Stickstoffmonoxid-vermittelte Regulation der Schrittmacherfunktion und Motilität von Jejunum und Colon der Maus

• Antragsteller: Professor Dr. Andreas Friebe
• Fachliche Zuordnung: Anatomie und Physiologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 299630640

Die NO-sensitive Guanylyl-Cyclase (NO-GC) ist bei vielen physiologischen Regulationsprozessen wie z.B. der Regulation des Blutdrucks, der synaptischen Transmission oder der gastrointestinalen Motilität beteiligt. Das Enzym wird durch Stickstoffmonoxid (NO) aktiviert und katalysiert daraufhin die Bildung des intrazellulären 'second messengers' cGMP. Wir haben Mäuse generiert, bei denen die NO-GC ubiquitär ausgeschaltet ist. Diese Mäuse leiden u.a. unter einer gastrointestinalen Dysmotiliät, erhöhtem Blutdruck und einer verfrühten Sterblichkeit. Offen ist, welche Zell- bzw. Gewebetypen für die einzelnen Phänotypen verantwortlich sind. Die eingeschränkte gastrointestinale Motilität bei den ubiquitären KO-Mäusen ist auf das Fehlen der nitrergen (NO-vermittelten) Relaxation zurückzuführen. Der genaue Mechanismus der nitrergen Relaxation ist allerdings noch nicht ausreichend aufgeklärt. Bislang ist unklar, über welche Zellen NO wirkt, da die NO-GC sowohl in glatten Muskelzellen (SMC, smooth muscle cells), in interstitiellen Zellen von Cajal (ICC), in Fibroblasten-ähnlichen Zellen (FLC) als auch in bestimmten Neuronen exprimiert wird. Unter den ICC sind zwei Subtypen besonders hervorzuheben: Myenterische ICC (ICC-MY) generieren das Schrittmacherpotenzial, während intramuskuläre ICC (ICC-IM) für die enterische Neurotransmission verantwortlich gemacht werden. In Fachkreisen wird momentan intensiv diskutiert, welche Wirkung neuronal freigesetztes NO auf diese beiden Cajal-Zelltypen hat.In diesem Projekt soll untersucht werden, wie NO über cGMP die Rhythmizität des Schrittmachers und damit die spontanen Kontraktionen in verschiedenen Colon- bzw. Jejunumabschnitten reguliert. Hierzu werden Knockout-Mäuse eingesetzt, bei denen die NO-GC global bzw. spezifisch in glatten Muskelzellen bzw. in interstitiellen Zellen von Cajal ausgeschaltet ist (SMC-GCKO, ICC-GCKO bzw. SMC/ICC-GCKO). Von diesen Tieren sollen verschiedene Bereiche des Jejunums und des Colons mittels Organbadstudien (spontane Kontraktionen) sowie Mikroelektrodenstudien ('slow waves') betrachtet werden. Die Expression der NO-GC sowie weiterer der NO/cGMP-Signaltransduktion zugehöriger Komponenten wird mittels Immunhistochemie untersucht. Zusätzlich soll die Ex vivo-Motilität am isolierten Jejunum bzw. Colon gemessen werden. Dabei wird in allen Versuchsteilen untersucht, ob Aktivatoren des NO/cGMP-Systems wie z.B. die neuartigen NO-GC-Aktivatoren/Stimulatoren Bay 41-2722 oder Bay 58-2667 (Cinaciguat) ein therapeutisches Potenzial hinsichtlich der Darmmotilität haben. Die an murinen Gewebe erhaltenen Daten sollen mit denen aus humanen Geweben verglichen werden. Insgesamt soll mit Hilfe dieser Mäuse, bei denen der NO-Rezeptor in den wichtigsten Cyclase-exprimierenden Zellen ausgeschaltet ist, die Verknüpfung von slow waves mit den spontanen Kontraktionen durch das nitrerge System erforscht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen