation dieser Signalwege können wir potenziell die Lebensqualität steigern und altersbedingte Krankheiten verzögern.



Insulin-Like Growth Factor 1 (IGF-1) ist ein Peptidhormon, das eine zentrale Rolle im Wachstum, der Zellproliferation und dem Stoffwechsel spielt. Es wird vor allem in der Leber als Reaktion auf Wachstumshormonsignalierung produziert und wirkt systemisch sowie lokal auf Gewebe wie Muskeln, Knochen und Gehirn. IGF-1 vermittelt viele von den physiologischen Effekten des Wachstumshormons, ist jedoch selbst ein autonomer regulatorischer Faktor mit eigenen Rezeptoren und Signalwegen.



IGF-1 und Insulinsignalweg: Säulen der metabolischen Regulation und Langlebigkeit

Der Insulin- und IGF-1-Signalweg bilden gemeinsam eine fundamentale Säule der metabolischen Kontrolle. Beide Hormonrezeptoren, die insulinähnliche Rezeptor (IR) und der IGF-1-Rezeptor (IGF1R), sind tyrosin-kinaseaktive Transmembranproteine, die nach Bindung ihres Liganden an die Zelle eine Kaskade von Intrazellulären Signalen auslösen. Die beiden Wege teilen mehrere Schlüsselkomponenten – insbesondere die PI3K/AKT- und MAPK/ERK-Pfade – doch sie differenzieren sich in der Dauer und Spezifität ihrer Aktivierung.



Im Kontext der metabolischen Regulation fungiert IGF-1 als sensitiver Modulator des Glukosestoffwechsels. Es verstärkt die Glukoseaufnahme in Muskel- und Fettzellen, unterstützt die glycogenosesynthese und hemmt den gluconeogenen Prozess in der Leber. Gleichzeitig spielt es eine Rolle bei der Lipidmetabolismusregulation, indem es die Fettsäureoxidation fördert und die lipogene Aktivität moduliert. Diese Effekte ergänzen die insulinabhängigen Prozesse und tragen zur Aufrechterhaltung eines stabilen Blutzuckerspiegels bei.



Bezüglich Langlebigkeit hat IGF-1 eine ambivalente Rolle: Während ein ausreichender IGF-1-Spiegel für normalen Wachstums- und Reparaturprozesse unerlässlich ist, wird in vielen Tiermodellen gezeigt, dass eine chronisch hohe Aktivierung des IGF-1-Signalwegs mit einer verkürzten Lebensspanne korreliert. Dies könnte auf die Förderung von Zellproliferation, seneszenzbedingter Inflammation und erhöhter oxidativer Belastung zurückzuführen sein. Gegenüber steht die Hypothese der „Insulin-IGF-1-Signalweg-Reduktion", bei der eine teilweise Hemmung dieser Pfade zu einer verlängerten Lebensdauer führen kann – ein Phänomen, das in C. elegans und Drosophila beobachtet wurde.



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Definition

Insulin-Like Growth Factor 1, kurz IGF-1, ist ein 70-Aminosäure-langes Peptidhormon aus der Familie der insulinähnlichen Wachstumsfaktoren. Es wird überwiegend in der Leber synthetisiert und durch das Wachstumshormon (GH) reguliert. Nach Sekretion gelangt IGF-1 ins Blut, bindet an spezifische IGF-1-Rezeptoren auf Zielzellen und löst intrazelluläre Signalwege aus, die Zellwachstum, Differenzierung, Überleben und Stoffwechsel steuern. IGF-1 wirkt sowohl autark (lokal) als auch parakrin/hormonell (systemisch) und ist somit ein integraler Bestandteil der organismischen Homöostase.