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online © ML Comm Copyright 2009 Korean Society of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery 553 Korean J Otorhinolaryngol-Head Neck Surg 2009;52:553-9 / DOI 10.3342/kjorl-hns.2009.52.7.553 Review ISSN 2092-5859 Prostaglandin E 2 Receptors on Upper Respiratory Tract Jin Kook Kim Department of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery, Konkuk University School of Medicine, Seoul, Korea 상기도에서의 프로스타그란딘 E 2 수용체 건국대학교 의학전문대학원 이비인후-두경부외과학교실 Received April 13, 2009 Accepted June 10, 2009 Address for correspondence Jin Kook Kim, MD Department of Otorhinolaryngology- Head and Neck Surgery, Konkuk University School of Medicine, 4-12 Hwayang-dong, Gwangjin-gu, Seoul 143-729, Korea Tel +82-2-2030-7662 Fax +82-2-2030-5299 E-mail [email protected] Prostaglandin (PG) E 2 exerts its actions by acting on a group of G-protein-coupled receptors (GPCRs). GPCRs responding to PGE 2 consist of four subtypes namely E-prostanoid 1 (EP1), E-prostanoid 2 (EP2), E-prostanoid 3 (EP3), and E-prostanoid 4 (EP4) and multiple splicing isoforms of the subtype EP3. The EP subtypes exhibit differences in signal transduction path- way, tissue localization, and regulation of expression. This molecular and biochemical hetero- geneity of PGE 2 receptors leads to PGE 2 being the most variable prostanoid. Studies on knock- out mice deficient in each EP subtype and selective agonist and antagonist have defined PGE 2 actions mediated by each subtype and identified the role each EP subtype plays in various physiological and pathophysiological responses. We summarize and review PGE 2 receptor research. Korean J Otorhinolaryngol-Head Neck Surg 2009;52:553-9 Key WordsZZProstagladin·Receptor·Eicosanoids·Prostanoids. 여러 종류의 프로스타글란딘(prostagladin)과 트롬복산 (thromboxanes)을 포함하는 프로스타글란딘계(prosta- noid)는 아라키돈산(arachidonic acid)과 같은 C20 불포 화 지방산의 시클로옥시게나아제(cyclooxygenase)의 대 사물이다. 이런 대사물은 다양한 세포들의 다양한 자극에 반응하여 생성되며, 생성 후에 즉시 분비되어 국소항상성 (local homeostasis)을 유지하기 위한 물질생성의 주위 물질로서 작용을 한다. 이 중 프로스타글란딘 E 2 (prosta- gladin E 2 )는 아라키돈산(arachidonic acid)이 시클로옥시 게나아제(cyclooxygenase)의 초기반응에 의해 생성되는 다섯 가지의 주된 생성물 중에 하나이고 다른 4가지 생성 물로는 PGF , PGD 2 , PGI 2 와 트롬복산이 있다. 이런 모든 생성물은 세포막에 존재하는 포스포리파아제 A 2 (phospho- lipase A 2 )에 유도되는 세포막의 인지질의 가수분해(hydrol - ysis)로 시작이 되고 공통된 초기 생합성 경로를 가지고 있다. 여러 가지의 생리적 혹은 병적인 자극이 포스포리파 아제 A 2 를 활성화시켜서 세포질 내로 아라키돈산을 분비 한다. 아라키돈산은 시클로옥시게나아제에 의해 불안정한 중간물질인 프로스타글란딘 G 2 (PGG 2 )와 프로스타글란딘 H 2 (PGH 2 )로 바뀐다. 시클로옥시게나아제는 동종(isoform)형태로 존재하게 되 어 아라키돈산을 PGH 2 로 전환(convert)하는데, 하나는 COX-1으로 대부분의 조직에서 생리적인 상태에서도 일 정하게 발현되는 반면, COX-2는 좀더 세심하게 조절되며 정상적인 환경에서는 발현되지 않다가 여러 병적인 환경에 서 빠르게 유도된다. 1) COX-3는 COX-1의 변형체로 뇌 와 심장에 대부분 발현된다. 2) PGH2는 이 두 효소(COX-1, COX-2)에 의해 생성되는 첫 대사물인데 이후 여러 특이적인 합성효소(synthase)에 의해 최종 산물로 전환된다. 가령 PGE 2 합성효소(prosta- glandin E synthase, PGES)는 PGH 2 를 PGE 2 로 전환 (conversion)시킨다(Fig. 1). 3) 생성된 직후 분비되는 프로스타글란딘계(prostanoid)는 자가분비(autocrine) 또는 주변분비(paracrine) 형태로 세 포 표면의 프로스타글란딘계 수용체(prostanoid receptor) 와 상호 작용하여 생물학적인 작용을 하게 된다. 4) 세포질

