G-CSF är ett peptidhormon som stimulerar bildandet av granulocyter. Det är därför av stor betydelse för immunsystemets funktion. Hormonet ges också som läkemedel till patienter med ett kraftigt försvagat immunsystem för att stimulera produktionen av neutrofiler.
Vad är G-CSF?
G-CSF är förkortningen för namnet Granulocyte Colony Stimulating Factor. Det är ett peptidhormon som stimulerar bildandet av granulocyter från pluripotenta stamceller. Den granulocytkolonistimulerande faktorn tillhör cytokinerna.
I allmänhet är cytokiner proteiner som ansvarar för spridningen av immunceller och därmed kontrollerar immunsvaret. Det finns olika typer av cytokiner. Peptidhormonet G-CSF är en av de kolonistimulerande faktorerna. Kemiskt är human G-CSF ett glykoprotein som består av 174 aminosyror. I position 133 finns aminosyran treonin, som är glykosylerad vid dess hydroxylgrupp. Den icke-proteinogena delen av molekylen på det glykosylerade stället är ungefär fyra procent av molekylvikten. Den består av komponenterna a-N-acetyl-neuraminsyra, N-acetyl-galaktosamin och ß-galaktos.
Glykosyleringen har en stabiliserande effekt på proteinet. Samtidigt spelar det också en viktig roll i vissa funktioner, såsom att aktivera mogna granulocyter för att bekämpa aktuella infektionskällor. G-CSF innehåller också två disulfidbroar, som bestämmer den sekundära strukturen hos proteinet. Den kodande genen för G-CSF är lokaliserad på kromosom 17 hos människor.
Funktion, effekt och uppgifter
Som nämnts tidigare är G-CSF en viktig faktor i immunsystemet. Det stimulerar de omogna stamcellerna i det blodbildande systemet (hematopoetiskt system eller pre-CFU) att differentiera och sprida sig. Detta betyder att de odifferentierade pluripotenta stamcellerna under påverkan av G-CSF differentierar till granulocyter och multiplicerar genom celldelning.
Granulocyter är neutrofila vita blodkroppar som fungerar som så kallade fagocyter. Dessa blir effektiva när organismen är infekterad av bakterier. Med varje bakteriell infektion multipliceras fagocyter från odifferentierade stamceller. G-CSF stimulerar också mogna granulocyter att flytta till infektionskällorna för att döda bakterierna där. I denna funktion stöds molekylen av dess glykosyleringsbundna rest. Vid infektionskällan kan G-CSF därmed öka bildningen av väteperoxid i granulocyterna, vilket gör dödandet av bakterier ännu effektivare.
En tredje funktion av G-CSF är att få de hematopoietiska stamcellerna att lossna från deras miljö i benmärgen. Som ett resultat kommer några av dessa celler in i perifert blod. Med hjälp av ytterligare doser av G-CSF kan denna process upprepas, varigenom pluripotenta stamceller samlas i blodet. Denna process kallas också aferes. Aferes har visat sig vara användbart för stamcellgivare eller för patienter som utsätts för intensiv kemoterapi. På detta sätt kan kemoterapipatienter få sitt eget blod anrikat med stamceller transplanterat igen.
Stamcellgivare kan å andra sidan göra en normal bloddonation istället för en benmärgsdonation. G-CSF fungerar därför som ett medicinskt ämne och används vid kronisk neutropeni (minskning av neutrofila granulocyter), vid kemoterapi eller i stamcellstransplantationer.
Utbildning, förekomst, egenskaper och optimala värden
G-CSF är integrerad i organisationens komplexa homeostatiska nätverk. Den granulocytkolonistimulerande faktorn är en del av både immunsystemet och det endokrina systemet. De pluripotenta stamcellerna i benmärgen och de mogna neutrofila granulocyterna har receptorer för G-CSF.
Vid behov binds proteinerna från G-CSF till receptorerna och säkerställer således att deras effekt utvecklas. Varje organisme bildar sin egen G-CSF. Men om behovet ökar, till exempel vid allvarliga infektioner, kemoterapi eller allmän immunbrist, kan hormonet behöva injiceras subkutant. Välkända läkemedel är pegfilgrastim och lipegfilgrastim. Dessa produceras rekombinant från vissa däggdjursceller, såsom CHO-celler (Chinese Hamster Ovary) eller från Escherichia coli. Aminosyrasekvenserna är identiska i båda produktionsformerna.
Det kan finnas skillnader i glykosylering. Nyare produkter glykosyleras emellertid i samma position som den ursprungliga G-CSF. Vissa behandlingsformer som PEGylering ökar resistensen och halveringstiden för läkemedlen när de används utan att ändra deras effektivitet. För detta ändamål är G-CSF kemiskt bundet till polyetylenglykol.
Sjukdomar och störningar
Det kan också vara biverkningar när du använder G-CSF. Ben- och muskelsmärta är de vanligaste. Detta åtföljs ofta av illamående, kräkningar, aptitlöshet och diarré. Inflammation av slemhinnor och håravfall kan också uppstå. Klagomålen är resultatet av den ökade bildningen av neutrofiler, som sedan utlöser ökade immunreaktioner.
Infiltrater i lungorna, som bland annat orsakar hosta, andnöd och feber, observeras mindre ofta. Detta kan till och med leda till det så kallade akuta andningsbesvärssyndromet (ARDS), vilket indikerar en intensiv reaktion av lungorna på yttre skadliga faktorer. Mjälten kan förstoras så mycket att den brister. Ett annat symptom är ökad leukocytos, dvs. den ökade bildningen av vita blodkroppar. I närvaro av sigdcellanemi får G-CSF inte användas eftersom det enligt en amerikansk studie kan uppstå allvarliga biverkningar här, varav vissa till och med leder till multipel organsvikt.
Men många studier visar också att symtomen vanligtvis är reversibla. Efter avslutad behandling med G-CSF försvinner biverkningarna också. Även om det finns en ökad bildning av neutrofiler under behandling med G-CSF har studier hittills inte hittat någon ökad risk för att utveckla leukemi.
