Der epidermale Wachstumsfaktor ( EGF ) ist ein Protein , das durch Bindung an seinen Rezeptor, den EGFR , das Zellwachstum und die Zelldifferenzierung stimuliert . Humanes EGF hat eine Molekülmasse von 6 kDa [ 5 ] und besteht aus 53 Aminosäureresten und drei intramolekularen Disulfidbrücken . [ 6 ]

EGF wurde ursprünglich als sezerniertes Peptid beschrieben, das in den Unterkieferdrüsen von Mäusen und im menschlichen Urin vorkommt . Inzwischen wurde EGF in vielen menschlichen Geweben nachgewiesen, darunter in Thrombozyten [ 7 ] , der Unterkieferspeicheldrüse [ 8 ] und der Ohrspeicheldrüse [ 8 ] . Anfänglich war humanes EGF als Urogastron bekannt [ 9 ] .

Struktur

Beim Menschen besteht EGF aus 53 Aminosäuren (Sequenz NSDSECPLSHDGYCLHDGVCMYIEALDKYACNCVVGYIGERCzYRDLKWWELR) [ 6 ] und hat eine Molekülmasse von etwa 6 kDa [ 5 ] . Es enthält drei Disulfidbrücken (Cys6-Cys20, Cys14-Cys31, Cys33-Cys42) [ 6 ] .

Funktion

EGF bewirkt durch Bindung an seinen spezifischen Rezeptor Zellproliferation, Differenzierung und Überleben. [ 10 ]

Der im Speichel enthaltene EGF, dessen Konzentration offenbar durch anorganisches Jod in der Nahrung reguliert wird , spielt eine wichtige physiologische Rolle bei der Aufrechterhaltung der Gewebeintegrität in Mundhöhle, Speiseröhre und Magen. Zu den biologischen Wirkungen des Speichel-EGF gehören die Heilung von Mund- und Speiseröhrengeschwüren, die Hemmung der Magensäuresekretion, die Stimulation der DNA-Synthese sowie der Schutz der Schleimhaut vor schädigenden Faktoren im Darmlumen wie Magensäure, Gallensäuren, Pepsin und Trypsin sowie vor physikalischen, chemischen und bakteriellen Einflüssen. [ 8 ]

Biologische Quellen

Der epidermale Wachstumsfaktor (EGF) findet sich in Blutplättchen [ 7 ] , Urin , Speichel , Milch , Tränenflüssigkeit und Blutplasma [ 11 ] . Er ist außerdem in den Unterkieferspeicheldrüsen [ 8 , 12 ] und der Ohrspeicheldrüse [ 8 , 12 ] nachweisbar . Die EGF - Produktion wird durch Testosteron stimuliert .

Polypeptid-Wachstumsfaktoren

Zu den Polypeptid-Wachstumsfaktoren gehören: [ 13 ]

Lfd. Nr. Wachstumsfaktor Quelle Hauptfunktion
1 Epidermaler Wachstumsfaktor (EGF) Speicheldrüse Stimuliert das Wachstum von Epidermis- und Epithelzellen
2 PlättchenwachstumsfaktorBlutplättchen Stimuliert das Wachstum mesenchymaler Zellen, fördert die Wundheilung
3 Transformierender Wachstumsfaktor-alpha (TGF-α) Epithelzelle Ähnlich wie EGF
4 Transformierender Wachstumsfaktor-beta (TGF-β) Blutplättchen, Niere, Plazenta Hemmende Wirkung auf Tumorzellkulturen
5 ErythropoietinNiere Stimuliert die Entwicklung von erythropoetischen Zellen
6 Nervenwachstumsfaktor (NGF) Speicheldrüse Stimuliert das Wachstum sensorischer Nerven
7 Insulinähnlicher WachstumsfaktorSerum Regt den Einbau von Sulfaten in den Knorpel an, übt eine insulinähnliche Wirkung auf bestimmte Zellen aus
8 TumornekrosefaktorMonozyten Nekrose von Tumorzellen
9 Interleukin-1Monozyten, Leukozyten Stimuliert die Synthese von IL-2
10 Interleukin-2Lymphozyten Stimuliert Wachstum und Reifung von T-Zellen

Mechanismus

Diagramm mit den wichtigsten Komponenten des MAPK/ERK-Signalwegs . Im Diagramm steht „P“ für Phosphat . Beachten Sie EGF ganz oben.

