G-CSF er et peptidhormon som stimulerer dannelsen av granulocytter. Dermed har den stor betydning i funksjonen til immunsystem. Hormonet blir også gitt som et medikament til pasienter med alvorlig svekket immunsystem for å stimulere dannelsen av nøytrofil hvit blod celler.
Hva er G-CSF?
G-CSF er forkortelse for granulocyttkolonistimulerende faktor. Det er et peptidhormon som stimulerer dannelsen av granulocytter fra pluripotente stamceller. Granulocyttkolonistimulerende faktor tilhører cytokinene. Generelt er cytokiner det proteiner som er ansvarlige for spredning av immunceller og dermed styrer immunresponsen. Det finnes forskjellige typer cytokiner. Peptidhormonet G-CSF er en av de kolonistimulerende faktorene. Kjemisk er human G-CSF et glykoprotein bestående av 174 aminosyrer. Ved posisjon 133 er aminosyren treonin, som er glykosylert i sin hydroksylgruppe. Den ikke-proteinogene delen av molekylet på det glykosylerte stedet utgjør omtrent fire prosent av molekylvekten. Den består av komponentene α-N-acetyl-neuraminsyre, N-acetyl-galaktosamin og β-galaktose. Glykosylering har en stabiliserende innflytelse på proteinet. Samtidig spiller den også en viktig rolle i visse funksjoner som aktivering av modne granulocytter for å bekjempe dagens infeksjonsfokus. Videre inneholder G-CSF fremdeles to disulfider broer, som bestemmer den sekundære strukturen til proteinet. Hos mennesker er kodingen gen for G-CSF ligger på kromosom 17.
Funksjon, effekter og roller
Som nevnt tidligere er G-CSF en viktig faktor i immunsystem. Det stimulerer umodne forløperceller i det hematopoietiske systemet (hematopoietisk system eller pre-CFU) til å differensiere og spre seg. Dette betyr at de udifferensierte pluripotente stamcellene under påvirkning av G-CSF skiller seg ut i granulocytter og spres ved celledeling. Granulocytter er nøytrofile hvite blod celler som fungerer som såkalte scavenger celler. Disse blir effektive når organismen er smittet av bakterie. Enhver bakteriell infeksjon resulterer således i spredning av fagocytter fra udifferensierte stamceller. Videre stimulerer G-CSF også modne granulocytter til å bevege seg til infeksjonssteder for å drepe bakterie der. I denne funksjonen blir molekylet assistert av sin glykosyleringsbundne del. På infeksjonsstedet kan G-CSF dermed forbedre dannelsen av hydrogen peroksid i granulocytter, noe som gjør drap av bakterie enda mer effektiv. En tredje funksjon av G-CSF er å forårsake løsrivelse av hematopoietiske stamceller fra omgivelsene i beinmarg. Dette gjør at noen av disse cellene kan komme inn i periferien blod. Med videre administrasjon av G-CSF, kan denne prosessen gjentas, noe som resulterer i akkumulering av pluripotente stamceller i blodet. Denne prosessen er også kjent som aferese. Aferesis har vist seg nyttig for stamcelledonorer eller for pasienter som gjennomgår intensiv behandling kjemoterapi. På denne måten, kjemoterapi pasienter kan få sitt eget stamcelleberiket blod transplantert tilbake i seg. Stamcelledonorer kan i sin tur gjøre normal bloddonasjon i stedet for a beinmarg donasjon. G-CSF fungerer således som et medikament og brukes i kronisk nøytropeni (reduksjon i nøytrofile granulocytter), kjemoterapieller stamcelletransplantasjon.
Dannelse, forekomst, egenskaper og optimale verdier
G-CSF er involvert i det komplekse homeostatiske nettverket til organismen. Granulocyttkolonistimulerende faktor er en komponent i både immunforsvaret og endokrine system. Beinmarg pluripotente stamceller og modnes nøytrofile granulocytter ha reseptorer for G-CSF. Når det er nødvendig, vil proteiner av G-CSF binder seg til reseptorene og sikrer dermed utfoldelsen av deres effekt. Hver organisme produserer sin egen G-CSF. Imidlertid når behovet øker, som i tilfelle alvorlige infeksjoner, cellegift eller generelt immunsvikt, kan det hende at hormonet må injiseres subkutant. Kjent narkotika er pegfilgrastim og lipegfilgrastim. Disse produseres rekombinant fra visse pattedyrceller som CHO-celler (Chinese Hamster Ovary) eller fra Escherichia coli. Aminosyresekvensene er identiske i begge produksjonsformer. Det kan være forskjeller i glykosylering, men nyere produkter glykosyleres på samme posisjon som den opprinnelige G-CSF. Visse former for prosessering, slik som PEGylering, øker stabiliteten og halveringstiden ytterligere narkotika i bruk uten å endre effekten. For å oppnå dette opprettes en kjemisk binding av G-CSF med polyetylenglykol.
Sykdommer og lidelser
Bivirkninger kan også forekomme ved bruk av G-CSF. Ben og muskler smerte er de vanligste. Disse får ofte selskap av kvalme, oppkast, nedsatt matlyst og diaré. Slimhinne betennelse og håravfall kan også forekomme. Klagene er et resultat av økt dannelse av nøytrofile granulocytter, som deretter utløser økte immunreaksjoner. Sjeldnere observeres infiltrater i lungene og forårsaker hoste, kortpustethet og feber, blant andre symptomer. Dette kan til og med føre til det såkalte Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS), som indikerer en intens reaksjon i lungene på ytre skadelige faktorer. De milt kan forstørres til punktet miltbrudd. Et annet symptom er økt leukocytose, som er økt produksjon av hvite blodceller. G-CSF må ikke brukes i nærvær av sigdceller anemi, siden ifølge en amerikansk studie kan alvorlige bivirkninger forekomme her, noen ganger til og med føre til multippel organsvikt. Imidlertid viser mange studier også at symptomene vanligvis er reversible. Etter seponering av terapi med G-CSF forsvinner også bivirkningene. Selv om det er en økt dannelse av nøytrofil leukocytter under behandling med G-CSF har studier hittil ikke funnet en økt risiko for å utvikle seg leukemi.
