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6.6: Parakrine Signalgebung
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Parakrine Signalgebung
 
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* Die Textübersetzung erfolgt computergeneriert

6.6: Parakrine Signalgebung

Überblick

Die parakrine Signalgebung ermöglicht es Zellen, mit ihren unmittelbaren Nachbarn über die Sekretion von Signalmolekülen zu kommunizieren. Das parakrine Signal löst nur in nahegelegenen Zielzellen eine Antwort aus. Die Signalmoleküle werden nämlich schnell abgebaut oder von nahegelegenen Zellen inaktiviert, wenn sie nicht absorbiert werden. Bekannte Beispiele für parakrine Signale sind die Stickoxid-Signalisierung in Blutgefäßen, die synaptische Signalisierung von Neuronen, das Blutgerinnungssystem, die Gewebereparatur und lokale allergische Hautreaktionen.

Stickoxid ist an der Vasodilatation und der Kontrolle des Blutdrucks beteiligt

Eines der wesentlichen parakrinen Signalmoleküle ist das Gas Stickstoffmonoxid (NO). Stickstoffmonoxid wird von einer Familie von Enzymen, den sogenannten Stickstoffmonoxid-Synthasen, produziert.

Blutgefäße enthalten mehrere Schichten von Zellen. Die innerste Schicht der Zellen bildet das Endothel. Die Endothelzellen besitzen Stickstoffmonoxid-Synthasen, die Stickstoffmonoxid produzieren. Dieses Stickstoffmonoxid wird in alle Richtungen diffundiert. Stickstoffmonoxid, das ins Blut gelangt, trägt nicht zur Signalisierung bei, sondern reagiert sofort mit Biochemikalien wie z.B. Hämoglobin. Stickoxidmoleküle, die in die entgegengesetzte Richtung, in die nächste Schicht des Blutgefäßes diffundieren, sind an einigen wichtigen Signalvorgängen beteiligt.

Die Schicht direkt außerhalb des Endothels besteht aus glatten Muskelzellen. Die Funktion der glatten Muskelzellen ist es, sich zusammenzuziehen. Wenn sich diese Zellen zusammenziehen, verengen sie das Blutgefäß. Sie verengen also den Durchmesser des Gefäßes und erhöhen so den Blutdruck.

Das Stickstoffmonoxid erleichtert die Entspannung der glatten Muskelzellen durch die parakrine Signalgebung. Dabei bindet Stickstoffmonoxid an Guanylatzyklaserezeptoren, was zu erhöhten Werten von zyklischem Guanosinmonophosphat (cGMP) in den glatten Muskelzellen führt. Dies führt zu einer Entspannung der glatten Muskulatur, wodurch sich der Gefäßdurchmesser wieder vergrößert. Dieser Prozess wird als Dilatation bezeichnet und senkt den Blutdruck.

Parakrine Signalgebung fördert die Blutgerinnung

Wenn ein Blutgefäß beschädigt ist und zu bluten beginnt, bedeutet dies, dass das Endothel aufgebrochen wurde. Das gebrochene Endothelgewebe setzt den von Willebrand-Faktor (vWF) frei, der an Thrombozyten bindet. Thrombozyten sind kleine weiße Blutkörperchen ohne Zellkern, die im Blut zirkulieren. Auch hier findet also eine Form der parakrinen Signalisierung Anwendung. Inzwischen binden auch Kollagenfasern unter den Endothelzellen an die Blutplättchen. Mehrere andere Thrombozytenproteine werden anschließend von den Thrombozyten aktiviert und freigesetzt. Diese Proteine wiederum aktivieren über die parakrine Signalgebung weitere Thrombozyten. Eine komplexe Reihe von Reaktionen zwischen vielen Gerinnungsfaktoren bildet eine Substanz namens Fibrin. Sie hält das Blutgerinnsel zusammen und repariert das gebrochene Endothel.

Viagra (Sildenafil) und der Nobelpreis

1978 entdeckte Robert Furchgott eine Substanz, die er Endothelium-abgeleiteter entspannender Faktor nannte. In der Mitte der achtziger Jahre stellte er fest, dass es sich bei dieser Substanz um Stickstoffmonoxid handelt. Währenddessen machte Louis Ignarro unabhängig davon die gleiche Entdeckung. Der Mediziner Ferid Murad zeigte, dass Stickstoffmonoxid die zyklischen GMP-Werte erhöht. Für diese Arbeit erhielten Furchgott, Ignarro und Murad 1998 einen gemeinsamen Nobelpreis.

Im Jahr 1989 entwickelten Forscher von Pfizer das Medikament Sildenafil als Blutdruckmittel. Es wurde schnell offensichtlich, dass Sildenafil bemerkenswerte Effekte auf die männliche Erektionen hatte. Das entfachte das Interesse daran, den Stoff als Medikament gegen erektile Dysfunktionen einzusetzen. Erektile Dysfunktion ist ein häufiges Gesundheitsproblem bei Männern mittleren und älteren Alters. Diese Störung tritt aufgrund von hohem Blutdruck auf, der die Blutgefäße des Penis beeinträchtigt. Der Grund dafür ist, dass der Schwellkörper (der am meisten mit Blut gefüllte Teil des Penis) Phosphodiesterase Typ 5 (PDE5) produziert. Dieses Enzym baut spezifisch cGMP ab. Das neue Medikament hemmte PDE5 stark, was seine Aktivität erklärt. Sildenafil erhielt den Markennamen Viagra, und seine Verkaufszahlen stiegen enorm.


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