@phdthesis{Beck2019,
  author    = {Beck, Katharina},
  title     = {Die nitrerge Neurotransmission im Gastrointestinaltrakt der Maus},
  doi       = {10.25972/OPUS-15989},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-159896},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2019},
  abstract  = {Die NO-sensitive Guanylyl-Cyclase (NO-GC) ist ein zentrales Enzym der NO/cGMP-Signalkaskade, das {\"u}ber die Aktivierung von NO zur Bildung des second messangers cGMP f{\"u}hrt. Die NO-GC setzt sich aus zwei Untereinheiten zusammen, sodass zwei Isoformen des Enzyms gebildet werden k{\"o}nnen (α1β1 und α2β1). Da die genaue Verteilung der beiden Isoformen im Colon nicht bekannt ist, wurde diese im ersten Teil dieser Arbeit charakterisiert. Immunhistochemie und In-situ-Hybridisierung zeigten die Expression beider Isoformen sowohl in der glatten Muskelschicht als auch in der Submukosa und Lamina propria. Dabei war die α1β1-Isoform ubiquit{\"a}r, die α2β1-Isoform dagegen haupts{\"a}chlich im Bereich des myenterischen Plexus vorzufinden. In der glatten Muskelschicht des Colons ist die NO-GC in glatten Muskelzellen (SMC), interstitiellen Zellen von Cajal (ICC) sowie Fibroblasten-{\"a}hnliche Zellen (FLC) exprimiert und haupts{\"a}chlich in die Modulation der gastrointestinalen Motilit{\"a}t involviert. Zur spezifischen Charakterisierung der Funktion der NO-GC in den einzelnen Zelltypen wurden Knockout-M{\"a}use generiert, denen die NO-GC global (GCKO) oder spezifisch in SMC (SMC-GCKO), ICC (ICC-GCKO) oder beiden Zelltypen (SMC/ICC-GCKO) fehlt. Anhand dieser Mausmodelle sollten im zweiten Teil dieser Arbeit die modulatorischen Effekte der NO-GC auf die spontanen Kontraktionen des Colons bestimmt werden. Zur Charakterisierung der spontanen Kontraktionen der zirkul{\"a}ren Muskelschicht wurden Myographiestudien mit 2,5 mm langen Colonringen durchgef{\"u}hrt. Hierbei konnten drei verschiedene Kontraktionen gemessen werden: Kleine, hochfrequente Ripples, mittlere Kontraktionen und große Kontraktionen. Die detaillierte Analyse der einzelnen Kontraktionen zeigte einerseits eine NO-unabh{\"a}ngige Regulation der Ripples, andererseits eine NO-abh{\"a}ngige Modulation der mittleren und großen Kontraktionen {\"u}ber die NO-GC in SMC und ICC. Die NO-GC in SMC beeinflusst die Kontraktionen vermutlich vor allem {\"u}ber die Regulation des Muskeltonus der zirkul{\"a}ren Muskelschicht. Die NO-GC in ICC dagegen modifiziert die spontanen Kontraktionen m{\"o}glicherweise {\"u}ber eine Ver{\"a}nderung der Schrittmacheraktivit{\"a}t. Allerdings f{\"u}hrt erst ein Funktionsverlust des NO/cGMP-Signalweges in beiden Zelltypen zu einem sichtbar ver{\"a}nderten Kontraktionsmuster, das dem von globalen Knockout-Tieren glich. Dies weist auf eine kompensatorische Wirkung der NO-GC im jeweils anderen Zelltyp hin. Zur Analyse der propulsiven Kontraktionen entlang des gesamten Colons wurden Videoaufnahmen der Darmbewegungen in Kontraktionsmusterkarten transformiert. Zudem wurde der Darm durchsp{\"u}lt und die Ausflusstropfen aufgezeichnet, um die Effektivit{\"a}t der Kontraktionen beurteilen zu k{\"o}nnen. Hierbei zeigte sich, dass eine Beeintr{\"a}chtigung des NO/cGMP-Signalweges eine verminderte Effektivit{\"a}t der Kontraktionen zur Folge hat und vermutlich durch eine beeintr{\"a}chtige Synchronisation der Kontraktionen erkl{\"a}rt werden kann. In diesem Regulationsmechanismus konnte vor allem der NO-GC in SMC eine {\"u}bergeordnete Rolle zugewiesen werden. Der dritte Teil der Arbeit thematisierte den Befund, dass SMC-GCKO-Tiere ca. 5 Monate nach Tamoxifen-Behandlung Entartungen der Mukosa entwickelten. Diese Entartung war lediglich in Tamoxifen-induzierten Knockout-Tieren vorzufinden. Histologische Analysen identifizierten die Entartungen als tubulovill{\"o}ses Adenom. Die Genexpressionsanalyse von Mukosafalten von SMC-GCKO- und heterozygoten Kontrolltieren zeigte eine Vielzahl von Genen, welche spezifisch bei colorectalem Karzinom differenziell exprimiert sind. Einer dieser Faktoren war der BMP-Antagonist Gremlin1. Dieser Faktor erschien von besonderem Interesse, da er in Zellen der Lamina muscularis mucosae und kryptennahen Myofibroblasten exprimiert wird. Immunhistochemische Analysen ließen vermuten, dass diese Zellen sowohl die NO-GC als auch die Cre-Rekombinase unter dem SMMHC-Promotor exprimieren. Diese Arbeit liefert demnach Hinweise darauf, dass die NO-GC einen wichtigen Regulator innerhalb der Stammzellnische bildet. Die Deletion der NO-GC f{\"u}hrt vermutlich zu einer verst{\"a}rkten Bildung bzw. Sekretion von Gremlin1, was die Hom{\"o}ostase der mukosalen Erneuerung st{\"o}rt und somit zur Entwicklung von Adenomen f{\"u}hrt.},
  subject      = {Gastrointestinaltrakt},
  language  = {de}
}