Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

6.6: 측분비 신호
목차

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
Paracrine Signaling
 
전사물

6.6: Paracrine Signaling

6.6: 측분비 신호

Overview

Paracrine signaling allows cells to communicate with their immediate neighbors via secretion of signaling molecules. The signal only triggers a response in nearby target cells as the signal molecules degrade quickly or are inactivated by nearby cells if not taken up. Prominent examples of paracrine signaling include nitric oxide signaling in blood vessels, synaptic signaling of neurons, the blood clotting system, tissue repair/wound healing, and local allergic skin reactions.

Nitric Oxide Is Involved in Vasodilation and Control of Blood Pressure

One of the essential paracrine signaling molecules is the gas nitric oxide (NO). Nitric oxide is produced by a family of enzymes known as nitric oxide synthases.

Blood vessels contain several layers of cells. The innermost layer of cells is the endothelium. Endothelial cells have nitric oxide synthase, which produces nitric oxide that diffuses in all directions. The nitric oxide that reaches the blood does not contribute to signaling but immediately reacts with biochemicals, such as hemoglobin. Nitric oxide molecules that diffuse in the opposite direction, towards the next layer of the blood vessel, participate in some important signaling.

The layer just exterior to the endothelium is made up of smooth muscle cells. The function of smooth muscle cells is to contract. When these cells contract, they clamp down on the blood vessel, narrowing its diameter and consequently raising blood pressure.

Nitric oxide facilitates the relaxation of smooth muscle cells by engaging in paracrine signaling. This involves nitric oxide binding to guanylate cyclase receptors, which results in increased levels of cyclic guanosine monophosphate (cGMP) in the smooth muscle cells. This leads to smooth muscle relaxation, increasing the vessel diameter. This process is known as dilation, and it lowers blood pressure.

Paracrine Signaling Promotes Blood Clotting

When a blood vessel is damaged and begins to bleed, this means the endothelium has been broken. Broken endothelial tissue releases von Willebrand factor (vWF), which binds to platelets—small white blood cells without nuclei—circulating in the blood. This is a form of paracrine signaling. Meanwhile, collagen fibers under the endothelial cells also bind to platelets. Several other platelet proteins are subsequently activated and released by the platelets. These proteins, in turn, activate more platelets via paracrine signaling. A complex series of reactions between many clotting factors forms a substance known as fibrin, which holds the blood clot together and patches the broken endothelium.

Viagra (Sildenafil) and the Nobel Prize

In 1978, Robert Furchgott discovered a substance that he called “Endothelium-Derived Relaxing Factor.” By the mid-1980s, he had determined that this substance was nitric oxide. Meanwhile, Louis Ignarro independently made the same discovery, and Ferid Murad demonstrated that nitric oxide raises cyclic GMP levels. For this work, Furchgott, Ignarro, and Murad received a shared Nobel Prize in 1998.

In 1989, researchers working for Pfizer developed the drug sildenafil as a blood pressure medication. It quickly became apparent that sildenafil had notable effects on erections, which sparked interest in the drug’s potential to treat erectile dysfunction. Erectile dysfunction is a frequent health problem in middle-aged and older men. This condition occurs due to high blood pressure which affects penile blood vessels. The reason is that the corpus cavernosum (the most blood-filled part of the penis) produces phosphodiesterase type 5 (PDE5). This enzyme specifically degrades cGMP. The new drug potently inhibited PDE5, explaining its activity. Sildenafil was given the brand name Viagra, and sales took off.

개요

파라크리인 시그널링은 세포가 신호 분자의 분비를 통해 직계 이웃과 통신할 수 있게 합니다. 신호는 신호 분자가 빨리 저하되거나 채택하지 않을 경우 근처 세포에 의해 비활성화될 때 가까운 표적 세포에서만 반응을 유발합니다. 파라크리오니신호의 눈에 띄는 예로는 혈관내 산화질소 신호, 뉴런의 시냅스 신호, 혈액 응고 시스템, 조직 수리/상처 치유, 국소 알레르기 피부 반응 등이 있습니다.

