Zytokin

Synonyme: Cytokine
Englisch: cytokine

Definition

Zytokine sind eine inhomogene Gruppe von regulatorischen Peptiden oder Proteinen, die der Signalübertragung zwischen Zellen dienen und deren Proliferation und Differenzierung steuern. Sie werden u.a. von Makrophagen, B-Lymphozyten, T-Lymphozyten, natürlichen Killerzellen (NKs) und Fibroblasten gebildet.

Physiologie

Zytokine entfalten eine autokrine, parakrine und endokrine Wirkung, die in der Bildung sehr komplexer homöostatischer Netzwerke mündet. Ihre Abgrenzung von Hormonen ist Gegenstand laufender wissenschaftlicher Diskussionen, da es Überschneidungen zwischen beiden Gruppen gibt. EPO wird z.B. in der Literatur teils als Hormon, teils als Zytokin geführt.

Während Hormone in nanomolaren Konzentrationen (10^-9 M) vorkommen, die in der Regel nur eine geringe Schwankungsbreite zeigen, bewegen sich Zytokine im picomolaren (10^-12 M) Bereich. Ihre Konzentration kann aber bei Bedarf - z.B. im Rahmen einer Infektion oder eines Traumas - auf das 1.000fache ansteigen. Ein weiterer Unterschied zu Hormonen ist, dass Hormone in der Regel von definierten Drüsenzellen produziert werden, während bestimmte Zytokine (z.B. IL-1) von fast allen kernhaltigen Zellen gebildet werden.

Einteilung

...nach Familie

Interleukine

Interleukine sind Peptidhormone, die vor allem immunologische Vorgänge steuern. Zu ihnen zählen u.a.:

Interleukin-1 (IL-1)
Interleukin-2 (IL-2)
Interleukin-3 (IL-3)
Interleukin-4 (IL-4)
Interleukin-5 (IL-5)
Interleukin-6 (IL-6)
Interleukin-7 (IL-7)
Interleukin-8 (IL-8)
Interleukin-9 (IL-9)
Interleukin-10 (IL-10)
Interleukin-11 (IL-11)
Interleukin-12 (IL-12)
Interleukin-13 (IL-13)
Interleukin-16 (IL-16)
Interleukin-17 (IL-17)
Interleukin-18 (IL-18)
Interleukin-23 (IL-23)

Interferone

Interferone sind Zytokine mit antiviraler und antineoplastischer Wirkung, die von verschiedenen Körperzellen gebildet werden.

IFN-alpha (IFN-α)
IFN-beta (IFN-β)
IFN-gamma (IFN-γ)

Tumornekrosefaktoren

Tumornekrosefaktoren sind Zytokine, die Akute-Phase-Proteine aktivieren. Sie werden überwiegend von Makrophagen ausgeschüttet und beeinflussen u.a. Apoptose, Zellproliferation und Zelldifferenzierung. Wichtige Vertreter sind:

Tumornekrosefaktor alpha (TNF-α)
Lymphotoxin alpha (LT-α, TNF-β)
Lymphotoxin beta (LT-β, TNFγ)

Koloniestimulierende Faktoren

Koloniestimulierende Faktoren (CSF) sind Wachstumsfaktoren, welche die Vermehrung und Reifung von hämatopoetischen Stammzellen beeinflussen.

...nach Syntheseort

Zytokine, die von bestimmen Geweben (Fettgewebe, Muskelgewebe usw.) produziert und sezerniert werden, teilt man häufig in entsprechende Subgruppen ein, z.B.:

Funktionen

Die folgende Tabelle gibt eine Übersicht über wichtige Zytokine und ihre Funktionen:

