Interleukin-1

Zuletzt aktualisiert am: 24.10.2017

Autor: Prof. Dr. med. Peter Altmeyer

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Synonym(e)

Acute phase protein inducing factor (APPIF); B cell activating factor (BAF oder BCAF = Il-1α); B cell differentiation factor (BCDF oder BDF); Corneal epithelial cell derived thymocyte activating factor (CETAF); Epidermal cell derived thymocyte activating factor (ETAF); Fibroblast activating factor (FAF); Haematopoietin-1 (H-1; Haematopoietin-1 (H-1 Il-1β); Haptoglobin inducing activity; IL-1; Il-1β); LAF; Leukocyte endogenous mediator (LEM = Il-1α); leukocytic pyrogen (LP); Lymphocyte activating factor; Macrophage derived T cell replacing factor (TRFM); mitogenic protein (MP = Il-1α); Mononuclear cell factor (MCF); Muscle proteolysis-inducing factor (MPIF); Osteoclast activating factor (OAF = Il-1β); Serum amyloid A inducer (SAA inducer); Shymocyte mitogenic protein (TMP); Thymocyte activating factor (TAF); Thymocyte proliferation factor (TPF); Thymocyte stimulating factor (TSF); Tumor inhibitory factor-2 (= Il-1α)

Definition

Interleukin-1  wurde erstmals Mitte des letzten Jahrhunderts als "endogenes Pyrogen" beschrieben. Es wird v.a. von aktivierten Monozyten und Makrophagen, aber auch von anderen Zellen wie Keratinozyten, Endothelzellen, Astrozyten, NK-Zellen, neutrophilen Granulozyten, B-Lymphozyten, T-Lymphozyten, von dendritischen Zellen und versch. Tumorzellen (z.B. Melanomzellen) gebildet.  

Interleukin-1 kommt in zwei unterschiedlichen Formen mit weitgehend gleichartiger Funktion vor: Interleukin-1alpha und Interleukin-1beta. Beide Interleukin-1-Fraktionen werden von unterschiedlichen, auf Chromosom 2 lokalisierten Genen kodiert.

Interleukin-1 kann durch zahlreiche Induktoren und Prozesse gebildet werden, so durch Antigen-Antikörper-Komplexe, durch Lipopolysaccharide, Phytohämagglutinine (Lektine), Muramyldipeptide, durch verschiedene Zytokine wie Interleukin-2 oder TNF (Tumor-Nekrose-Faktor); weiterhin unspezifisch durch Histamin, bakterielle Endotoxine und durch allg. inflammatorische Prozesse.

Inhibiert wird die Produktion von Interleukin-1 über einen endogenen Feedback-Mechanismus. Weiterhin hemmend wirken Interleukin-6 und Prostaglandin E2.

Die biologische Wirkung des Interleukin-1 wird über seine Interleukin-I-Rezeptoren initiiert. Der durch den aktivierten Rezeptor getriggerte Signaltransduktionsweg verläuft über die Adenylat-Zyklase. Die Aktivierung dieses Enzyms führt zu einer Erhöhung des intrazellulären cAMP-Spiegels. Außerdem wird der Transkriptionsfaktor NF-kappaB aktiviert.

Bei den Interleukin-1-Rezeptoren werden 2 unterschiedlich affine Formen unterschieden:

  • Typ 1 (identisch mit CD121a) ist ein hochaffiner, membranständiger Rezeptor bei T-Lymphozyten und anderen Zellen.
  • Typ 2 (identisch mit CD121b) wird auf B-Lymphozyten und myelomonozytären Zellen exprimiert. 

Allgemeine Information

Die Wirkungen von Interleukin-1 an verschiendenen Zellsystemen:

Blut- und Endothelzellen: Durch Beeinflussung von Blut- und Endothelzellen nimmt  Interleukin-1 eine zentrale Rolle bei der Prozessierung von immunologischen Abläufen (z.B. bei Entzündungs- und Wundheilungsprozessen) ein. Hierbei wirkt das Interleukin-1 synergistisch mit anderen Zytokinen. An Endothelzellen Induziert Interleukin-1 die Expression von Zelladhäsionsmolekülen (z.B. ICAM; Adhäsionsmoleküle) und versch. Chemokinen.

T-Lymphozyten: Interleukin-1 aktiviert T-Lymphozyten, v.a. T-Helferzellen. Interleukin-1-aktiviert sernieren diese Interleukin-2.

B-Lymphozyten: Interleukin-1 verstärkt die Proliferation und die Reifung von B-Lymphozyten und initiiert oder beschleunigt hierdurch B-Zell-vermittelte Immunreaktionen.

Makrophagen: Interleukin-1 induziert in Makrophagen die Synthese von Prostaglandin E2 und TNFalpha.

Neutrophile Leukozyten : Interleukin-1 fördert die Migration und Stimulierung von  metabolischen Prozessen.

Hepatozyten: Interleukin-1 induziert die Produktion von Akutphase-Proteinen (z.B. C-reaktives Protein und Fibrinogen).

ZNS: Interleukin-1 nimmt im Gehirn bedeutende Funktionen ein. Das Zytokin kann vermehrt im Hypothalamus nachgewiesen werden und ist mitverantwortlich für die Stimulation des Corticotropin-releasing-Hormon bei inflammatorischen Prozessen. In Astrozyten induziert Interleukin-1 die Bildung von Interleukin-6, TNFalpha und GMCSF. Es ist mit diesen Zytokinen an Fieberreaktionen beteiligt (endogenes Pyrogen).

Osteoklasten/Polyarthritis: Interleukin-1 aktiviert Osteoklasten. Das Zytokin spielt eine bedeutende Rolle in der Pathogenese der Polyarthritis und der rheumatoiden Arthritis. Patienten mit rheumatoider Arthritis weisen eine erhöhte Interleukin-1-Produktion auf. Das Zytokin findet sich v.a. in den entzündeten Gelenken, und wird hier in Chondrozyten abgelagert wird. In einem entzündeten Gelenk führt die Interleukin-1-getriggerte Aktivierung von Osteoklasten zu einem unkontrollierten, fokalen Abbau des Knochens. In die entstehenden Knochenlücken dringt entzündlicher Pannus und verhindert dadurch die physiologisch ablaufende Reparatur.

Chondrozyten: Interleukin-1 lagert sich an Chondrozyten an. Es  induziert die Freisetzung knorpelzerstörender Enzyme und führt damit zum Abbau von Knorpelsubstanz und zur Zerstörung des Gelenks. Intraartikulär injizierte Interleukin-1-Antagonisten werden als eine potenzielle Therapieoption bei Frühformen der Arthrose angesehen.

Epidermis: Interleukin-1alpha (ursprünglich als "ETAF" bezeichnet, spielt eine wichtige Rolle bei der Erhaltung der Hautbarrierfunktion sowie bei diversen Immunreaktionen. Aufgrund seiner Fähigkeit, die Kollagensynthese anzuregen, wird es in der Kosmetikindustrie eingesetzt.

Therapie allgemein

Hinweis(e)

Interleukin-1 ist eine äußerst vielseitige Mediatorsubstanz des Immunsystems. Interaktionen mit Zielzellen erfolgen über Rezeptoren und bewirken zahlreiche, unterschiedliche, Organ-bezogenen Funktionen. Aufgrund der diversen Funktionen resultieren zahlreiche meist auf ein Zelllsystem bezogene Synonyma für dieses inzwischen gut definierte Zytokin, so z.B. "Epidermal cell derived thymocyte activating factor", auch ETAF genannt oder "Fibroblast activating factor", auch FAF u.a.

Literatur
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