산화 질소는 혈관 확장 및 혈압 의 제어에 관여

필수 파라크리아 신호 분자 중 하나는 위 산화질소(NO)입니다. 산화 질소는 산화 질소 신디사이저로 알려진 효소의 가족에 의해 생성됩니다.

혈관은 세포의 여러 층을 포함. 세포의 가장 안쪽 층은 내피입니다. 내피 세포에는 산화 질소 신디하스가 있어 모든 방향으로 확산되는 산화질소를 생성합니다. 혈액에 도달하는 산화 질소는 신호에 기여하지 않지만 헤모글로빈과 같은 생화학 물질과 즉시 반응합니다. 반대 방향으로 확산되는 산화질소 분자는 혈관의 다음 층을 향해 몇 가지 중요한 신호에 참여합니다.

내피성으로 바외관을 하는 층은 매끄러운 근육 세포로 구성됩니다. 부드러운 근육 세포의 기능은 계약하는 것입니다. 이 세포가 수축할 때, 그(것)들은 혈관에 아래로 고정하고, 그것의 직경을 좁히고 결과적으로 혈압을 올리는.

산화 질소는 파라크리인 신호에 참여하여 부드러운 근육 세포의 이완을 용이하게합니다. 이것은 매끄러운 근육 세포에 있는 순환 구아노신 단인산염 (cGMP)의 증가한 수준에 귀착되는 과자 cyclase 수용체에 산화질소 결합을 관련시킵니다. 이것은 매끄러운 근육 이완으로 이끌어 내고, 혈관 직경을 증가시습니다. 이 과정은 팽창으로 알려져 있으며 혈압을 낮춥니다.

파라크리인 시그널링은 혈액 응고를 촉진합니다.

혈관이 손상되어 출혈되기 시작하면 내분이 부러졌음을 의미합니다. 깨진 내피 조직은 혈소판에 결합폰 윌레브란트 인자 (vWF)를 방출 - 핵없이 작은 백혈구 - 혈액에서 순환. 이것은 파라크리인 신호의 한 형태입니다. 한편, 내피 세포 하에서 콜라겐 섬유도 혈소판에 결합한다. 몇몇 그밖 혈소판 단백질은 혈소판에 의해 이후에 활성화되고 풀어 놓입니다. 이 단백질은 차례로, 파라크리인 신호를 통해 더 많은 혈소판을 활성화합니다. 많은 응고 요인 사이 반응의 복잡한 시리즈는 함께 혈전을 유지하고 깨진 내피를 패치 피브린으로 알려진 물질을 형성한다.

비아그라 (실데나필) 및 노벨상

1978년, 로버트 퍼치고트는 자신이 "내피에서 파생된 릴렉스 팩터"라고 불리는 물질을 발견했습니다. 1980 년대 중반에 의해, 그는이 물질이 산화 질소라고 결정했다. 한편, 루이 이그나로는 독립적으로 동일한 발견을 했고, 페리드 무라드는 산화질소가 순환GMP 수준을 높인다는 것을 보여주었습니다. 이 작품을 위해 푸르치고트, 이그나로, 무라드는 1998년 공동 노벨상을 수상했다.

에서 1989, 화이자에 대 한 작업 연구원은 혈압 약물으로 약물 실데나필개발. 그것은 신속 하 게 실데나필 발기에 주목할 만한 효과 했다 명백 해졌다, 발기 부전을 치료 하는 약물의 잠재력에 대 한 관심을 촉발. 발기 부전은 중년 및 노인에서 빈번한 건강 문제. 이 조건은 음경 혈관에 영향을 미치는 고혈압 때문에 생깁니다. 그 이유는 코퍼스 카버노섬 (음경의 가장 피가 채워진 부분)이 인포스포스테르세아제 유형 5 (PDE5)를 생산하기 때문입니다. 이 효소는 특히 cGMP를 저하시다. 새로운 약물 강력 하 게 PDE5 억제, 그것의 활동을 설명. 실데나필은 브랜드 이름 비아그라를 받았고, 판매가 시작되었습니다.


추천 독서

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter