Eine cholinerge, epitheliale Zelle mit Bürstenzellcharakteristika im Thymusmark

Abstract

Der Thymus ist ein primär lymphatisches Organ, in dem die Reifung und Ausbildung von Thymozyten zu selektionierten T-Lymphoyzten stattfindet, die letztendlich in se-kundär lympathische Organe auswandern und den peripheren T-Zell-Pool bilden. In dieser Arbeit habe ich einen bislang unbekannten, cholinergen Zelltyp im Thymus identifiziert. Zur genauen Charakterisierung dieses Zelltyps wurden Untersuchungen an zwei verschiedenen Reportermausstämmen, ChATBAC-eGFP- und Chrna3BAC-eGFP-transgenen Mäusen, durchgeführt. ChATBAC-eGFP-transgene Mäuse besitzen eine Subpopulation cholinerger Zellen in der äußeren Thymusmarkzone und entlang der Rinden-Mark-Grenze, die eine große morphologische Ähnlichkeit zu einem spezialisierten Epithelzelltyp besitzen, der in der Lamina epithelialis mucosae verschiedener Säugetiere vorkommt. Ein Strukturmerkmal dieses Epithelzelltyps ist ein apikaler Besatz aus Mikrovilli ( Bürstenzelle ), mithilfe dessen die Zellen den luminalen Inhalt auf der Schleimhautoberfläche wahrnehmen. Sie exprimieren Elemente der kanonischen Ge-schmackstransduktionskaskade, um bakterielle Bitterstoffe zu schmecken und daraufhin protektive Reflexe einzuleiten. Die chemosensorischen Zellen liegen gehäuft an potenziellen Eintrittspforten bakterieller Erreger in den Körper: Tuba auditiva, vomeronasales Organ, Trachea, Urethra, Konjunktiva. In dieser Arbeit konnte ich zeigen, dass cholinerge Zellen im Thymusmark das Bürstenzell-spezifische Strukturprotein Villin exprimieren, das ultrastrukturell zur immunhistochemischen Darstellung lateraler Mikrovilliausläufer genutzt wurde. Anhand von Markierungen gegen Epithelzellmarker (CK8, CK18) konnten die Zellen als Epithelzellen identifiziert und als eigenständige Zellentität von Thymozyten oder neuroendokrinen Zellen (CGA, PGP9.5) abgegrenzt werden. Die Zellen sind immunreaktiv für Moleküle der Geschmackstransduktions-kaskade, Galpha-Gustducin, TRPM5 und PLCbeta2. Sie haben keinen direkten Kontakt zu sensorischen Nervenfasern (PGP9.5, CGRP), lagen allerdings in direkter Nachbarschaft zu terminal differenzierten Epithelzellen des Thymusmarks (Hassall-like-bodies in der Maus), die den nAChRalpha3 exprimieren. Diese Ergebnisse lassen vermuten, dass SCC eine Wächterfunktion besitzen, mithilfe derer sie körperfremde Substanzen erkennen, cholinozeptive Epithelzellen über parakrine ACh-Sekretion warnen und lokale Reflexe einleiten können. Dies könnte dazu dienen, Thymozyten vor einer Exposition mit Fremdantigenen zu schützen und so eine Toleranz gegenüber Bakterien während Infektionen zu verhindern. The thymus is a primary lymphoid organ, in which the maturation and formation of thymocytes to selected T cells, that colonize secondary lymphoid organs and generate the peripher T cell pool, take place. In this study, I discovered a previously unknown cho-linergic cell type in the thymus. To characterize this cell type, we used two different reporter mouse strains, ChATBAC-eGFP- and Chrna3BAC-eGFP-transgene mice. ChAT-BAC-eGFP-transgene mice showed a subset of cholinergic cells in the outer medulla and along the cortico-medullary border, which have a great morphological resemblance to specialized epithelial cells in the lamina epithelialis mucosae of various mammals. A structural characteristic of this cell type is a tuft of apical microvilli ( brush cells ) to sense the mucosa s luminal content. They express elements of the canonical taste transduction cascade to detect bitter substances and to initiate protective reflexes in response to detection of potentially harmful substances. Chemosensory cells are often located at potential entry points of bacterial agents in the body: tuba auditiva, vomeronasal organ, trachea, urethra, conjunctiva. In this study, I demonstrated that cholinergic cells in the thymic medulla express villin, a brush cell marker protein, which was ultrastructurally used to exhibit lateral microvilli. On the basis of immunhistochemical markers for epithel cell marker (CK8, CK18), the cells were identified as epithelial cells and differentiated from thymocytes or neuroendocrine cells as an independent cell entity (CGA, PGP9.5). The cells are immunoreactive for molecules of the canonical taste transduction cascade such as Galpha-gustducin, TRPM5, and PLCbeta2. They are not directly approached by sensory nerve fibers (identified by PGP9.5 and CGRP antibodies). However, they were often in direct contact with terminally differentiated epithelial cells in the thymic medulla, expressing the nAChRalpha3 (Hassall s corpuscle-like structures in mice). This data implies that SCC have a sentinel function, which helps to detect foreign substances to warn cholinoceptive cells by paracrine secretion and to initiate local reflexes. This could help to protect thymocytes from having contact with foreign antigens during the process of negative selection and thus prevent tolerance against bacteria during infection.