Zytokin	Entstehungsort	Effekt
IL-1	Makrophagen, B-Lymphozyten	proinflammatorisch, Aktivierung anderer Zyktokine, Aktivierung von B- und T-Lymphozyten sowie Natürlichen Killerzellen, Freisetzung von Prostaglandinen, Aktivierung der Gerinnungskaskade, u.a.
IL-2	T-Lymphozyten	Aktivierung von Lymphozyten
IL-4	T-Lymphozyten	Förderung der IgE-Produktion durch Aktivierung von B-Lymphozyten, Degranulation von Mastzellen
IL-6	Makrophagen, Monozyten, T-Zellen, Keratinozyten, Mastzellen, Fibroblasten, Endothelzellen	Aktivierung von Akute-Phase-Proteinen im Rahmen der unspezifischen Immunantwort
IL-10	Makrophagen, Lymphozyten	Hemmung von T-Zell-Proliferation, Hemmung der Synthese anderer Zytokine
IFNα	Leukozyten, natürliche Killerzellen, Fibroblasten	pyrogen, antiviral, Hemmung der T-Zell-Proliferation, Verringerung der HLA-II-Expression
IFNβ	Leukozyten, natürliche Killerzellen, Fibroblasten	pyrogen, antiviral, Hemmung der T-Zell-Proliferation, Verringerung der HLA-II-Expression
IFNγ	Leukozyten, natürliche Killerzellen, Fibroblasten	antiviral, Unterstützung der Makrophagen
TNFα	Makrophagen	pyrogen, Aktivierung der Gerinnungskaskade, gesteigerte Phagozytose
TNFβ	T-Lymphozyten	pyrogen, Aktivierung der Gerinnungskaskade, gesteigerte Phagozytose
G-CSF	Monozyten, T-Zellen, Makrophagen	gesteigerte Myelopoese
GM-CSF	Monozyten, Makrophagen	Steigerung von Phagozytose und Zytotoxizität, Differenzierung hämatopoetischer Stammzellen
M-CSF	Makrophagen	Steigerung von Phagozytose und Zytotoxizität, Differenzierung hämatopoetischer Stammzellen

Zytokinrezeptoren

Zytokine lösen ihre Wirkung über Zytokinrezeptoren aus, welche die extrazellulären Signale in die Zellen übertragen. Dadurch sind sie an der Regulation zellulärer Prozesse beteiligt. Durch die Bindung spezifischer Zytokine lösen die Rezeptoren verschiedene Signalkaskaden im Zellinneren aus, etwa den JAK-STAT-Signalweg. Je nach Rezeptor- und Zelltyp variiert die biologische Antwort, führt aber im Allgemeinen zur Expression regulatorischer Proteine, die z.B. den Zellzyklus, die Proliferation, inflammatorische Prozesse oder die Freisetzung von Immunmediatoren steuern.

Man unterscheidet verschiedene Gruppen von Zytokinrezeptoren, u.a.:

Typ-I-Zytokinrezeptoren
Typ-II-Zytokinrezeptoren
TNF-Rezeptor-Superfamilie
Chemokinrezeptoren (7TMHR)
TGF-beta-Rezeptoren
Mitglieder der Immunglobulin-Superfamilie
Rezeptortyrosinkinasen

Klinik

Das Zytokin-Freisetzungssyndrom, kurz CRS, ist durch eine massive Ausschüttung von Zytokinen gekennzeichnet, die durch eine Aktivierung von Leukozyten ausgelöst wird. Es kann im Rahmen bestimmter Erkrankungen oder als unerwünschte Arzneimittelwirkung auftreten. Seine schwerste Verlaufsform ist der Zytokinsturm.

Pharmakologie

Hemmstoffe von Zytokinen bzw. ihrer Rezeptoren, sogenannte Zytokininhibitoren, nutzt man zur Therapie chronisch entzündlicher Erkrankungen. Dabei handelt es sich meist um monoklonale Antikörper. Beispiele sind Adalimumab, Certolizumab, Golimumab, Infliximab oder Tocilizumab.

Umgekehrt können Zytokine für therapeutische Zwecke auch gentechnisch hergestellt werden. Beispiele sind Lenograstim und Hyper-Interleukin-6 (Hyper-IL6).