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Relationship between IGF-1 and body weight in inflammatory bowel diseases: Cellular and molecular mechanisms involved - 13/11/21

Doi : 10.1016/j.biopha.2021.112239 
Luis G. Guijarro a, b, c, David Cano-Martínez a, M.Val Toledo-Lobo c, d, Patricia Sanmartín Salinas a, María Chaparro b, e, Ana M. Gómez-Lahoz f, Sofía Zoullas a, Rosa Rodríguez-Torres g, Irene D. Román a, Laura Sebastián Monasor a, Lidia Ruiz-Llorente a, María del Carmen Boyano-Adánez a, Iván Guerra h, Marisa Iborra i, José Luis Cabriada j, Luis Bujanda b, k, Carlos Taxonera l, Valle García-Sánchez m, Ignacio Marín-Jiménez n, Manuel Barreiro-de Acosta o, Isabel Vera p, María Dolores Martín-Arranz q, Francisco Mesonero r, Laura Sempere s, Fernando Gomollón t, Joaquín Hinojosa u, Melchor Alvarez-Mon b, f, v, Javier P. Gisbert b, e, , 1 , Miguel A. Ortega c, d, , 1 , Borja Hernández-Breijo a, w, 1,  on behalf of the PREDICROHN study group from GETECCU a
a Department of System Biology, University of Alcalá, Alcalá de Henares, Spain 
b Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Hepáticas y Digestivas (CIBEREHD), Spain 
c Ramón y Cajal Institute of Sanitary Research (IRYCIS), 28034 Madrid, Spain 
d Department of Biomedicine and Biotechnology, University of Alcalá, Alcalá de Henares, Spain 
e Gastroenterology Unit Hospital Universitario de La Princesa, Instituto de Investigación Sanitaria Princesa (IIS-IP), Universidad Autónoma de Madrid, Spain 
f Department of Medicine and Medical Specialities, Faculty of Medicine and Health Sciences, University of Alcalá, Alcalá de Henares, Spain 
g Department of Surgery, Medical and Social Sciences, Faculty of Medicine and Health Sciences, University of Alcalá, Alcala de Henares, Spain 
h Gastroenterology Department, Hospital Universitario de Fuenlabrada & Instituto de Investigación Hospital Universitario La Paz (IdiPaz), Spain 
i Gastroenterology Unit, Hospital Universitario de La Fe (CIBEREHD), Valencia, Spain 
j Gastroenterology Unit, Hospital Universitario de Galdakano, Vizcaya, Spain 
k Department of Gastroenterology. Biodonostia Health Research Institute. Universidad del País Vasco (UPV/EHU). San Sebastián, Spain 
l Gastroenterology Unit, Hospital Universitario Clínico San Carlos and IdISSC, Madrid, Spain 
m Gastroenterology Unit, Hospital Universitario Reina Sofía/Universidad de Córdoba, Spain 
n Gastroenterology Unit, Hospital Universitario Gregorio Marañón e IiSGM, Madrid, Spain 
o Gastroenterology Unit, Hospital Universitario Clínico de Santiago, Santiago de Compostela, Spain 
p Gastroenterology Unit, Hospital Universitario Puerta de Hierro Majadahonda, Madrid, Spain 
q Gastroenterology Unit, Hospital Universitario La Paz, Madrid, Spain 
r Gastroenterology Unit, Hospital Universitario Ramón y Cajal, Madrid, Spain 
s Gastroenterology Unit, Hospital Universitario Alicante, Alicante, Spain 
t Gastroenterology Unit, Hospital Clínico Universitario, Lozano Blesa, IIS Aragón, Zaragoza, Spain 
u Gastroenterology Unit, Hospital Universitario Manises, Valencia, Spain 
v Immune System Diseases-Rheumatology, Oncology Service an Internal Medicine, University Hospital Príncipe de Asturias, Alcalá de Henares, Spain 
w Immuno-Rheumatology Research Group. IdiPaz. Hospital Universitario La Paz, Madrid, Spain 

Corresponding author at: Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Hepáticas y Digestivas (CIBEREHD), Spain.Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Hepáticas y Digestivas (CIBEREHD)Spain.⁎⁎Correspondence to: Faculty of Medicine and Health Sciencies, University of Alcalá, Alcalá de Henares, SpainFaculty of Medicine and Health Sciencies, University of Alcalá,Alcalá de HenaresSpain

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Abstract

Inflammatory bowel diseases (IBD), represented by ulcerative colitis (UC) and Crohn's disease (CD), are characterized by chronic inflammation of the gastrointestinal tract, what leads to diarrhea, malnutrition, and weight loss. Depression of the growth hormone-insulin-like growth factor-1 axis (GH-IGF-1 axis) could be responsible of these symptoms. We demonstrate that long-term treatment (54 weeks) of adult CD patients with adalimumab (ADA) results in a decrease in serum IGF-1 without changes in serum IGF-1 binding protein (IGF1BP4). These results prompted us to conduct a preclinical study to test the efficiency of IGF-1 in the medication for experimental colitis. IGF-1 treatment of rats with DSS-induced colitis has a beneficial effect on the following circulating biochemical parameters: glucose, albumin, and total protein levels. In this experimental group we also observed healthy maintenance of colon size, body weight, and lean mass in comparison with the DSS-only group. Histological analysis revealed restoration of the mucosal barrier with the IGF-1 treatment, which was characterized by healthy quantities of mucin production, structural maintenance of adherers junctions (AJs), recuperation of E-cadherin and β-catenin levels and decrease in infiltrating immune cells and in metalloproteinase-2 levels. The experimentally induced colitis caused activation of apoptosis markers, including cleaved caspase 3, caspase 8, and PARP and decreases cell-cycle checkpoint activators including phosphorylated Rb, cyclin E, and E2F1. The IGF-1 treatment inhibited cyclin E depletion and partially protects PARP levels. The beneficial effects of IGF-1 in experimental colitis could be explained by a re-sensitization of the IGF-1/IRS-1/AKT cascade to exogenous IGF-1. Given these results, we postulate that IGF-1 treatment of IBD patients could prove to be successful in reducing disease pathology.

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Abbreviations : IBDs, UC, CD, GH-IGF-1 axis, ADA, IGF1BP4, AJs, DAI, DSS

Keywords : IGF-1, Inflammatory bowel diseases, Adalimumab


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