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online © ML Comm

Copyright ⓒ 2009 Korean Society of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery 553

Korean J Otorhinolaryngol-Head Neck Surg 2009;52:553-9 / DOI 10.3342/kjorl-hns.2009.52.7.553Review

ISSN 2092-5859

Prostaglandin E2 Receptors on Upper Respiratory Tract

Jin Kook Kim Department of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery, Konkuk University School of Medicine, Seoul, Korea

상기도에서의 프로스타그란딘 E2 수용체 김 진 국

건국대학교 의학전문대학원 이비인후-두경부외과학교실

Received April 13, 2009 Accepted June 10, 2009 Address for correspondence Jin Kook Kim, MD Department of Otorhinolaryngology- Head and Neck Surgery, Konkuk University School of Medicine, 4-12 Hwayang-dong, Gwangjin-gu, Seoul 143-729, Korea Tel +82-2-2030-7662 Fax +82-2-2030-5299 E-mail [email protected]

Prostaglandin (PG) E2 exerts its actions by acting on a group of G-protein-coupled receptors (GPCRs). GPCRs responding to PGE2 consist of four subtypes namely E-prostanoid 1 (EP1), E-prostanoid 2 (EP2), E-prostanoid 3 (EP3), and E-prostanoid 4 (EP4) and multiple splicing isoforms of the subtype EP3. The EP subtypes exhibit differences in signal transduction path-way, tissue localization, and regulation of expression. This molecular and biochemical hetero-geneity of PGE2 receptors leads to PGE2 being the most variable prostanoid. Studies on knock-out mice deficient in each EP subtype and selective agonist and antagonist have defined PGE2 actions mediated by each subtype and identified the role each EP subtype plays in various physiological and pathophysiological responses. We summarize and review PGE2 receptor research. Korean J Otorhinolaryngol-Head Neck Surg 2009;52:553-9 Key WordsZZProstagladin·Receptor·Eicosanoids·Prostanoids.

여러 종류의 프로스타글란딘(prostagladin)과 트롬복산

(thromboxanes)을 포함하는 프로스타글란딘계(prosta-noid)는 아라키돈산(arachidonic acid)과 같은 C20 불포

화 지방산의 시클로옥시게나아제(cyclooxygenase)의 대

사물이다. 이런 대사물은 다양한 세포들의 다양한 자극에

반응하여 생성되며, 생성 후에 즉시 분비되어 국소항상성

(local homeostasis)을 유지하기 위한 물질생성의 주위

물질로서 작용을 한다. 이 중 프로스타글란딘 E2(prosta-gladin E2)는 아라키돈산(arachidonic acid)이 시클로옥시

게나아제(cyclooxygenase)의 초기반응에 의해 생성되는

다섯 가지의 주된 생성물 중에 하나이고 다른 4가지 생성

물로는 PGF2α, PGD2, PGI2와 트롬복산이 있다. 이런 모든

생성물은 세포막에 존재하는 포스포리파아제 A2(phospho-lipase A2)에 유도되는 세포막의 인지질의 가수분해(hydrol-ysis)로 시작이 되고 공통된 초기 생합성 경로를 가지고

있다. 여러 가지의 생리적 혹은 병적인 자극이 포스포리파

아제 A2를 활성화시켜서 세포질 내로 아라키돈산을 분비

한다. 아라키돈산은 시클로옥시게나아제에 의해 불안정한

중간물질인 프로스타글란딘 G2(PGG2)와 프로스타글란딘

H2(PGH2)로 바뀐다.

시클로옥시게나아제는 동종(isoform)형태로 존재하게 되

어 아라키돈산을 PGH2로 전환(convert)하는데, 하나는

COX-1으로 대부분의 조직에서 생리적인 상태에서도 일

정하게 발현되는 반면, COX-2는 좀더 세심하게 조절되며

정상적인 환경에서는 발현되지 않다가 여러 병적인 환경에

서 빠르게 유도된다.1) COX-3는 COX-1의 변형체로 뇌

와 심장에 대부분 발현된다.2)

PGH2는 이 두 효소(COX-1, COX-2)에 의해 생성되는

첫 대사물인데 이후 여러 특이적인 합성효소(synthase)에

의해 최종 산물로 전환된다. 가령 PGE2 합성효소(prosta-glandin E synthase, PGES)는 PGH2를 PGE2로 전환

(conversion)시킨다(Fig. 1).3)

생성된 직후 분비되는 프로스타글란딘계(prostanoid)는

자가분비(autocrine) 또는 주변분비(paracrine) 형태로 세

포 표면의 프로스타글란딘계 수용체(prostanoid receptor)

와 상호 작용하여 생물학적인 작용을 하게 된다.4) 세포질

Korean J Otorhinolaryngol-Head Neck Surg ■ 2009;52:553-9

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내로 들어간 프로스타글란딘계(prostnoid)는 15 히드록시

탈수소효소(15 hydroxy PG dehydrogenase)와 delta

13-15-케토프로스타글란딘(ketoprostagladin) 환원효소

(reductase)에 의해 소멸된다.5) 이런 프로스타글란딘계

(prostanoids) 중에 E형 프로스타글란딘(E type prosta-glandin)인 PGE2는 우리 인체의 대부분과 동물의 대부분

에서 광범위하게 발현되고 대부분 다방면의 작용(action)으

로 존재한다. 이런 광범위하게 분포되어 발현되는 PGE2의

세포 내 다양한 기능은 세포 내의 칼슘이온(Ca++)과 환식아

데노신모노포스페이트(cAMP)의 농도의 변화에 따른 신

호 전달을 담당하는 EP 수용체(receptor)의 네 가지 아형

(subtype)의 결합의 차이에 따라 달라진다.6)

프로스타글란딘계(prostnaoid) 수용체는 7개의 막관통

성 영역(transmembrane domain)을 가진 시홍 또는 로돕

신(rhodopsin) 형태의 수용체 가계(family)에 속하고 이는

세포 내에서 각기 다른 G-protein의 아단위(subunit)와

조합이 된다.7) 이는 5개의 주된 수용체(receptor)가 있는

데 E prostanoid(EP), F prostanoid(FP), D prostanoid

(DP), I prostanoid(IP), 그리고 T prostanoid(TP)로 분

류되고, 이는 PGE2, PGF2α, PGD2, PGI2 그리고 TXA2에

반응을 하는 내인성(endogenous) 리간드(ligand)이다. PGE2

의 작용을 매개하는 경우는 EP1, EP2, EP4, 그리고 EP3

의 변이수용체(variants receptor)가 있다. 이는 각 EP 아

형(subtype)의 세포 내 위치와 조직의 생화학적인 성질에

따라 다른 양상을 띠는 것으로 알려져 있다.

