Mechanismen und Modulation neuro-immuner Interaktionen: Cross-talk zwischen enterischen Nervenzellen und Mastzellen in der Darmwand

• Antragsteller: Professor Dr. Martin Diener
• Fachliche Zuordnung: Tiermedizin
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 299037655

Das enterische Nervensystem (ENS) ist in der Lage, praktisch alle Funktionen des Magen-Darm-Traktes weitgehend unabhängig vom Zentralnervensystem zu regulieren. Dabei interagiert es mit anderen Zellen in der Darmwand wie z.B. Mastzellen, die in hoher Dichte in der Lamina propria und der Submucosa in nächster Nähe der Nervenzellen vorkommen. Eine Degranulation der Mastzellen löst durch eine Freisetzung von Mediatoren wie Histamin, Proteasen, Eicosanoiden u.a. eine Stimulation sekretomotorischer Neurone im Plexus submucosus hervor, die am Epithel eine Anionensekretion induzieren, was sich klinisch als sekretorische Diarrhoe bei einer Nahrungsmittelallergie äußert. Aus Vorversuchen an isolierten submucösen Neuronen ist bekannt, dass diese Nervenzellen mehrere Typen von Histaminrezeptoren exprimieren, deren Stimulation zu einer Depolarisation und einem Anstieg der cytosolischen Ca2+-Konzentration führt. In Cokultur mit Mastzellen zeigt sich, dass Histaminrezeptoren zentral in die Reaktion des ENS auf Mastzelldegranulation involviert sind.Ziel des Projektes ist die Erforschung der Mechanismen und der möglichen Modulation dieser Neuro-Immun-Interaktion. So soll geklärt werden, über welche Signalwege die funktionell am Plexus submucosus der Ratte die Histaminantwort dominierenden Histaminrezeptortypen H1 und H2 Neurone in diesem Teil des enterischen Nervensystems erregen. Dazu werden Whole-cell Patch-Clamp Ableitungen durchgeführt, um die ionalen Mechanismen und die Signaltransduktionswege, die der in Mikroelektrodenableitungen gemessenen Depolarisation zugrunde liegen, aufzuklären. Da vermutet wird, dass Mastzellen nicht nur bei der Nahrungsmittelallergie, sondern auch bei entzündlichen Darmerkrankungen eine Rolle spielen, wird der Cross-Talk von Mastzellen mit submucösen Neuronen in Cocultur mit RBL-2H3-Zellen (einer permanenten Mastzell-äquivalenten Zelllinie) sowie in Submucosa-Lamina propria-Präparaten (d.h. in Gegenwart mucosaler Mastzellen) nach Vorinkubation mit proinflammatorischen Zytokinen in vitro untersucht. Als Read-out dient die durch Mastzelldegranulation induzierte neuronale Ca2+-Antwort in Fura-2-Imaging Experimenten. An Präparaten von Tieren, die gegen Ovalbumin sensibilisert wurden, soll getestet werden, ob sich die durch Antigenexposition ex vivo in Ussingkammern ausgelöste Anionensekretion oder die parazelluläre Permeabilität verändert, wenn bei den Tieren vorher eine Kolitis durch rektale Applikation von TNBS (Trinitrobenzolsäure) induziert worden ist. Außerdem soll getestet werden, ob der Cross-talk zwischen Mastzellen und enterischen Nervenzellen durch cholinerge Rezeptoren beeinflusst wird, wie Daten aus der Literatur nahe legen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen