เขากวางอ่อนและ igf-1

โดย ดร.ภัทร์ หนังสือ
เวชกรโอสถ (22/10/2018)

รู้จักกับ IGF-1
image001image004

โครงสร้างของ IGF-1

การหลั่ง IGF-1 จากตับและเนื้อเยื่อต่างๆ จะถูกกระตุ้นด้วย Growth hormone จากนั้น IGF-1 ก็จะไปกระตุ้นเซลล์ต่างๆ ให้เพิ่มจำนวน เช่น เซลล์กระดูกอ่อน และเซลล์กล้ามเนื้อ ทำให้กระดูก ข้อต่อ และกล้ามเนื้อแข็งแรง มีมวลเพิ่มขึ้น และมีขนาดใหญ่ขึ้น นอกจากนี้ ยังกระตุ้นการสลายไขมันไปใช้เป็นพลังงาน ทำให้ไขมันที่สะสมในร่างกายลดลงด้วย ระดับการหลั่ง IGF-1 ในร่างกายจะแปรผันตามช่วงอายุ

 

โดยเมื่อเข้าสู่วัยชรา การหลั่ง IGF-1 จะลดลง ส่งผลให้การเจริญเติบโตของร่างกายลดลง มวลกระดูกและกล้ามเนื้อลดลง รวมถึงประสิทธิภาพการทำงานของอวัยวะต่างๆ จะลดลงด้วย อย่างไรก็ตาม การทานอาหารที่มีโปรตีนและมี IGF-1 สูง จะช่วยเพิ่มระดับ IGF-1 ในร่างกายได้

 

image005

IGF-1 กับ Growth hormone

   อย่างที่ได้กล่าวไปว่า IGF-1 จะทำงานร่วมกับ Growth hormone ในการกระตุ้นการสร้างเซลล์ของอวัยวะต่างๆ Growth hormone เป็นฮอร์โมนที่สร้างจากต่อมใต้สมองส่วนหน้า (Pituitary gland) ซึ่งเมื่อหลั่งออกมาแล้ว จะกระตุ้นให้ตับสร้าง IGF-1 มากขึ้น เพื่อไปกระตุ้นการแบ่งตัวของเซลล์ทั่วร่างกายอีกทอดหนึ่ง โดย IGF-1 จะไปจับกับตัวรับ หรือ Insulin-like Growth Factor (IGFR) บนเซลล์ต่างๆ ส่งผลให้ร่างกายเกิดการเจริญเติบโต เช่น มีกล้ามเนื้อมากขึ้น กล้ามเนื้อมีความแข็งแรงขึ้น ส่วนสูงเพิ่มขึ้น เพิ่มมวลกระดูก และมีการซ่อมแซมส่วนที่สึกหรอ ทั้งที่ผิวหนัง กล้ามเนื้อ กระดูก กระดูกอ่อน ตับ ไต ฯลฯ IGF-1 จึงมีบทบาทสำคัญมากในการพัฒนาการด้านร่างกาย เด็กที่ขาด IGF-1 มักมีพัฒนาการช้า และมีส่วนสูงน้อยกว่าปกติ

image007

บทบาทของ IGF-1 ในร่างกาย

IGF-1 นับว่ามีความสำคัญต่อร่างกายคนทุกวัย ทั้งด้านการเจริญเติบโต การชะลอวัย บำรุงร่างกายโดยรวม และมีส่วนช่วยให้อายุยืนยาวขึ้น โดยบทบาททางการแพทย์ที่สำคัญของ IGF-1 ได้แก่

 

ช่วยการทำงานของหัวใจและหลอดเลือด

โรคเกี่ยวกับหัวใจและหลอดเลือด กลายเป็นสาเหตุการเสียชีวิตอันดับต้นๆ ของคนทั่วโลก และ IGF-1 ก็มีส่วนสำคัญในการป้องกันการเกิดโรคดังกล่าว มีงานวิจัยมากมายที่พบว่า การมีระดับ IGF-1 ในเลือดต่ำ จะเพิ่มความเสี่ยงต่อการเกิดโรคหัวใจและหลอดเลือดในคนได้ และในผู้ป่วยโรคหลอดเลือดหัวใจ และโรคกล้ามเนื้อหัวใจตายเฉียบพลัน ที่มีระดับ IGF-1 ในเลือดต่ำ ก็มีแนวโน้มจะมีการดำเนินโรคที่แย่กว่า และมีอัตราการเสียชีวิตสูงกว่าผู้ป่วยที่มีระดับ IGF-1 สูง งานวิจัยเหล่านี้จึงเป็นเครื่องพิสูจน์ว่า IGF-1 เป็นตัวสำคัญในการรักษาประสิทธิภาพการทำงานของเซลล์บุผนังหลอดเลือดให้เป็นปกติ

นักวิทยาศาสตร์ยังพบว่า การหลั่ง IGF-1 และ Growth hormone ในร่างกาย จะแปรผกผันกับช่วงอายุ คือเมื่ออายุมากขึ้น ร่างกายจะหลั่ง IGF-1 และ Growth hormone ลดลง เนื่องมาจากกระบวนการแก่ชรา (Aging) ทำให้ความเสี่ยงต่อการเกิดโรคหัวใจและหลอดเลือดเพิ่มขึ้นตามไปด้วย

image009

   กราฟแสดงระดับ IGF-1 และตัวรับ IGFR1 ในหลอดเลือดสมองของหนูทดลอง จะเห็นว่าระดับ IGF-1 นั้นลดลงตามอายุที่เพิ่มขึ้น ในขณะที่ตัวรับ IGFR1 นั้นมีปริมาณแทบไม่เปลี่ยนแปลง

 

   สำหรับบทบาทของ IGF-1 และ Growth hormone ต่อการทำงานของหัวใจและหลอดเลือดนั้น มีการศึกษากันอย่างแพร่หลาย อย่างเช่นงานวิจัยของ Groban et al, 2006 พบว่าการให้ Growth hormone ทดแทนในระยะยาวแก่หนูทดลอง จะทำให้ระดับ IGF-1 เพิ่มขึ้น และสัมพันธ์กับการสูบฉีดเลือดที่ดีขึ้นด้วย โดย IGF-1 มีคุณสมบัติช่วยต่อต้านอนุมูลอิสระ และป้องกันการทำลายโปรตีนจาก oxidative stress อีกทั้งช่วยปรับสมดุลแคลเซียมไอออนในเลือด และยับยั้งการตายของเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจด้วย (Li et al, 2007) ข้อมูลที่ได้จากการวิจัยของ Framingham Heart Study ก็สอดคล้องกับการศึกษาอื่นๆ โดยพบว่าระดับ IGF-1 ในร่างกาย มีความสัมพันธ์ในเชิงลบ หรือแปรผกผันกับความเสี่ยงต่อภาวะหัวใจล้มเหลว (Congestive heart failure) ในผู้สูงอายุเพศชายและเพศหญิง (Vasan et al, 2003) โดยปกติเมื่ออายุเราเพิ่มขึ้น เซลล์กล้ามเนื้อหัวใจจะมีอัตราการตายสูงขึ้น ในขณะที่การสร้างเซลล์ทดแทนต่ำลง แต่ IGF-1 จะมีบทบาทช่วยยับยั้งการตายของเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจ และเซลล์ต้นกำเนิด รวมถึงกระตุ้นการกำเนิดเซลล์ใหม่ การทดลองโดยให้ IGF-1 ชนิดนาโนไฟเบอร์ ยังช่วยฟื้นสภาพโครงสร้างและการทำงานของกล้ามเนื้อหัวใจ ในหนูทดลองที่มีภาวะหัวใจขาดเลือดอีกด้วย (Padin et al, 2009)

 

