G-CSF

G-CSF è un ormone peptidico che stimola la formazione di granulociti. È quindi di grande importanza per la funzione del sistema immunitario. L'ormone viene anche somministrato come farmaco a pazienti con un sistema immunitario gravemente indebolito per stimolare la produzione di neutrofili.

Cos'è il G-CSF?

G-CSF è l'abbreviazione del nome Fattore stimolante le colonie di granulociti. È un ormone peptidico che stimola la formazione di granulociti da cellule staminali pluripotenti. Il fattore stimolante le colonie di granulociti appartiene alle citochine.

In generale, le citochine sono proteine ​​responsabili della proliferazione delle cellule immunitarie e quindi controllano la risposta immunitaria. Esistono diversi tipi di citochine. L'ormone peptidico G-CSF è uno dei fattori stimolanti le colonie. In termini chimici, il G-CSF umano è una glicoproteina composta da 174 amminoacidi, mentre a 133 c'è l'amminoacido treonina, che è glicosilata nel suo gruppo idrossile. La porzione non proteinogenica della molecola nel sito glicosilato è circa il quattro percento del peso molecolare. È costituito dai componenti acido α-N-acetil-neuraminico, N-acetil-galattosamina e β-galattosio.

La glicosilazione ha un effetto stabilizzante sulla proteina. Allo stesso tempo, svolge anche un ruolo importante in alcune funzioni, come l'attivazione dei granulociti maturi per combattere le attuali fonti di infezione. G-CSF contiene anche due ponti disolfuro, che determinano la struttura secondaria della proteina. Il gene codificante per G-CSF si trova sul cromosoma 17 nell'uomo.

Funzione, effetto e compiti

Come accennato in precedenza, il G-CSF è un fattore importante nel sistema immunitario. Stimola le cellule progenitrici immature del sistema emopoietico (sistema ematopoietico o pre-CFU) a differenziarsi e proliferare. Ciò significa che le cellule staminali pluripotenti indifferenziate sotto l'influenza di G-CSF si differenziano in granulociti e si moltiplicano attraverso la divisione cellulare.

I granulociti sono globuli bianchi neutrofili che agiscono come i cosiddetti fagociti. Questi diventano efficaci quando l'organismo viene infettato dai batteri. Con ogni infezione batterica, i fagociti si moltiplicano dalle cellule progenitrici indifferenziate. Il G-CSF stimola anche i granulociti maturi a spostarsi verso le fonti di infezione per uccidere i batteri presenti. In questa funzione, la molecola è supportata dal suo residuo legato alla glicosilazione. Alla fonte dell'infezione, il G-CSF può quindi aumentare la formazione di perossido di idrogeno nei granulociti, il che rende ancora più efficace l'uccisione dei batteri.

Una terza funzione del G-CSF è quella di far staccare le cellule progenitrici ematopoietiche dal loro ambiente nel midollo osseo. Di conseguenza, alcune di queste cellule entrano nel sangue periferico. Con l'aiuto di ulteriori dosi di G-CSF, questo processo può essere ripetuto, per cui le cellule staminali pluripotenti si accumulano nel sangue. Questo processo è noto anche come aferesi. L'aferesi si è dimostrata utile per i donatori di cellule staminali o per i pazienti esposti a chemioterapia intensa. In questo modo, i pazienti chemioterapici possono avere il proprio sangue arricchito di cellule staminali nuovamente trapiantate.

I donatori di cellule staminali, d'altra parte, possono effettuare una normale donazione di sangue invece di una donazione di midollo osseo. G-CSF serve quindi come sostanza medicinale ed è utilizzato nella neutropenia cronica (riduzione dei granulociti neutrofili), nella chemioterapia o nei trapianti di cellule staminali.

Istruzione, occorrenza, proprietà e valori ottimali

G-CSF è integrato nella complessa rete omeostatica dell'organismo. Il fattore stimolante le colonie di granulociti fa parte sia del sistema immunitario che del sistema endocrino. Le cellule staminali pluripotenti del midollo osseo e i granulociti neutrofili maturi hanno recettori per G-CSF.

Quando necessario, le proteine ​​del G-CSF si legano ai recettori e quindi assicurano che il loro effetto si dispieghi. Ogni organismo forma il proprio G-CSF. Tuttavia, se la necessità aumenta, come nel caso di infezioni gravi, chemioterapia o immunodeficienza generale, potrebbe essere necessario iniettare l'ormone per via sottocutanea. I farmaci ben noti sono pegfilgrastim e lipegfilgrastim. Questi sono prodotti in modo ricombinante da alcune cellule di mammiferi come le cellule CHO (ovaio di criceto cinese) o da Escherichia coli. Le sequenze amminoacidiche sono identiche in entrambe le forme di produzione.

Potrebbero esserci differenze nella glicosilazione. Tuttavia, i prodotti più recenti sono glicosilati nella stessa posizione del G-CSF originale. Alcune forme di trattamento come la PEGilazione aumentano la resistenza e l'emivita dei farmaci se utilizzati senza modificarne l'efficacia. A tal fine, G-CSF è legato chimicamente al polietilenglicole.

Malattie e disturbi

Ci possono essere anche effetti collaterali quando si utilizza G-CSF. I dolori ossei e muscolari sono i più comuni. Questo è spesso accompagnato da nausea, vomito, perdita di appetito e diarrea. Possono verificarsi anche infiammazioni delle mucose e perdita di capelli. I reclami sono il risultato della maggiore formazione di neutrofili, che poi innescano un aumento delle reazioni immunitarie.

Le infiltrazioni nei polmoni, che tra le altre cose provocano tosse, mancanza di respiro e febbre, sono osservate meno frequentemente. Questo può anche portare alla cosiddetta sindrome da distress respiratorio acuto (ARDS), che indica un'intensa reazione dei polmoni a fattori esterni dannosi. La milza può ingrossarsi così tanto da rompersi. Un altro sintomo è l'aumento della leucocitosi, cioè l'aumento della formazione di globuli bianchi. In presenza di anemia falciforme, il G-CSF non deve essere utilizzato perché, secondo uno studio americano, qui possono verificarsi gravi effetti collaterali, alcuni dei quali portano anche a insufficienza multiorgano.

Tuttavia, molti studi dimostrano anche che i sintomi sono generalmente reversibili. Dopo aver interrotto la terapia con G-CSF, anche gli effetti collaterali scompaiono. Sebbene vi sia una maggiore formazione di neutrofili durante il trattamento con G-CSF, gli studi finora non hanno riscontrato alcun aumento del rischio di sviluppare leucemia.