Die nitrerge Relaxation im Gastrointestinaltrakt von Zell-spezifischen Knockout-Mäusen der NO-sensitiven Guanylyl-Cyclase

• Antragsteller: Professor Dr. Andreas Friebe
• Fachliche Zuordnung: Anatomie und Physiologie ; Pharmakologie
• Förderung: Förderung von 2004 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5424209

• Erstellungsjahr: 2019

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Die NO-sensitive Guanylyl-Cyclase (NO-GC) ist als wichtigster Rezeptor für das Signalmolekül NO an vielen physiologischen Regulationsprozessen beteiligt. Es wurden zwei Isoformen der NO-GC identifiziert (α1β1, α2β1), die in unterschiedlichen Geweben exprimiert werden und dort die Bildung des Signalmoleküls cGMP katalysieren. Mit Hilfe von Mäusen, denen die NO-GC global oder in spezifischen Zelltypen fehlt, kann die Funktion des Enzyms und des von ihr produzierten cGMPs genauer untersucht werden. In einer früheren Arbeit konnten wir zeigen, dass NO über die NO-GC in Glattmuskelzellen (SMC) sowie den interstitiellen Zellen von Cajal (ICC) den Tonus der glatten Intestinalmuskulatur steuert. Diesen Mechanismus haben wir weiter verfolgt und hierzu die bisher generierten globalen KO-Mäuse (GCKO) sowie glattmuskel-spezifische KO-Tiere (SMC-GCKO), ICC-spezifische Tiere sowie den dazugehörigen Doppel-Knockout (SMC/ICC- GCKO) benutzt. Leider konnten die beantragten Untersuchungen der Rolle der NO-GC in den Fibroblastenähnlichen Zellen (FLC) nicht wie geplant durchgeführt werden, da die mit Hilfe der PDGFRα-CreERT2-Maus erhoffte Deletion der NO-GC in den FLC der Darmwand nicht erfolgreich war. So zeigte sich mit Hilfe einer Reportermaus (mit der die Aktivität der Cre-Rekombinase im größten Teil der FLC demonstriert werden konnte), dass die NO-GC nur partiell deletiert wird. Wir vermuten, dass das mosaikartige Ausschneiden die nicht zusammenpassenden Ergebnisse bei der Messung von Darmmotilität, Relaxationsfähigkeit etc. erklärt. Allerdings konnten wir eine klare Beteiligung der nitrergen Signaltransduktion bei der Relaxation des unteren Esophagussphinkters aufzeigen. Damit hat die NO-GC eine sehr wahrscheinliche Rolle bei der Ausprägung einer Achalasie. Außerdem konnten wir nachweisen, dass NO nicht nur im Fundus sondern auch in Ileum und Colon über die NO-GC in SMC und ICC wirkt. Als Mechanismus konnten wir die Beeinflussung des Ruhemembranpotenzials sowie die Ausprägung der elektrischen Transduktion in Form von 'inhibitory junction potentials' identifizieren.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Correlation of cellular expression with function of NO-sensitive guanylyl cyclase in the murine lower urinary tract. J Physiol. 2013 Nov 1;591(21):5365-75
  Lies B, Groneberg D, Friebe A
  
• Interstitial cells of Cajal mediate nitrergic inhibitory neurotransmission in the murine gastrointestinal tract. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2014 Jul 1;307(1):G98-106
  Lies B, Gil V, Groneberg D, Seidler B, Saur D, Wischmeyer E, Jiménez M, Friebe A
  
• Toward a better understanding of gastrointestinal nitrergic neuromuscular transmission. Neurogastroenterol Motil. 2014 Jul;26(7):901-12
  Lies B, Groneberg D, Friebe A
  
• Dominant role of interstitial cells of Cajal in nitrergic relaxation of murine lower oesophageal sphincter. J Physiol. 2015 Jan 15;593(2):403-14
  Groneberg D, Zizer E, Lies B, Seidler B, Saur D, Wagner M, Friebe A
  
• Nitrergic signalling via interstitial cells of Cajal regulates motor activity in murine colon. J Physiol. 2015 Oct 15;593(20):4589-601
  Lies B, Beck K, Keppler J, Saur D, Groneberg D, Friebe A
  
• CrossTalk proposal: Interstitial cells are involved and physiologically important in neuromuscular transmission in the gut. J Physiol. 2016 Mar 15;594(6):1507-9
  Sanders KM, Ward SM, Friebe A
  
• Integrative Control of Gastrointestinal Motility by Nitric Oxide. Curr Med Chem. 2016;23(24):2715-2735
  Groneberg D, Voussen B, Friebe A
  
• Soluble guanylate cyclase as an alternative target for bronchodilator therapy in asthma. Proc Natl Acad Sci USA. 2016 Apr 26;113(17):E2355-62
  Ghosh A, Koziol-White CJ, Asosingh K, Cheng G, Ruple L, Groneberg D, Friebe A, Comhair SA, Stasch JP, Panettieri RA Jr, Aronica MA, Erzurum SC, Stuehr DJ
  
• Comparison of nitrergic signaling in circular and longitudinal smooth muscle of murine ileum. Neurogastroenterol Motil. 2018 Mar;30(3)
  Voussen B, Beck K, Mauro N, Keppler J, Friebe A
  
• NO-GC in cells 'off the beaten track'. Nitric Oxide. 2018 Jul 1;77:12-18
  Friebe A, Voußen B, Groneberg D