Studie untersucht die Rolle von Darm-Piezo1 bei der Erkennung von bakterieller RNA

In einer neuen Studie veröffentlicht in Zelle , "RNA-Erfassung durch Darm-Piezo1 ist für die systemische Serotonin-Synthese essentiell", ein Forschungsteam unter der Leitung von Kenta Maruyama M.D., Ph.D. vom National Institute for Physiological Sciences (NIPS) untersuchte die Rolle von Piezo1, ein mechanosensorischer Rezeptor, beim Erfassen bakterieller RNA. Sie fanden heraus, dass das durch bakterielle RNA stimulierte Darm-Piezo1 ausschlaggebend für die Produktion von Serotonin ist. ein wichtiges Hormon, das die Darm- und Knochenhomöostase reguliert.

Serotonin ist entscheidend für die normale Funktion des zentralen und peripheren Nervensystems, um Emotionen zu kontrollieren, Peristaltik und Blutdruck. Die beiden Produktionsursprünge von Serotonin umfassen Gehirnneuronen und die enterochromaffinen Zellen des Darms. Vor allem, Serotonin durchdringt die Blut-Hirn-Schranke nicht und 90 % des gesamten Serotonins des Körpers werden von enterochromaffinen Zellen sezerniert, den Darm als Hauptquelle für peripheres Serotonin zu etablieren. Der größte Teil des aus dem Darm stammenden Serotonins wird von Blutplättchen aufgenommen, die es nach einer verschiedenen Stimulation freisetzen. Dies führt dann zur Aktivierung mehrerer biologischer Phänomene, wie Darmperistaltik und Darmentzündung. Interessant, Es wurde berichtet, dass ein kleiner Teil des aus dem Darm stammenden Serotonins als Hormon wirkt. Zum Beispiel, Die Funktion der knochenbildenden Osteoblasten wird durch Serotonin gehemmt. Vor allem, darmspezifische Deletion von Tryptophanhydroxylase-1 (Tph-1), eine Synthase, die aus Tryptophan Serotonin erzeugt, führt zum Phänotyp mit hoher Knochenmasse. Trotz der pleiotropen Funktionen von aus dem Darm stammendem Serotonin bei verschiedenen biologischen Phänomenen, die molekularen Mechanismen, die die Serotoninproduktion steuern, sind noch weitgehend unerforscht.

Die Wahrnehmung der mechanischen Kräfte im Darm ist entscheidend für eine normale Peristaltik, aber ihre molekularen Mechanismen sind schwer fassbar. Der mechanosensitive Piezo1-Kationenkanal wurde kürzlich identifiziert, die in verschiedenen Geweben exprimiert wird und für die Mechanotransduktion bei der Gefäßentwicklung entscheidend ist, Volumenkontrolle der roten Blutkörperchen und Blutdruckhomöostase. Trotz der Bedeutung von Piezo1 für die Mechano-Sensation, seine Funktion im Darm muss noch erforscht werden.

In dieser Studie, Das NIPS-Forschungsteam zeigte, dass aus dem Mikrobiom abgeleitete einzelsträngige RNA (ssRNA) die Serotoninproduktion aus enterochromaffinen Darmzellen über Piezo1 ohne mechanische Kraft induziert. Die intestinale Epithel-spezifische Deletion von Piezo1 verursacht eine gestörte Darmperistaltik, leichte Manifestationen einer experimentellen Kolitis, und erhöht die Knochenmasse, begleitet von niedrigen Serotoninspiegeln im Serum.

Die Forscher fanden außerdem heraus, dass Mausfäkalextrakte große Mengen an RNA enthalten und gereinigte Fäkal-RNA Piezo1 aktiviert. Auffallend, RNase A, ein ssRNA-abbauendes Enzym, beseitigt die Ligandenaktivität der fäkalen RNA und unterdrückt erfolgreich den Serum-Serotoninspiegel und erhöht die Knochenmasse durch Infusion in den Dickdarm. Diese Ergebnisse weisen darauf hin, dass das Targeting von Darm-ssRNA eine gute Strategie sein kann, um die aus dem Darm stammende Serotonin-assoziierte Pathophysiologie zu modulieren.

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