G-CSF

  Der Granulozyten-Kolonie stimulierender Faktor (engl. Granulocyte-Colony Stimulating Factor, G-CSF) ist ein Zellhormon, das u.a. bei Entzündungen vom Körper ausgeschüttet wird und die Bildung weißer Blutkörperchen anregt. Dem Mediziner Karl Welte gelang es in den 1980er Jahren das Zellhormon als weltweit erster Forscher zu charakterisieren und seine biologischen Effekte nachzuweisen. So bewirkt nach dem heutigen Stand der Forschung die Gabe von G-CSF, dass sich 1. infektuöse Nebenwirkungen einer Chemotherapie reduzieren lassen (Krebsbehandlung) 2. die Neutropenie durch permanente Substitution der fehlenden Granulozyten therapieren lässt. 3. Stammzellen aus dem Knochenmark lösen und ins periphere Blut gelangen (Knochenmarktransplantation).

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G-CSF stimuliert das Überleben und die Proliferation unreifer Vorläuferzellen des hämatopoetischen Systems (Prä-CFU) und determinierter Progenitorzellen für neutrophile Granulozyten (CFU-GM). G-CSF wird als Medikament gegeben, wenn aufgrund einer Chemotherapie bei Krebserkrankungen die Anzahl bestimmter weißer Blutkörperchen (neutrophiler Granulozyten) auf zu niedrige Werte abzusinken droht und dadurch die Gefahr für Infektionen ansteigt. G-CSF wird in den meisten Fällen prophylaktisch gegeben, bevor die Werte zu weit abgesunken sind. In der Dosierung, die bei der Gabe als Medikament erreicht wird, verkürzt G-CSF auch die Entwicklungszeit von den Vorläuferzellen zu den reifen neutrophilen Granulozyten von ca 7 auf 1,5 Tage.

Weiterhin wirkt G-CSF auch auf die reifen neutrophilen Granulozyten. Diese Zellen besitzen ebenfalls G-CSF-Rezeptoren. Durch G-CSF werden diese Zellen aktiviert und finden chemotaktisch den Weg zu Infektionsherden, wo sie dann die Bakterien aufnehmen und abtöten. Für diese Funktionen der neutrophilen Granulozyten könnte die Glykosylierung von Bedeutung sein. Der Vorgang der Bakterienabtötung wird auch durch G-CSF gesteigert, indem die Superoxid-Produktion in den Zellen erhöht wird.

Eine weitere Wirkung von G-CSF betrifft die hämatopoetischen (blutbildenden) Vorläuferzellen. Hier bewirkt G-CSF die Ablösung der Zellen von ihrer Umgebung im Knochenmark. Aus diesem Grund werden nach der Gabe von G-CSF diese Vorläuferzellen teilweise aus dem Knochenmark in das periphere Blut abgegeben und können hier nachgewiesen werden. Dieser Effekt wird ausgenutzt, indem bei Patienten, die eine hochdosierte Chemotherapie erhalten sollen (oder bei gesunden Blutstammzell-Spendern) G-CSF gegeben wird, und dann die Vorläuferzellen aus dem peripheren Blut gesammelt werden können. Dieser Sammelvorgang heißt Apherese. Nach der hochdosierten Chemotherapie erhalten die Patienten dann entweder die eigenen Blutstammzellen zurück (autologe Transplantation) oder die Blutstammzellen eines bezüglich der Gewebemerkmale passenden Spenders (allogene Transplantation). Diese periphere Blutstammzelltransplantation, die durch die G-CSF-Gabe und die Apherese möglich wurde, hat die Knochenmarktransplantation bereits weitgehend ersetzt.

Struktur

Das humane Glykoprotein besteht aus 178 Aminosäuren, ist an der Hydroxylgruppe des Threonin 133 glykosyliert und besitzt ein Molekülmasse von 19,6 kDa.^[1][2] Die Zuckerkette macht etwa 4 % des Gesamtgewichts aus und besteht aus α-N-Acetyl-Neuraminsäure, β-Galaktose und N-Acetyl-Galaktosamin. Die Zuckerkette des G-CSF spielt eine wesentliche Rolle bei der Stabilität des Proteins und bei der Stimulierung bestimmter Funktionen der neutrophilen Granulozyten. Ein weiteres wesentliches Element der Sekundärstruktur sind zwei Disulfidbrücken. Das Gen von G-CSF liegt auf Chromosom 17 im Genort q11.2-q12.

Medikamente

G-CSF wird heute mit Hilfe der Gentechnik hergestellt (rekombinante DNA). Das Medikament Lenograstim (Granocyte) wird in Ovarialzellen von Hamstern produziert, Filgrastim (Neupogen) durch E. coli.

Quellen

1. ↑ UniProt P09919
2. ↑ : Hill, C.P. et al. (1993): The structure of granulocyte-colony-stimulating factor and its relationship to other growth factors. In: Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. Bd. 90, S. 5167-5171. PMID 7685117 PDF