Dopingaine IGF-1 loomariigis: kasva kiiresti, sure noorelt?

Hiljuti oli meedias Eesti suusaspordi dopinguskandaali järjekordne peatükk: Mati Alaveri päevikust leiti muu seas ka märkmeid kasvuhoormooni IGF-1 kohta (inglk insulin-like growth factor), mida pruugiti ilmselt sportlaste soorituste parandamiseks. IGF-1 ehk insuliinilaadne kasvufaktor 1  on hormoon, mida leidub kõigis selgroogsetes loomades – hormooni funktsioon ja toime organismile on mitmetahuline, kuid kuna tegu on kasvuhormooniga, reguleerib see eelkõige organismi kasvu ja kasvukiirust. Täpne IGF-1 toime ei ole veel teada, küll aga on tänaseks ilmunud mitmeid teadusuuringuid nii labori- kui vabaltelavatel loomadel, mis heidavad valgust hormooni toimele.

Äsja ilmus ajakirjas Molecular and Cellular Endocrinology artikkel, mis annab ülevaate meie teadmiste hetkeseisust seoses IGF-1-ga, seda eelkõige loomade seas, kuid et inimene on samuti loom, siis leiab artiklist hulgaliselt viiteid ka inimeses toimuva kohta. Artikli juhtautor on Tartu Ülikooli ökoloogia ja maateaduste instituudi teadur Jaanis Lodjak, kes on viimase kümne aasta jooksul uurinud, millist rolli mängib IGF-1 metsavärvuliste poegade kasvamises ning kuidas hormoon mõjutab lindude elukäiku; sel teemal kaitses ta ka doktoritöö.

Jaanis Lodjak Hollandis Groningeni ülikooli laboris, kus analüüsis lindude vereproove: käimas on IGF-1, keha kasvamise ja korrasolekuga seonduva uurimine / Foto: Jaanis Lodjak

Mida teeb IGF-1 organismis?

Vastata ei ole lihtne, sest eksperimentaalseid uuring uid on suhteliselt vähe, väga napid on uuringud vabas looduses elavate loomadega. Siiski on teada, et valdavalt tegeleb IGF-1 sünteesiga maks, vajadusel suudab organism seda toota ka lokaalselt teistes organites, kuid see ei asenda siiski üldist maksas toimuvat sünteesi. IGF-1 roll on oluline loomade elu alguses, mil toimub kiire kasvamine. On teada, et IGF-1 kiirendab lihaste, luustiku ja aju arengut, seda nii enne kui ka pärast sündi (või koorumist) ning vähese IGF-1 hulgaga järglased on väiksemad (või alaarenenud) – loomuuringud näitavad, et selliste järglaste sünnijärgne suremus on suurem. Näiteks on IGF-1 puudulikkusega laborihiirte pojad keskmiselt 45% väiksemad ja surevad varakult. 

IGF-1 ja loomakasvatus

Kuna kiiresti suureks kasvamine on karjakasvatuses majanduslikult oluline, on kasvuhormoonid tõuaretuses tähelepanu all. Kiireks kasvuks on eelkõige vaja valgurikast toitu, seepärast on valkude omastamise ja IGF-1 vahelist seost uuritud nii kalakasvatustes kui ka kodulindudel ja kariloomadel. Reeglina on seos positiivne – mida kõrgem on organismi IGF-1 tase, seda parem on valkude omastamine. On teada, et põrsaste veres langeb IGF-1 tase, kui toidus väheneb valkude osakaal 4%; selle tulemusena langeb põrsaste kasvukiirus. Sarnast mõju, kuid ealise nüansiga, on täheldatud ka inimesel: alla 65-aastastel langeb valgupuudusel veres IGF-1 tase, kuid üle 65-aastastel ei ole seost täheldatud.

On teada, et kiirekasvulistel kodulinnutõugudel on IGF-1 tase organismis oluliselt kõrgem. Kui munadesse süstida lisakogus IGF-1-te, kasvavad neist koorunud tibud kiiremini ning toituvad tõhusamalt, mis viitab, et hormooni mõjul suunatakse suhteliselt suurem osa energiast kasvamisse. On ka teada, et kanadel mõjub IGF-1 positiivselt munade kaalu ja munakoore paksust. 