EP Receptor 생화학적 성질

Mouse EP1, EP2, EP4 그리고 3개의 EP3 동종형태

(isoform) 아미노산 서열이 있는데, 이는 EP1 405개, EP2

Cytosolic phospholipase A2 COOH

Arachidonic acid (C 20:4)

O2

O

O

Cyclooxygenase (COX -1, -2)

COOH

OOH PGG2

COOH O

O OH PGH2

PGF synthase

PGF synthase

O

OH OH

COOH

PGE2

EP1 EP2 EP3 EP4 Intracellular

cAMP Intracellular

cAMP Intracellular

cAMP Intracellular

Ca+2

Cell membrane

Fig. 1. Biosynthesis of prostaglandins. Notethat arachidonic acid liberated by the actionof membrane bound phospholipase A2 andcyclooxygenase are the key rate-limitingsteps for prostaglandin biosynthesis. Shownare the prostanoids, their respective recep-tors and their related pathophysiologicalfunctions. PG: Prostaglandin, EP1: E-pro-stanoid 1, EP2: E-prostanoid 2, EP3: E-prostanoid 3, EP4: E-prostanoid 4.

Prostaglandin E2 Receptors ■ Kim JK

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362개, EP3(EP3α) 366개 그리고 EP4는 513개의 아미

노산으로 구성되어 있다. 이 중에 EP4가 가장 긴 세포 내의

C 말단(terminus)을 가지고 있고 따라서 상대적으로 긴 세

포 내 3개의 고리(loop)를 가지고 있다. EP1 역시 긴 3개

의 고리(loop)를 가지고 있으나 반면 EP2와 EP3는 상대적

으로 조밀한 구조를 가지고 있다. 모두 PGE2에 반응을 하는

EP 수용체(receptor)이지만 그들간 아미노산의 동일성은

낮은 편이어서 EP1과 EP2는 30%, EP3와는 33%, EP4

와는 28%이다. 아데닐레이트싸이클라아제(adenylase cy-clase)에 의해 활성화되는 두 EP 수용체(receptor)(EP2

와 EP4)는 31%의 동일성을 가지고, EP2의 경우는 다른

EP 수용체(receptor)보다는 오히려 IP(40%)와 DP(44%)

로 더 높은 동일성을 가지고, EP1의 경우도 FP(35%) 그

리고 TP(34%)와 좀 더 높은 동일성을 가진다.7) EP3 유

전자의 서로 다른 스플라이싱(splicing)으로 생긴 아이소형

(isoform)을 가진 EP3는 EP3의 세포 내 영역(intracellular

domain)의 차이로 인해 다른 신호전달 경로를 거치게 된다.8)

EP receptor의 신호전달은 환식아데노신모노포스페이

트(cAMP), Ca++, 이노시톨 인지질(inositol phosphate),

그리고 여러 가지 작용제(agonist)로 유도되는 아래쪽(down-stream)의 활성효소, 키나아제(kinase)에 의한 것으로 알

려져 있다.9) EP1의 경우는 PGE2에 의한 free Ca++(유리칼

슘이온)의 농도를 증가시키는 것을 매개하는데 따라서 EP1

은 밝혀지지 않은 G프로틴(G protein)을 통하여 칼슘통로,

채널(Ca2+ channel)을 조절하는 것으로 생각된다.10) EP2

와 EP4는 Gs 단백질(protein)과 함께 환식아데노신모노

포스페이트(cAMP) 농도를 증가시킨다. EP3 수용체(recep-tor)의 주된 신호전달은 G 단백질(G protein)을 통한 아데

닐레이트싸이클라아제(adenylate cyclase)의 억제(inhibi-tion)이다.

