Wachsame Sinneszellen in der Harnröhre entdeckt

Sinneszellen in der Harnröhre, die schmecken können – diesen neuen Zelltyp haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Wolfgang Kummer aus dem Institut für Anatomie und Zellbiologie der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU) entdeckt.

Die in der Schleimhaut angesiedelten Sinneszellen „schmecken“ allerdings nicht den Urin, sondern von außen eindringende Bakterien. Die neu entdeckten Sinneszellen können somit mögliche Harnwegsinfektionen früh erkennen. „Dass neue Molekülvarianten entdeckt werden und ihre Funktion entschlüsselt wird, ist in den Biowissenschaften fast schon auf der Tagesordnung.

Dass aber eine ganze Zelle bisher übersehen blieb und erst jetzt entdeckt wird, ist schon eine Überraschung“, so Prof. Dr. Wolfgang Kummer. Ihre Ergebnisse haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in der der neuesten Ausgabe der angesehenen interdisziplinären Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA (PNAS) veröffentlicht.

Harnwegsinfektionen entstehen meistens dadurch, dass Bakterien von außen über die Harnröhre eindringen. Wachsende Bakterien geben verschiedenste Substanzen in die Umgebung ab, darunter solche, die wir auf der Zunge als „bitter“ empfinden. Auch freie Aminosäuren wie Glutamat, das wir als Geschmacksverstärker kennen oder auch als „umami“ (das Herzhafte beim gegrillten Steak), können bei einem solchen Infekt vermehrt auf der Schleimhaut vorliegen und ihn auch begünstigen. Sowohl bitter als auch umami haben daher in der Harnröhre nichts zu suchen und sind ein Gefahrensignal. Die neu entdeckten Sinneszellen können es wahrnehmen und eine Reaktion darauf einleiten.

Dr. Klaus Deckmann aus dem Institut für Anatomie und Zellbiologie der JLU konnte mit Unterstützung von Dr. Martin Fronius und Dr. Mike Althaus aus dem Institut für Tierphysiologie der JLU zeigen, dass die neu entdeckte Sinneszelle auf bitter, umami und auch abgetötete Bakterien reagiert und dabei genauso funktioniert wie die Geschmackszellen unserer Zunge.

Gemeinsam mit Prof. Dr. Jochen Klein von Pharmakologischen Institut für Naturwissenschaftler der Goethe-Universität Frankfurt und PD Dr. Dr. Thomas Bschleipfer von der Gießener Urologischen Universitätsklinik konnte auch aufgeklärt werden, was dann geschieht: Diese Zelle erregt über den chemischen Botenstoff Azetylcholin die Nervenfasern und leitet so über einen Reflex Kontraktionen der Blasenmuskulatur ein. Der gefährliche Inhalt soll aus der Harnröhre herausgespült werden.

Die Idee, überhaupt in der sonst so wenig beachteten Harnröhre nach so einer Zelle zu suchen, hat ihren Ursprung vor drei Jahren: Damals entschlüsselte Dr. Gabriela Krasteva-Christ in der Arbeitsgruppe von Prof. Kummer die Funktion der sogenannten Bürstenzelle in der Luftröhre, die dort Bitterstoffe wahrnimmt und Atemreflexe einleitet.

So entstand das Konzept, dass verschiedenste Körperöffnungen über Wächterzellen überwacht werden, die natürlich am besten in der Nähe der Öffnung und nicht tief im Körper gelegen sein sollten. Die Harnröhre wäre somit der richtige Platz für eine Wächterzelle zum Schutze des Harntrakts. Katharina Filipski hat im Rahmen ihrer medizinischen Doktorarbeit eine solche Zelle tatsächlich in der Harnröhre finden können – nicht jedoch weiter innen im Körper, wie zum Beispiel in der Harnblase oder in der Niere.

Die vielfältigen Kooperationen des LOEWE-Schwerpunkts „Non-neuronale cholinerge Systeme“ (Sprecher: Prof. Dr. Wolfgang Kummer) ermöglichten es, von der mikroskopischen Entdeckung einer Zelle über die Entschlüsselung ihrer Funktion bis zur Funktion für den gesamten Körper vorzudringen.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vermuten, dass die Sinneszelle und der neu entdeckte Reflex eine wichtige Rolle spielen sowohl bei der Entstehung von Harnwegsinfekten als auch bei Erkrankungen mit unangemessenem Harndrang (überaktive Blase). Dies wird nun in weiteren Kooperationen des Instituts für Anatomie und Zellbiologie der JLU und der Urologischen Klinik weiter untersucht.

Publikation:
Klaus Deckmann, Katharina Filipski, Gabriela Krasteva-Christ, Martin Fronius, Mike Althaus, Amir Rafiq, Tamara Papadakis, Liane Renno, Innokentij Jurastow, Lars Wessels, Miriam Wolff, Burkhard Schütz, Eberhard Weihe, Vladimir Chubanov, Thomas Gudermann, Jochen Klein, Thomas Bschleipfer and Wolfgang Kummer: Bitter triggers acetylcholine release from polymodal urethral chemosensory cells and bladder reflexes. PNAS, online veröffentlicht am 19. Mai 2014.
doi: 10.1073/pnas.1402436111

Kontakt:
Prof. Dr. Wolfgang Kummer
Institut für Anatomie und Zellbiologie
Aulweg 123, 35392 Gießen
Telefon: 0641 99-47000

http://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1402436111