Enterochromaffine Zellen des menschlichen Darms: Sensoren für Gewürze und Geruchsstoffe

Hintergrund & Ziele: Die Freisetzung von Serotonin aus enterochromaffinen Schleimhautzellen, ausgelöst durch luminale Substanzen, ist das Schlüsselereignis bei der Regulation der Darmmotilität und -sekretion. Wir wollten wissen, ob nasale Geruchsrezeptoren auch in der menschlichen Darmschleimhaut durch enterochromaffine Zellen exprimiert werden und ob ihre Liganden und Geruchsstoffe in Gewürzen, Duftstoffen, Waschmitteln und Kosmetika eine Serotoninfreisetzung verursachen.

Methoden: Die Rezeptorexpression wurde durch die Reverse-Transkriptionspolymerase-Kettenreaktionsmethode in humanen enterochromaffinen Schleimhautzellen, die durch Lasermikrodissektion isoliert wurden, und in einer von humanen enterochromaffinen Zellen abgeleiteten Zelllinie untersucht. Die Aktivierung der Zellen durch Geruchsstoffe wurde mittels digitaler Fluoreszenzbildgebung unter Verwendung des fluoreszierenden Ca(2+) Indikators Fluo-4 untersucht. Die Serotoninfreisetzung wurde in Kulturüberständen durch einen Serotonin-Enzymimmunoassay und Amperometrie unter Verwendung von Kohlefasermikroelektroden, die auf Einzelzellen platziert wurden, gemessen.

Ergebnisse: Wir fanden die Expression von 4 olfaktorischen Rezeptoren in mikrodissektierten humanen mukosalen Enterochromaffin-Zellen und in einer Zelllinie, die von humanen Enterochromaffin-Zellen abgeleitet ist. Ca (2 +) -Bildgebungsstudien zeigten, dass Geruchsstoffliganden der identifizierten Geruchsrezeptoren einen Ca (2 +) -Zustrom, eine Erhöhung der intrazellulären freien Ca (2 +) -Spiegel und folglich eine Serotoninfreisetzung verursachen.

Schlussfolgerungen: Unsere Ergebnisse zeigen, dass Geruchsstoffe, die in der luminalen Umgebung des Darms vorhanden sind, die Serotoninfreisetzung über olfaktorische Rezeptoren stimulieren können, die in menschlichen enterochromaffinen Zellen vorhanden sind. Serotonin steuert sowohl die Darmmotilität als auch die Sekretion und ist an pathologischen Zuständen wie Erbrechen, Durchfall und Reizdarmsyndrom beteiligt. Somit sind Geruchsrezeptoren potenzielle neue Ziele für die Behandlung von Magen-Darm-Erkrankungen und Motilitätsstörungen.