   นอกจากบทบาทของ IGF-1 ในการปกป้องเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจแล้ว ยังพบว่า IGF-1 ช่วยป้องกันความเสียหายของหลอดเลือดฝอยขนาดเล็กด้วย เมื่อร่างกายแก่ชราลง จะมีผลทำให้หลอดเลือดฝอยขนาดเล็กเกิดการเปลี่ยนแปลง เช่น ถูกทำลายโดยสารอนุมูลอิสระ หรือเกิดการอักเสบเรื้อรัง จนทำงานได้ไม่ดีเท่าเดิม นักวิทยาศาสตร์พบว่า IGF-1 ทั้งที่ไหลเวียนในกระแสเลือด และที่เซลล์บุผนังหลอดเลือดสร้างขึ้น จะช่วยยับยั้งการอักเสบ และคงสภาพของหลอดเลือดฝอยให้ทำงานได้เป็นปกติ นอกจากนี้ กระบวนแก่ชรายังทำให้ความหนาแน่นของหลอดเลือดฝอยลดลง และทำให้การส่งออกซิเจนและสารอาหารไปเลี้ยงอวัยวะต่างๆ เกิดได้ไม่ดีเท่าที่ควร มีการวิจัยในสัตว์ทดลองพบว่า การให้ Growth hormone เสริมแก่หนูทดลองที่มีอายุมาก จะทำให้ระดับ IGF-1 เพิ่มขึ้น และทำให้ความหนาแน่นของหลอดเลือดรอบนอกร่างกายเพิ่มขึ้นได้ และการให้ IGF-1 ทางหลอดเลือดแก่หนูทดลอง ก็ช่วยให้ความหนาแน่นของหลอดเลือดฝอยในสมองเพิ่มขึ้นถึง 40% (Lopez-Lopez et al, 2004) โดยนักวิจัยเชื่อว่า IGF-1 น่าจะไปช่วยป้องกันผลกระทบจากกระบวนการชรา (เช่น ความเสื่อม การอักเสบ และการตายของเซลล์) รวมถึงช่วยกระตุ้นการแบ่งตัวของเซลล์เยื่อบุผนังหลอดเลือดด้วย

image011

   ภาพตัดขวางสมองส่วน Cerebellum ของหนูทดลองกลุ่มควบคุม (Control) และกลุ่มที่ได้รับ IGF-1 ทางหลอดเลือด (IGF-I) หลังย้อมด้วย Lectin จะเห็นว่า หนูที่ได้รับ IGF-1 มีความหนาแน่นของหลอดเลือดฝอยในสมองส่วนดังกล่าวเพิ่มขึ้น (Lopez-Lopez et al, 2004)

 

ช่วยการทำงานของสมองและระบบประสาท

image012

   นักวิทยาศาสตร์พบว่า IGF-1 มีส่วนสำคัญในพัฒนาการของสมองและระบบประสาท นอกจากนี้ ยังช่วยยับยั้งการอักเสบ ป้องกันไม่ให้เซลล์ประสาทและเยื่อไมอิลีนถูกทำลาย และยังช่วยกำจัด amyloid-β ในสมองอีกด้วย จากการวิจัยที่ผ่านมา ได้พบว่า IGF-1 มีส่วนช่วยในการทำงานของสมองและระบบประสาทมากมาย เช่น การศึกษาที่ตีพิมพ์ในวารสาร Journal of Neuroscience Research พบว่า IGF-1 ช่วยกระตุ้นการเรียนรู้และความจำในหนูทดลองที่เป็นเบาหวาน (Lupien et al, 2003) รวมถึงงานวิจัยที่ตีพิมพ์เมื่อนานมาแล้ว ในวารสาร The Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism ซึ่งได้ทดสอบในผู้สูงอายุเพศชายที่มีสุขภาพดีจำนวน 25 คน ก็พบว่า คนที่มีระดับ IGF-1 ในเลือดสูง มีแนวโน้มที่จะสามารถตีความและประมวลผลได้ไวกว่า โดยวัดจากข้อสอบเชิงเชาว์ปัญญา อนุกรม และสัญลักษณ์ (Aleman et al, 1999) นอกจากนี้ ระดับ IGF-1 ยังมีผลต่อสภาพอารมณ์ จิตใจ และความเครียดด้วยเช่นกัน มีงานวิจัยที่พบว่า การมีระดับ IGF-1 ในร่างกายเพิ่มขึ้น ยังช่วยลดความวิตกกังวลและลดภาวะซึมเศร้าในหนูทดลองได้ด้วย เนื่องจาก IGF-1 ไปจับกับตัวรับ IGFIR, IGFIIR และออกฤทธิ์คล้ายกับยาต้านเศร้า (Malberg et al, 2007) และการศึกษาสำรวจข้อมูลเมื่อไม่นานมานี้ยังพบว่า ระดับ IGF-1 ในกระแสเลือด มีความสัมพันธ์ไปในทิศทางเดียวกับระดับโปรตีน FKBP5 ซึ่งเป็นตัวบ่งชี้สภาวะทางอารมณ์ในคน ดังนั้น ข้อมูลนี้จึงบ่งชี้ว่า IGF-1 ในกระแสเลือด น่าจะมีบทบาทเกี่ยวข้องกับสมดุลอารมณ์ ความรู้สึก และความเครียดในคนด้วยเช่นกัน (Santi et al, 2018)

นอกจากการช่วยพัฒนาในด้านสติปัญญาและสภาพอารมณ์แล้ว IGF-1 ยังช่วยป้องกันโรคที่เกิดจากความเสื่อมของสมองและระบบประสาทในผู้สูงอายุด้วย มีการศึกษาที่พบว่า ผู้ที่มีระดับ IGF-1 ในเลือดต่ำ จะมีความเสี่ยงต่อการเกิดโรคอัลไซเมอร์สูงขึ้น และงานวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสารทางการแพทย์ Nature Medicine พบว่า การเพิ่มระดับ IGF-1 ในกระแสเลือดในหนูทดลอง จะช่วยให้ amyloid-β หรือ Abeta ในสมอง ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้เกิดโรคอัลไซเมอร์ในผู้สูงอายุลดลง โดยคาดว่า IGF-1 อาจไปเพิ่มระดับโปรตีนที่จับกับ Abeta และทำให้มีการกำจัด Abeta ออกจากสมองได้ดีขึ้น (Carro et al, 2002) นอกจากโรคอัลไซเมอร์แล้ว IGF-1 ยังช่วยในการรักษาโรคเกี่ยวกับระบบประสาทสั่งการ อย่างโรคกล้ามเนื้ออ่อนแรง (ALS) ได้อีกด้วย โดย IGF-1 จะช่วยเพิ่มอัตราการอยู่รอดของเซลล์ประสาท และน่าจะเป็นกุญแจสำคัญในการพัฒนายารักษาโรคในอนาคต

image015

   กลไกการออกฤทธิ์ของ IGF-1 ในโรค ALS โดย IGF-1 จะจับกับตัวรับบนเซลล์ประสาท กล้ามเนื้อ และ glia cell ที่เกี่ยวข้องกับระบบประสาทสั่งการ และกระตุ้นเซลล์ดังกล่าวผ่านวิถีต่างๆ เช่น PI3K/Akt ซึ่งเป็นการส่งสัญญาณให้เซลล์เหล่านี้มีชีวิตรอด และควบคุมการหลั่งสารที่กระตุ้นการอักเสบจากเซลล์ข้างเคียง การออกฤทธิ์ของ IGF-1 ผ่านกลไกดังกล่าว ถือเป็นปัจจัยสำคัญในการบำบัดโรค ALS (Sakowski et al, 2009)

 

ช่วยบำรุงตับ

 

   ตับเป็นอวัยวะหลักที่สร้าง IGF-1 ในขณะเดียวกัน IGF-1 ที่หลั่งออกมาก็มีผลต่อเซลล์ตับด้วยเช่นกัน โดยทั่วไปความผิดปกติของตับ จะเกิดจากการบาดเจ็บเสียหาย หรือการอักเสบของเซลล์ตับ ทำให้เกิดเนื้อเยื่อตาย โครงสร้างโดยรวมของตับเปลี่ยนไป และทำให้ประสิทธิการทำงานของตับลดลง มีงานวิจัยที่พบว่า การมีระดับ IGF-1 และ Growth hormone ในเลือดต่ำ สัมพันธ์กับความเสี่ยงต่อภาวะมีไขมันในช่องท้องมากและมีมวลกล้ามเนื้อน้อย รวมถึงการมีไขมันสะสมในเนื้อเยื่อตับมาก ซึ่งเป็นสาเหตุของโรคตับอักเสบจากไขมันพอกตับ (Poggiogalle et al, 2016) ทั้ง Growth hormone และ IGF-1 จึงน่าจะเป็นปัจจัยสำคัญในการปกป้องตับจากความบาดเจ็บเสียหาย งานวิจัยต่อมาที่ตีพิมพ์ในวารสาร Journal of Translational Medicine พบว่า การให้ IGF-1 แก่หนูทดลองที่ได้รับ CCl4 จนเนื้อเยื่อตับเกิดความเสียหาย ต่อเนื่องกันเป็นเวลา 10 วัน จะช่วยปรับเปลี่ยนโครงสร้าง สภาวะของเซลล์ตับ และการหลั่งสารต่างๆ ของเซลล์ให้เป็นปกติขึ้นได้ รวมถึงช่วยกระตุ้นการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับการแบ่งตัวของเซลล์ด้วย (Morales-Garza et al, 2017) นอกจากนี้ งานวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสาร PLos One ยังระบุว่า การทานอาหารที่มีโปรตีนและกรดอะมิโนสูง จะช่วยเพิ่มระดับการหลั่ง IGF-1 ในร่างกายได้ โดยผ่านการเพิ่มปฏิกิริยาระหว่าง mTOR และ PPAR γ ซึ่งเป็นโปรตีนที่ควบคุมการสร้าง IGF-1 (Wan et al, 2017)

image017

   ลักษณะเซลล์ตับของหนูทดลองที่ย้อมสีด้วย Masson's trichrome โดย a) คือหนูสุขภาพดี (Wt) และ b) คือหนูที่พร่อง IGF-1 บางส่วนแต่กำเนิด (Hz) หลังจากหนูได้รับ CCl4 ไปแล้ว (Wt/Hz + CCl4) เซลล์ตับของหนูจะเกิดความอักเสบ เสียหาย และมีโครงสร้างผิดปกติ แต่ภายหลังได้รับ IGF-1 เป็นเวลา 10 วัน (Wt/Hz + CCl4 + IGF-1) โครงสร้างและการเรียงตัวของเซลล์ตับจะคืนสภาพใกล้เคียงปกติมากขึ้น รวมถึงมีการแสดงออกของยีนเกี่ยวกับการแบ่งตัวของเซลล์มากขึ้นด้วย (Morales-Garza et al, 2017)

