Immunhistochemischer Nachweis des muskarinischen Acetylcholinrezeptors M2 im Magen-Darm-Trakt der Maus

Abstract

Muskarinische Rezeptoren vermitteln in verschiedensten Organen die Wirkung des Neurotransmitters Acetylcholin. Im Gastrointestinaltrakt, wo der Subtyp M2R überwiegt, regulieren sie die Kontraktion glatter Muskelzellen und sind somit im Focus für therapeutische Ansätze zur Behandlung von Störungen, wie z.B. Reizdarmsyndrom. In dieser Arbeit zeigten wir die zelluläre Verteilung des M2R im Verdauungstrakt der Maus. Gewebeproben vom Ösophagus bis zum Colon descendens wurden mit dem etablierten Verfahren der Immunhistochemie untersucht. Dabei wurde ein Antikörper verwendet, der sich an Proben entsprechend gendefizienter (KO) Tiere als spezifisch erwies. Zusätzlich erfassten wir von M2R KO-Mäusen und deren korrespondierenden Wildtypen das Körper- und Magengewicht. Das Körpergewicht der M2R KO-Tiere war erniedrigt und das Magengewicht insbesondere in Relation zum Körpergewicht erhöht. Makroskopisch zeigte sich ein geblähter Magen. Trotz der Bedeutung des M2R für die Muskelkontraktion im Verdauungstrakt sind für M2R KO-Tiere bisher keine funktionalen krankhaften Magen-Darm Veränderungen oder Unterschiede im histologischen Bild beschrieben. Wir konnten das Vorkommen des M2R in der glatten Muskulatur der Tunica muscularis des Verdauungstraktes bestätigten. Im Ösophagus, dessen Tunica muscularis überwiegend aus Skelettmuskulatur besteht, kamen vereinzelt M2R exprimierende glatte Muskelzellen vor. Die Lamina muscularis mucosae war nur im Magen und im Colon für den M2R positiv. Glatte Muskulatur in der Tela submucosa zeigte keine M2R-Immunreaktivität, obwohl in der Literatur bereits mehrfach eine muskarinische Regulierung der Gefäßwandmuskulatur beschrieben wurde. Des Weiteren zeigten durch den CD-31-Antikörper markierte Endothelzellen dieser Gefäße keine Immunreaktivität für den M2R. Glatte Muskelzellen der Muskelpumpe in der Lamina propria mucosae wurden ebenfalls nicht durch den M2R-Antikörper markiert. Dafür konnte erstmalig der M2R auf Endothelzellen in Kapillaren unmittelbar unter dem Oberflächenepithel vom Magencorpus bis zum Colon descendens nachgewiesen werden. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die glatte Muskulatur der Tunica muscularis des Verdauungstraktes überwiegend cholinerg über den M2R gesteuert wird und darüber hinaus seine Expression an subepithelialen Kapillarendothelien im Magen-Darm-Kanal Einfluss auf mucosale Transportmechanismen hat.

Muscarinic receptors mediate the action of the neurotransmitter acetylcholine upon a variety of organs. The subtype M2R predominates in the gastrointestinal tract. There it regulates the contraction of the smooth muscle cells and is, therefore, an important target for therapeutic approaches, for example the irritable bowel syndrom. The present work addresses the spatial distribution and cellular localization of this receptor in the murine intestinal tract, from the esophagus down to colon descendens, by immunohistochemistry utilizing M2R gene-deficient (KO) mice to validate specificity of immunohistochemical labelling. In addition, body and stomach weight of M2R KO- and wild-type mice were recorded. In M2R KO-mice, stomach weight was increased and body weight was lower. Despite the involvement of M2R in muscle contraction, neither functional nor histological changes were observed in the gastrointestinal tract. Immunohistochemistry validated the occurance of M2R in the tunica muscularis. Even in the tunica muscularis of the esophagus, which consists mainly of skeletal muscle, M2R-immunoreactive smooth muscle cells were occasionally found. The lamina muscularis mucosae of stomach and colon was positive for M2R. Smooth muscles cells of the tela submucosa did not show any M2R-immunoreactivity even though the literature describes a muscarinic regulation of submucosal vessels. Neither endothelial cells of these vessels, labelled with CD31-antibody, nor smooth muscle cells in the lamina propria mucosae showed M2R-immunoreactivity. However, M2R-labelling was noted for the first time at endothelial cells of capillaries underneath the surface epithelium from the body of the stomach until the colon descendens. The present data suggest that, on the one hand, intestinal smooth muscle cells of the tunica muscularis are mainly under cholinergic M2R control and, on the other hand, that the M2R located on endothelial cells in capillaries under the intestinal surface epithelium may regulate mucosal transport mechanisms.