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Der Insulinähnliche Wachstumsfaktor 1, kurz IGF-1, ist ein zellulärer Signalstoff, der aus dem Hormon „Growth Hormone" (GH) stammt. Durch seine strukturelle Ähnlichkeit zum Insulin bindet er an die IGF-1-Rezeptoren auf Zelloberflächen und löst eine Reihe von intrazellulären Signalen aus, die das Zellwachstum, die Teilung und die Differenzierung fördern.



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Biochemische Eigenschaften



Molekulare Struktur: IGF-1 ist ein 70 Å Protein, bestehend aus drei Disulfidbrücken.


Synthese: Die Hauptproduktion erfolgt in der Leber; zusätzliche Mengen werden von Knochen, Muskeln und dem Zentralnervensystem produziert.


Bindung an Proteine: Im Blut bindet IGF-1 zu den IGF-Binding-Proteinen (IGFBPs), die seine Verfügbarkeit regulieren.









Physiologische Funktionen


Organ/System Wirkung


Knochen Erhöht die Osteoblastenaktivität, fördert die Knochenmineraldichte.


Muskel Stimuliert Proteinsynthese und Zytoplasmawachstum (Hypertrophie).


Gehirn Unterstützt neuronale Entwicklung, Synapsenbildung und kognitive Funktionen.


Herz-Kreislauf Verbessert Myokardfunktionen, wirkt vasodilatatorisch.



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Regulation



Hypothalamus–Habenhautschleife: GH-Freisetzung wird durch Somatostatin gehemmt und durch Ghrelin sowie GHRH angeregt.


Feedback: Hohe IGF-1-Spiegel senken die GH-Produktion, wodurch ein negatives Feedback entsteht.









Klinische Relevanz



Erkrankung Rolle von IGF-1


Wachstumsschwäche bei Kindern Niedrige IGF-1-Werte können auf GH-Defizienz hinweisen; Behandlung mit rhGH erhöht IGF-1.


Akromegalie Überproduktion von GH führt zu erhöhten IGF-1-Spiegeln und damit zu Knochenveränderungen.


Osteoporose Niedrige IGF-1-Werte sind mit reduziertem Knochenaufbau verbunden; Supplementierung kann die Dichte verbessern.


Diabetes mellitus IGF-1 wirkt insulinähnlich, verbessert Glukosetransport; jedoch kann es bei Hyperinsulinämie zu Hypoglykämie führen.



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Forschung und Therapie



Therapeutische Zielsetzung: IGF-1-Mimetika und IGF-1-Rezeptor-Agonisten werden in klinischen Studien für Muskeldystrophien, neurodegenerative Erkrankungen und als Ergänzung bei GH-Defizienz untersucht.


Nebenwirkungen: Risiko von Ödemen, Glukoseabnahme und möglichen Tumorzunahmen wird sorgfältig überwacht.









Messung im Labor



ELISA: Standardmethode zur Bestimmung des IGF-1-Spiegels in Serum oder Plasma.


Interpretation: Werte werden nach Altersgruppen, Geschlecht und Schwangerschaftsstatus normalisiert; Abweichungen liefern diagnostische Hinweise auf endokrine Störungen.









Fazit


IGF-1 ist ein zentraler Wachstumsfaktor mit weitreichenden Auswirkungen auf Knochen, Muskel, Gehirn und Herz. Seine präzise Regulation macht ihn zu einem wichtigen Biomarker und potenziellen Therapeutikum bei einer Vielzahl von Erkrankungen.
Insulin-ähnlicher Wachstumsfaktor 1 (IGF-1) ist ein zentrales Hormon, das eine entscheidende Rolle bei der Zellproliferation, Differenzierung und dem Überleben spielt. Es wird vor allem in der Leber als Reaktion auf Wachstumshormon (GH) produziert und wirkt sowohl lokal als auch systemisch. IGF-1 beeinflusst zahlreiche biologische Prozesse: es fördert die Knochenbildung, unterstützt das Muskelwachstum, reguliert den Glukosestoffwechsel und trägt zur Reparatur von Geweben bei. Im Gegensatz zu GH ist IGF-1 hoch stabilisiert durch Bindung an spezifische IGF-Binding-Proteine (IGFBPs), was seine Halbwertszeit im Blut verlängert und die Verfügbarkeit für Zielzellen steuert.



Inhaltsverzeichnis




Einführung in den Insulin-ähnlichen Wachstumsfaktor 1


Biosynthese und Regulation von IGF-1


Receptor- und Signalwege


Physiologische Funktionen


Pathologische Zustände und klinische Bedeutung


Messung von IGF-1 im Labor


Therapeutische Anwendungen


Forschungsperspektiven


Literaturverzeichnis



Material


Zellkultur­medium (DMEM/Ham’s F12) mit 10 % FCS, Antibiotika/Antimykotikum


Primärzellen: HepG2-Leberzelllinie oder primary mouse hepatocytes


Antikörper gegen IGF-1 und IGF-1-Rezeptor (IGF-1R) für Western Blot und ELISA


PCR-Kit zur Analyse der IGF-1-mRNA


Reagenzien für Immunohistochemie: DAB, PFA, Triton X-100


Spezifische Inhibitoren des PI3K/Akt-Signals (z. B. LY294002)


Proben von Patientengelassen zur Bestimmung der IGF-1-Koncentration mittels radioaktivem oder nicht-radioaktivem ELISA



Die detaillierte Untersuchung von IGF-1 erfordert ein sorgfältiges Zusammenspiel dieser Materialien, um sowohl die biochemischen Eigenschaften als auch die physiologischen Auswirkungen des Hormons genau zu bestimmen.