5-hydroxytryptamine signalling between enterocytes and their precursors facilitates intestinal turnover

Suolen epiteeli uusiutuu jatkuvasti. Suolen kantasolut ylläpitävät epiteelin uusiutumiskykyä ja niiden jakautumisen häiriytymistä havaitaan niin ikääntymisen kuin suoliston sairauksien yhteydessä. Drosophila melanogasterin keskisuoli on hyödyllinen mallielin kantasolujen jakautumisen ja suolen epiteelin uusiutumisen tutkimiseen, sillä se vastaa toiminnallisesti nisäkkäiden ohutsuolta, mutta on solurakenteeltaan yksinkertaisempi. Drosophilan keskisuoli jaetaan viiteen pääalueeseen, jotka eroavat toisistaan niin rakenteellisesti kuin toiminnallisestikin. Alueiden välillä on eroja myös geenien ilmentämisessä. Drosophilan keskisuolen epiteeli on yhden solukerroksen paksuinen. Se koostuu imukykyisistä enterosyyteistä, erityskykyisistä enteroendokriinisoluista, kantasoluista ja enteroblasteista. Kantasolut erilaistuvat enterosyyteiksi enteroblastivaiheen kautta. 5-hydroksitryptamiini aktivoi suolen epiteelin uusiutumista nisäkkäillä, mutta sen tarkempi toimintamekanismi on edelleen tuntematon. Lisäksi 5-hydroksitryptamiinisignaloinnissa on löydetty nisäkkäillä sukupuolisidonnaisia eroja. 5-hydroksitryptamiinisignalointi muodostaa monimutkaisen säätelyverkoston, koska sillä on useita kohteita joilla on toisistaan poikkeavia vaikutuksia solujen toimintaan. Maisterintutkielmani tavoitteena on tutkia 5-hydroksitryptamiinisignaloinnin vaikutuksia suolen kantasolujen jakautumiseen sekä suolen epiteelin uusiutumiseen käyttäen Drosophilaa malliorganismina. Kokeet suoritetaan molemmilla sukupuolilla. Tutkin ensin kuinka tavallista suurempi määrä 5-hydroksitryptamiinia vaikuttaa ruokkimalla Drosophilaa 5-hydroksitryptofaanilla, joka on 5-hydroksitryptamiinin synteesireitin nopeuden määräävän välivaiheen tuote. Lisäksi tutkin 5-hydroksitryptamiinisignaloinnin vaikutuksia tarkemmin sekä vaimentamalla että vahvistamalla 5-hydroksitryptamiini-signalointireitin erästä tekijää. Värjään keskisuolet immunofluoressenssimenetelmällä, jonka jälkeen kuvaan näytteet ja analysoin niitä niin visuaalisesti kuin bioinformaatiotyökaluja käyttäenkin. Tulokseni osoittavat, että 5-hydroksitryptamiinisignaloinnilla on sekä alueellisia että sukupuolisidonnaisia vaikutuksia niin suolen kantasolujen lisääntymiseen kuin epiteelin uusiutumiseenkin. Vahvin vaikutus nähdään näistä jälkimmäisessä, mikä viittaa siihen että 5-hydroksitryptamiinisignalointi vaikuttaa enteroblastien erilaistumiseen enterosyyteiksi. Tuloksieni perusteella esitän hypoteesin, että enteroblastien ja enterosyyttien välillä on kaksisuuntaista viestintää, joka mahdollistaa suolen epiteelin uusiutumisen. Koska 5-hydroksitryptamiinisignaloinilla on osoitettu olevan yhteys muun muassa Crohnin tautiin, voivat tulokseni edesauttaa hoitokeinojen kehittämistä siihen ja muihin tulehduksellisiin suolistosairauksiin.