Die enterochromaffine Zelle als Sensor für Duftstoffe und Gewürze im Gastrointestinaltrakt des Menschen

Hintergrund und Ziele der Arbeit: Die Freisetzung von Serotonin aus
enterochromaffinen (EC-)Zellen der Darmschleimhaut ist das
Schlüsselereignis bei der Regulation der enterischen Motilität und
Sekretion. Im Rahmen dieser Arbeit sollte untersucht werden, ob
nasale olfaktorische Rezeptoren auch in EC-Zellen der menschlichen
Darmschleimhaut exprimiert werden, und ob deren Liganden –
Duftstoffe und Gewürze – hier eine Serotoninfreisetzung bewirken
können. Methoden: Die Expression der olfaktorischen Rezeptoren
wurde durch RT-PCR in mittels Laser-assistierter Mikrodissektion
gewonnenen humanen EC-Zellen, in humanen Dünndarmbiopsaten sowie in
einer von humanen EC-Zellen abstammenden Karzinoidzelllinie (BON)
analysiert. Die Aktivierung von EC-Zellen durch Duftstoffe wurde
durch digitales Fluoreszenz-Imaging mit dem Ca2+-bindenden
Farbstoff Fluo-4 untersucht. Die Serotoninfreisetzung wurde im
Zellkulturüberstand durch Serotonin-ELISA sowie mittels
Amperometrie unter Verwendung von direkt auf Einzelzellen
platzierten Carbonfaser-Mikroelektroden gemessen. Ergebnisse: Es
wurden vier olfaktorische Rezeptoren (OR73, hOR17-7/11, OR1G1 und
hOR17-210) in mikrodissektierten humanen EC-Zellen,
Dünndarmbiopsaten und der Karzinoidzelllinie (BON) exprimiert
gefunden. Die hierauf durchgeführten funktionellen Untersuchungen
ergaben, dass die Liganden der identifizierten olfaktorischen
Rezeptoren einen Ca2+-Einstrom, eine Anhebung des intrazellulären
Ca2+-Spiegels und eine nachfolgende Serotoninfreisetzung aus den
Zellen bewirken. Schlussfolgerungen: Die Ergebnisse der
vorliegenden Arbeit weisen darauf hin, dass Duftstoffe und Gewürze
im luminalen Kompartiment des menschlichen Gastrointestinaltrakts
über die Stimulation von olfaktorischen Rezeptoren auch in vivo
eine Serotoninfreisetzung aus EC-Zellen bewirken könnten. Da
Serotonin als wichtigster Regulator von Darmmotilität und
-sekretion fungiert und pathophysiologisch eine wesentliche Rolle
u. a. bei Erbrechen, Diarrhoe und dem Reiz-darmsyndrom spielt,
könnten die in dieser Arbeit erstmals beschriebenen intestinalen
olfaktorischen Rezeptoren mögliche neue Ziele in der
Pharmakotherapie von Erkrankungen und Motilitätsstörungen des
Gastrointestinaltrakts darstellen.