Ursprung und Synthese
Zytokingene sind induzierbar. Die Hauptproduzenten von IL-1 sind aktivierte Makrophagen und Monozyten im Entzündungsherd. Zu Beginn wird die Synthese durch wenige Gewebemakrophagen ausgelöst, aber mit zunehmender Migration von Leukozyten aus dem Blut steigt die Zahl der produzierenden Zellen rasant an. Nicht-immunologische Zellen (Endothel, Fibroblasten, Glia) können IL-1 ebenfalls bei Stimulation durch mikrobielle Produkte sekretieren.
Die Kinetik der Freisetzung verläuft recht schnell:
- Die mRNA-Expression beginnt nach 15–30 Minuten.
- Das Protein tritt nach 30–60 Minuten im Zytoplasma auf.
- Die Maximalkonzentration im extrazellulären Raum wird nach 3–4 Stunden erreicht.
- Die Synthese dauert nicht lange – in der Regel etwas mehr als einen Tag für eine bestimmte Zelle.
Vertreter der IL-1-Familie
Die Familie umfasst über 11 Moleküle, von denen jedoch fünf als aktiv gelten: IL-1α, IL-1β, IL-1RA (Rezeptorantagonist), IL-18 und IL-33.
Traditionell versteht man unter IL-1 zwei Moleküle: IL-1α und IL-1β. Sie weisen auf Aminosäurebene eine Homologie von 26 % auf, binden an denselben Rezeptor und entfalten identische Wirkungen. Sie werden zunächst als inaktive Vorläufermoleküle mit einer Masse von 30 kDa ohne Signalpeptid synthetisiert und nach Abspaltung eines Kettenfragments in die aktiven Formen (18 kDa) überführt.
| Zytokin | Besonderheiten von Processing und Lokalisierung |
|---|---|
| IL-1α | Die Hauptvariante beim Menschen ist die membrangebundene Form (wirkt lokal). Extrazelluläre Proteasen spalten ein Fragment vom sezernierten Molekül ab. |
| IL-1β | Wird in der Zelle in Lysosomen mithilfe des Enzyms IL-1-Konvertase (Caspase-1) aktiviert. |
Rolle des Inflasoms
Das Processing von IL-1β findet in einem speziellen Proteinkomplex statt – dem Inflasom.
Die Ereignisse laufen schrittweise ab:
- Intrazelluläre NLR-Rezeptoren (NOD1, NOD2 etc.) erkennen pathogene Muster.
- Es bildet sich ein Inflasom, das Rezeptoren und inaktive Caspase-1 umfasst.
- Die Bildung des Transkriptionsfaktors NF-κB wird in Gang gesetzt.
- Aktivierte Caspase-1 spaltet das IL-1β-Präkursorprotein.
- Das reife Zytokin (18 kDa) wird nach außen sezerniert.
Signalübertragung und Rezeptoren
Der Rezeptorapparat wird durch zwei Molekültypen repräsentiert:
- IL-1RI – der Hauptrezeptor, wird in geringer Menge exprimiert, weist jedoch eine hohe Affinität zum Zytokin auf. Der intrazelluläre Teil wird durch eine TIR-Domäne repräsentiert.
- IL-1RII – ein Decoy-Rezeptor (Fängerrezeptor) ohne Signaldomäne (bindet IL-1, aktiviert die Zelle jedoch nicht).
Bei der Bindung an IL-1RI wird das Signal über die Moleküle MyD88, IRAK und TRAF6 übertragen, was zur Bildung der Transkriptionsfaktorkomplexe NF-κB und AP-1 führt. Dies aktiviert proinflammatorische Gene. Wichtig ist, dass die synthetisierten Entzündungsprodukte die Zelle dazu bringen, noch mehr IL-1 auszuschütten – es entsteht eine positive Rückkopplungsschleife.
Wirkungen im Organismus
Die Wirkung von IL-1 zielt darauf ab, die Entzündung zu verstärken, ohne dass sich der Erreger im Körper ausbreiten muss.
Lokale Effekte:
- Stimulation der Expression von Adhäsionsmolekülen (fördert den Austritt von Leukozyten aus den Gefäßen).
- Aktivierung der Phagozytose und des Respiratory Burst (oxidativen Burst).
- Veränderung des Gefäßtonus.
Systemische Effekte:
- Leber: Stimulation der Synthese von Akute-Phase-Proteinen.
- Hypothalamus: Erhöhung der Körpertemperatur (Fieber).
- ZNS: Schläfrigkeit, Schwäche, Appetitlosigkeit.
- Knochenmark: Stimulation der Hämatopoese und Ausstrom von Neutrophilen ins Blut (Linksverschiebung).
Ein Überschuss an IL-1 kann Knorpel und Knochen zerstören (z. B. bei rheumatoider Arthritis) oder zu schweren Zuständen führen, die einem septischen Schock ähneln.
Kurz gefasst: Antworten auf Fragen zum Thema
Welche Proteine sind Bestandteil des Inflasoms?
- Inaktive Caspase-1 (Caspase-1) – ein intrazelluläres Enzym, das das Processing des Interleukin-1-Präkursors gewährleistet.
- NLR-Familienrezeptoren (NLR) – intrazelluläre Rezeptorproteine (einschließlich NOD1, NOD2, IPAF u. a.), die pathogen-assoziierte molekulare Muster erkennen.
Fragen aus Vorlesungen und Prüfungen
Worin unterscheidet sich IL-1α von IL-1β?
Sie binden an denselben Rezeptor und wirken identisch, jedoch ist IL-1α häufig in der Membran verankert und wird extrazellulär aktiviert, während IL-1β intrazellulär mithilfe von Caspase-1 als Bestandteil des Inflasoms aktiviert wird.
Was ist der IL-1-Rezeptorantagonist (IL-1RA)?
Dies ist ein Protein, das an den IL-1RI-Rezeptor bindet, aber kein Signal weiterleitet. Es wird von denselben Zellen produziert und dient dazu, die systemischen Effekte von IL-1 zu dämpfen und den Organismus vor einer überschießenden Entzündung zu schützen.
Welche Zellen produzieren Interleukin-1?
Die Hauptquellen sind aktivierte Makrophagen und Monozyten im Entzündungsherd. Bei Stimulation können es auch Neutrophile, dendritische Zellen, Lymphozyten, Endothel und Fibroblasten abgeben.
Was es zum Thema noch zu wiederholen gibt
- Besonderheiten des Decoy-Rezeptors IL-1RII
- Eigenschaften und Funktionen des Zytokins IL-18
- Die Rolle von Interleukin-33 (IL-33) bei allergischen Prozessen
- Wechselwirkung von IL-18 und IL-12 bei der Interferon-gamma-Produktion
- Amphifikation des Entzündungssignals
Arbeiten Sie das Thema komplett im Kurs „Immunologie“ durch
Hier ist die Zusammenfassung. Im Kurs finden Sie alles, was in Vorlesung und Prüfung gefragt wird.
- Das vollständige Methodik-Skript zum Thema „Interleukin-1“ und 723 weitere Seiten des Fachgebiets
- Aufgaben und Tests nach jedem Thema – wie beim Kolloquium
- Der KI-Tutor beantwortet Ihre Fragen zum Thema jederzeit
- 23 Videolektionen zum Fach
Weitere Themen des Abschnitts „Angeborene Immunität“
Das Material wurde von Dozenten von WhiteCoat Pro nach dem Lehrplan medizinischer Hochschulen erstellt. Es hat Bildungscharakter.