Mechanosensitivität im enterischen neuronalen Netzwerk

Neurone des enterischen Nervensystems (ENS) liegen in der Darmwand und sind damit kontinuierlich mechanischem Stress ausgesetzt. Nach einem zur Zeit gängigen Modell fungiert eine spezialisierte Gruppe enterischer Neurone ("IPAN" - intrinsische primär afferente Neurone) als Sensoren für diese mechanischen Reize. Die gewonnen Informationen werden dann von anderen Neuronengruppen  (Inter-, Motorneurone) des ENS weiterverarbeitet und schliesslich die entsprechenden motorischen Aktionen des Darms generiert. Im Gegensatz zu diesem Modell gelang es unserer Arbeitsgruppe multifunktionale enterische Neurone zu identifizieren die auf mechanische Stimuli reagieren. Diese Neurone werden von uns als multifunktionale "Rapidly Adapting Mechanosensitive Enteric Neurons" (RAMEN) bezeichnet.

Das Ziel des gegenwärtigen Projektes ist es, die RAMEM weiter zu charakterisieren. Vor allem die sensorischen Modalitäten der mechanischen Stimuli und die Signalwege, mit denen das enterische Nervensystem die Peristaltik steuert, aufzudecken.

Die angewandte Methode ist die Ultrafast Neuroimaging Technik basierend auf spannungssensitiven Farbstoffen. Mechanische Stimulationen werden mit neuartigen Methoden durchgeführt. Versuche werden mit intaktem Gewebe aus Meerschweinchen- und Mausdarm, ebenso wie mit primären Kulturen von humanen oder Meerschweinchen Neuronen durchgeführt.

Die Identifizierung und Charakterisierung der Signalwege, die die Mechanosensitivität regulieren und die Rolle der enterischen Neurone bei der Kontrolle der Peristaltik, sind wichtig, um das Verhalten des Darms unter normalen sowie pathologischen Bedingungen zu verstehen. Dies soll dabei helfen neue Angriffsziele zu finden, um durch Krankheit beeinträchtigte Funktionen des Darms zu normalisieren.

Gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG MA 5202/1-1).

 

Mechanosensitivität einer enterischen Nervenzelle, gemessen mit einem membranpotentialabhängigen Farbstoff (siehe Neuro-Imaging). Im Versuch wird die Nervenzelle durch Druck mit einem feinen Filament ("von Frey Haar") mechanisch gereizt und antwortet mit einer Entladung von Aktionspotentialen (im unteren Teil des Bildes dargestellt). Klick auf das Bild lädt einen Film, in dem die Änderungen des Membranpotentials farblich kodiert sind. Zur Verdeutlichung werden nur Aktionspotentiale (in rot) dargestellt.