เกี่ยวข้องกับการทำงานของไต

 

   อย่างที่ทราบว่า IGF-1 ช่วยป้องกันการบาดเจ็บเสียหายของโปรตีนและเซลล์ รวมถึงช่วยกระตุ้นการแบ่งเซลล์ของอวัยวะต่างๆ ด้วย การทำงานร่วมกันระหว่าง Growth hormone และ IGF-1 จึงมีส่วนช่วยคงสภาพและประสิทธิภาพการทำงานของไตให้เป็นปกติ นอกจากนี้ จากการศึกษาที่ผ่านมายังพบว่า IGF-1 มีบทบาทสำคัญในการพัฒนาการของไตในทารก การทำงานของโกลเมอรูลา การทำงานของหลอดไตในการปรับสมดุลแร่ธาตุและกลูโคส มีงานวิจัยที่พบว่า IGF-1 ช่วยปกป้องเซลล์เยื่อบุหลอดไตจากการบาดเจ็บ โดยผ่านการส่งสัญญาณในวิถี ERK/MAPK pathway (Wu et al, 2016) แต่อย่างไรก็ตาม มีการศึกษาที่พบว่า การมีระดับ Growth hormone และ IGF-1 ในร่างกายน้อยหรือมากผิดปกติ ก็อาจส่งผลให้ไตทำงานผิดปกติ และเกิดความเสียหายที่ไตได้เช่นกัน โดยเฉพาะกลไกการรักษาสมดุลของเหลว และสมดุลฟอสเฟต-แคลเซียม นอกจากนี้ยังมีการศึกษาที่พบว่า ระดับ IGF-1 ในเลือด มีความสัมพันธ์ในเชิงบวกกับการเกิดโรคไตเรื้อรัง (CKD) ด้วย ซึ่งกลไกการออกฤทธิ์ของ Growth hormone และ IGF-1 ต่อไต รวมถึงปริมาณที่ร่างกายรับได้และไม่ก่อให้เกิดโทษนั้น เป็นสิ่งที่ต้องศึกษาต่อไป

 

ช่วยกระตุ้นการสร้าง Stem cell

 

   IGF-1 เป็นฮอร์โมนที่จำเป็นสำหรับการพัฒนาการของตัวอ่อน เนื่องจาก IGF-1 จะกระตุ้นการแบ่งตัวเพิ่มจำนวนและการเจริญของเซลล์ต้นกำเนิด ซึ่งเป็นเซลล์พื้นฐานที่จะพัฒนาเป็นเนื้อเยื่อและอวัยวะต่างๆ ในร่างกาย มีการศึกษาที่พบว่า IGF-1 ทำงานร่วมกับ IL-3 ในการกระตุ้นการแบ่งตัวและการเจริญของ Pluripotential stem cell หรือเซลล์ต้นกำเนิดของเม็ดเลือดแดงและเม็ดเลือดขาว นอกจากนี้ IGF-1 ทั้งที่สร้างจากตับไหลเวียนในกระแสเลือด และที่ผลิตจากเซลล์ข้างเคียง ยังกระตุ้นการแบ่งตัว การซ่อมแซมตัวเอง และการเจริญของ Mesenchymal stem cells หรือเซลล์ต้นกำเนิดของเซลล์เยื่อบุอวัยวะ เซลล์ประสาท เนื้อเยื่อเกี่ยวพัน กระดูกอ่อน กระดูก กล้ามเนื้อ ปอด และไขมัน ในร่างกายของผู้ใหญ่ได้อีกด้วย ซึ่งอาจนำไปสู่งานวิจัยด้าน stem cell บำบัด สำหรับการซ่อมแซมและสร้างเนื้อเยื่อทดแทนในอวัยวะที่เสียหายในอนาคตได้ (Youssef et al, 2017)

image019

   กลไกการออกฤทธิ์ของ IGF-1 ต่อ mesenchymal stem cell โดย IGF-1 ทั้งที่ไหลเวียนอยู่ในกระแสเลือดและถูกหลั่งจากเซลล์ข้างเคียง จะจับกับตัวรับ หรือ IGF-1 receptor บนเยื่อหุ้มเซลล์ของ mesenchymal stem cell จากนั้นจะส่งสัญญาณ ให้เกิดการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับการแบ่งตัวและการเจริญของเซลล์ ผลทำให้ mesenchymal stem cell เกิดการแบ่งตัวเพิ่มจำนวนมากขึ้น และเจริญไปเป็นเซลล์ต้นกำเนิดของเนื้อเยื่อต่างๆ เช่น เซลล์เนื้อเยื่อไขมัน (adepocyte) เซลล์กระดูกอ่อน (chondrocyte) เซลล์ตัวอ่อนของกระดูก (osteoblast) และเซลล์ตัวอ่อนของกล้ามเนื้อ (myoblast) เมื่อมีการเพิ่มจำนวนของเซลล์ทั่วร่างกาย ก็จะทำให้ร่างกายเจริญเติบโต และอวัยวะต่างๆ ทำงานได้ดีขึ้นนั่นเอง (Youssef et al, 2017)

 

สัมพันธ์กับความยาวของ Telomere บนโครโมโซม

image020

   เทโลเมียร์ (Telomere) คือ DNA ส่วนที่อยู่ปลายสุดของโครโมโซมทั้งสองด้าน ทุกครั้งที่เซลล์เกิดการแบ่งตัวเพิ่มจำนวน ปลายเทโลเมียร์ของโครโมโซมจะสั้นลงเรื่อยๆ หากเทโลเมียร์สั้นลงจนเข้าใกล้ส่วนที่เป็นยีนบนโครโมโซม เซลล์จะไม่สามารถแบ่งตัวได้อีกต่อไป และถูกกระตุ้นให้เกิดการตาย ดังนั้น เทโลเมียร์จึงเป็นตัวกำหนดอายุขัยของเซลล์ และเป็นตัวบ่งบอกความชราของร่างกายด้วย เนื่องจากเมื่ออายุเพิ่มขึ้น เทโลเมียร์ก็จะสั้นลงเรื่อยๆ นั่นเอง มีการศึกษาในสิ่งมีชีวิตหลายชนิด เช่น หนอน แมลง และหนู พบว่า IGF-1 มีบทบาทในการควบคุมอายุขัยในสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ด้วย ยังมีการศึกษาข้อมูลในคนสุขภาพดี ที่อายุ 16 – 104 ปี พบว่าระดับ IGF-1 ในกระแสเลือด มีความสัมพันธ์ในทิศทางเดียวกับความยาวของเทโลเมียร์ในเซลล์เม็ดเลือดขาว ซึ่งแสดงว่า IGF-1 น่าจะช่วยชะลอกระบวนการชราของเซลล์ในร่างกายได้ (Barbieri et al, 2009) รวมถึงการศึกษาในผู้ป่วยโรคหัวใจและหลอดเลือดที่อายุตั้งแต่ 65 ปีขึ้นไป ก็พบความสัมพันธ์เชิงบวกระหว่างระดับ IGF-1 ในร่างกายกับความยาวของเทโลเมียร์เช่นเดียวกัน (Kaplan et al, 2009) แต่อย่างไรก็ตาม มีการศึกษาและรวบรวมข้อมูลในกลุ่มตัวอย่างจำนวนมากกว่า 14,000 คน พบว่า การมีระดับ IGF-1 มากหรือน้อยเกินไป ล้วนสัมพันธ์กับความเสี่ยงต่อการตายผิดปกติทั้งสิ้น โดยคนที่มีระดับ IGF-1 ต่ำ จะเพิ่มความเสี่ยงต่อการตายจากความผิดปกติต่างๆ 1.27 เท่า ในขณะที่คนที่มีระดับ IGF-1 สูงเกินไป จะมีความเสี่ยงต่อการตายเพิ่มขึ้น 1.18 เท่า เทียบกับคนที่มีระดับ IGF-1 ปกติ ดังนั้น ระดับ IGF-1 ที่พอดีและสมดุล จึงน่าจะเป็นสิ่งสำคัญและเป็นผลดีต่อสุขภาพในระยะยาวมากกว่า (Burgers et al, 2011)