EP1 receptor는 42-kDa으로 사람과 설치류(rodents)

에서 복제(clone)되었고, 4가지 EP receptor 중에 PGE2와

가장 낮은 친화력(affinity){해리상수 dissociation constant

(KD) of 16~25 nM}을 가지고 있고 이는 PGE2>sulpro-stone, 일로프로스트(iloprost)>PGE1>미소프로스톨(mis-oprostol), M&B-28767>PGF2α>PGD2 순서로 결합력을

가진다.11) 선택적 작용제(agonist)로는 ONO-DI-004,

17-페닐(phenyl) trinor PGE2 등이 유용하고 sulprostone,

carbacyclin 등도 EP1과 높은 친화력(affinity)을 가지나

이는 EP3의 작용제(agonist)이기도 하다. 길항제(Antago-nist)로는 ONO-AE-829, ONO-8711, SC-19220과

AH6809 등이 사용되는데 AH6809는 작용이 약한 것으

로 알려져 있다.12)

EP2 receptor는 53 kDa이고 사람을 포함한 여러 종에

서 복제(clone)되었다. 따라서 종 간의 PGE2와 EP2와의 친

화력(affinity)에는 각종 간에 상당한 차이가 있고 rat EP2

receptor가 가장 높은 것으로 알려져 있다. 사람의 EP2와

PGE2와 PGE2 유도체 간의 결합능력은 PGE2>PGE1>16,

16-디메칠(dimethyl)-PGE2>11-데옥시(deoxy)-PGE1

>butaprost, 1-OH-PGE1, M&B-28767>sulprostone

순이다. Butaprost와 ONO-AE1-259-01은 선택적인

작용제(agonist)이고 반면 AH-6809는 잘 알려진 길항

제(antagonist)이다.

EP3 receptor는 여러 가지의 변형체를 가져서 상이한

2차 신호전달체계를 가질 수 있는 유일한 수용체(recep-tor)로13) 가장 낮은 Kd 값을 가져서 비교적 높은 친화력

(affinity)을 가진다. SC-46275와 ONO-AE-248이 비

교적 선택적인 작용제(agonist)로 알려져 있고 길항제(an-tangonist)로는 L826266이 있다.

EP4는 사람과 여러 종에서 복제(clone)되었고 PGE2와

높은 친화력(affinity)를 가지고 있다. ONO-AE1-329는

선택적인 작용제(agonist)로 L161982와 ONO-AE3-208

은 길항제(antagonist)로 알려져 있다.

Northern Blot과 제자리 부합법(in situ hybridization)

으로 확인된 EP 수용체(receptor) 아형(subtype)의 분

포는 장기별로 특이성을 가지고 조직별로도 다양하게 분포

를 한다. EP3, EP4의 receptor는 거의 모든 장기에서 발

현이 되나 EP1 전령 RNA(mRNA)는 신장, 폐 그리고 위

등에서 발현을 관찰할 수 있다. EP2의 경우는 EP recep-tor subtype 중에 가장 적게 발현이 되지만 자극에 의해서는

가장 효과적으로 유도되는 것으로 알려져 있고, 폐(lung), 자

궁(uterus), 간(liver), 회장(ileum), 위(stomach), 흉선(thy-mus), 지라(spleen) 등에 발현된다. EP3는 폐(lung), 신

장(kidney), 위, 자궁, 간(liver), 결막(conjunctiva) 등에 존

재하고 EP4는 폐, 심장(heart), 흉선, 지라, 신장, 회장,

고환(testis), 자궁(uterus) 등에 광범위하게 존재한다. EP

receptor의 모든 subtype은 형질막(plasma membrane)

에 존재를 하고 그 중에 EP3와 EP4는 핵막(nuclear mem-brane)에도 관찰이 된다(Table 1).14)

Downstream Signaling Pathways Affected by EP Receptors

PGE2나 선택적인 작용제(agonist)가 EP 수용체와 조합

되어져 활성화되고 세포의 내부로 신호전달을 유도한다. 이

런 신호전달은 각 EP 수용체 아형(receptor subtype) 간

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에 대안적이거나 중복되기도 한다. EP1 수용체(receptor)

