G-CSF

G-CSF je peptidový hormón, ktorý stimuluje tvorbu granulocytov. Preto má veľký význam pre funkciu imunitného systému. Hormón sa tiež podáva ako liečivo pacientom so silne oslabeným imunitným systémom na stimuláciu produkcie neutrofilov.

Čo je to G-CSF?

G-CSF je skratka názvu Faktor stimulujúci kolónie granulátov, Je to peptidový hormón, ktorý stimuluje tvorbu granulocytov z pluripotentných kmeňových buniek. Faktor stimulujúci kolónie granulocytov patrí medzi cytokíny.

Vo všeobecnosti sú cytokíny proteíny, ktoré sú zodpovedné za proliferáciu imunitných buniek, a teda regulujú imunitnú odpoveď. Existujú rôzne typy cytokínov. Peptidový hormón G-CSF je jedným z faktorov stimulujúcich kolónie. Z chemického hľadiska je ľudský G-CSF glykoproteín tvorený 174 aminokyselinami, na 133 je aminokyselina treonín, ktorý je glykozylovaný na svojej hydroxylovej skupine. Neproteinogénna časť molekuly v glykozylovanom mieste je približne štyri percentá molekulovej hmotnosti. Skladá sa zo zložiek a-N-acetyl-neuramínová kyselina, N-acetyl-galaktozamín a β-galaktóza.

Glykozylácia má stabilizačný účinok na proteín. Zároveň hrá dôležitú úlohu pri určitých funkciách, napríklad pri aktivácii zrelých granulocytov v boji proti súčasným zdrojom infekcie. G-CSF tiež obsahuje dva disulfidové mostíky, ktoré určujú sekundárnu štruktúru proteínu. Kódujúci gén pre G-CSF sa nachádza na chromozóme 17 u ľudí.

Funkcia, účinok a úlohy

Ako už bolo uvedené, G-CSF je dôležitým faktorom imunitného systému. Stimuluje nezrelé progenitorové bunky krvotvorného systému (hematopoetický systém alebo pre-CFU) na diferenciáciu a množenie. To znamená, že nediferencované pluripotentné kmeňové bunky pod vplyvom G-CSF sa diferencujú na granulocyty a množia sa prostredníctvom bunkového delenia.

Granulocyty sú neutrofilné biele krvinky, ktoré pôsobia ako tzv. Fagocyty. Tieto sú účinné, keď je organizmus infikovaný baktériami. Pri každej bakteriálnej infekcii sa fagocyty množia z nediferencovaných progenitorových buniek. G-CSF tiež stimuluje zrelé granulocyty, aby sa presúvali k zdrojom infekcie, aby tam usmrtili baktérie. V tejto funkcii je molekula podporovaná zvyškom viazaným na glykozyláciu. Pri zdroji infekcie môže G-CSF teda zvýšiť tvorbu peroxidu vodíka v granulocytoch, čo ešte viac zabíja ničenie baktérií.

Treťou funkciou G-CSF je spôsobiť, že sa krvotvorné progenitorové bunky odpojia od svojho prostredia v kostnej dreni. V dôsledku toho sa niektoré z týchto buniek dostanú do periférnej krvi. S pomocou ďalších dávok G-CSF sa tento proces môže opakovať, pričom sa pluripotentné kmeňové bunky akumulujú v krvi. Tento proces sa tiež nazýva aferéza. Aferéza sa ukázala ako užitočná pre darcov kmeňových buniek alebo pre pacientov vystavených intenzívnej chemoterapii. Týmto spôsobom môžu mať pacienti chemoterapie obohatenú svoju krv obohatenú kmeňovými bunkami.

Na druhej strane darcovia kmeňových buniek môžu namiesto darovania kostnej drene darovať normálnu krv. G-CSF preto slúži ako liečivá látka a používa sa pri chronickej neutropénii (redukcia neutrofilných granulocytov), ​​pri chemoterapii alebo pri transplantácii kmeňových buniek.

Vzdelávanie, výskyt, vlastnosti a optimálne hodnoty

G-CSF je integrovaný do komplexnej homeostatickej siete organizmu. Faktor stimulujúci kolónie granulocytov je súčasťou imunitného systému aj endokrinného systému. Pluripotentné kmeňové bunky kostnej drene a zrelé neutrofilné granulocyty majú receptory pre G-CSF.

V prípade potreby sa proteíny G-CSF viažu na receptory, a tak zabezpečujú, že sa ich účinok rozvinie. Každý organizmus tvorí svoj vlastný G-CSF. Ak sa však potreba zvýši, napríklad pri závažných infekciách, chemoterapii alebo všeobecnej imunodeficiencii, môže byť potrebné podať hormón subkutánne. Známe lieky sú pegfilgrastím a lipegfilgrastím. Tieto sa vyrábajú rekombinantne z určitých buniek cicavcov, ako sú bunky CHO (vaječník čínskeho škrečka) alebo z Escherichia coli. Aminokyselinové sekvencie sú identické v oboch produkčných formách.

Môžu existovať rozdiely v glykozylácii. Avšak novšie produkty sú glykozylované v rovnakej polohe ako pôvodný G-CSF. Niektoré formy spracovania, ako je PEGylácia, zvyšujú rezistenciu a polčas rozpadu liečiv pri použití bez zmeny ich účinnosti. Na tento účel je G-CSF chemicky viazaný na polyetylénglykol.

Choroby a poruchy

Pri použití G-CSF sa môžu vyskytnúť aj vedľajšie účinky. Najčastejšie sa vyskytujú bolesti kostí a svalov. Toto je často sprevádzané nevoľnosťou, zvracaním, stratou chuti do jedla a hnačkou. Môže dôjsť aj k zápalu slizníc a vypadávaniu vlasov. Tieto ťažkosti sú výsledkom zvýšenej tvorby neutrofilov, ktoré potom vyvolávajú zvýšené imunitné reakcie.

Infiltráty v pľúcach, ktoré okrem iného spôsobujú kašeľ, dýchavičnosť a horúčku, sa pozorujú menej často. To môže dokonca viesť k takzvanému syndrómu akútnej respiračnej tiesne (ARDS), ktorý naznačuje intenzívnu reakciu pľúc na vonkajšie škodlivé faktory. Slezina sa môže zväčšiť natoľko, že sa pretrhne. Ďalším príznakom je zvýšená leukocytóza, t.j. zvýšená tvorba bielych krviniek. V prípade kosáčikovitej anémie sa G-CSF nesmie používať, pretože podľa americkej štúdie sa tu môžu vyskytnúť závažné vedľajšie účinky, z ktorých niektoré dokonca vedú k zlyhaniu viacerých orgánov.

Mnoho štúdií však tiež ukazuje, že príznaky sú zvyčajne reverzibilné. Po prerušení liečby G-CSF zmiznú aj vedľajšie účinky. Aj keď počas liečby G-CSF existuje zvýšená tvorba neutrofilov, štúdie doteraz nezistili žiadne zvýšené riziko vzniku leukémie.