Charakterisierung zellulärer Quellen einer non-quantalen Acetylcholinfreisetzung in den Atemwegen von Mäusen

Abstract

Acetylcholin (ACh) ist der Haupttransmitter für die Kontraktion der glatten Atemwegsmuskulatur. Zusätzlich zur vesikelvermittelten ACh-Freisetzung wurde eine nicht-vesikulär vermittelte, non-quantale (nq) ACh-Freisetzung in isolierten Trachealabschnitten beobachtet, welche in der Lage ist, welche nach Hemmung des ACh- Abbaus durch Eserin ohne Nervenreizung kontrahierten (Nassenstein et al. 2015). Ziel dieser Arbeit war es, mögliche zelluläre Quellen einer (nq)ACh-Freisetzung in Atemwegen von Mäusen zu untersuchen. Verwendet wurden hierfür die RT-PCR mit Nachweis von CTL-, CHT1- und ChAT-mRNA in u.a. isolierten Neuronen und Trachealepithel, das Organbad mit Nachweis einer trachealen Kontraktionszunahme nach Eseringabe, die ACh-Messung in trachealen Überständen aus Organbadversuchen und in Überständen stimulierter Trachealabschnitte über eine Biosensor-Technik mittels Ca2+- Imaging von Zellen mit einer Überexpression muskarinischer ACh-Rezeptoren sowie die HPLC mit Nachweis einer ACh-Freisetzung aus Trachealepithel und die immunhistochemische Färbung von Ganglien aus JNC und DRG und die immunhistochemische Färbung der Trachea. Mit den genannten Methoden wurden unterschiedliche Zellpopulationen auf das Vorhandensein von Transportern sowie Enzymen einer ACh-Synthese untersucht. So konnten ChAT- und CHT1-mRNA in epithelfreien Trachealabschnitten sowie untersuchten Proben von isoliertem Atemwegsepithel, CTL-mRNA in der Mehrheit der untersuchten sensorischen Neuronen, CTL- und teils ChAT-mRNA in Alveolarmakrophagen aus der BAL und CTL- und ChAT-mRNA in Fibroblasten gezeigt werden. Ergänzend konnte durch Ca2+-Imaging- Experimente eine ACh-Freisetzung, z.B. durch das Trachealepithel oder sensorische Neurone, gezeigt werden. Zudem konnte gezeigt werden, dass das Trachealepithel Quelle einer ACh-Freisetzung in den Atemwegen der Mäuse darstellt, die durch das bakterielle Peptid f-MKKFRW stimulierbar ist. Zusammenfassend sprechen die gezeigten Ergebnisse dafür, dass ACh von unterschiedlichen Zellpopulationen in den Atemwegen von Mäusen gebildet wird, wie insbesondere den chemosensorischen Zellen des Atemwegsepithel, sensorischen Neuronen aus JNC und DRG, Alveolarmakrophagen und Fibroblasten. Eine wichtige Quelle stellt dabei das respiratorische Epithel mit den chemosensorischen Zellen dar. Der bei Nassenstein et al. 2015 beobachtete Effekt könnte eine Summe von ACh aus unterschiedlichen Zellpopulationen sein, wobei das Atemwegsepithel als mögliche Hauptquelle in Frage kommt und die Freisetzung durch bakterielle Peptide stimulierbar ist.