 

ช่วยยับยั้งโรคเบาหวาน

 

   โรคเบาหวานชนิดที่ 2 ที่คนเป็นกันมากทั่วโลก โดยเฉพาะผู้ที่อยู่ในวัยกลางคนถึงผู้สูงอายุ เกิดจากภาวะที่เซลล์ในร่างกายดื้อต่ออินซูลิน ทำให้ไม่สามารถรับกลูโคสเข้าสู่เซลล์ได้ ส่งผลให้น้ำตาลในเลือดสูงขึ้น มีงานวิจัยจำนวนมากที่ค้นพบบทบาทของ IGF-1 ต่อการควบคุมระดับน้ำตาลในเลือด เช่น งานวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสาร The Journal of Clinical Investigation ตั้งแต่ปี 1992 พบว่า IGF-1 จะช่วยเพิ่มการเผาผลาญน้ำตาลและไขมันในผู้ป่วยโรคเบาหวานชนิดที่ 2 ได้ และยังเพิ่มความไวต่ออินซูลินของเซลล์ในร่างกายด้วย (Zenobi et al, 1992) ต่อมาในวารสาร Translational Research : The journal of laboratory and clinical medicine ได้ตีพิมพ์งานวิจัยเกี่ยวกับความสัมพันธ์ของระดับ IGF-1 และภาวะดื้อต่ออินซูลินในผู้ป่วยที่ติดเชื้อไวรัสตับอักเสบ ซี โดยงานวิจัยนี้คาดว่า ผู้ป่วยโรคไวรัสตับอักเสบ ซี ที่มีระดับ IGF-1 ต่ำ มีแนวโน้มจะเกิดภาวะดื้อต่ออินซูลินได้มากขึ้น (Helaly et al, 2011) และยังมีการศึกษาตามมาอีกมากมาย ที่ระบุว่าระดับ IGF-1 มีความสัมพันธ์กับภาวะดื้อต่ออินซูลิน

 

   ส่วนในโรคเบาหวานชนิดที่ 1 ที่สาเหตุเกิดจากร่างกายขาดอินซูลิน ซึ่งพบได้ในคนทุกวัย และต้องรักษาโดยการให้อินซูลิน มีหลายงานวิจัยที่พบว่า การให้ IGF-1 แก่ผู้ป่วย จะช่วยให้ร่างกายต้องการอินซูลินน้อยลง และทำให้กลูโคสในเลือดสามารถเข้าสู่เซลล์ได้มากขึ้น นอกจากนี้ IGF-1 ยังมีส่วนช่วยควบคุมระบบภูมิคุ้มกันของร่างกายไม่ให้เกิดการทำลาย β-cell ของตับอ่อน ซึ่งเป็นเซลล์ที่ผลิตอินซูลิน ในคนที่เป็นโรคออโต้อิมมูนอีกด้วย (Bilbao et al, 2014)

 

เกี่ยวข้องกับการควบคุมความดันโลหิต

 

   โรคความดันโลหิตสูง (Hypertension) เป็นโรคที่พบมากในผู้สูงอายุ ซึ่งสาเหตุมีความเกี่ยวข้องกับภาวะไขมันในเลือดสูง โรคเบาหวาน โรคอ้วน โรคหัวใจและหลอดเลือด ฯลฯ มีงานวิจัยที่พบว่า ระดับ IGF-1 ในร่างกายมีความสัมพันธ์กับความดันโลหิต โดยผู้ที่มี IGF-1 ในเลือดต่ำ มีแนวโน้มจะมีความดันโลหิตสูงได้มากกว่าผู้ที่มีระดับ IGF-1 ปกติ (Schutte et al, 2014 & Colao et al, 2008) และอีกหนึ่งงานวิจัย ยังพบว่า การให้ IGF-1 แก่หนูทดลองทางหลอดเลือด จะช่วยลดความดันในหลอดเลือดแดงใหญ่ได้ ภายใน 15 – 60 นาที โดย IGF-1 จะกระตุ้นการทำงานของผนังหลอดเลือด และการสูบฉีดเลือดในกล้ามเนื้อลาย (Hu et al, 1996) ซึ่งน่าจะเป็นกลไกที่ช่วยควบคุมความดันโลหิตนั่นเอง

 

ช่วยชะลอวัย ทำให้อายุยืนยาว

 

   กระบวนการแก่ชรา เกิดจากการที่เซลล์ในร่างกายไม่สามารถแบ่งตัวได้อีก ทำให้เกิดความไม่สมดุลระหว่างเซลล์ที่ตายและเซลล์ที่สร้างขึ้นใหม่ ส่งผลให้เนื้อเยื่อและอวัยวะต่างๆ เริ่มเสื่อมสภาพ และทำงานได้ลดลง จนเป็นที่มาของอาการเจ็บป่วยต่างๆ ตามวัยนั่นเอง มีการศึกษาที่พบว่า ระดับ IGF-1 มีความสัมพันธ์กับความแข็งแรงของกล้ามเนื้อ และการเคลื่อนไหวในผู้สูงอายุเพศหญิง โดยการมีระดับ IGF-1 ในร่างกายต่ำ สัมพันธ์กับอาการกล้ามเนื้ออ่อนแรง อาการปวดตามข้อเข่า เดินช้า และเคลื่อนไหวลำบาก ซึ่งเป็นสัญญาณของความแก่ชรา (Cappola et al, 2001) IGF-1 จะช่วยกระตุ้นการแบ่งตัวของเซลล์ทั่วร่างกาย จึงช่วยชะลอความเสื่อมของเนื้อเยื่อและอวัยวะต่างๆ ได้ งานวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสาร Neuroscience พบว่า การให้ IGF-1 แก่หนูที่โตเต็มวัย จะช่วยป้องกันความเสื่อมของระบบประสาทที่เป็นผลมาจากความแก่ชราได้ โดย IGF-1 จะช่วยกระตุ้นการสร้างและการเจริญของเซลล์ประสาทในสมอง (Lichtenwalner et al, 2001) นอกจากนี้ อย่างที่เราได้ทราบว่า IGF-1 ในร่างกายนั้นสัมพันธ์กับความยาวของเทโลเมียร์ ซึ่งเป็นตัวกำหนดอายุขัยในเซลล์ การมีเทโลเมียร์ยาว จึงบ่งบอกการมีอายุที่ยืนยาวด้วย

 

เพิ่มการต่อต้านอนุมูลอิสระ

 

   สารอนุมูลอิสระในร่างกาย ซึ่งเกิดจากการกระตุ้นโดยสารเคมี รังสี UV มลภาวะ ความชรา และปัจจัยอื่นๆ เป็นตัวการที่ทำลายเซลล์ให้เกิดความเสียหาย เสื่อมสภาพ ซึ่งนำไปสู่การอักเสบของเนื้อเยื่อ และโรคเรื้อรังต่างๆ ตามมา IGF-1 นอกจากจะมีบทบาทช่วยชะลอความเสื่อมของอวัยวะ โดยการกระตุ้นการแบ่งเซลล์แล้ว ยังมีส่วนช่วยปกป้องเซลล์จากสารอนุมูลอิสระได้เช่นกัน ในงานวิจัยของมหาวิทยาลัย Patras ประเทศกรีซ พบว่า IGF-1 ช่วยปกป้องเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือด (CD34+) จากสารอนุมูลอิสระที่มีสาเหตุมาจากรังสี โดยผ่านการกระตุ้นการทำงานของเอนไซม์ Manganese superoxide dismutase (Floratou et al, 2012) นอกจากนี้ ในการทดลองกับเซลล์บุผนังหลอดเลือดแดง ยังพบว่า IGF-1 ช่วยเพิ่มการแสดงออกและการทำงานของเอนไซม์ Glutathione peroxidase ซึ่งเป็นสารต้านอนุมูลอิสระที่สำคัญอีกตัวหนึ่ง ดังนั้น IGF-1 จึงมีส่วนช่วยป้องกันความเสียหายที่เกิดจากสารอนุมูลอิสระของผนังหลอดเลือดแดง รวมถึงเซลล์อื่นๆ ได้ (Higashi et al, 2012)

image022image024

A) IGF-1 ช่วยเพิ่มการแสดงออกของ Glutathione peroxidase ในร่างกาย จากการวิเคราะห์ด้วย Western blot

B) เซลล์บุผนังหลอดเลือดแดงที่ได้รับ H2O2 ซึ่งเป็นสารอนุมูลอิสระจนเกิดความเสียหาย (บน) และเซลล์ที่ได้รับทั้ง H2O2 และ IGF-1 จะเห็นว่า IGF-1 ช่วยป้องกันความเสียหายที่เกิดกับเซลล์ได้ (Higashi et al, 2012)

 

ช่วยเพิ่มความหนาแน่นมวลกระดูก

 

