Zytokine

Zu den Zytokinen gehören Interleukine, Interferone, Wachstumsfaktoren, Monokine, Tumor-Nekrose-Faktor, chemotaktische Peptide. Das körpereigene Immunsystem schützt uns normalerweise gut gegen Infekte. Das Immunsystem besteht dabei aus im Blut gelösten Bestandteilen wie dem Komplementsystem, den akute Phase Proteinen, und den Zytokinen und den zellulären Bestandteilen wie Monozyten, Makrophagen, Neutrophilen, dendritischen Zellen und natürlichen Killerzellen. Interleukine dienen der Kommunikation zwischen den Leukozyten. der Regulation der Immunabwehr, der Entzündungsreaktion, der Hämatopoese und der Apoptose, sie werden unterteilt in pro-inflammatorische und anti-inflammatorische (die Entzündung fördernde und hemmende). Interferone spielen eine Rolle bei der Immunabwehr viraler Infektionen, der Regulation der Apoptose und der Proliferationshemmung. Chemokine wirken als Migrations-auslösende chemotaktische Faktoren. Alle Zytojine sind Polypeptide mit Molekulargewichten von 15-25 kDa, und werden nach auslösenden Noxen, z. B. Verletzungen, Infektionen oder Stress, freigesetzt und dienen der Kommunikation zwischen Zellen. Sie können alle schnell synthetisiert und sezerniert werden, und werden von verschiedenen Zelltypen produziert, sie haben eine extrem hohe Affinität zu ihrem Rezeptor, wirken auf unterschiedliche Zelltypen über spezifische Rezeptoren auf der Oberfläche von Zielzellen. Sie beeinflussen sich gegenseitig und induzieren die Genexpression, Differenzierung, Proliferation, Migration, und Apoptose der Zielzellen. Sie beeinflussen damit alle wesentlichen Zellfunktionen. Sie steuern beispielsweise die COX-2 und damit die Synthese der Prostaglandine aus Arachidonsäure und spielen damit eine wichtige Rolle in jeder Entzündungsreaktion im Körper. Die Komponenten des Immunsystems müssen gut auf einander abgestimmt arbeiten. Wenn dies nicht geschieht, kann sich unter Umständen der Infekt ungebremst ausbreiten oder die Immunantwort kann übersteigert sein und damit körpereigenes Gewebe verletzen oder zerstören, es kann dadurch zu einem Multiorganversagen oder zu einem Gefäßkollaps kommen. Die Entdeckung der in den Körper eingedrungen Krankheitserreger erfolgt mit speziellen Rezeptoren, die auf der Oberfläche der Zellen des körpereigenen Immunsystems lokalisiert sind. Bestimmte dieser Rezeptoren erkennen dabei Strukturmuster, die bei vielen Mikroorganismen in ähnlicher Form vorkommen. Diese molekularen Strukturen der Krankheitserreger schließen so genannte Endotoxine (Lipopolysaccharide, Bausteine der bakteriellen Zellmembran), Peptidoglykane, Lipoteichoinsäure, Lipopeptide, Flagellin, Mannan, und virale RNA ein. Diese Strukturen sind bei den Mikroorganismen überlebenswichtig und verändern sich deshalb wenig durch Mutationen. Wenn solche Substanzen an die Rezeptoren gebunden sind, aktivieren sie einige Signalwege in der Zelle, dies führt zu einer Aktivierung von Transkriptionsfaktoren (NF-B, AP-1, Fos, Jun). Die Transkriptionsfaktoren kontrollieren die Expression der Immunantwortgene und führen zur Freisetzung zahlreicher Effektormoleküle darunter den Zytokinen. Zytokine spielen eine sehr wichtige Rolle in der Koordination der Immunantwort des Körpers auf eindringende Krankheitserreger aber auch bei Autoimmunprozessen. Zytokine spielen im Immunsystem und bei der Infektabwehr generell eine wichtige Rolle. Ein Beispiel ist der Makrophagen-Migrationshemmende Faktor. Dieser spielt eine wichtige Rolle bei der Immunität gegen Krankheitserreger und bei der Entstehung einer Sepsis. Dieser Faktor wird in großen Mengen vom Immunsystem, endokrinen, und Epithelzellen freigesetzt, eine rasche Freisetzung erfolgt nach Kontakt mit mikrobiellen Substanzen aber auch mit anderen entzündungsauslösenden Zytokinen. Crit Care Med 2001 Jul;29(7 Suppl):S13-5 Zytokine spielen auch bei der Regulation von Zelltod und Überleben der Zellen eine Rolle, darüber hinaus sind sie bei der Zelldifferenzierung von Bedeutung. Die Zytokinexpression im Nervensystem wurde bisher überwiegend im Kontext autoimmunologischer und entzündlicher Erkrankungen wie der experimentell autoimmunen Enzephalomyelitis und der Multiplen Sklerose gesehen. Dort sind Zytokine an der Entstehung, Ausbreitung und Limitierung der Entzündungsreaktion maßgeblich beteiligt. Zytokine- hemmende oder neutralisiernde Faktoren oder Substanzen die die Produktion von Zytokinen hemmen werden gegenwärtig ebenso erforscht, wie der Einsatz von verschiedenen Zytokinen in der Behandlung. Interferone werden bespielsweise in der Behandlung der Multiplen Sklerose, der Hepatitis C u.a. Krankheiten erfolgreich eingesetzt. Auch bestimmte Wachstumsfaktoren haben schon einen therapeutischen Stellenwert (Stimulation der Hämatopoese). Auch bei nicht-immunologische Schädigungen im Nervensystem, wie Nervenfaserdurchtrennungen, Hirninfarkten und neurodegenerativen Erkrankungen, kommt es zu einer erhöhten Zytokinexpression im Nervensystem. Erforscht wird derzeit auch ob Zytokine eine Rolle bei der Entstehung von Migräne oder Clusterkopfschmerzen spielen. Ein Hinweis darauf ist, dass Clusterkopfschmerzen auf Kortison anspricht. siehe auch NWG 4/99. Bestimmte Zytokine sind in besonderem Maße an der Hirnentwicklung beteiligt. Der Nerve Growth Factor (NGF), Neurotrophine und der Brain Derived Neurotrophic Factor (BDNF) spielen auch im Gehirn des Erwachsenen eine Rolle, sie werden als an der Entstehung von bestimmten Krankheiten bedeutsam angesehen und sollen auch für die Neuroneogenese also das Wachstum von Nervenzellen und Synapsen bedeutsam sein. Ihre Bedeutung bei Erkrankungen wie Depressionen und Schizophrenie wird erforscht.

Quellen / Literatur:

A. Schuld, D. Hinze-Selch, Th. Pollmächer Zytokinnetzwerke bei Patienten mit Schizophrenie und ihre Bedeutung für die Pathophysiologie der Erkrankung, Der Nervenarzt 3/2004, 215-226 Zytokine ausführlich auf Englisch bei COPE(Cytokines Online Pathfinder Encyclopaedia) Cytokine Family Database (dbCFC) Home Page. M. Empl, A. Straube; Zytokine und Kopfschmerzen, DKMG