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{{Infobox Protein
| Name = Granulocyte colony-stimulating factor
| Bild = GCSF Crystal Structure.rsh.png
| Bild_legende = Bändermodell des G-CSF Trimer nach {{PDB|1RHG}}
| PDB = {{PDB2|1cd9}}, {{PDB2|1gnc}}, {{PDB2|1pgr}}, {{PDB2|1rhg}}, {{PDB2|2d9q}}
| Groesse = 174 Aminosäuren; 19,06 [[Dalton (Einheit)|kDa]]
| Kofaktor =
| Precursor =
| Struktur =
| Isoformen = 2
| HGNCid = 2438
| Symbol = CSF3
| AltSymbols = G-CSF, GCSF, MGC45931
| OMIM = 138970
| MGIid = 1339751
| UniProt = P09919
| CAS = {{CASRN|143011-72-7|Q72480833}}
| CASergänzend =
| ATC-Code = {{ATC|L03|AA02}} {{ATC|L03|AA10}}
| DrugBank = DB00099
| Wirkstoffklasse =
| EC-Nummer =
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| Reaktionsart =
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| Taxon = [[Amnioten]]
| Taxon_Ausnahme =
| Orthologe = {{Protein Orthologe
| Spezies1 = Mensch
| Spezies2 = Maus
| S1_EntrezGene = 1440
| S1_Ensembl = ENSG00000108342
| S1_RefseqProtein = NP_000750
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| S2_GenLoc_chr = 11
| S2_GenLoc_start = 98517403
| S2_GenLoc_end = 98519719
| S2_Uniprot = Q0VB73
}}
}}

Der '''Granulozyten-Kolonie-stimulierende Faktor''' (engl. ''Granulocyte-Colony Stimulating Factor'', '''G-CSF''') ist ein [[Peptidhormon]], das als [[Cytokin]] unter anderem bei [[Entzündung]]en vom Körper ausgeschüttet wird und die Bildung von [[Granulozyten]] anregt.

== Struktur ==
Das humane [[Glykoprotein]] besteht aus 174<ref>Bernd Mirko Majorek: ''Vorbehandlung von Blutspendern mit G-CSF für die präparative Granulozytapherese.'' Dissertation, Universität Gießen, 2010, {{DNB|1009515918}}.</ref> [[Aminosäuren]], ist an der [[Hydroxygruppe]] des [[Threonin]] 133 [[Glykosylierung|glykosyliert]] und besitzt eine [[Molekülmasse]] von 19,6 kDa.<ref>{{UniProt|P09919}}</ref><ref>C.P. Hill et al.: [http://www.pnas.org/cgi/reprint/90/11/5167.pdf ''The structure of granulocyte-colony-stimulating factor and its relationship to other growth factors.''] (PDF; 956 kB) In: ''Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.'' Band 90, 1993, S. 5167–5171, PMID 7685117.</ref> Die Glykosylierung macht etwa 4 % des Gesamtgewichts aus und besteht aus [[N-Acetylneuraminsäure|α-N-Acetyl-Neuraminsäure]], [[Galactose|β-Galactose]] und N-Acetyl-Galactosamin. Die Glykosylierung 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 [[Disulfidbrücke]]n. Das humane Gen von G-CSF liegt auf [[Chromosom 17 (Mensch)|Chromosom 17]] im [[Genlocus]] q11.2-q12.

== Biologische Funktion ==
G-CSF stimuliert das Überleben und die [[Zellproliferation|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 [[Infektion]]en 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 [[Herd (Medizin)|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 [[Stammzellapherese|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 [[Stammzelltransplantation|Blutstammzelltransplantation]], die durch die G-CSF-Gabe und die Apherese möglich wurde, hat die Knochenmarktransplantation bereits weitgehend ersetzt.

== Rekombinantes G-CSF ==
Als Arzneistoff wird G-CSF [[Rekombinantes Protein|rekombinant]] entweder aus [[CHO-Zellen]] (Lenograstim<ref>{{Substanzinfo|Name=Lenograstim|Wikidata=Q6523037|CAS=135968-09-1|DrugBank=DB13144}}</ref>) oder aus dem Bakterium [[E. coli]] (Filgrastim<ref>{{Substanzinfo|Name=Filgrastim|Wikidata=Q3151081|CAS=121181-53-1|KeinCASLink=1|DrugBank=DB00099}}</ref>) hergestellt. Die [[Aminosäuresequenz]] von Filgrastim und Lenograstim ist identisch, das neuere Lenograstim ist darüber hinaus – dem natürlichen Vorbild entsprechend – an Position 133 glykosyliert.<ref>[http://www.infektio.de/antiinfektiva/neueinführungen-kurzbeschreibungen/lenograstim/ ''Zeitschrift für Chemotherapie'', 1994], letzter Aufruf 1. Januar 2010</ref> Zusätzlich existiert G-CSF auch in [[PEGylierung|PEGylierter]] Form ([[Lipegfilgrastim]] und [[Pegfilgrastim]]).

Der Arzneistoff bewirkt nach dem heutigen Stand der Forschung, dass sich
# [[infektiös]]e Nebenwirkungen einer Chemotherapie reduzieren lassen ([[Krebs (Medizin)|Krebsbehandlung]])
# die [[Neutropenie]] durch permanente Substitution der fehlenden [[Granulozyt]]en therapieren lässt
# [[Stammzelle]]n aus dem [[Knochenmark]] lösen und ins periphere Blut gelangen ([[Stammzelltransplantation]])

== Nebenwirkungen ==
Häufige Nebenwirkungen von G-CSF umfassen Knochen- und Muskelschmerzen sowie diverse unspezifische Beschwerden ([[Übelkeit]], [[Erbrechen]], [[Durchfall]], [[Appetitlosigkeit]], Schleimhautentzündungen, [[Haarausfall]], Laborveränderungen).

Seltene Nebenwirkungen umfassen Infiltrate der [[Lunge]] mit [[Husten]], [[Fieber]] und [[Atemnot]] bis hin zum [[Acute Respiratory Distress Syndrome]] (ARDS), Vergrößerung der [[Milz]] bis hin zur [[Milzruptur]], sowie [[Leukozytose]].<ref name="Karow,Lang-Roth" />

Eine amerikanische Studie warnt darüber hinaus vor der Anwendung bei Patienten mit [[Sichelzellanämie]], da hier schwere Nebenwirkungen bis hin zum [[Multiorganversagen]] häufig zu sein scheinen.<ref>Courtney D. Fitzhugh, Matthew M. Hsieh, Charles D. Bolan, Carla Saenz, John F. Tisdale: ''Granulocyte colony-stimulating factor (G-CSF) administration in individuals with sickle cell disease: time for a moratorium?.'' In: ''Cytotherapy.'' 11, 2009, S. 464–471, [[doi:10.1080/14653240902849788]], {{PMC|2747259}}.</ref>

Das US National Marrow Donor Program untersucht die amerikanischen Knochenmarkspender, die mit Filgrastim behandelt wurden, jährlich nach. Hierbei wurde in einer Kohorte von 4015 Spendern, deren G-CSF-Behandlung zwischen einem und neun Jahren vorüber war, bisher keine erhöhte Inzidenz von Krebserkrankungen festgestellt. [[Leukämie]]fälle wurden in dieser Kohorte keine gefunden.<ref>Confer, Miller: ''Long-term safety of filgrastim (rhG-CSF) administration''. In: ''[[British Journal of Haematology]]'', 137(1), 2007, S. 76–80, {{PMC|1920544}}</ref>
In Reviews wird dies anerkannt, jedoch darauf hingewiesen, dass zum Auffinden eines zehnfach erhöhten Risikos mehr als 2000 Spender über zehn Jahre beobachtet werden müssten.<ref name="Tigue" />

Im August 2013 wies der Hersteller der Präparate Neupogen® und Neulasta® ([[Amgen]]) in einem [[Rote-Hand-Brief]] darauf hin, dass die Behandlung mit Filgrastim/Pegfilgrastim mit dem Risiko von [[Kapillarlecksyndrom]] (capillary leak syndrome, CLS) bei Krebspatienten und gesunden Spendern verbunden ist.<ref>{{Internetquelle |url=http://www.akdae.de/Arzneimittelsicherheit/RHB/Archiv/2013/20130826.pdf |titel=Rote-Hand-Brief von Amgen am 26. August 2013 |format=PDF; 324 kB |abruf=2013-08-26}}</ref>

== Handelsnamen ==
* Filgrastim: Biograstim, Filgrastim HEXAL, Leucita, Neupogen, Nivestim, Ratiograstim, Accofil
* Lenograstim: Granocyte
* Lipegfilgrastim: Lonquex
* Pegfilgrastim: Neulasta, Pelmeg, Pelgraz, Ziextenzo

== Weblinks ==
* {{EPAR|filgrastim|Filgrastim}}

== Literatur ==
* K. Welte et al.: ''Purification and biochemical characterization of human pluripotent hematopoetic colony-stimulating factor''. In: ''[[Proc. Natl. Acad. Sci. USA]]'', 82, 1985, S. 1526–1530
* L. M. Souza et al.: ''Recombinant human granulocyte colony-stimulating factor: effects on normal and leukemic myeloid cells.'' In: ''[[Science]]'', Band 232, Nr. 4746, S. 61–65, PMID 2420009
* G. Ehninger (Hrsg.): ''Neue Trends zu G-CSF in der Onkologie.'' Springer Verlag, 2008, ISBN 978-3-540-49123-1.
* D. Metcalf: ''The colony-stimulating factors and cancer''. In: ''[[Nature Reviews Cancer]]'', Volume 10, 2010, S. 425–434

== Einzelnachweise ==
<references>
<ref name="Karow,Lang-Roth">
{{Literatur
|Autor=Karow, Lang-Roth
|Titel=Pharmakologie und Toxikologie
|Ort=
|Datum=2008}}
</ref>
<ref name="Tigue">
{{Literatur
|Autor=Tigue et al.
|Titel=Granulocyte-colony stimulating factor administration to healthy individuals and persons with chronic neutropenia or cancer: an overview of safety considerations from the Research on Adverse Drug Events and Reports project
|Sammelwerk=[[Bone Marrow Transplant]]
|Nummer=40(3)
|Datum=2007
|Seiten=185–192
|PMID=17563736}}
</ref>
</references>

{{Gesundheitshinweis}}

{{SORTIERUNG:GCSF}}
[[Kategorie:Peptidhormon]]
[[Kategorie:Therapeutisches Verfahren in Hämatologie und Onkologie]]
[[Kategorie:Arzneistoff]]
[[Kategorie:Codiert auf Chromosom 17 (Mensch)]]
[[Kategorie:Abkürzung]]

[[fr:Filgrastim]]

G-CSF - Versionsgeschichte

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