Urethrale chemosensorische cholinerge Zellen weisen Bestandteile der Synthesewege für Prostaglandine und Leukotriene auf

UCCC fungieren als Wächter am Eingang des Urogenitaltraktes und initiieren bei Wahrnehmung potenziell schädlicher Substanzen mittels der kanonischen Geschmackskaskade (u. a. α-Gustducin, PLCβ2 und TRPM5) Schutzmaßnahmen. Für die Entwicklung von UCCC ist der Transkriptionsfaktor Pou2f3 essenziell. CCC der Trachea und im gastrointestinalen Trakt weisen die vollständigen Synthesewege für Prostaglandine und Leukotriene auf. Relevante Proteine sind hierbei FLAP für die Cysteinyl-Leukotriensynthese und Cox-1 für die Prostaglandinsynthese. Hier wurde geprüft, ob auch UCCC die Bestandteile der Prostaglandin- und Leukotriensynthesewege aufweisen. Dazu wurden Expressionsanalysen an der Urethra der Maus mittels NGS-Daten und RT-PCR durchgeführt. Das Vorkommen der Proteine FLAP, ChAT und der Bestandteile der Bittergeschmackstransduktion sowie von Cox-1, ChAT und FLAP in UCCC wurde immunhistochemisch an C57BL/6Rj- und ChAT-eGFP-Mäusen untersucht. Eine immunhistochemische Abgrenzung zur neuroendokrinen Zelle erfolgte an Pou2f3-/--Tieren, denen UCCC fehlen. Dabei wurden Antikörper-Markierungen gegen Serotonin als Marker für neuroendokrine Zellen und FLAP durchgeführt. In Überständen explantierter Urethren von Pou2f3-/-- und C57BL/6Rj-Mäusen wurde mittels Cysteinyl-Leukotrien-ELISA die Cysteinyl-Leukotrien-Konzentration nach Stimulation mit dem Bitterstoff Denatonium gemessen, um eine mögliche durch UCCC vermittelte Cysteinyl-Leukotrien-Freisetzung zu untersuchen.
Serotonin-immunreaktive neuroendokrine Zellen zeigten in Pou2f3-/-- und C57BL/6Rj-Tieren keine FLAP+-Markierung. In der Urethra zeigte sich in den NGS-Daten und der RT-PCR mRNA-Expression von für die Prostaglandin- und Leukotriensynthese relevanten Proteinen wie FLAP und Cox-1. Immunhistochemisch ließen sich im urethralen Epithel von ChAT-eGFP-Tieren FLAP+-Zellen finden. ChAT+/FLAP+-Zellen zeigten die typische, keulenförmige UCCC-Morphologie, ChAT-/FLAP+-Zellen hingegen nicht. Darüber hinaus ließen sich in der Lamina propria FLAP+-Zellen nachweisen, die am ehesten Immunzellen sind. In ChAT-eGFP-Tieren waren ChAT und FLAP zu 63% bei Weibchen und zu 49% bei Männchen bei typischer UCCC-Morphologie kolokalisiert. Nur 40% bei Weibchen bzw. 35% bei Männchen der (Ad-)Villin+-Zellen waren auch FLAP+. 53,9% der α-Gust+-Zellen, 71% der PLCβ2+-Zellen bei Männchen und Weibchen sowie 53% bei Weibchen und 63% bei Männchen der TRPM5+-Zellen waren in C57BL/6Rj-Tieren FLAP+. ChAT und Cox-1 waren zu 59% bei Weibchen und 62% bei Männchen, Cox-1 und FLAP zu 68% bei Weibchen und 92% bei Männchen kolokalisiert. FLAP+-Zellen in Pou2f3-/--Tieren zeigten keine typische UCCC-Morphologie und waren Cox-1-. Die Stimulation explantierter Urethren mit Denatonium ergab von einem Basiswert im Überstand über 5000 pg/ml ausgehend keinen signifikanten Anstieg der Cysteinyl-Leukotrien-Konzentration. Im Vergleich zu anderen Organen (wie z. B. der Gallenblase) stellt dies einen deutlich erhöhten Wert dar. Die Überdeckung UCCC-vermittelter Leukotrienfreisetzung durch andere Quellen, z. B. Immunzellen, scheint möglich. In Untersuchungen an Geweben von menschlichen Körperspendern ließen sich keine Markierungen mit charakteristischen CCC-Markern und FLAP zeigen.
In dieser Arbeit wurden zwei UCCC-Phänotypen dokumentiert: UCCC-Typ 1 weisen neben klassischen Bürstenzellmarkern wie ChAT und den Bestandteilen der Geschmackstransduktion auch die Anteile der Eicosanoidsynthese wie FLAP und Cox-1 auf. UCCC-Typ 1 waren am häufigsten vertreten. UCCC-Typ 2 zeigten nur ChAT und Bestandteilen der Geschmackstransduktion. Durch UCCC freigesetzte Eicosanoide könnten in der Urethra bei einer durch UCCC vermittelten neurogenen Entzündung oder einer durch UCCC vermittelten Kontraktion der Harnröhre nach Kontakt mit Pathogenen eine Rolle spielen. Die spezifische Funktion aus UCCC freigesetzter Prostaglandine bzw. Leukotriene verbleibt weiterhin unklar und bedarf weiterer Untersuchungen.