Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

6.6: Parakrine Signalübertragung
INHALTSVERZEICHNIS

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content.

Education
Paracrine Signaling
 
PROTOKOLLE

6.6: Parakrine Signalübertragung

Überblick

Die parakrine Signalübertragung 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, da diese Signalmoleküle schnell abgebaut oder von nahegelegenen Zellen inaktiviert werden, wenn sie nicht absorbiert werden. Bekannte Beispiele für die parakrine Signalübertragung sind die Stickstoffoxid-Signalisierung in Blutgefäßen, die synaptische Signalisierung von Neuronen, das Blutgerinnungssystem, die Gewebereparatur und lokale allergische Hautreaktionen.

Stickstoffoxid 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 Zellschichten. Die innerste Zellschicht bildet das Endothel. Die Endothelzellen besitzen Stickstoffmonoxid-Synthasen, die Stickstoffmonoxid produzieren. Dieses Stickstoffmonoxid diffundiert in alle Richtungen. Stickstoffmonoxid, das ins Blut gelangt, trägt nicht zur Signalübertragung bei, sondern reagiert sofort mit Biochemikalien wie z.B. Hämoglobin. Stickstoffoxid, die in die entgegengesetzte Richtung diffundieren, in die nächste Schicht des Blutgefäßes, sind an einigen wichtigen Signalvorgängen beteiligt.

Die Schicht 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 verkleinern also den Durchmesser des Gefäßes und erhöhen so den Blutdruck.

Das Stickstoffmonoxid ermöglicht die Entspannung der glatten Muskelzellen durch die parakrine Signalübertragung. Dabei bindet Stickstoffmonoxid an Guanylatzyklaserezeptoren, was zu einer erhöhten Konzentration an 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 Signalübertragung fördert die Blutgerinnung

Wenn ein Blutgefäß beschädigt ist und zu bluten beginnt, bedeutet dies, dass das Endothel aufgebrochen wurde. Das beschädigte 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 beschädigte Endothel.

Viagra (Sildenafil) und der Nobelpreis

1978 entdeckte Robert Furchgott eine Substanz, die er Endothelium-derived relaxing Factor 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-Konzentration 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 Erektion hatte. Das entfachte Interesse diesen Stoff als Medikament für erektile Dysfunktion 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.

Tags

Paracrine Signaling Cells Communication Signaling Molecules Neighbors Response Target Cells Degradation Inactivation Nitric Oxide (NO) Blood Vessels Endothelial Cells Smooth Muscle Cells Relaxation Dilation Local Mediator

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

Waiting X
Simple Hit Counter