Vielen Dank für Ihren Besuch auf nature.com.Sie verwenden eine Browserversion mit eingeschränkter CSS-Unterstützung.Um die beste Erfahrung zu erzielen, empfehlen wir Ihnen, einen aktuelleren Browser zu verwenden (oder den Kompatibilitätsmodus im Internet Explorer zu deaktivieren).In der Zwischenzeit zeigen wir die Website ohne Stile und JavaScript an, um eine kontinuierliche Unterstützung zu gewährleisten.Magen-Darm-Beschwerden (GI) sind ein Kennzeichen der meisten Darmerkrankungen und stellen eine wichtige Komponente chronischer viszeraler Schmerzen dar1.Bei der wachsenden Bevölkerung, die vom Reizdarmsyndrom betroffen ist, bleiben GI-Überempfindlichkeit und Schmerzen lange nach dem Abklingen der Gewebeverletzung bestehen2.Das Reizdarmsyndrom weist auch eine starke sexuelle Neigung auf, von der Frauen dreimal häufiger betroffen sind als Männer1.Hier konzentrieren wir uns auf enterochromaffine (EC) Zellen, die seltene erregbare, serotonerge neuroendokrine Zellen im Darmepithel sind3,4,5.EC-Zellen erkennen schädliche Reize und leiten sie an benachbarte Schleimhautnervenenden weiter3,6, aber die Beteiligung dieses Signalwegs an viszeralen Schmerzen und den damit verbundenen Geschlechtsunterschieden wurde nicht untersucht.Durch die Verstärkung oder Unterdrückung der EC-Zellfunktion in vivo zeigen wir, dass diese Zellen ausreichen, um eine Überempfindlichkeit gegen Darmdehnung hervorzurufen, und dass sie für die sensibilisierende Wirkung von Isovalerat, einer bakteriellen kurzkettigen Fettsäure, die mit GI-Entzündungen in Verbindung gebracht wird, erforderlich sind7,8.Bemerkenswerterweise führte eine verlängerte Aktivierung von EC-Zellen zu einer anhaltenden viszeralen Überempfindlichkeit, selbst in Abwesenheit einer auslösenden Entzündungsepisode.Darüber hinaus förderte die Störung der EC-Zellaktivität angstähnliche Verhaltensweisen, die sich nach Blockade der serotonergen Signalübertragung normalisierten.Geschlechtsunterschiede wurden über eine Reihe von Paradigmen hinweg festgestellt, was darauf hindeutet, dass der afferente Kreislauf zwischen EC-Zellen und Schleimhaut bei Frauen tonisch aktiviert ist.Unsere Ergebnisse bestätigen eine entscheidende Rolle der afferenten Signalübertragung zwischen EC-Zellen und Schleimhaut bei akuten und anhaltenden GI-Schmerzen und heben genetische Modelle zur Untersuchung viszeraler Überempfindlichkeit und der geschlechtsspezifischen Verzerrung von Darmschmerzen hervor.Dies ist eine Vorschau auf Abonnementinhalte, Zugriff über Ihre InstitutionGreifen Sie auf Nature und 54 andere Nature Portfolio-Zeitschriften zuHolen Sie sich Nature+, unser günstigstes Abonnement für den Online-ZugangErhalten Sie 51 Printausgaben und Online-ZugriffMieten oder kaufen Sie diesen ArtikelHolen Sie sich nur diesen Artikel, solange Sie ihn brauchenDie Preise können lokalen Steuern unterliegen, die während des Bezahlvorgangs berechnet werdenAlle während dieser Studie generierten oder analysierten Daten sind in diesem veröffentlichten Artikel (und seinen ergänzenden Informationen) enthalten.Enck, P. et al.Reizdarmsyndrom.Nat.Rev. 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Neurosci.26, 2798–2807 (2006).Artikel CAS PubMed PubMed CentralGoogle ScholarWir danken J. Poblete für fachkundige Unterstützung bei der Tierhaltung und Genotypisierung;das Garvan Institute, Australien, für Genotypisierungsdienste;die Preclinical, Imaging and Research Laboratories (SAHMRI) für die Nutzung ihrer Kleintiereinrichtung;und der University of South Australia und dem UCSF Nikon Imaging Core für die Nutzung ihrer konfokalen Bildgebungseinrichtungen.Wir danken K. Yackle und allen Mitgliedern unserer Gruppen für viele hilfreiche Vorschläge und kritische Kommentare und N. Bellono für strategische Beiträge in den frühen Stadien dieses Projekts.Wir danken B. Yu für die Unterstützung bei Senderoperationen und Tierpflege.Diese Arbeit wurde durch das NIH-Ausbildungsstipendium T32 DK007762 und ein Postdoktorandenstipendium der AP Giannini Foundation (RDM) und der