   จากข้อมูลการศึกษาต่างๆ ระบุว่า IGF-1 ช่วยกระตุ้นการแบ่งตัวของเซลล์กระดูก และเซลล์ต้นกำเนิดที่เจริญเป็นเซลล์กระดูกได้ จึงมีบทบาทในด้านพัฒนาการของร่างกายทั้งด้านความสูงและความแข็งแรง งานวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสาร International Journal of Endocrinology พบว่าการให้ growth hormone และ IGF-1 จะช่วยเพิ่มการสะสมของแร่ธาตุในมวลกระดูก และเพิ่มการเสริมสร้างมวลกระดูกได้ รวมถึงการให้ growth hormone และ IGF-1 ในผู้ป่วยที่มีกระดูกหัก ยังช่วยรักษาซ่อมแซมกระดูกที่เสียหายได้รวดเร็ว (Locatelli et al, 2014) ในการศึกษาของโรงพยาบาลแห่งมหาวิทยาลัย Maastricht ประเทศเนเธอร์แลนด์ ก็พบว่าการให้ growth hormone และ IGF-1 อาจช่วยรักษาโรคกระดูกพรุนได้ โดยสารดังกล่าวจะช่วยรักษามวลและความหนาแน่นของกระดูกในผู้ป่วย (Geusens et al, 2002) อย่างไรก็ตาม การให้ IGF-1 จะทำให้มวลกล้ามเนื้อเพิ่มขึ้นด้วย จึงจำเป็นต้องมีมวลกระดูกที่หนาแน่นและแข็งแรงเพื่อรองรับน้ำหนักที่เพิ่มขึ้นเช่นกัน

 

ช่วยกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกัน

 

   ระบบภูมิคุ้มกันมีหน้าที่ป้องกันร่างกายจากเชื้อโรคและสิ่งแปลกปลอมต่างๆ โดยมีการทำงานที่สอดคล้องกันของเซลล์หลายชนิด มีนักวิทยาศาสตร์จำนวนไม่น้อยที่ศึกษาบทบาทของ IGF-1 ต่อระบบภูมิคุ้มกันในร่างกาย เช่น งานวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature Communication พบว่า IGF-1 ช่วยกระตุ้นการเจริญและการออกฤทธิ์ของ Natural killer cell (NK cell) ซึ่งเป็นเซลล์ในระบบภูมิคุ้มกันแต่กำเนิด ที่ทำหน้าที่ขจัดสิ่งแปลกปลอมในร่างกาย (Ni et al, 2013) นอกจากนี้ IGF-1 ยังเพิ่มจำนวน B-cell และเซลล์ตัวอ่อนเม็ดเลือดขาวในไขกระดูก รวมถึงกระตุ้นฤทธิ์ของ IL-7 ต่อเม็ดเลือดขาวลิมโฟไซต์ชนิด B-cell ซึ่งทำให้เกิดการสร้างแอนติบอดีเพื่อต่อต้านสิ่งแปลกปลอมที่เข้าสู่ร่างกายอีกด้วย (Alpdogan et al, 2003)

ช่วยบำรุงผิวพรรณ

image026

   IGF-1 มีบทบาทในการกระตุ้นการแบ่งตัวของเซลล์ รวมถึงสร้างผลัดเซลล์ผิวใหม่ทดแทนเซลล์เดิมที่เสื่อมสภาพ ทำให้ผิวพรรณดูสดใสเปล่งปลั่ง นอกจากนี้ คอลลาเจนใต้ชั้นผิว ยังเป็นส่วนสำคัญที่ช่วยคงความน้ำชื้น และสร้างความยืดหยุ่นให้แก่ผิว ดังนั้น หากผิวเรามีคอลลาเจนในสภาพสมบูรณ์ และเรียงตัวหนาแน่น จะทำให้ผิวพรรณดูเรียบเนียน อ่อนเยาว์ และป้องกันการเกิดริ้วรอยแห่งวัยได้ จากงานวิจัยของมหาวิทยาลัยแห่งจังหวัดโอซาก้า ประเทศญี่ปุ่น พบว่าสารสกัดจากอบเชย (Cinnamon extract) จะกระตุ้นการส่งสัญญาณของ IGF-1 ซึ่งจะไปกระตุ้นให้เกิดการสร้างคอลลาเจนชนิดที่ 1 (type I collagen) ภายใต้ชั้นผิวหนังอีกทอดหนึ่ง ส่งผลให้ผิวดูอ่อนวัย และช่วยป้องกันการเกิดริ้วรอยลึกบนผิวอย่างได้ผล (Takasao et al, 2012) และการศึกษาของศูนย์การแพทย์แห่งมหาวิทยาลัย Leiden ประเทศอังกฤษ ยังพบว่า การมีระดับ IGF-1 ในเลือดสูง สัมพันธ์กับการริ้วรอยบนผิวหนังที่ลดลงด้วย (Noordam et al, 2013) แต่อย่างไรก็ตาม การมี IGF-1 ในร่างกายมาก จะทำให้ระดับฮอร์โมนแอนโดรเจนเพิ่มขึ้น ซึ่งส่งผลให้เกิดสิวได้เช่นกัน

 

บำรุงระบบย่อยอาหารและลำไส้

 

   มีการศึกษาที่ยืนยันว่า IGF-1 มีส่วนช่วยในการทำงานของลำไส้ให้เป็นปกติ งานวิจัยของมหาวิทยาลัย Pennsylvania ประเทศสหรัฐอเมริกา พบว่าหนูทดลองที่ได้รับการปลูกถ่ายลำไส้เล็ก เมื่อได้รับ IGF-1 เข้าไป จะทำให้โครงสร้างและการดูดซึมของเยื่อบุผนังลำไส้ดีขึ้น (Zhang et al, 1995) และงานวิจัยของมหาวิทยาลัย Texas ประเทศสหรัฐอเมริกา ก็พบว่า IGF-1 จะช่วยป้องกันการเกิดเยื่อบุผนังลำไส้ฝ่อ และการลุกลามของแบคทีเรียจากลำไส้เข้าสู่ร่างกาย หลังการเกิดแผลไฟไหม้อย่างรุนแรงได้ (Huang et al, 1993) อีกหนึ่งงานวิจัยที่ใหม่ขึ้นมา ของมหาวิทยาลัย Yat-Sen ประเทศจีน พบว่า IGF-1 จะช่วยซ่อมแซมเยื่อบุผนังลำไส้ที่บาดเจ็บเสียหาย โดยกระตุ้นการสร้างเซลล์บุผนังลำไส้และ goblet cell ใหม่ ผ่านการส่งสัญญาณในวิถี Arrestin2/ERK pathway (Chen et al, 2015)

 

มีผลต่อสภาพอารมณ์และจิตใจ

 

   นอกจาก IGF-1 จะมีบทบาทสำคัญต่อสมองและระบบประสาทแล้ว ยังมีความสำคัญต่อการควบคุมสภาพอารมณ์ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมด้วย การศึกษาในหนูทดลองที่ตีพิมพ์ในวารสาร Neuroscience พบว่า การขาด IGF-1 ในเลือดและในสมองเป็นเวลานาน จะเหนี่ยวนำให้สัตว์ทดลองที่โตเต็มวัยเกิดอาการซึมเศร้าได้ ดังนั้น การขาด IGF-1 ในคน โดยเฉพาะผู้ใหญ่และผู้สูงอายุ จึงน่าจะส่งผลให้เกิดภาวะซึมเศร้าได้เช่นเดียวกัน (Mitschelen et al, 2011) และงานวิจัยโดยมหาวิทยาลัย Princeton ประเทศสหรัฐอเมริกา ยังพบว่าการเพิ่มระดับ IGF-1 ในหนู โดยการใช้ตัวยับยั้งโปรตีนที่จับกับ IGF-1 จะมีการออกฤทธิ์คล้ายกับยาต้านโรคซึมเศร้า (Malberg et al, 2007) นอกจากนี้ ยังมีการศึกษาที่พบว่า ผู้ชายสูงอายุที่ออกกำลังกายแบบมีแรงต้านเป็นเวลา 24 สัปดาห์ จะมีระดับ IGF-1 เพิ่มขึ้น ซึ่งสัมพันธ์กับการมีกล้ามเนื้อที่แข็งแรงขึ้น รวมถึงส่งผลต่ออารมณ์ในเชิงบวก และการมีความวิตกกังวลลดลงด้วย (Cassilhas et al, 2010)

 

เกี่ยวข้องกับพัฒนาการทางเพศ

 

