Nachweis serotoninpositiver Mastzellen und der Serotoninrezeptoren 5-HT2A und 5-HT3 in cervicalen sympathischen Ganglien der Ratte : Eine immunhistologische, morphometrische Studie

Abstract

Das Vorkommen serotoninhaltiger Mastzellen in sympathischen Ganglien der Ratte ist bekannt. Das Vorkommen der Serotoninrezeptoren der Typen 2A und 3 ist aus verschiedenen Untersuchungen u.a. auf mRNA- und elektrophysiologischer Basis bekannt, nicht jedoch ihre zelluläre Lokalisation in den sympathischen Ganglien. In dieser Arbeit wurden im Ggl. cervicale superius und im Ggl. stellatum der Ratte 1.) die topographische Verteilung der Mastzellen innerhalb der Ganglien, eine mögliche topographische Beziehung zum Perineurium und zu den endoneuralen Gefäßen, 2.) das Vorkommen des Serotoninrezeptors 5-HT3 an Neuronen, Satellitenzellen und cholinergen Synapsen sowie 3.) das Vorkommen des Serotoninrezeptors 5-HT2A an Gefäßen immunhistochemisch untersucht. Mit Hilfe der Primärantikörper gegen die folgenden in Klammern genannten Antigene wurden Mastzellen (Serotonin), 5-HT2A-Rezeptoren, Endothelien und Perineurium (GluT-1) sowie selektiv Endothelien (RECA-1), Neurone (PGP 9.5), Satellitenzellen (Vimentin), 5-HT3-Rezeptoren sowie cholinerge Synapsen (VAChT, Synaptophysin) markiert. Es wurden neben einer Einfachmarkierung von Serotonin Doppelmarkierungen von Serotonin mit jeweils GluT-1 und RECA-1, eine Doppelmarkierung von GluT-1 und RECA-1 sowie des 5-HT2A-Rezeptors und RECA-1 angefertigt; außerdem Doppelmarkierungen des 5-HT3-Rezeptors jeweils mit PGP 9.5, VAChT, Synaptophysin und Vimentin. Danach erfolgte zur Quantifizierung eine überwiegend elektronische Bildvermessung und statistische Auswertung. Pro Ganglion ließen sich 31±22 serotoninpositive Mastzellen finden; Serotonin-Immunreaktivität war niemals an Neuronen, Glia und Gefäßen nachweisbar. Die Verteilung der Mastzellen erwies sich topographisch als homogen und übereinstimmend zwischen Ganglion cervicale superius und Ganglion stellatum. Auffällig war die ausgeprägte intra- und extraganglionäre Anhäufung der serotoninhaltigen Mastzelle im Bereich des Perineuriums; fast ein Viertel aller Mastzellen ließ sich unmittelbar dort lokalisieren. Die RECA-1-positiven Gefäße waren homogen in den sympathischen Ganglien verteilt und kamen häufiger als die GluT-1-positiven vor, die in bestimmten Regionen ohne erkennbare Regelmäßigkeit eine geringere Dichte aufwiesen. Auffallend war, dass sich die Mastzelle durchschnittlich 5 µm vom nächsten RECA-1-positiven Gefäß, jedoch 30 µm vom nächsten GluT-1-positivem Gefäß entfernt befand. Der Durchmesser des der Mastzelle nächstgelegenen Gefäßes betrug 22 µm±10 µm; anhand des Wandaufbaus ließen sich die meisten dieser Gefäße als postkapilläre Venulen identifizieren. 5-HT2A-Rezeptoren fanden sich an einem Teil der RECA-1-positiven Gefäße, der mit zunehmendem Kaliber signifikant stieg und die sich unter Einbeziehung der Wandstruktur als postkapilläre Venulen identifizieren ließen. Der 5-HT3-Rezeptor ließ sich immunhistochemisch an Perikaryen, im Neuropil und an Satellitenzellen detektieren, jedoch nicht an cholinergen Präsynapsen. Alle Ergebnisse dieser Arbeit galten gleichermaßen für das Ganglion cervicale superius und das Ganglion stellatum der Ratte. Mastzellen können in sympathischen Ganglien immunologisch und neuropeptiderg aktiviert werden. Eine Aktivierung von serotoninhaltigen Mastzellen durch die neuronal sezernierten Peptide SP und CGRP wurde u.a. für die Gl. lacrimalis sowie für die Mukosa des Magens beschrieben. SP wird im Ganglion cervicale superius in präganglionären Neuronen und in Kollateralen von unmyelinisierten sensiblen Fasern gefunden, die zu primär afferenten Neuronen gehören; SP ist in ihnen oft mit CGRP kolokalisiert. Vornehmlich Endothelien von postkapillären Venulen tragen den 5-HT2A-Rezeptor; eine serotonerge Permeabilitätserhöhung durch die Mastzelle ist somit möglich. Es ist prinzipiell bekannt, dass die Mastzelle beim peripheren Nerven via Serotonin auf die 5-HT2A-Rezeptoren der Schwannschen Zellen und des Gefäßbettes wirken kann. Möglicherweise kann die Mastzelle auch serotonerg die Funktion der 5-HT3-Rezeptor-tragenden Satellitenzellen beeinflussen und somit eine weitere, die Neurone direkt umgebende Barriere beeinflussen. Serotonin löst im Ganglion cervicale superius und Ganglion stellatum eine Depolarisation aus und kann überdies neben Acetylcholin als