Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Charakterisierung mechanosensitiver Neurone im submukösen Plexus des porcinen Colons

Filzmayer, Anna Katharina GND

Neurone des myenterischen sowie des submukösen enterischen Plexus sind permanent der Muskelaktivität des Gastrointestinaltraktes (GIT) ausgesetzt und werden direkt durch mechanische Stimuli aktiviert. Daten zur Mechanosensitivität submuköser Neurone des Schweins fehlen bislang, obwohl dieses als Modelltier für den Menschen diskutiert und genutzt wird. Ziel dieser Arbeit war es, Kenntnisse über die Neurone des SMP im porcinen Colon, besonders in Bezug auf ihre Mechanosensitivität, zu erlangen. Dazu wurde ein Protokoll zur optischen Darstellung neuronaler Signale in porcinen Colonpräparaten etabliert, in dem die Ultrafast-Neuroimaging-Technik in Kombination mit einem spannungssensitiven Farbstoff die gleichzeitige Untersuchung aller Neurone eines Ganglions ermöglichte. Die neuronale Vitalität wurde zunächst durch elektrische oder chemische Stimulation sichergestellt. Einen Hauptbestandteil dieser Arbeit bildeten mechanische Stimulationen, bei denen es sich um Kompressionen durch intraganglionäre Krebslösung-Injektionen und bidirektionale gesamter Ganglien Dehnungen mittels eines eigens entwickeltes Stretching Tools handelte. Beide Stimuli bedingten reproduzierbare elektrische Entladungen in einer Subpopulation von Nervenzellen, wobei weder alters- noch geschlechtsbedingte Effekte auftraten. Die Immunmarkierung der mechanosensitiven enterischen Neurone (MEN) ergab, dass die Mehrzahl der MEN Cholinacetyltransferase (ChAT) colokalisiert mit dem Neurotransmitter Substanz P (SP) exprimierte. Eine Immunoreaktivität für Stickstoffmonoxid-Synthase (NOS) zeigten MEN hauptsächlich im Colon transversum. Diese Ergebnisse helfen, die Vorgänge der Mechanotransduktion porciner Neurone des SMP besser zu verstehen. Inwieweit sich der porcine Darm als Modell für den Menschen eignet, muss in Zukunft mithilfe weiterer Daten, zum Beispiel aus Ussing-Kammer Versuchen, geklärt werden.

Neurons of the myenteric and submucosal plexus are permanently exposed to the muscle activity of the gastrointestinal tract (GIT). Hence, they are directly activated by mechanical stimuli. Data on mechanosensitivity of porcine submucosal neurons are lacking so far, although the pig is discussed and used as a relevant model for humans. Aim of this study was to gain basic knowledge on neuronal features of the SMP in porcine colon, with a special focus on their mechanosensitivity. For this purpose, a protocol was established allowing the visualization of neuronal signals in vital preparations of porcine colon by combining ultrafast neuroimaging technique with a voltage sensitive dye to simultaneously examining all neurons of a ganglion. Neuronal vitality was initially ensured by electrical or chemical stimulation. A major part of this work was mechanical stimulation, which involved compression (by intraganglionic volume injection) and bidirectional stretch of total ganglia (by a self-manufactured stretching tool). Both stimuli reproducibly caused electrical discharges in a subpopulation of nerve cells, without differences due to gender or age of the animals. Immunolabelling of mechanosensitive enteric neurons (MEN) revealed that the majority of MEN expressed choline acetyltransferase (ChAT) colocalized with the neurotransmitter Substance P (SP). Nitric oxid synthase (NOS)-positive neurons were mainly detected in the transverse colon. These results help to better understand the processes of mechanotransduction of porcine submucosal neurons. Further studies including e.g. Ussing chamber experiments are feasible to answer the question whether the porcine intestine is an appropriate model for humans.

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