CXCL11

Chemokine, eine Untergruppe der Zytokine, sind kleine (Größe zwischen 8 und 10 kDa), chemotaktisch wirksame Proteine (Signalproteine). Sie sind bei allen Vertebraten, bei einigen Virusarten und Bakterien verbreitet. Beim Menschen sind derzeit etwa 50 Chemokine bekannt. Ein stark konserviertes Strukturmerkmal aller Chemokine ist eine fixe Gruppe von Cysteinresten, die über 1 oder 2 Disulfidbrücken stabilisiert wird.  Diese strukturelle Schlüsselstellung im Molekül ist für ihre fixe 3-dimensionale Struktur verantwortlich (s.u. Chemokine).

Bei den CC-Chemokinen folgen die Cysteine direkt aufeinander (s. Abb.), bei den CXC-Chemokinen sind sie durch 1, bei den CXXXC-Chemokinen durch  3 andere Aminosäure getrennt. Chemokine werden von einer Vielzahl von Immunzellen produziert und sezerniert. Sie vermitteln ihre Signale mittels spezifischer Chemokin-Rezeptoren über G-Proteine. Die Tatsache, dass Chemokine und ihre Rezeptoren nicht nur auf Entzündungszellen, sondern auch durch Epithelzellen, mesenchymale Zellen, neurogene Zellen, Endothelzellen, auch diverse Tumorzelllinien exprimiert werden, legt die Vermutung nahe, dass sie an zahlreichen regulativen Zellfunktionen partizipieren.

CXCL11, auch C-X-C motif chemokine 11 oder Interferon-inducible T-cell alpha chemoattractant bzw. I-TAC ist ein kleines, inflammatorisches Chemokin aus der Gruppe der CXC-Chemokine, das von verschiedenen Zellsystemen, häufig Interferon-alpha und -gamma getriggert, gebildet und sezerniert wird. So wird das Chemokin sehr prominent in peripheren Leukozyten, in Pankreas- und Leberparenchym exprimiert. In geringeren Mengen wird es im Thymus- , Milz-, Lungen-, Dünndarm- und Prostatagewebe exprimiert.

Das Chemokin wird durch das CXCL11-Gen kodiert, das beim Menschen zusammen mit den Genen für CXCL9 und CXCL10 auf dem Chromosom 4q21.1 lokalisiert ist. 

CXCL11 bindet, wie die homologen Chemokine CXCL9 und CXCL10, an den G-Protein-gekoppelten Chemokin-Rezeptor CXCR3 und wirkt chemotaktisch auf T-Zellen, nicht jedoch für neutrophile Granulozyten. Der CXCR3-Rezeptor wird auch in Pneumozyten und pulmonalen und hepatischen Fibroblasten exprimiert. Eine Variante des CXCR3-Rezeptors wurde beschrieben, die als CXCR3-B bezeichnet wurde (der bisher bekannte CXCL3-Rezeptor soll zukünftig den Namen CXCL3A erhalten). CXCL3B vermittelt die angiostatische Aktivität von CXCR3-Liganden und wirkt auch als funktioneller Rezeptor für CXCL4. Weiterhin bindet CXCL11 an den Chemokin-Rezeptor „CXCR7“.

CXCL11 wird durch zahlreiche Zellen sezerniert, so von Monozyten, neutrophilen Granulozyten, Endothelzellen, Keratinozyten, mesenchymale Zellen, dendritische Zellen,  Hepatozyten, Thyreozyten, Astrozyten und Fibroblasten. Das Chemokin wirkt als Attraktant für Monozyten/Makrophagen, T-Zellen, NK-Zellen, eosinophile Granulozyten und dendritischen Zellen. Es ist involviert in Antitumoraktvitäten, in immunologische antivirale und antibakterielle Reaktionen, in die Inhibition der Neoangiogenese und der Knochenmarksproliferation.

Neuroborreliose:  Bei der Neuroborreliose zeigten sich die Chemokine CXCL11, CXCL10, CXCL9, CXCL12, CXCL13 sowohl im Serum als auch im vor der Therapie Liquor deutlich erhöht, mit abfallenden Werten unter und nach der antibiotischen Behandlung, ein Hinweis für die pathogenetische Bedeutung dieser Chemokine    

Multiple Sklerose: Es ist nachweisbar, dass die CXCL11/CXCR3-Achse bei der schubaktiven MS hochreguliert ist. In einer 1-jährigen Therapiestudie mit Natalizumab war nachweisbar, dass die proinflammatorischen Zytokine wie: Interleukin-1β, IL-2, IL-4, IL-5, IL-6, IL-8, IL-10, TNF-α  zusammen mit den Chemokinen CXCL11, CXCL10, CXCL9, CCL17 und CCL22  signifikant rückläufig waren. Aus diesen Resultaten lassen sich eindeutige Beziehungen zwischen dem Ausmaß der Zytokinexpressionen und dem Aktivitätslevel der MS ableiten. Derartige Zusammenhänge sind nicht als krankheitsspezifisch zu werten, sondern sind auch bei anderen TH1-assoziierten Inflammationen zu erwarten.

Herzinsuffizienz und linksventrikuläre Dysfunktion:  CXCL11 und die homologen Chemokine CXCL-9 und CXCL-10 haben sich als gültige Biomarker für die Entwicklung von Herzinsuffizienz und linksventrikuläre Dysfunktion erwiesen. 

1. Antonelli A et al. (2013) Interferon-α, -β and -γ induce CXCL11 secretion in human thyrocytes: modulation by peroxisome proliferator-activated receptor γ agonists. Immunobiology 218:690-659.  
2. Basset L et al.(2015) Interleukin-27 and IFNγ regulate the expression of CXCL9, CXCL10, and CXCL11 in hepatitis. J Mol Med (Berl) 93(12):1355-67.
3. Liang Y et al. (2017) Serum Monokine Induced by Gamma Interferon Is Associated With Severity of Coronary Artery Disease. Int Heart J 58:24-29.
4. Moniuszko A et al.;(2014) Evaluation of CXCL8, CXCL10, CXCL11, CXCL12 and CXCL13 in serum and cerebrospinal fluid of patients with neuroborreliosis. Immunol Lett 157(1-2):45-50.
5. Torraca V et al.(2015)The CXCR3-CXCL11 signaling axis mediates macrophagerecruitment and dissemination of mycobacterial infection. Dis Model Mech 8:253-269. 
6. Rupertus K et al.;(2014) Interaction of the chemokines I-TAC (CXCL11) and SDF-1 (CXCL12) in the regulation of tumor angiogenesis of colorectal cancer. Clin Exp Metastasis 31:447-459.
7. Vazirinejad R et al.(2014) The Biological Functions, Structure and Sources of CXCL10 and Its Outstanding Part in the Pathophysiology of Multiple Sclerosis.  Neuroimmunomodulation 21:322-330