Damon Runyon Cancer Research Foundation (KKT), einem Autism Research Initiative Pilot Award der Simons Foundation (514791 an DJ), einem Innovator der Rainin Foundation, unterstützt Award (20191150 an DJ), Stipendien der US National Institutes of Health (HEAL-SPARC Initiative U01NS113869 an HAI, DJ und SMB, R35 NS105038 an DJ, R01 DK121657 und GCRLE0320 an HAI und R03 DK121061 und R01 DK128346 an JRB), National Health and Medical Research Council of Australia (NHMRC) Investigator Leadership Grant (APP2008727 an SMB), ein NHMRC Development Grant (APP2014250 an SMB), ein NHMRC Ideas Grant (APP1181448 an JC) und das PhD-Stipendium der Hospital Research Foundation (SAPhD000242018 an JM ).Derzeitige Adresse: Maze Therapeutics, San Francisco, CA, USADerzeitige Adresse: Jansen, Johnson & Johnson, San Diego, CA, USADiese Autoren haben zu gleichen Teilen beigetragen: James R. Bayrer, Joel CastroAbteilung für Pädiatrie, University of California, San Francisco, San Francisco, CA, USAJames R. Bayrer, Kristina N. Braverman & Carla Bueno-SilvaCollege of Medicine and Public Health, Flinders Health and Medical Research Institute, Adelaide, Südaustralien, AustralienJoel Castro, Jessica Maddern, Aenea Hendry, Sonia Garcia-Caraballo, Gudrun Schober, Mariana Brizuela & Stuart M. BrierleyHopwood Center for Neurobiology, Lifelong Health, South Australian Health and Medical Research Institute (SAHMRI), North Terrace, Adelaide, Südaustralien, AustralienJoel Castro, Jessica Maddern, Aenea Hendry, Sonia Garcia-Caraballo, Gudrun Schober, Mariana Brizuela & Stuart M. BrierleyAbteilung für Zelluläre und Molekulare Pharmakologie, University of California, San Francisco, CA, USAArchana Venkataraman, Fernanda M. Castro Navarro & Holly A. IngrahamInstitut für Physiologie, University of California, San Francisco, CA, USAKouki K. Touhara, Nathan D. Rossen, Ryan D. Morrie und David JuliusTetrad Graduate Program, University of California, San Francisco, CA, USASie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchenSie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchenSie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchenSie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchenSie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchenSie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchenSie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchenSie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchenSie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchenSie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchenSie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchenSie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchenSie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchenSie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchenSie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchenSie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchenSie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchenRDM entwickelte und implementierte transgene Strategien, um die DREADD- und PfTox-Expression auf EC-Zellen auszurichten.NDR, AV und RDM charakterisierten die DREADD- und PfTox-Expression in diesen Linien histologisch.JC und SMB konzipierten, führten und analysierten Ex-vivo-Studien zur mechanischen und optogenetischen Stimulierung von Dickdarmschleimhautafferenzen.MB und SMB konzipierten, führten und analysierten Ex-vivo-Studien zu auf Dickdarmdehnung empfindlichen Afferenzen.MB führte und analysierte In-vitro-Reaktionen von NaV1.8-GCaMP6-DRG-Neuronen.GS, JM, JC, SMB, KB und JRB haben VMR zu CRD entworfen, durchgeführt und analysiert.JC, AH und SMB konzipierten, führten und analysierten intravitale GCaMP-Bildgebungsstudien.SG-C.quantifizierte eYFP-Expression in männlichen und weiblichen NaV1.8-Ch2-DRG-Neuronen.KKT quantifizierte die Serotoninfreisetzung aus Organoiden.AV, FCN und CBS sammelten Blutproben und maßen den Serotoninspiegel im Serum.AV führte und analysierte Experimente, um angstbezogene Verhaltensweisen zu