Anno XVI -No. 06 - 2000

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I livelli elevati di granulociti nel sangue osservati a seguito della somministrazione di G-CSF sono basati su diversi effetti. Dopo un'iniziale caduta dei livelli dei neutrofili, probabilmente dovuta all'induzione di una aumentata aderenza all'endotelio capillare, il numero dei neutrofili comincia ad aumentare a causa di un accelerato processo di maturazione e rilascio di cellule mature. Questo processo è seguito da un aumento progressivo nel numero dei granulociti generati da cellule progenitrici nel midollo, che fanno in modo che i livelli dei neutrofili continuino ad aumentare. E' stato possibile seguire nel topo tutti gli organi emopoietici durante le risposte al G-CSF; questi studi hanno documentato un curioso fenomeno. Appena nel midollo aumenta il livello di granulociti, popolazioni eritroidi immature si spostano nella milza che diventa il sito più importante per l'eritropiesi, mantenendo la produzione di eritrociti a livelli inalterati. Nell'uomo la condizione di relativo vuoto di gran parte del midollo presumibilmente evita la necessità di uno spostamento delle popolazioni di globuli rossi.

Prima che questi studi fossero compiuti, alcuni avevano previsto che, siccome le cellule progenitrici non sono capaci di autogenerarsi, le risposte indotte dai CSF sarebbero terminate una volta che le cellule progenitrici disponibili fossero state consumate. Ciò non è stato osservato e nemmeno il numero delle cellule progenitrici è progressivamente diminuito. In effetti, i livelli totali delle cellule progenitrici nel midollo e nella milza aumentano sostanzialmente nel momento in cui le iniezioni di CSF continuano. Ciò è basato sull'aumento della produzione di cellule progenitrici da parte delle cellule staminali e la risposta delle cellule staminali dipende dalla costimolazione da parte del CSF che si sta utilizzando e probabilmente da altri agenti che agiscono sulle cellule staminali.

In qualche misura, le risposte indotte del CSF dipendono non soltanto da azioni dirette determinate da CSF ma da interazioni con altri regolatori presenti nell'organismo. Ciò conferma i precedenti dati in vitro che indicavano l'incidenza della sinergia tra i regolatori e il bisogno delle cellule staminali di essere stímolate da combinazioni di regolatori prima della proliferazione.

Se paragonati ad altri regotatori biologici come IL-1 o IL-2, i CSF hanno dimostrato di non essere estremamente tossici nell'uomo e la loro attività biologica in vivo ha fatto sì che venisse fatto un uso clinico sia di G-CSF, sia di GM-CSF. Né M-CSF, né Multi-CSF sono stati introdotti nella pratica clinica, probabilmente a causa degli effetti trombocitopenici osservati qualche volta con M-CSF e l'occasionale ipersensibilità mostrata verso il Multi-CSF, presumibilmente dovuta all'attivazione dei mastociti. In ogni caso, né con M-CSF, né con Multi-CSF si raggiungono livelli elevati di leucociti come quelli indotti da G-CSF o GM-CSF.

II ruolo dei CSF nelle infezioni

Già all'inizio del XX secolo è stato dimostrato che i pazienti con livelli bassi di neutrofili erano particolarmente a rischio di sviluppare infezioni e, se queste infezioni fossero subentrate, diveniva difficile combatterle anche dopo l'introduzione degli antibiotici. Era stato perciò anticipato che nel momento in cui fossero stati disponibili agenti come i CSF si sarebbe potuto non soltanto stimolare un aumento nella formazione di neutrofili e monociti, ma anche la loro attivazione funzionale; l'uso di questi agenti dovrebbe essere un fattore importante per la prevenzione e la gestione di una serie di infezioni.

Esaurienti studi su animali hanno dimostrato l'efficacia del trattamento con CSF nel ridurre la sensibilità e la mortalità a seguito di infezioni, attraverso l'utilizzo di una varietà di agenti infettivi clinicamente rilevanti. In questi studi, sono stati utilizzati animali con una aumentata sensibilità verso le infezioni, sensibilità rafforzata sia attraverso somministrazione di agenti chemioterapici o irradiazione, sia attraverso l'utilizzo di animali pretrattati con alcol o a livello neonatale. In generale questi animali hanno dimostrato una aumentata resistenza e una maggiore capacità di sopravvivenza. E' emersa in modo chiaro una caratteristica.

Se il trattamento con CSF era cominciato prima dello sviluppo dei microrganismi, si poteva osservare una buona reazione; se, invece, le infezioni si erano sviluppate prima delle iniezioni di CSF, la protezione osservata era decisamente minore o si richiedeva l'utilizzo contemporaneo di antibiotici.

Successive analisi hanno fornito le basi di queste osservazioni.

Come abbiamo già avuto modo di notare, la produzione locale di CSF aumenta rapidamente a seguito dell'ingresso di batteri nei tessuti. In ogni caso, nonostante alcune prove effettuate in vitro che suggeriscono che sia G-CSF, sia GM-CSF sono chemiotattici, l'iniezione locale di CSF non permette di raggiungere aumenti significativi nel numero di granulociti o monociti nella zona di iniezione. Possiamo però presumere che il CSF iniettato localmente attivi subitaneamente quei pochi neutrofili e monociti che sono nelle vicinanze. Le chemiotassine sono i fattori reali che provocano il rilascio di cellule mature dal midollo e che le attraggono al luogo dell'infezione; tra queste IL-8 sembra essere per il momento la più attiva. I CSF iniettati provocano un aumento relativamente lento nei livelli di granulociti e monociti nel sangue basati, alla fine, su una aumentata produzione di cellule nel midollo e nella milza.

La chiave per una risposta efficace a una infezione locale, risiede nella rapidità con cui un numero adeguato, anche se inizialmente relativamente basso, di neutrofili e monociti può raggiungere il luogo dell'infezione. La ragione per cui previe iniezioni di CSF danno migliori risultati risiede nel fatto che i CSF hanno avuto tempo di aumentare la produzione di cellule nel midollo con la generazione di un gran numero di cellule mature disponibili ad un rapido rilascio da parte delle chemiochine.

Le iniezioni di CSF giocano due ruoli abbastanza distinti nel controllo delle infezioni e nell'attivazione della attività funzionale di cellule mature disponibili localmente e la conclusiva produzione di un aumentato numero di cellule mature.

Human GM-GSF

( short-chain 4helix bundle)