Die Einführung der Gentechnik macht die Maus zur bevorzugten Spezies, um die neuronale Signalvermittlung auf die Muskulatur des Kolons zu untersuchen. Die elektrische Aktiviät glatter Muskelzellen des Dickdarms der Maus wurde nach Stimulation intrinsischer Nerven (EFS) intrazellulär abgeleitet. Whole-mounts und Präparationen, die die 3D-anatomische Struktur des enterischen Nervensystems erhalten, wurden mittels NADPH-diaphorase, Methylene-blue Vitalfärbung und Färbung mit Cuprolinic blue dargestellt. Stimulation intrinsischer inhibitorischer Nerven löste TTX-sensitive inhibitorische Junctionspotentiale (IJPs) in Zellen der zirkulären Muskelschicht aus. Im Zökum ergab EFS monophasische IJPs, die von L-NNA (100µM) nicht beeinflußt wurden. Im proximalen und distalen Kolon löste EFS IJPs aus, die aus einer L-NNA-insensitiven schnellen Komponente und einer L-NNA-sensitiven langsamen Komponente bestehen. Die langsame Komponente war maximal im oralen proximalen Kolon und nahm nach aboral hin ab (16±2.2 mV, 13.1 ±2.1 mV and 3.8 ±1.5 mV für orales bzw. aborales proximales Kolon und distales Kolon, n=6, p<0.01). Die NADPH-diaphorase-, Methylene-blue- und Cuprolinic-Färbung zeigte im proximalen Kolon eine antimesenterielle oligoganglionäre Region (3x15mm). In diesem Bereich weist das Netzwerk der neuronalen Ganglien im myenterischen Plexus eine Lücke auf, Nervenfasern des tertiären Plexus sind dabei erhalten. IJPs aus Muskelzellen der oligoganglionären Region waren IJPs vergleichbar, die aus Muskelzellen der benachbarten ganglienreichen Region des gleichen Segments abgeleitet wurden (n=6, n.s.). Erst Trennung der ganglienarmen von der ganglienreichen Region des gleichen Segments bewirkte nahezu vollständige Verhinderung der IJPs im ganglienarmen Bereich (2,6±1,7 ganglienarm vs. 16,5±1,9mV ganglienreich, n=6). Der NO-abhängige neuronale Input der Zirkulärmuskulatur und die Dichte nitrerger Neurone ist maximal im proximalen Kolon und nimmt in aboraler Richtung ab. Im Bereich der oligoganglionären Region im proximalen Kolon ist der neuronale Input der Zirkulärmuskulatur auf Segmentebene organisiert. Diese Region bietet die Gelegenheit, den neuronalen Input auf die Muskulatur mit und ohne ganglionäre Interferenz zu untersuchen.
Translated abstract:
Development of the modern gene-targeting technology has made mice an attractive species for neuroscience research. The aim was to investigate the functional neuronal supply to the colonic circular smooth muscle layer. Intracellular recordings of smooth muscle cells (SMCs) of the murine large bowel were performed with standard microelectrode technique. Whole-mounts and preparations preserving the 3D anatomical organisation of the enteric nervous system (ENS) were stained using NADPH-diaphorase, cuprolinic blue and methylene-blue vital staining. Electrical field stimulation (EFS) of murine large bowel elicited TTX-sensitive inhibitory junction potentials (IJPs) in SMC of the circular muscle layer which showed characteristic regional differences. In the caecum, EFS evoked monophasic IJPs resistant to L-NNA (100µM). In the proximal and distal colon, IJPs consisted of a L-NNA-insensitive fast component followed by a slow component completely blocked by L-NNA (100µM). The slow component was maximal in the oral proximal colon and decreased aborally (16±2.2 mV, 13.1 ±2.1 mV and 3.8 ±1.5 mV for oral and aboral proximal colon, distal colon, respectively, n=6, p<0.01). NADPH-diaphorase, cuprolinic blue and methylene-blue vital staining revealed in the proximal colon a gap (3x15mm) in the network of myenteric ganglia, but preserved nerve fibers. IJPs recorded from SMCs of the ganglionic gap area were similar to IJPs displayed by SMCs from the neighbouring area of the same segment (n=6, n.s.). After microscopic sharp separation of the hypoganglionic region from its surrounding tissue, however, the normal inhibitory neurotransmission to the hypoganglionic area was disrupted (2,6±1,7 hypoganglionic vs. hyperganglionic 16,5±1,9mV, n=6). The NO-dependent electrical input to the circular muscle layer and the density of nitrergic neurons were maximal in proximal colon and decreased in the aboral direction. The few ND-positive neurons in the caecum did not result in NO-dependent electrical responses in the circular muscle layer. The area devoid of ganglia in the proximal colon did not reveal impaired functional neuronal supply. This region offers the opportunity to investigate the nerve fibers independent of nerve cell somata.
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