   นอกจาก IGF-1 จะเกี่ยวข้องกับการเจริญเติบโตด้านร่างกาย เช่น การมีรูปร่างสูงใหญ่ขึ้น มีกล้ามเนื้อมากขึ้น และกระดูกแข็งแรงขึ้นแล้ว IGF-1 ยังมีบทบาทต่อพัฒนาการทางเพศด้วยเช่นกัน โดยเฉพาะผู้ชายและผู้หญิงที่เข้าสู่วัยเจริญพันธุ์ การศึกษาของคลินิกเด็กแห่งหนึ่งในสหรัฐอเมริกา พบว่าระดับ growth hormone, IGF-1 และฮอร์โมนเพศ จะเพิ่มสูงขึ้นในช่วงเข้าสู่วัยรุ่น ซึ่งสัมพันธ์กับการสร้างมวลกล้ามเนื้อและมวลกระดูกที่เพิ่มขึ้น นอกจากนี้ การมีระดับ IGF-1 สูง ยังสัมพันธ์กับการมีฮอร์โมน androgen และ testosterone สูงในเพศชาย และการมีฮอร์โมน estrogen สูงขึ้นในเพศหญิงด้วย ซึ่งชนิดและระดับฮอร์โมนเพศที่แตกต่างกันนี้ เป็นตัวกำหนดลักษณะทางเพศที่แตกต่างกันอย่างชัดเจนระหว่างผู้ชายและผู้หญิงเมื่อเข้าสู่วัยเจริญพันธุ์ (Mauras et al, 1996)

 

บทบาทเกี่ยวข้องกับโรคมะเร็ง

 

   แม้ IGF-1 จะมีบทบาทสำคัญต่อร่างกายมากมาย แต่จากงานวิจัยที่ผ่านมา กลับพบว่าการออกฤทธิ์ของ IGF-1 อาจไม่ส่งผลดีต่อผู้ป่วยมะเร็งมากนัก เนื่องจาก growth hormone และ IGF-1 จะกระตุ้นการแบ่งตัวของเซลล์ทั่วร่างกาย ทำให้เซลล์มะเร็งเจริญและแพร่กระจายลุกลามได้ดีขึ้นด้วย การศึกษาเกี่ยวกับมะเร็งเต้านมจำนวนมาก พบว่าการส่งสัญญาณของ IGF-1 จะกระตุ้นให้เซลล์มะเร็งเต้านมเจริญได้ดีขึ้น และรอดพ้นจากกระบวนการตายตามธรรมชาติได้ ซึ่งส่งผลให้อาการของผู้ป่วยแย่ลง (Christopoulos et al, 2015) งานวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสาร PLos One ก็พบว่า IGF-1 ทำให้การแสดงออกของ Cyr61 เพิ่มขึ้น ซึ่งส่งผลให้เซลล์มะเร็งเต้านมเจริญและแพร่กระจายลุกลามไปยังเนื้อเยื่อข้างเคียงได้มากขึ้น (Sarkissyan et al, 2014)

image028

   นอกจากนี้ยังมีงานวิจัยในโรคมะเร็งชนิดอื่นๆ เช่น การศึกษาของศูนย์การแพทย์แห่งมหาวิทยาลัยLouisiana State สหรัฐอเมริกา พบว่าการมีระดับ IGF-1 สูง และโปรตีน IGFBP-3 ต่ำในเลือด สัมพันธ์กับการเกิดโรคมะเร็งปอดในกลุ่มตัวอย่าง (Yu et al, 1999) แต่อย่างไรก็ตาม ผลจากงานวิจัยต่างๆ ยังไม่แน่ชัดและมีความขัดแย้งกันอยู่ เนื่องจากบางงานวิจัยพบว่า IGF-1 อาจไม่ได้มีผลต่อการเจริญของเซลล์มะเร็งโดยตรง และการศึกษาในตัวอย่างบางกลุ่ม ก็ไม่พบความสัมพันธ์ระหว่างระดับ IGF-1 และการแพร่กระจายของมะเร็ง ดังนั้น บทบาทของ IGF-1 ต่อโรคมะเร็งจึงเป็นสิ่งที่ต้องศึกษาต่อไป

 

ควบคุมสมดุลอิเล็กโทรไลต์

 

   การทำงานของระบบต่างๆ ในร่างกายจะเป็นปกติได้ก็ต่อเมื่อปริมาณน้ำ และอิเล็กโทรไลต์นั้นมีความสมดุล โดยไตเป็นอวัยวะหลักที่ทำหน้าที่ควบคุมระดับของเหลวและอิเล็กโทรไลต์ให้เป็นปกติ IGF-1 นอกจากจะมีบทบาทช่วยปกป้องเซลล์บุท่อไตจากความบาดเจ็บเสียหายแล้ว ยังช่วยกระตุ้นการทำงานของไตให้เป็นปกติด้วย มีการศึกษาที่พบว่า การบำบัดโดยเพิ่มระดับ IGF-1 ในสมอง จะช่วยปรับปริมาณของเหลวในร่างกายหนูให้มีภาวะสมดุลได้ (Moreau et al, 2010) นอกจากนี้ ยังมีการศึกษาอีกมากมายที่พบว่า คนที่มีระดับ growth hormone และ IGF-1 ต่ำ ระดับของเหลวและแร่ธาตุในร่างกายมักไม่อยู่ในสภาวะสมดุล

 

การเผาผลาญและการควบคุมน้ำหนัก

 

   IGF-1 ไม่ได้บทบาทต่อเซลล์ไขมัน (adepocyte) โดยตรง เนื่องจากเซลล์ไขมันโดยทั่วไปไม่มีตัวรับ IGF1R อยู่บนผิวเซลล์ อย่างไรก็ตาม IGF-1 มีบทบาทร่วมกับ growth hormone ในการควบคุมการเผาผลาญและการสะสมไขมันในร่างกาย อย่างที่เราทราบว่า growth hormone เป็นฮอร์โมนที่กระตุ้นการเจริญเติบโต การเสริมสร้างกล้ามเนื้อ กระดูก และเนื้อเยื่อต่างๆ growth hormone จะออกฤทธิ์ต่อเซลล์ไขมัน กระตุ้นให้เกิดการสลายไตรกลีเซอร์ไรด์ ออกมาเป็นกรดไขมันอิสระ ซึ่งร่างกายจะนำไปใช้เป็นพลังงานสำหรับการเสริมสร้างเนื้อเยื่อเพื่อการเจริญเติบโตต่อไป แต่การปล่อยกรดไขมันอิสระเข้าสู่กระแสเลือดและนำไปใช้เป็นพลังงานคราวละมากๆ จะทำให้เกิดสารอนุมูลอิสระขึ้นในร่างกาย รวมถึงอาจทำให้เกิดภาวะดื้อต่ออินซูลินได้ IGF-1 มีบทบาทกระตุ้นการเก็บกลับกรดไขมันอิสระเข้าสู่เซลล์กล้ามเนื้อ ทำให้กรดไขมันอิสระในเลือดลดลง ส่งผลให้มีการสลายไขมันที่สะสมในตับมากขึ้น นอกจากนี้ IGF-1 ยังลดการหลั่งอินซูลินในร่างกาย จึงช่วยยับยั้งฤทธิ์ของอินซูลินในการสะสมไขมันและการสร้างเนื้อเยื่อไขมันได้ มีงานวิจัยในคนที่พบว่า การให้ IGF-1 ในกลุ่มตัวอย่างจะช่วยลดมวลไขมันในร่างกายได้ (Clemmons, 2012)

 

การเสริมสร้างกล้ามเนื้อ

 

   มีงานวิจัยมากมายที่ระบุว่า IGF-1 มีบทบาทสำคัญในการเสริมสร้างกล้ามเนื้อ โดย growth hormone ที่หลั่งจากต่อมใต้สมอง จะกระตุ้นการหลั่ง IGF-1 จากตับและเซลล์ต่างๆ ให้ไปกระตุ้นการแบ่งเซลล์กล้ามเนื้ออีกทอดหนึ่ง รวมถึงเพิ่มการสร้างโปรตีนและสังเคราะห์ DNA ในเซลล์กล้ามเนื้อ ทำให้กล้ามเนื้อเกิดการเจริญจนมีขนาดใหญ่ขึ้น มีมวลมากขึ้น และแข็งแรงมากขึ้น นอกจากนี้ การทำงานของ growth hormone และ IGF-1 ยังควบคุมให้ร่างกายใช้พลังงานจากกลูโคสและไขมันมากขึ้น จึงช่วยลดการสลายโปรตีนจากกล้ามเนื้อมาเป็นพลังงาน และช่วยป้องกันการสูญเสียกล้ามเนื้อหลังการออกกำลังกาย และภาวะกล้ามเนื้อลีบ-กล้ามเนื้ออ่อนแรง (Sarcopenia) ที่เกิดจากความชราได้ และนอกจากบทบาทต่อการเสริมสร้างกล้ามเนื้อโดยตรงแล้ว IGF-1 ยังกระตุ้นการแสดงออกของโปรตีนที่เป็น growth factor ซึ่งช่วยให้ร่างกายเจริญเติบโตและกล้ามเนื้อมีมวลมากขึ้นอีกด้วย

image030    ความสัมพันธ์ระหว่าง growth hormone, IGF-1 และการออกกำลังกาย เมื่อเราออกกำลังกาย (โดยเฉพาะการออกกำลังที่มีแรงต้าน เช่น เวทเทรนนิ่ง) จะเกิดการกระตุ้นให้ต่อมใต้สมองหลั่ง growth hormone มากขึ้น ซึ่งจะไปกระตุ้นตับให้หลั่ง IGF-1 สู่กระแสเลือด รวมถึงการออกกำลังกายยังกระตุ้นให้เซลล์กล้ามเนื้อหลั่ง IGF-1 โดยตรงด้วย ซึ่งส่งผลให้เกิดการเจริญของกล้ามเนื้อ ทั้งในด้านขนาด มวล และความแข็งแรง (Velloso, 2008)