는 포스포리파아제(phospholipase)의 활성화와 이노시톨

삼가인산(inositol triphosphate)과 디아글리세롤(diacyl-glycerol)과 Ca++에 의해 매개되는 세포질 내의 신호전달

의 증가에 의해 신호전달을 한다. PGE2와 EP1의 결합은

단백합성효소(protein kinsae) Cα++와 c-Src을 활성화시

키고, c-Src에 의해 내피증식성인자(vegetative endo-thelial growth factor)-C를 활성화시킨다. 최근 연구에 의

하면 c-Src는 단백합성효소 B(protein kinase B, Akt) 의

활성화를 통하여 EP1 receptor에 의해 표피성장인자 수용체

(epidermal growth factor receptors)의 활성화를 한다. 15)

EP2와 EP4 receptor는 Gαs와 아데닐레이트싸이클라아

제(adenylate cyclase)의 활성화를 통하여 환식아데노신

모노포스페이트(cAMP)/단백질활성효소 A(protein kin-ase A, PKA) 신호전달체계의 자극과 관계되어 있다. 이

전달체계는 성장과 증식에 관해 서로 상이한 보고가 있는

데, EP2와 EP4의 활성화에 따른 환식아데노신모노포스페

이트(cAMP) 생성의 증가가 사람의 위암 세포주에서 항

증식효과가 있다고 보고된 반면16) PKA의 활성화가 여러

상피세포의 증식에 관여되어있다는 보고도 있다. PKA의

인산화(phosphorylation)은 당합성활성효소(glycogen syn-thase kinase)-3(GSK-3)와 Akt의 조절과 연관되어 있

어서17) PKA는 GSK-3를 억제(inhibition)하고 이는 세포

질(cytosolic) 베타-카테닌(β-catenin)의 억제성 인산화

(inhibitory phosphorylation)를 감소시켜서 세포증식(cel-lular proliferation)을 가져온다.18) 최근까지 phosphoino-sitide-3-kinase(PI3K) 신호전달체계는 EP4 수용체(re-ceptor)에 의해서만 활성화된다고 주장되었으나 최근 EP2

에 의해서도 PI3K와 Akt 신호전달체계가 활성화된다는

보고도 있다.19)

EP3는 multiple G protein과 결합하는 능력을 가진 유

일한 수용체(receptor)인데 이는 Gis 아형(subunit)과 조

합이 되어 활성화된 후, 아데닐일 시클라아제(adenylyl cyc-lase)를 억제(inhibition)한다. 이와는 별개로 EP3 recep-tor는 Gs 아형(subunit)을 활성화시켜서 환식아데노신모

노포스페이트(cAMP)를 생성하기도 한다.20) 또 EP3 수용

체(receptor)는 Ras 신호전달체계를 활성화시켜 암을 유

도한다(Fig. 2).21)

Physiologic Functions of EP Subtypes

EP1 수용체는 ACTH 분비 등을 통해 스트레스(stress)

에 반응하는 작용과22) 화학물에 의한 암발생(carcinogen-esis)을 촉진시킨다.23) 그리고 염증에 의한 발열작용에 관

여한다.24) EP3와 같이 작용하여 혈관의 평활근(smooth

muscle)의 수축근(constrictor)으로 작용을 한다.25)

EP2 수용체(receptor)는 배란(ovulation)과 수정(fer-tilization)을 촉진시키고,26) 콜라겐 유도 관절염(collagen-

induced arthritis)에서 관절의 염증을 유발한다.27) 그리고

수지상 세포(dendritic cell)의 분화를 억제하며,28) 과립백

혈구집락{granulocyte colony-stimulating factor(G-CSF)}

에 의한 중성구 결집(neutrophil recruitment)을 촉진시킨

다.29) 알츠하이머(Alzeimer)병에서 아밀로이드-베타(am-yloid-β)형성을 촉진하며30) COX-2에 의한 유방 과다증

식(mammary hyperplasia)을 시킨다.31) EP4와 같이 기

도평활근(airway smooth muscle)에서 근 이완을 담당하

여 PGE2의 bronchoprotective effects를 나타낸다.32)

