Das Gallenblasenepithel besteht aus Cholangiozyten, die als dominierende Zellen für die Mucinsekretion verantwortlich sind, sowie aus Bürstenzellen. Abgesehen davon, dass Bürstenzellen das für die Acetylcholinsynthese verantwortliche Enzym ChAT exprimieren, ist ihre Funktion bislang unbekannt. Ziel dieser Arbeit war es, die Funktion biliärer Bürstenzellen in der Gallenblase zu identifizieren.
Hierzu wurden explantierte Gallenblasen von Mäusen entweder pharmakologisch oder mithilfe blauen Lichts in einem optogenetischen Modell (ChAT-ChR2-EYFP) stimuliert.
Anschließend wurde elektronenmikroskopisch die Volumendichte der Mucingranula in den Cholangiozyten stereologisch analysiert. Gallenblasen von Mäusen mit globaler Defizienz des muskarinergen Rezeptors Chrm3 sowie mit bürstenzellspezischer Deletion des Acetylcholinsyntheseenzyms ChAT dienten zur Abklärung des Signalwegs. Muskarin bewirkte eine Exozytose der Mucingranula in Cholangiozyten. Eine optogenetische Aktivierung der Bürstenzellen in ChAT-ChR2-EYFP-Mäusen, in denen der lichtsensitive Kanal ChR2 in der Gallenblase selektiv in Bürstenzellen exprimiert wird, senkte entsprechend die Volumendichte der Mucingranula. Dieser Effekt war mit dem muskarinischen Rezeptorblocker Atropin hemmbar. Als Kandidat für einen natürlich vorkommenden Stimulus von biliären Bürstenzellen wurde Propionat gewählt, da es im Darmtrakt in hohen Konzentrationen als mikrobieller Metabolit vorkommt. Auch Propionat löste über Bürstenzellen eine Exozytose von Mucinen aus, und zwar über einen cholinergen Mechanismus, da der Effekt bei bürstenzellspezifischer Deletion von Chat ausblieb. Dabei vermittelte der muskarinerge Rezeptor Chrm3 den Effekt der Bürstenzelle auf die Cholangiozyten, da Propionat in Gallenblasen von Chrm3- gendefizienten Mäusen keine Exozytose induzierte.
Die Ergebnisse zeigen, dass Bürstenzellen der Gallenblase den dort als Gefahrensignal zu wertenden, von Bakterien oder Parasiten stammenden Metaboliten Propionat erkennen und über Acetylcholinfreisetzung eine Mucinfreisetzung aus dem Gallenblasenepithel induzieren. Die Mucinfreisetzung dient als unspezifischer Abwehrmechanismus gegen verschiedenartige Pathogene. Die Bürstenzelle ist daher als Wächter- und Effektorzelle gegenüber einer Besiedlung mit Propionat produzierenden Pathogenen anzusehen.
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