 

บทบาทต่อกระดูกอ่อนและข้อต่อ

 

   IGF-1 มีบทบาทในการเสริมสร้างความแข็งแรง และป้องกันความเสียหายของกระดูกอ่อนและข้อต่อโดย 2 กลไกหลัก ได้แก่ การกระตุ้นการแบ่งตัวและการเจริญของเซลล์กระดูกอ่อน (Chondrocyte) และการยับยั้งการอักเสบที่เกิดขึ้น ซึ่งเป็นปัจจัยทำให้ข้อต่อเสื่อมสภาพ ในการศึกษาของมหาวิทยาลัย Cornell สหรัฐอเมริกา ได้ทดลองรักษากระดูกอ่อนของม้าที่เกิดความเสียหาย ด้วยการฉีดไฟบรินร่วมกับ IGF-1 และติดตามผลเป็นเวลา 6 เดือน เทียบกับการฉีดไฟบรินเพียงอย่างเดียว พบว่า กระดูกอ่อนของม้าที่ได้รับ IGF-1 ด้วย จะมีสภาพหลังการรักษาที่ดีกว่า โดยมีปริมาณคอลลาเจน type-II สูงกว่า และมีการเรียงตัวของพอลิเมอร์ไฟบรินที่หนาแน่นและเป็นระเบียบมากกว่ากระดูกอ่อนที่ไม่ได้รับ IGF-1 โดยคาดว่า IGF-1 น่าจะช่วยกระตุ้นการแบ่งตัวและการเจริญของเซลล์ต้นกำเนิดกระดูกอ่อน (Mesenchymal cell) กระตุ้นการสร้างคอลลาเจน และลดการอักเสบของข้อต่อบริเวณดังกล่าว (Nixon et al, 1999)

image032

   กระดูกอ่อนของม้าที่เกิดความเสียหาย และได้รับการรักษาด้วยการฉีดไฟเบอร์เพียงอย่างเดียว (A) และการฉีดไฟเบอร์ร่วมกับให้ IGF-1 (B) (Nixon et al, 1999)

นอกจากนี้ ยังมีการศึกษาที่พบว่า ผู้ป่วยที่เป็นโรคข้ออักเสบเรื้อรังรูมาตอยด์ (Rheumatoid arthritis) มักมีระดับ IGF-1 ในร่างกายต่ำด้วย แสดงให้เห็นว่า IGF-1 มีบทบาทสำคัญในการป้องกันการอักเสบ การบาดเจ็บ และการเสื่อมสภาพของข้อต่อและกระดูกอ่อน

 

'เขากวางอ่อน' เป็นแหล่งที่สมบูรณ์ของ IGF-1

 

   เขากวางอ่อน หรือ Pilose antler เป็นสมุนไพรตามตำราแพทย์จีน ที่มีสรรพคุณมากมาย เขากวางอ่อน คือเขาของกวางที่เพิ่งงอกขึ้นมาหลังจากการผลัดเขา เขาที่ขึ้นใหม่นี้มีลักษณะเป็นกระดูกอ่อน ทำให้สามารถตัดหรือหักได้ และรอบๆ เขาจะถูกปกคลุมด้วยผิวหนังและขนอ่อน โดยทั่วไปกวางตัวหนึ่งจะสามารถตัดเขาอ่อนได้ปีละ 1-2 ครั้ง และเราสามารถตัดเขากวางได้โดยไม่เป็นอันตราย เขากวางอ่อนที่ใช้เป็นยานั้นมาจากกวางหลายชนิด เช่น กวางม้า (Zamba deer) กวางแดง (Red deer) และกวางดอกเหมย (Sika deer) เขากวางที่ตัดมาจะถูกนำไปตากให้แห้ง จากนั้นนำไปอบ และนำมาบดเป็นผง แล้วจึงนำมาแปรรูปเป็นยาหรืออาหารเสริมต่อไป

image034

   ในเขากวางอ่อนประกอบด้วย IGF-I, IGF-II และโปรตีนอีกหลายชนิดในปริมาณสูง ซึ่งส่วนมากทำหน้าที่เป็น growth factor ที่ช่วยกระตุ้นการแบ่งตัวและการเจริญของเซลล์ ทำให้อวัยวะต่างๆ เกิดการสร้างเซลล์ใหม่มาทดแทนเซลล์ที่เสื่อมสภาพ และช่วยป้องกันความเสื่อมที่จะเกิดขึ้นได้ รวมถึงมีส่วนช่วยบำรุงกระดูก กระดูกอ่อน ข้อต่อ และกล้ามเนื้อให้แข็งแรง งานวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสารวิจัยรามคำแหง พบว่าในเขากวางอ่อนประกอบด้วย IGF-1 สูงถึง 351.33 ± 154.34 นาโนกรัม ต่อน้ำหนักเขากวางอ่อนบดแห้ง 1 กรัม และนอกเหนือจากนี้ ยังประกอบด้วยคอลลาเจนสูงถึงร้อยละ 41 ของโปรตีนทั้งหมด ทำให้เขากวางอ่อนมีสรรพคุณในการบำรุงร่างกาย ชะลอวัย ยับยั้งการอักเสบ และกระตุ้นอวัยวะต่างๆ ให้แข็งแรงและทำงานได้ดียิ่งขึ้น

 

ที่มาข้อมูล

1) Aleman A, Verhaar HJ, Haan EH De, Vries WR De, Samson MM, Drent ML, et al. Insulin-like growth factor-I and cognitive function in healthy older men. J Clin Endocrinol Metab. 1999;84(2):471–475.

2) Alpdogan et al., 2003. Alpdogan O, Muriglan SJ, Kappel BJ, Doubrovina E, Schmaltz C, Schiro R, Eng JM, Greenberg AS, Willis LM, Rotolo JA, et al. (2003) Insulin-like growth factor-I enhances lymphoid and myeloid reconstitution after allogeneic bone marrow transplantation. Transplantation 75:1977–1983

3) Barbieri M, Paolisso G, Kimura M, Gardner JP, Boccardi V, Papa M, Hjelmborg JV, Christensen K, Brimacombe M, Nawrot TS, Staessen JA, Pollak MN, Aviv A. Higher circulating levels of IGF-1 are associated with longer leukocyte telomere length in healthy subjects. Mech Ageing Dev. 2009;130:771–76.

4) Bilbao D, Luciani L, Johannesson B, Piszczek A, Rosenthal N. Insulin-like growth factor-1 stimulates regulatory T cells and suppresses autoimmune disease. EMBO Mol Med. 2014;6(11):1423-35.

5) Burgers AMG, Biermasz NR, Schoones JW, Pereira AM, Renehan AG, Zwahlen M, Egger M, Dekkers OM. Meta-analysis and dose-response metaregression: circulating insulin-like growth factor I (IGF-I) and mortality. J Clin Endocrinol Metabol. 2011;96(9):2912–2920.

6) Cappola AR, Bandeen RK, Wand GS, Volpato S, Fried LP. Association of IGF-I levels with muscle strength and mobility in older women. J Clin Endocrinol Metab. 2001;86:4139–4146.

7) Carro E., Trejo J. L., Gomez-Isla T., LeRoith D., Torres-Aleman I. (2002). Serum insulin-like growth factor I regulates brain amyloid-β levels. Nat. Med. 8, 1390–1397. 10.1038/nm793

8) Cassilhas R.C., Antunes H.K., Tufik S., de Mello M.T. Mood, anxiety, and serum IGF-1 in elderly men given 24 weeks of high resistance exercise. Percept. Mot. Skills. 2010;110:265–276.

9) Chen T., Zheng F., Tao J., Tan S., Zeng L., Peng X., Wu B. Insulin-Like Growth Factor-1 Contributes to Mucosal Repair by β-Arrestin2-Mediated Extracellular Signal-Related Kinase Signaling in Experimental Colitis. Am. J. Pathol. 2015;185:2441–2453.

10) Christopoulos PF, Msaouel P, Koutsilieris M. The role of the insulin-like growth factor-1 system in breast cancer. Mol Cancer. 2015;14:43. Published 2015 Feb 15.

11) Clemmons DR, Metabolic actions of insulin-like growth factor-I in normal physiology and diabetes. Endocrinol Metab Clin North Am. 2012;41(2):425-43, vii-viii.