EP3 수용체(receptor)는 발열 과정에 관여하고33) 만성

염증과 종양 형성에서 혈관신생(angiogenesis)에 관여한

다.34) 기도상피세포(airway epithelium)에 존재하는 DP와

EP2 수용체(receptor)가 PGD2-DP 기전과 PGE2-EP3

기전으로 알레르기 천식(allergic asthma)의 억제에 관여

하며 제1형 알레르기반응을 억제하며,35) 위 장관에서 십이

지장의 분비를 조절하며,36) 바이러스 감염(viral infection)

Table 1. Signal transduction properties of EP receptor sutypes

Subtype Isoform Amino acid G protein Signaling Constitutive activity Distribution

EP1 405 Unknown Ca2+↑ Lung, Kidney, GI tract EP2 362 Gs cAMP↑ Lung, Uterus, liver,

ileum, stomach, thymus EP3 EP3α 366 Gi, G12 cAMP↓, IP3/ Ca2+↑,

Rho ++ Lung, kidney, stomach,

uterus, liver EP3β 362 Gi, G12 cAMP↓, IP3/ Ca2+↑,

Rho -

EP3γ 365 Gi, Gs cAMP↓, cAMP↑, IP3/Ca2+↑, Rho

+

EP4 513 Gi, Gs cAMP↑, PI3K Lung, heart, thymus, spleen, kidney, ileum, testis, uterus

EP1: E-prostanoid 1, EP2: E-prostanoid 2, EP3: E-prostanoid 3, EP4: E-prostanoid 4

Prostaglandin E2 Receptors ■ Kim JK

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에 동반된 통증을 유도한다.37)

EP4 수용체(receptor)는 동맥관(ductus arteriosus)

의 폐쇄를 유발하고,38) 골 형성을 촉진하며,39) 염증성 대장

질환에 대해서 방어적인 작용을 가지며,40) 위전정부(gas-tric antrum)에 많이 분포되어 점액 분비를 촉진시킨다.41)

피부에서 랑그한스 세포(Langhan’s cell) 이동(migration)

과 성숙(maturation)을 촉진한다.42) Airway cell에서도 점

액소(mucin)의 분비를 유도한다.43)

The Role of PGE2 Receptor in Eosinophilic Airway Diseases

비점막(nasal mucosa)에서 EP 수용체는 주로 상피세

포와 점막샘(mucosal gland)에 주로 발현되고, 만성 부비

동염 점막에서는 EP2와 EP4가 상피세포보다 염증세포에

더 강하게 발현되는데 반해 EP1과 EP3는 점막, 점막하 그

리고 혈관에 강하게 발현된다.44) 비용종(nasal polyp)에서

는 EP1, EP2, EP3는 주로 상피층과 침윤 염증세포(inf-iltrating inflammatory cells)에서 발현되고 EP4는 침윤

염증세포에 발현된다.45) 비용종을 동반하거나 또는 동반하

지 않은 만성 부비동염 점막에서 EP 수용체의 mRNA의

발현은 대조 점막에 비해 만성 부비동염과 비용 조직에서

EP2와 EP4 수용체의 발현이 상향조절되었고, 반면 비용

종 조직에서 EP1과 EP3는 유의하게 감소되어 있다.44) in vitro 실험에서 배양된 비용종세포에서 프로스타그란딘 E2

는 포도상 구균 장내독소 B(Staphylococcal enterotox-in

B)에 의해 유도된 호산구성 염증 반응을 억제시키고 이는

주로 EP2 수용체를 통한 것으로 보고되고 있다.45)