physiologischer Kotransmitter in sympathischen Ganglien aufgefasst werden, der während der Entwicklung mindestens in einem ontogenetischen Stadium funktionell aktiv ist. Für die Induktions- und Aufrechterhaltungsphase der tetanisch induzierten LTP ist im Ganglion cervicale superius die Aktivierung von 5-HT3-Rezeptoren sogar essenziell notwendig, so dass dem durch Mastzellen sezernierten Serotonin hierbei eine Schlüsselrolle zukommt. Außerdem ist bekannt, dass eine spezifisch-immunologische Aktivierung residenter Mastzellen die sog. Antigen-induzierte Langzeitpotenzierung auslöst, die durch Synergismus verschiedener Mediatoren außer Serotonin und Histamin zustandekommt und somit eine weitere Form mastzellinduzierter synaptischer Plastizität darstellt. Schlussfolgerung: Lokalisation der Mastzellen und der 5-HT2A- und 5-HT3-Rezeptoren legen eine serotoninvermittelte Regulation der Gefäßpermeabilität und der neuronalen Erregbarkeit durch Mastzellen in sympathischen Ganglien nahe. The occurence of mast cells containing serotonin in sympathetic ganglia of the rat ist commonly known. In this study the superior cervical and the stellate ganglion of the rat were analysed immunohistologically regarding (1) the topographical distribution of mast cells within the ganglia, a possible topographical connection with the perineurium and the endoneural blood vessels, (2) the occurence of the serotonin-receptor 5-HT3 on neurons, satellite cells and cholinergic synapses as well as (3) the occurence of the serotonin-receptor 5-HT2A on blood vessels. Using primary antibodies against the following antigens (in brackets) mast cells (Serotonin), 5-HT2A-receptors, endothelia and perineurium (GluT-1), as well as selective endothelia (RECA-1), neurons (PGP 9.5), satellite cells (Vimentin), 5-HT3-receptors and cholinergic synapses (VAChT, Synaptophysin) were labelled. An average of 31 (SD=22) mast cells per ganglion could be found. Serotonin immune responses were found in no cases regarding neurons, glial-cells and blood vessels. Distribution of mast cells was topographically homogeneous and correspondending with the superior cervical and the stellate ganglion. The pronounced intra- and extraganglionic accumulation of serotonergic mast cells along the perineurium was remarkable. Almost one fourth of the mast cells was localized directly there. RECA-1-positive blood vessels were distributed homogeneously in the sympathetic ganglia and were more frequently found than those which were GluT-1-positive. The mast cell was found at an average distance of 5 µm from the next RECA-1-positive blood vessel, but 30 µm from the next GluT-1-positive blood vessel. The diameter of the blood vessel next to the mast cell was 22 µm (SD 10 µm). By means of the wall structure most of these blood vessels were identified as postcapillary venules. 5-HT2A-receptors were found on a part of the RECA-1-positive blood vessels increasing significantly with the diameter of the blood vessels and being identified as postcapillary venules. The 5-HT3-receptor could be immunohistologically detected on peri-karya, within the neuropil and on satellite cells but not on cholinergic presynapses. Mast cells can be activated in sympathetic ganglia immunologically as well as through neuropeptides (i.e. SP and CGRP). Predominantly endothelia of post-capillary venules carry 5-HT2A-receptors; a serotonergic increase of permeability by the mast cell ist therefore possible. It is commonly known that mast cells of the peripherial nerve may influence via serotonin 5-HT2A-receptors of the Schwann-cells and the blood vessels. Possibly the mast cell influences by serotonin the function of satellite-cells carrying the 5-HT3-receptor. Serotonin causes a depolarisation within the superior cervical and stellate ganglia and can therefore be regarded as a physiological co-transmitter of sympathetic ganglia alongside Acetylcholine. For the phase of induction and the phase of maintenance of tetanic induced LTP within the superior cervical ganglion the activation of 5-HT3-receptors is even essential. Moreover it is known that specific immunological acti-vation of resident mast cells causes the so-called antigen-induced LTP. Conclusion: The localisation of mast cells and the 5-HT2A- and 5-HT3-receptors suggests a serotonin-moderated regulation of blood vessel permeability and of neuronal excitability through mast cells within sympathetic ganglia.