Kuigi vabas looduses on eksperimentaalseid uuringuid keeruline teha, näitavad senised uuringud sarnaseid tulemusi. Üks selline on tehtud Eestis, kus leiti, et Kilingi-Nõmme ümbruse metsade must-kärbsenäppide (Ficedula hypoleuca) pojad kasvavad IGF-1 mõjul kiiremini ja suuremaks kui tavaoludes.

Jaanis Lodjak Pulgoja linnujaamas 2012 sügisel. Käimas on värvuliste vereproovide kogumine, mis aitavad selgitada IGF-1 ja lindude elukäigu seoseid / Foto: Marko Mägi

Toitumine, IGF-1 ja kasv

Kasvamine sõltub kättesaadavast energiast ehk toidust ja selle kvaliteedist. IGF-1 on n-ö valgusfoor, mis suunab õigel ajal õige koguse energiat ja mikrotoitaineid õigele teele, et organism neist võimalikult palju tulu saaks. Nii sõltub ka IGF-1 tase toitainetest: nälgivatel loomadel on IGF-1 tase madal, kuid kasvab kiiresti toidukülluse oludes. Toidu kvaliteet ehk selle mikrotoitainete sisaldus mõjutab samuti IGF-1 taset: tsingi, seleeni ja mangaani vaegusega inimestel ja rottidel IGF-1 tase oluliselt madalam. Näiteks kolm nädalat mangaanivaesel dieedil olnud laborirottidel langeb IGF-1 tase 60%. Õnneks taastub IGF-1 tase kiiresti puuduva aine suukaudsel manustamisel.   

Elu jooksul muutub IGF-1 tase organismis. Inimesel kasvab see ühtlaselt varases lapseeas, teeb järsu hüppe üles puberteedieas ning jõuab haripunkti 12–14 aasta vanuses (tüdrukutel saabub maksimumtase kaks aastat poistest varem). Sarnast muutust võib täheldada ka teistel selgroogsetel. Näiteks rottidel ning pesahülgajatel lindudel (nt kanalised) kasvab IGF-1 tase pojaperioodil pidevalt, pesahoidjate (nn tavalised laululinnud) poegadel kasvab aga IGF-1 tase kiiresti poegade pesasolekuaja keskpaigani ning hakkab seejärel taas langema. IGF-1 tase on ka oluline sugurakkude küpsemiseks – sigimisperioodi alguses IGF-1 tase imetajate veres suureneb. On ka teada, et IGF-1 puuduliku geeniga hiired on suguvõimetud.

Seega, kuigi inimese ja roti elukäigud on erinevad, käitub IGF-1 tase neis üsna sarnaselt – kasvab nooruses kiiresti ning hakkab langema suguküpsuse saabudes (madala IGF-1 tasemega rotid saavutavad suguküpsuse hiljem). IGF-1 taseme langus pärast suguküpseks saamist võib olla seotud vähiriskiga vähendamisega – kiire kasv eeldab kiiret rakkude jagunemist, rohkem jagunemisi suurendab aga vähkkasvajat põhjustava mutatsiooni tõenäosust. Kuid samas on leitud, et eakatel inimestel, kel on kõrgem IGF-1 tase, on väiksem risk haigestuda suhkruhaigusse ning nende vaimsed võimed on paremad. Siiski on vananemisega seotud uuringud tuvastanud vastuolulisi tulemusi ning täpne vananemise ja IGF-1 vaheline seos on teadmata. Seose mõistmise muudab  keerukamaks ka stressi ja IGF-1 negatiivne seos: stressihormoonide taseme tõus pärsib IGF-1 sünteesi. Näiteks on enne sündi emaüsas stressi kogenud rotipoja IGF-1 tase madalam. Eelnevalt oli juba juttu, et ka toidupuudus, mis põhjustab samuti stressi, pärsib IGF-1 sünteesi.

Miks ei kasva kõik kiiresti?