EGF wirkt durch Bindung mit hoher Affinität an den epidermalen Wachstumsfaktorrezeptor (EGFR) auf der Zelloberfläche . Dies stimuliert die Liganden-induzierte Dimerisierung [ 14 ] und aktiviert die intrinsische Protein-Tyrosinkinase-Aktivität des Rezeptors (siehe zweites Diagramm). Die Tyrosinkinase- Aktivität initiiert wiederum eine Signaltransduktionskaskade , die zu einer Vielzahl biochemischer Veränderungen in der Zelle führt – einem Anstieg des intrazellulären Kalziumspiegels , gesteigerter Glykolyse und Proteinsynthese sowie einer erhöhten Expression bestimmter Gene , darunter des Gens für EGFR –, was letztendlich zur DNA-Synthese und Zellproliferation führt . [ 15 ]

EGF-Familie / EGF-ähnliche Domäne

EGF ist das erste entdeckte Mitglied der EGF-Proteinfamilie . Die Mitglieder dieser Proteinfamilie weisen sehr ähnliche strukturelle und funktionelle Eigenschaften auf. Neben EGF selbst gehören folgende Proteine ​​zur Familie: [ 16 ]

Alle Familienmitglieder enthalten eine oder mehrere Wiederholungen der konservierten Aminosäuresequenz:

CX 7 CX 4-5 CX 10-13 CXCX 8 GXRC

Dabei steht C für Cystein , G für Glycin , R für Arginin und X für eine beliebige Aminosäure . [ 16 ]

Diese Sequenz enthält sechs Cysteinreste, die drei intramolekulare Disulfidbrücken bilden . Die Disulfidbrückenbildung erzeugt drei Strukturschleifen, die für die hochaffine Bindung zwischen Mitgliedern der EGF-Familie und ihren Zelloberflächenrezeptoren essenziell sind . [ 5 ]

Wechselwirkungen

Es wurde gezeigt, dass der epidermale Wachstumsfaktor mit epidermalen Wachstumsfaktorrezeptoren interagiert . [ 17 ] [ 18 ]

Medizinische Anwendungen

Rekombinanter humaner epidermaler Wachstumsfaktor (rhEGF), der unter dem Markennamen Heberprot-P vertrieben wird, wird zur Behandlung diabetischer Fußgeschwüre eingesetzt . Er kann in die Wunde injiziert [ 19 ] oder topisch angewendet werden [ 20 ] . Erste Hinweise deuten auf eine verbesserte Wundheilung hin [ 21 ] . Die Sicherheit ist jedoch nur unzureichend untersucht [ 21 ].

EGF wird zur Modifizierung synthetischer Gerüste für die Herstellung biotechnologisch hergestellter Transplantate mittels Emulsionselektrospinnverfahren oder Oberflächenmodifizierungsverfahren verwendet . [ 22 ] [ 23 ]

Knochenregeneration

EGF fördert die osteogene Differenzierung von Stammzellen der Zahnpulpa (DPSCs), da es die Mineralisierung der extrazellulären Matrix steigert. Bereits eine niedrige EGF-Konzentration (10 ng/ml) reicht aus, um morphologische und phänotypische Veränderungen hervorzurufen. Diese Ergebnisse legen nahe, dass DPSCs in Kombination mit EGF eine wirksame Stammzelltherapie für Anwendungen im Bereich des Knochengewebe - Engineerings in der Parodontologie und oralen Implantologie darstellen könnten . [ 24 ]

Geschichte

EGF war der zweite identifizierte Wachstumsfaktor . [ 25 ] Ursprünglich war humanes EGF als Urogastron bekannt . [ 9 ] Stanley Cohen entdeckte EGF während seiner Zusammenarbeit mit Rita Levi-Montalcini an der Washington University in St. Louis im Rahmen von Experimenten zur Erforschung des Nervenwachstumsfaktors . Für diese Entdeckungen erhielten Levi-Montalcini und Cohen 1986 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin .

Referenzen

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Weiterführende Literatur