Expression muskarinerger Acetylcholinrezeptoren an Afferenzen der Harnblase von Mäusen - Bonitz, Marcus; Justus Liebig University Giessen (My University, 2015)
Vor dem klinischen Hintergrund des OAB-Syndroms trugen in den letzten Jahren wichtige Erkenntnisse über die Existenz eines nichtneuronalen cholinergen Systems im Urothel zunehmend zum Verständnis von Mechanismen der Detrusorüberaktivität bei. Orale muskarinrezeptorenspezifische Anticholinergika werden nach aktuellen Leitlinien zur Therapie der Detrusorüberaktivität eingesetzt. Neuere Erkenntnisse zeigen, dass diese Pharmaka auch bei ausbleibender parasympathischer Aktivität eine Reduktion des imperativen Harndrangs und eine verlängerte Phase der Harnspeicherung bewirken. Eine Erklärung liefert das Modell eines nichtneuronalen cholinergen Systems im Urothel, wobei ACh aus urothelialen und suburothelialen Strukturen synthetisiert und freigesetzt wird. Diese Erkenntnisse führten zu der Annahme einer epithelioneuronalen Kommunikation, deren Folge unter pathologischen Bedingungen imperativer Harndrang und ein gesteigerter Miktionsreflex sein könnte. In der vorliegenden Arbeit wurde die Expression der muskarinischen Rezeptoren M1R, M2R und M3R in Afferenzen der Harnblase von Mäusen untersucht. Perikarya von Harnblasenafferenzen wurden in Kryoschnitten der Spinalganglien L6 und S1 durch ein zuvor durchgeführtes retrogrades Neurotracing identifiziert. Die Expression des M2R wurde mittels Immunhistochemie untersucht. Die Expression des M1R und M3R wurde durch eine Kombination von laserassistierten Mikrodissektionen und anschließender RT-PCR analysiert. 35,2% aller Harnblasenafferenzen zeigten eine Expression des M2R. Es zeigte sich kein signifikanter Größenunterschied der Perikarya von M2R-exprimierenden und M2R-nicht-exprimierenden Zellen. In Harnblasenafferenzen wurde die Expression des M3R, jedoch nicht des M1R nachgewiesen. In Ergänzung an diese Arbeit wurde in der gemeinsam veröffentlichten Studie von Nandigama et al. (2010) die Expression des M4R, jedoch nicht des M5R gefunden. Grundsätzlich zeigen diese Ergebnisse, dass die Vermittlung sensorischer Informationen aus dem Urothel und Suburothel cholinerger Kontrolle unterliegt, wobei insbesondere die stark antwortenden Mukosa-Mechanorezeptoren direkt über einen Agonismus am M3R erregt werden könnten. Auf Ebene der Signaltransduktion wird deutlich, dass die Einbeziehung des Gq/11-gekoppelten M3R und der Gi/o-gekoppelten M2R und M4R Mechanismen der Exzitation und der Inhibition umfasst. Inwiefern die exprimierten mAChRs den 6 funktionellen Afferenzen zuzuordnen sind und in welchem Kontext sie bei der Entstehung und Modulation von sensorischen Informationen aus dem Urothel stehen, bleibt Gegenstand aktueller Forschung. Um dies zu beantworten wäre die simultane Darstellung aller Parameter, insbesondere die Entwicklung weiterer subtypenspezifischer mAChR-Antikörper notwendig.

On the clinical background of the OAB-syndrome, important investigations over the last years have revealed the existence of a nonneuronal cholinergic system in the urothelium and contributed remarkably to the understanding of mechanisms in detrusor overactivity. Current guidelines for treating bladder overactivity recommend the administration of muscarinic receptor antagonists. Newer findings demonstrated that antimuscarinics cause prolonged storing and a reduction in imperative urge sensation in spite of the absence of parasympathetic activity. An explanation for this could be given by the model of a nonneuronal cholinergic system in the urothelium, including a specific synthesis and release machinery of ACh from urothelial and suburothelial cells. This lead to the hypothesis of an epithelioneuronal communication causing imperative urge sensation accompanied by increased micturition reflex in pathological conditions. In the present thesis the expression of muscarinic receptors M1R, M2R and M3R by mouse bladder afferent neurons was investigated. Cell bodies of afferent neurons were identified in cryosections of DRG L6 and S1 after performing retrograde neuronal tracing using injection of fluorescent dyes into the bladder wall. The expression of M2R was studied by using immunohistochemistry, the expression of M1R and M3R was studied by using laser-assisted microdissections with subsequent RT-PCR analysis. Expression of M2R was demonstrated in 35.2% of bladder afferent neurons and revealed no significant difference in cell size of M2R-expressing- and M2R-non-expressing afferent neurons. Further, the expression of M3R but not M1R in bladder afferent neurons was demonstrated. In addition to the present paper, expression of M4R but not M5R was shown in the common published study of Nandigama et al. (2010). Generally, these results constrain the cholinergic control in processing sensory information from urothelium and suburothelium. In particular the high responding mucosa mechanoreceptors could be excited directly by activating M3R. Regarding signal transduction, both excitatory and inhibitory mechanisms are potentially involved by the inclusion of the Gq/11-coupled M3R and the Gi/o-coupled M2R and M4R in mAChR expression profile of bladder afferent neurons. The precise correlation of mAChR subtype expression within the 6 functional subpopulations and their involvement in processing and modulating sensory information from the urothelium engages actual research and would be elucidated by a simultaneous demonstration of all parameters. A prerequisite will be the development of subtype specific mAChR antibodies.
Keywords: Muskarinrezeptoren; Afferenzen; ddc:610