Badanie komunikacji komórek czuciowych jelit
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 komórki te przekładają sygnały sensoryczne na odpowiedź chemiczną i przekazują informacje do mózgu i innych komórek w organizmie”, wyjaśnia Cordelia Imig, profesor nadzwyczajna na Uniwersytecie w Kopenhadze(odnośnik otworzy się w nowym oknie), która kierowała badaniami w ramach projektu SynGut(odnośnik otworzy się w nowym oknie) przy wsparciu programu działań „Maria Skłodowska-Curie”(odnośnik otworzy się w nowym oknie). 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
Projekt skupił 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 rolę 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”, dodaje Imig. „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”.
Monitorowanie uwalniania serotoniny z wysoką dokładnością przestrzenną i czasową
W projekcie SynGut wykorzystano multidyscyplinarne podejście w celu zbadania różnych aspektów 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 robiłby to neurony w mózgu”, objaśnia Imig. „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. Odkrycie, że jest on 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”.