Kiire kasv annab eelise, sest kiiresti suureks kasvamine ja suguküpseks saamine suurendab tõenäosust ellu jääda ning geene levitada. Seega on mõneti arusaamatu, miks IGF-1 tase on selgroogsetes nii varieeruv – esmapilgul näib loogiline olemasolevaid ressursse võimalikult tõhusalt kasutada. Selle paradoksi lahendus võib olla kiire kasvu ja eluea lõivsuhe: kiirest kasvust saadav tulu  nõuab lõivu kiirenenud vananemise arvelt (üks vastav uuring on tehtud ka Eesti lindudel). Nimelt kulutab IGF-1 kiiresti kromosoomide otstes paiknevaid telomeere, mis kaitsevad rakkude jagunemisel kromosoome n-ö kulumise eest. Telomeeride lühenemine põhjustab aga kiiremat vananemist – seos, mida on täheldatud ka inimesel. Seega võib IGF-1 tase olla seotud telomeeride pikkuse muutumisega, kuid selles vallas on täpsustavad uuringut käimas. Loodusest kogutud andmed on hetkel napid: on vaid kaudseid tõendeid nii lindudelt kui imetajatelt, mis viitavad, et üldises plaanis on eluea ja IGF-1 vahel lõivsuhe.

Jaanis Lodjak Pulgoja linnujaamas 2012. Mõned rõngastatud linnud võivad korduvalt loorvõrku sattuda, seepärast peab näpuga järge ajama, et ühelt linnult mitut vereproovi ei võetaks / Foto: Marko Mägi

Eluea ja IGF-1 vahelisi seoseid ei ole uuritud vabas looduses, sest looduses on isendite sünnist surmani jälgimine äärmiselt keeruline. Küll aga teame, et IGF-1 puudulikkusega emaste laborihiirte eluiga on pikenenud 21%, isastel 40%. Siiski ei maksa unustada nii geneetilise tausta kui keskkonna koosmõju elueale. Näiteks on Lauroni sündroomiga inimeste kääbuskasv tingitud geeniveast, mistõttu ei suuda organism IGF-1 toota. Ecuadoris ei erine aga Lauroni sündroomiga inimeste eluiga populatsiooni keskmisest, sest neil esineb harvem suhkruhaigust, luude hõrenemist ja vähkkasvajaid, kuid samas hukkuvad nad sagedamini õnnetustes ja alkoholismi tõttu.

Kokkuvõtvalt võib praeguste teadmistele tuginedes sedastada: IGF-1 suurendab panustamist sigimisse ja kasvu, kuid seda eluea arvelt. Senised uuringud viitavad, et selline üldine järeldus peab paika nii vabaltelavatel kui ka laboriloomadel.

Kasutan juhust ja küsin Jaanis Lodjakult, kas sportlasi võib võrrelda laboriloomadega, kelle puhul on IGF-1 mõju üsna hästi teada: see kiirendab kasvu ja arengut, kuid lühendab eluiga?

„Inimestel on IGF-1 mõju suhteliselt hästi kirjeldatud ning selle toimel muutub sportlase keha suuremaks, kiiremaks ja tugevamaks. Sportlastel on aga IGF-1 kasutamine keelatud, lubatud on see vaid meditsiinilistel eesmärkidel. IGF-1 kasutamist on täheldatud ka igapäevaselt jõusaali väisajate seas. Siiski on IGF-1 vääral kasutamisel mitmeid kõrvalmõjusid, näiteks suurenenud vähirisk ja ebaproportsionaalne lokaalne kudede (ka lihaste) kasv, harvem allergilised reaktsioonid. Kuigi kõrgenenud IGF-1 taset on seostatud kiirema vananemise ja lühema elueaga, tuleb toonitada, et IGF-1 kasutamise mõju ja kõrvalmõjud on väga individuaalsed.“

Kasutatud allikad:

Lodjak J, Mägi M (2017). Crosstalk between growth and somatic maintenance in young animals. Journal of Avian Biology 48: 1360-1363, doi:10.1111/jav.01519

Lodjak J, Mänd R, Mägi M (2018). Insulin-like growth factor 1 and life-history evolution of passerine birds. Functional Ecology 32: 313– 323, doi:10.1111/1365-2435.12993

Lodjak J, Verhulst S (2020). Insulin-like growth factor 1 of wild vertebrates in a life-history context. Molecular and Cellular Endocrinology 518: 110978, https://doi.org/10.1016/j.mce.2020.110978

Marko Mägi on Tartu Ülikooli ökoloogia ja maateaduste instituudi linnuökoloog

Lisa kommentaar

Sinu e-postiaadressi ei avaldata.