Antworten des intrazellulären Kalziums glatter Muskelzellen der Gallenblase nach Bittersubstanzstimulation

Abstract

Die Gallenblase dient der Speicherung und Konzentrierung der in der Leber produzierten Gallensäuren und zur fraktionierten Freisetzung in das Duodenum nach Aufnahme fett haltiger Nahrung. Im Gallenblasenepithel konnte eine hohe Dichte cholinerger Bürstenzellen ausgemacht werden, welche Teile der kanonischen Geschmackstransduktionskaskade besitzen und bitterstoffvermittelte Reflexe einleiten sollen, um die Gallenblase vor schädlichem Mikrobiom zu schützen. Es wurden jedoch auch bereits in Organen, wie beispielsweise der Trachea und der Urethra, direkte bitterstoffvermittelte Effekte auf die glatte Muskulatur, auch unabhängig von Bürstenzellen, beschrieben. Ziel dieser Arbeit war es, anhand der glatten Muskulatur der Gallenblase die Mechanismen und Effekte ausgelöst durch Bittersubstanzen genauer zu verstehen. Durch Kalziummessungen am konfokalen Laser-Scanning-Mikroskop konnte gezeigt werden, dass Bittersubstanzen präferiert, jedoch nicht exklusiv, zu einem Anstieg des intrazellulären Kalziums in glatten Muskelzellen führen. Als glatte Muskelzellen wurden alle solche definiert, die mit einem Anstieg des intrazellulären Kalziums von mind. 10 % auf CCK reagierten (CCK+ -Zellen). Alle weiteren wurden als CCK-Zellen beschrieben. Dabei stellte sich insbesondere Den als eine Art „Dirty Substance“ heraus, auf die keine der Zelltypen spezifisch und ohne klare Dosisabhängigkeit zu reagieren schien. Auf DXM und Quinin schien es gewisse konzentrationsabhängige und auch zellspezifische Effekte, zugunsten der CCK+ -Zellen zu geben. Insbesondere nach Quinin-Gabe waren jedoch nach repetitiver Gabe Desensibilisierungseffekte zu beobachten. Durch Kalziummessungen an TRPM5-KO- und den entsprechenden WT-Mäusen stellte sich heraus, dass der TRPM5-Kanal die Reaktionsausmaße der CCK+-Zellen nicht beeinflusst und die der CCK-Zellen nur in geringem Maße. Immunhistochemisch und in der In silico Expressionsanalyse eines verfügbaren Datensatzes von Einzelzell-RNA-Sequenzierungen ließen sich in glatten Muskelzellen der Gallenblase keine Komponenten der kanonischen Geschmackstransduktionskaskade oder Bitterrezeptoren nachweisen. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass Bitterstoffe direkte Effekte auf die glatte Muskulatur bewirken, die unabhängig von dem TRPM5-Kanal und damit auch mutmaßlich unabhängig von der kanonischen Geschmackstransduktionskaskade sind. Auch wenn einige wenige Bitterrezeptoren in der Gallenblase gefunden werden konnten, konnten diese speziell in glatten Muskelzellen nicht nachgewiesen werden. Falls es sich also um rezeptorvermittelte Effekte handelt, sind diese nicht durch Bitterrezeptoren zu erklären. Über welche Mechanismen genau es zu diesem Kalziumanstieg kommt, ist weiterhin unklar. Möglicherweise spielen toxisch vermittelte Effekte oder eine Mechanosensibilität der Zellen eine Rolle. Dass durch das Vorhandensein von Bitterstoffen Schutzreflexe in der Gallenblase ausgelöst werden ist jedoch weiterhin denkbar. Die dem zugrunde liegenden Signalmechanismen bleiben jedoch zunächst ungeklärt.