12) Colao A, et al. Relationships between serum insulin-like growth factor-I levels, blood pressure and glucose tolerance: an observational, exploratory study in 404 subjects. Eur. J. Endocrinol. 2008;159:389–397.

13) Floratou K, Giannopoulou E, Antonacopoulou A, et al. Oxidative stress due to radiation in CD34(+) hematopoietic progenitor cells: protection by IGF-1. J Radiat Res. 2012;53(5):672-85.

14) Geusens PP, Boonen S. Osteoporosis and the growth hormone-insulin-like growth factor axis. Horm Res. 2002;58(Suppl 3):49–55.

15) Groban L, Pailes NA, Bennett CD, et al. Growth hormone replacement attenuates diastolic dysfunction and cardiac angiotensin II expression in senescent rats. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2006;61:28–35.

16) Helaly GF, Hussein NG, Refai W, Ibrahim M. Relation of serum insulin-like growth factor-1 (IGF-1) levels with hepatitis C virus infection and insulin resistance. Translational Research. 2011;158(3):155–162.

17) Higashi Y, Pandey A, Goodwin B, Delafontaine P. Insulin-like growth factor-1 regulates glutathione peroxidase expression and activity in vascular endothelial cells: Implications for atheroprotective actions of insulin-like growth factor-1. Biochim Biophys Acta. 2012;1832(3):391-9.

18) Hu Y, Pete G, Walsh MF, Sowers J, Dunbar JC. Central IGF‐1 decreases systemic blood pressure and increases blood flow in selective vascular beds. Horm Metab Res 1996; 28: 211–214.

19) Huang KF, Chung DH, Herndon DN. Insulinlike growth factor 1 (IGF-1) reduces gut atrophy and bacterial translocation after severe burn injury. Arch Surg. 1993;128(1):47–53.

20) Kaplan RC, Fitzpatrick AL, Pollak MN, et al. Insulin-like growth factors and leukocyte telomere length: the cardiovascular health study. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2009;64(11):1103-6.

21) Li Q, Ren J. Influence of cardiac-specific overexpression of insulin-like growth factor 1 on lifespan and aging-associated changes in cardiac intracellular Ca2+ homeostasis, protein damage and apoptotic protein expression. Aging Cell. 2007;6:799–806.

22) Lichtenwalner R. J., Forbes M. E., Bennett S. A., Lynch C. D., Sonntag W. E., Riddle D. R. (2001). Intracerebroventricular infusion of insulin-like growth factor-I ameliorates the age-related decline in hippocampal neurogenesis. Neuroscience 107, 603–613. 10.1016/s0306-4522(01)00378-5

23) Locatelli V, Bianchi VE. Effect of GH/IGF-1 on Bone Metabolism and Osteoporsosis. Int J Endocrinol. 2014;2014:235060.

24) Lopez-Lopez C, LeRoith D, Torres-Aleman I. Insulin-like growth factor I is required for vessel remodeling in the adult brain. Proc Natl Acad Sci U S A. 2004;101:9833–9838.

25) Lupien SB, Bluhm EJ, Ishii DN. Systemic insulin-like growth factor-I administration prevents cognitive impairment in diabetic rats, and brain IGF regulates learning/memory in normal adult rats. J Neurosci Res. 2003 Nov 15;74(4):512-23.

26) Malberg JE, et al. Increasing the levels of insulin-like growth factor-I by an IGF binding protein inhibitor produces anxiolytic and antidepressant-like effects. Neuropsychopharmacology. 2007;32:2360–2368.

27) Mauras N., Rogol A. D., Haymond M. W. & Veldhuis J. D. Sex steroids, growth hormone, insulin-like growth factor-1: neuroendocrine and metabolic regulation in puberty. Hormone Research in Paediatrics 45, 74–80 (1996)

28) Mitschelen M, Yan H, Farley JA, et al. Long-term deficiency of circulating and hippocampal insulin-like growth factor I induces depressive behavior in adult mice: a potential model of geriatric depression. Neuroscience. 2011;185:50-60.

29) 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. Published 2017 May 4. doi:10.1186/s12967-017-1198-4

30) Moreau ML, Sauvant J, Moos F, Palin K (2010) Brain insulin growth factor-I induces diuresis increase through the inhibition of arginin-vasopressin release in aged rats. Neurobiol Aging 31: 532–536

31) Ni F, Sun R, Fu B, et al. IGF-1 promotes the development and cytotoxic activity of human NK cells. Nat Commun. 2013;4:1479.

32) Nixon AJ. , Fortier LA. , J. Williams, Mohammed H. , Enhanced repair of extensive articular defects by insulin-like growth factor-I-laden fibrin composites, J Orthop Res, 17 (4) (1999), pp. 475-487

33) Noordam R., Gunn D.A., Tomlin C.C., Maier A.B., Griffiths T., Catt S.D., Ogden S., Slagboom P.E., Westendorp R.G., Griffiths C.E., et al. Serum insulin-like growth factor 1 and facial ageing: High levels associate with reduced skin wrinkling in a cross-sectional study. Br. J. Dermatol. 2013;168:533–538.

34) Padin-Iruegas ME, Misao Y, Davis ME, et al. Cardiac progenitor cells and biotinylated insulin-like growth factor-1 nanofibers improve endogenous and exogenous myocardial regeneration after infarction. Circulation. 2009;120:876–887.

35) Poggiogalle E, Lubrano C, Gnessi L, Mariani S, Lenzi A, Donini LM. Fatty Liver Index Associates with Relative Sarcopenia and GH/ IGF- 1 Status in Obese Subjects. PLoS One. 2016;11(1):e0145811.

36) Sarkissyan S, Sarkissyan M, Wu Y, Cardenas J, Koeffler HP, Vadgama JV. IGF-1 regulates Cyr61 induced breast cancer cell proliferation and invasion. PLoS One. 2014;9(7):e103534. Published 2014 Jul 25.

37) Sakowski SA, Schuyler AD, Feldman EL. Insulin-like growth factor-I for the treatment of amyotrophic lateral sclerosis. Amyotroph Lateral Scler. 2009;10(2):63-73.

38) Santi A, Bot M, Aleman A, Penninx BWJH, Aleman IT. Circulating insulin-like growth factor I modulates mood and is a biomarker of vulnerability to stress: from mouse to man. Transl Psychiatry. 2018;8(1):142.

39) Schutte AE, Volpe M, Tocci G, Conti E. Revisiting the relationship between blood pressure and insulin-like growth factor-1. Hypertension. 2014;63(5):1070–1077.

40) Takasao N., Tsuji-Naito K., Ishikura S., Tamura A., Akagawa M. (2012). Cinnamon extract promotes type I collagen biosynthesis via activation of IGF-I signaling in human dermal fibroblasts. J. Agric. Food Chem. 60, 1193–1200. 10.1021/jf2043357

41) Ungvari Z, Csiszar A. The emerging role of IGF-1 deficiency in cardiovascular aging: recent advances. J. Gerontol. A Biol. Sci. Med. Sci. 2012;67:599–610. doi: 10.1093/gerona/gls072.

42) Vasan RS, Sullivan LM, D'Agostino RB, et al. Serum insulin-like growth factor I and risk for heart failure in elderly individuals without a previous myocardial infarction: the Framingham Heart Study. Ann Intern Med. 2003;139:642–648.

43) Velloso CP, Regulation of muscle mass by growth hormone and IGF-I. Br J Pharmacol. 2008;154(3):557-68.

44) Wan X, Wang S, Xu J, et al. Dietary protein-induced hepatic IGF-1 secretion mediated by PPARγ activation. PLoS One. 2017;12(3):e0173174.

45) Wu. Z. et al. . IGF-1 protects tubular epithelial cells during injury via activation of ERK/MAPK signaling pathway. Sci. Rep. 15, 28066 (2016).

46) Youssef A, Aboalola D, Han VK. The Roles of Insulin-Like Growth Factors in Mesenchymal Stem Cell Niche. Stem Cells Int. 2017;2017:9453108.

47) Yu H, Rohan T. Role of the insulin-like growth factor family in cancer development and progression. J Natl Cancer Inst. 2000;92:1472–89.

48) Zenobi PD, Jaeggi-Groisman SE, Riesen WF, Røder ME, Froesch ER. Insulin-like growth factor-I improves glucose and lipid metabolism in type 2 diabetes mellitus. J Clin Invest. 1992;90(6):2234-41.

49) Zhang W, Frankel WL, Adamson WT, et al. Insulin-like growth factor-I improves mucosal structure and function in transplanted rat small intestine. Transplantation. 1995;59:755–761

 

ติดต่อสอบถามหรือสั่งซื้อ
line-2  tel-2  fb-2

 

829 /29-30 ถนน ประชาชื่น แขวงวงศ์สว่าง
เขตบางซื่อ กรุงเทพมหานคร 10800

map

backtotop