반면 EP 수용체 각 아형의 유전자 결함 마우스를 통한

실험에서는 EP3-/- 마우스의 알레르기 유발반응에서 와

일드 타입(wild type) 마우스에 비해 항원 특이 IgE가 양

마우스 간에 차이가 없음을 알게 되었고, EP3 작용제(ag-

Induction of TNFα, cyclin D

EGR-1

EGFR

FGFR

GSK-3β

β-Catenin

Anti-apoptosis

Cell proliferation

Gene transcription

Akt CREB

PKA

PI3K

EP4 specific

EP4 specific

Angiogenesis

Intracellular Ca+2

IP3 DAG

PIP2

PKC

ERK, JNK

EP1 EP2 EP4 EP3 Cell membrane

Cell cycle Induction of COX 2

cAM

P

ATP

Gαs Gp/q Gαs

Adenylate cyclase Adenylate cyclase

cAM

P

ATP

PGE2

PGE2 PGE2 PGE2 PGE2

Fig. 2. PGE2-EP receptor signaling pathway. Four major types of EP re-ceptors are involved in the signaling pathway mediated via different G proteins (p/q, αs and αi) using differ-ent second messenger. AC: adeny-late cyclase, DAG: diacylglycerol, IP3:inositol triphosphate, PIP2: phospha-tidylinositol diphosphate, PKA: pro-tein kinase A, PKC: protein kinaseC, PI3K: phosphoinositide-3-kinase, Akt: protein kinase B, ERK: extracel-lular signal-regulated protein kinase, JNK: c-Jun N-terminal kinase, EGR-1: early growth response 1, EGFR:epidermal growth factor receptor, FGFR: fibroblast growth factor recep-tor, GSK-3: glycogen synthase ki-nase-3. ⓟ: phosphorylation, ↑: upregulated, ↓: down regulated, X: in-hibition.

Korean J Otorhinolaryngol-Head Neck Surg ■ 2009;52:553-9

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onist)를 투여했을 때 호산구 중성구 임파구의 침윤(infil-tration)이 억제되는 것을 알 수 있었다. 그리고 알레르기 반

응과 관계되는 케모카인(chemokine)의 유전자 분석에서

CCL17(TARC), CCL11(eotaxin) 그리고 CCL7(MCP-

3) 등이 억제된 것을 보고하였다. 그러므로 PGE2는 EP3

수용체(receptor)를 통하여 알레르기 염증반응에서 중요

한 되먹임(feedback) 역할을 하며, 선택적인 EP3 작용제

(agonist)는 알레르기 염증반응을 억제한다는 것으로 사료

된다. 가능한 작용기전은 첫 번째는 EP3 신호(signaling)

를 통해 급성반응기 때 분비되는 히스타민(histamine)을

비롯한 알레르기 매개물들의 분비를 저하시키는 시키는 것

이고, late phase에는 CCL11과 CCl17 등의 케모카인(che-mokine)의 생성을 억제하는 것이다(Fig. 3).46)

PGE2의 여러 가지 다양한, 때로는 상반되는 작용이 네 가

지의 EP 수용체(receptor)의 복제과정(cloning)과 생화학

적인 성질의 규명으로 많은 것이 밝혀졌으나, 앞으로 좀 더

선택적인 작용제 및 길항제의 개발과 녹아웃 생쥐(knock-

out mice)를 사용한 실험이 PGE2에 매개되는 질환을 이해

하는 데 도움이 될 것이며, 상기도 점막에서의 EP recep-tor의 분포와 병적 상태에 따른 발현의 차이를 규명하고,

병태 생리학적인 과정을 이해함으로써 또 다른 치료적인

목표로 삼아 연구가 필요하다고 생각된다.

Acknowledgments This work was supported by the Konkuk University Medical Center

research grant 2009.

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allergen

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EP3 EP3

Allergic mediator release Infiltration of inflammatory cell

Tissue damage

?

?

Acute Phase Late Phase

Chemokine synthesis

Fig. 3. The possible mechanism of EP3 receptor in a model of allergic inflammation.

Prostaglandin E2 Receptors ■ Kim JK

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