123RF
Badanie komunikacji komórek czuciowych jelit
Redaktor: Monika Stelmach
Data: 09.08.2022
Źródło: Komija Europejska/CORDIS
Przesyłanie sygnałów między jelitami a mózgiem odgrywa istotną rolę w fizjologii, jednak leżące u jego podstaw komórkowe szlaki sygnałowe nie są dobrze poznane.
Grupa komórek czuciowych w jelicie, noszących nazwę komórek enteroendokrynowych, potrafi wyczuwać zmiany, na przykład związane z napływem składników odżywczych do jelita, i reagować na nie poprzez wydzielanie cząsteczek sygnałowych zwanych neuroprzekaźnikami, a także hormonów.
– Komórki enteroendokrynowe to komórki wydzielnicze, które są w stanie wyczuć zmiany w świetle jelita. Ważne jest, aby lepiej poznać podstawowe procesy, dzięki którym przekładają one sygnały sensoryczne na odpowiedź chemiczną i przekazują informacje do mózgu i innych komórek w organizmie – wyjaśnia Cordelia Imig, profesor nadzwyczajna na Uniwersytecie w Kopenhadze, która kierowała badaniami w ramach projektu SynGut przy wsparciu programu działań „Maria Skłodowska-Curie”.
Jej zdaniem scharakteryzowanie funkcji różnych typów komórek enteroendokrynowych i tego, jak kontrolują one uwalnianie neuroprzekaźników i hormonów, może pomóc zrozumieć ich rolę w ludzkich schorzeniach, takich jak cukrzyca i choroby zapalne jelit.
Badanie uwalniania serotoniny w jelitach
Autorzy projektu skupili się na wytwarzających serotoninę komórkach enterochromafinowych, które stanowią najobszerniejszą podklasę komórek enteroendokrynowych i występują we wszystkich obszarach jelita. Komórki te przekazują sygnały poprzez serotoninę – neuroprzekaźnik, który pełni także funkcję ważnego neuromodulatora w mózgu.
Serotonina z przewodu pokarmowego jest istotna dla regulacji procesów fizjologicznych, takich jak proces przemieszczania się pożywienia przez jelito, a ponadto może służyć jako szybko działający sygnał sytości przesyłany do mózgu.
– W poprzednich badaniach wykazano, że jelitowe komórki enterochromafinowe wchodzą w bliski kontakt z neuronami, które przekazują sygnały do mózgu. W tym projekcie chcieliśmy wyjaśnić, czy komórki te przekazują sygnały do neuronów w ramach tego samego procesu i z podobną szybkością co komunikacja zachodząca w mózgu, czy też proces ten jest wolniejszy i bardziej zbliżony do komórek endokrynnych, takich jak komórki wydzielające insulinę w trzustce lub komórki chromafinowe nadnerczy – dodaje prof. Imig.
Monitorowanie uwalniania serotoniny
W projekcie SynGut wykorzystano multidyscyplinarne podejście w celu zbadania różnych funkcji komórek enterochromafinowych i biologii komórki.
– Aby uzyskać rozdzielczość przestrzenną i czasową potrzebną do badania komórek enterochromafinowych, musieliśmy określić sposoby monitorowania wydzielania z poszczególnych wyhodowanych komórek – tłumaczy badaczka.
Zespół zastosował technikę amperometrii wykorzystującą elektrody z włókien węglowych do wykrywania maleńkich ilości serotoniny uwalnianej z poszczególnych komórek enterochromafinowych.
– Dzięki tej technice odkryliśmy, że hodowane komórki enterochromafinowe uwalniają serotoninę znacznie wolniej niż neurony w mózgu. Proces uwalniania jest bardzo zbliżony do procesu zachodzącego w przypadku innych typów komórek neurosekrecyjnych, takich jak komórki chromafinowe nadnerczy, które wydzielają adrenalinę i noradrenalinę, ważne w przypadku reakcji walki lub ucieczki – wyjaśnia prof. Imig.
Odkrycie, że ten proces jest podobny jak w przypadku innych komórek endokrynnych, pomaga ustalić, jak szybko i jakimi drogami sygnały z jelit mogą być przekazywane do mózgu.
– Nasze wyniki rodzą wiele pytań, na które trzeba będzie jeszcze odpowiedzieć w przyszłości. Naszym ostatecznym celem jest zrozumienie mechanizmów molekularnych, które regulują uwalnianie serotoniny z komórek enterochromafinowych, co może pomóc w identyfikacji potencjalnych nowych celów molekularnych w leczeniu schorzeń, które są związane z nieprawidłową czynnością komórek enterochromafinowych – mówi Cordelia Imig.
– Komórki enteroendokrynowe to komórki wydzielnicze, które są w stanie wyczuć zmiany w świetle jelita. Ważne jest, aby lepiej poznać podstawowe procesy, dzięki którym przekładają one sygnały sensoryczne na odpowiedź chemiczną i przekazują informacje do mózgu i innych komórek w organizmie – wyjaśnia Cordelia Imig, profesor nadzwyczajna na Uniwersytecie w Kopenhadze, która kierowała badaniami w ramach projektu SynGut przy wsparciu programu działań „Maria Skłodowska-Curie”.
Jej zdaniem scharakteryzowanie funkcji różnych typów komórek enteroendokrynowych i tego, jak kontrolują one uwalnianie neuroprzekaźników i hormonów, może pomóc zrozumieć ich rolę w ludzkich schorzeniach, takich jak cukrzyca i choroby zapalne jelit.
Badanie uwalniania serotoniny w jelitach
Autorzy projektu skupili się na wytwarzających serotoninę komórkach enterochromafinowych, które stanowią najobszerniejszą podklasę komórek enteroendokrynowych i występują we wszystkich obszarach jelita. Komórki te przekazują sygnały poprzez serotoninę – neuroprzekaźnik, który pełni także funkcję ważnego neuromodulatora w mózgu.
Serotonina z przewodu pokarmowego jest istotna dla regulacji procesów fizjologicznych, takich jak proces przemieszczania się pożywienia przez jelito, a ponadto może służyć jako szybko działający sygnał sytości przesyłany do mózgu.
– W poprzednich badaniach wykazano, że jelitowe komórki enterochromafinowe wchodzą w bliski kontakt z neuronami, które przekazują sygnały do mózgu. W tym projekcie chcieliśmy wyjaśnić, czy komórki te przekazują sygnały do neuronów w ramach tego samego procesu i z podobną szybkością co komunikacja zachodząca w mózgu, czy też proces ten jest wolniejszy i bardziej zbliżony do komórek endokrynnych, takich jak komórki wydzielające insulinę w trzustce lub komórki chromafinowe nadnerczy – dodaje prof. Imig.
Monitorowanie uwalniania serotoniny
W projekcie SynGut wykorzystano multidyscyplinarne podejście w celu zbadania różnych funkcji komórek enterochromafinowych i biologii komórki.
– Aby uzyskać rozdzielczość przestrzenną i czasową potrzebną do badania komórek enterochromafinowych, musieliśmy określić sposoby monitorowania wydzielania z poszczególnych wyhodowanych komórek – tłumaczy badaczka.
Zespół zastosował technikę amperometrii wykorzystującą elektrody z włókien węglowych do wykrywania maleńkich ilości serotoniny uwalnianej z poszczególnych komórek enterochromafinowych.
– Dzięki tej technice odkryliśmy, że hodowane komórki enterochromafinowe uwalniają serotoninę znacznie wolniej niż neurony w mózgu. Proces uwalniania jest bardzo zbliżony do procesu zachodzącego w przypadku innych typów komórek neurosekrecyjnych, takich jak komórki chromafinowe nadnerczy, które wydzielają adrenalinę i noradrenalinę, ważne w przypadku reakcji walki lub ucieczki – wyjaśnia prof. Imig.
Odkrycie, że ten proces jest podobny jak w przypadku innych komórek endokrynnych, pomaga ustalić, jak szybko i jakimi drogami sygnały z jelit mogą być przekazywane do mózgu.
– Nasze wyniki rodzą wiele pytań, na które trzeba będzie jeszcze odpowiedzieć w przyszłości. Naszym ostatecznym celem jest zrozumienie mechanizmów molekularnych, które regulują uwalnianie serotoniny z komórek enterochromafinowych, co może pomóc w identyfikacji potencjalnych nowych celów molekularnych w leczeniu schorzeń, które są związane z nieprawidłową czynnością komórek enterochromafinowych – mówi Cordelia Imig.
Przegląd Gastroenterologiczny