bewerten.HAI, JRB, SMB und DJ haben das Manuskript mit Beiträgen und Vorschlägen aller Autoren geschrieben und während des gesamten Prozesses mit Rat und Tat zur Seite gestanden.Korrespondenz mit James R. Bayrer, Holly A. Ingraham, Stuart M. Brierley oder David Julius.Die Autoren erklären keine konkurrierenden Interessen.Nature dankt den anonymen Gutachtern für ihren Beitrag zum Peer-Review dieser Arbeit.Hinweis des Herausgebers Springer Nature bleibt neutral in Bezug auf Zuständigkeitsansprüche in veröffentlichten Karten und institutionellen Zugehörigkeiten.a, Grafisches Schema von Ex-vivo-Schleimhaut-Afferenzen-Aufnahmen (evMAR) von NaV1.8-ChR2-Mäusen.bc, Repräsentative afferente Faserantworten der Beckenschleimhaut, die zeigen, dass Isovalerat die Schwelle zur optogenetischen Aktivierung (0,05–34 mW/mm2) bei Männern senkt, während Frauen eine erhöhte Grundlinienempfindlichkeit aufweisen.d, Fluoreszierendes Kanalrhodopsin-eYFP-Signal in L6-DRG-Schnitten von NaV1.8-ChR2-Mäusen, das keinen Unterschied zwischen den Geschlechtern zeigt.Maßstabsbalken = 100 μm.e, Heatmaps von zwei repräsentativen Männern, die in vivo NaV1.8-GCaMP6s-Antworten von L6-DRG-Neuronen auf die intrakolonische Anwendung eines Isovalerat-Bolus (200 μM) nach Vorbehandlung mit Alosetron (10 μM) zeigen.f, Antworten von dissoziierten DRG-Neuronen von männlichen (N = 3) und weiblichen (N = 3) NaV1.8-GCaMP6s-Mäusen, die keine Geschlechtsunterschiede in der Reaktion auf Ionomycin 5 μM zeigen (Weibchen: 514 Neuronen von 15 Deckgläsern, Männchen: 521 Neuronen aus 18 Deckgläsern), Kaliumchlorid (KCl 30 mM; Weibchen: 478 Neuronen aus 11 Deckgläsern, Männchen: 629 Neuronen aus 18 Deckgläsern) oder Capsaicin 20 nM (Weibchen: 246 Neuronen aus 11 Deckgläsern, Männchen: 363 Neuronen aus 18 Deckgläsern).g, Daten von einzelnen Mäusen, die die Gesamtfläche unter der Kurve für alle Dickdarmdehnungsdrücke zeigen.VMRs sind bei männlichen, aber nicht bei weiblichen Mäusen nach intrakolonischer Applikation von Isovalerat (100 μl Bolus von 200 μM) gegenüber Vehikel signifikant erhöht;männlich: N = 12 Vehikel, N = 12 Isovalerate, weiblich: N = 12 Vehikel, N = 12 Isovalerate).h, Gesamt-AUC im Vergleich zwischen den Kohorten, die in ähnlicher Weise erhöhte VMRs gegenüber dem Ausgangswert (grau) nach Anwendung von Isovalerat (lila) bei männlichen, aber nicht weiblichen Mäusen zeigen (männlich: N = 15 Vehikel, N = 9 Isovalerat, weiblich: N = 7 Vehikel, N = 7 Isovalerat).i, Die Colon-Compliance ist mit Isovalerat sowohl bei männlichen als auch bei weiblichen Mäusen unverändert.Ungepaarter t-Test, 2-seitig in Panel d, Ungepaarter Mann-Whitney-U-Test, 2-seitig in Panel f, h, Wilcoxon-Matched-Pairs-Vorzeichen-Rang-Test, 2-seitig in Panel g und Zweiweg-ANOVA in Panel i .**p < 0,01, ***p < 0,001, Fehlerbalken repräsentieren den Mittelwert ± SEM.N = Anzahl der Tiere und n = Anzahl der Neuronen/Abschnitte.Das grafische Element in Panel a wurde mit BioRender (https://biorender.com) erstellt.a, Histologische Schnitte des Dickdarms ECPFTox (Pet1Flp;Tac1Cre;RC::PFTox), die die Kolokalisation des PFTox-Allel-GFP-Reporters (grün) und 5-HT (magenta) zeigen;repräsentativ für 93 Felder von mindestens 2 Tieren Skalenbalken = 50 μm (oben) und 10 μm (unten).Die Dickdarm-EC-Zelldichte bleibt durch die Expression des PFTox-Allels unverändert (n = 6, 6 unabhängige Felder).b, Histologische Schnitte von EChM3Dq (Pet1Flp;Tac1Cre;RC::FL-hM3Dq) Dickdarm und Zwölffingerdarm, die eine Kolokalisation (weiße Pfeilspitzen) des hM3Dq-Allel-Reporters (rot) und 5-HT (magenta) zeigen;repräsentativ für 129 Felder von mindestens 2 Tieren.Maßstabsbalken = 50 μm (oben) und 10 μm (unten).Die Kolon-EC-Zelldichte ist nach dreiwöchiger Behandlung mit DREADD-Agonisten unverändert (n = 6, 6 unabhängige Felder).c, Whole-mount Dünndarm (Jejunum) von EChM3Dq, der die Expression von einzelnen (Pet1Flp-GFP, grün) und doppelter Rekombination (Pet1Flp::Tac1Cre, mCherry, rot) hM3Dq-Allel-Reportern und 5-HT (Magenta) zeigt;repräsentativ für 10 Felder von mindestens 2 Tieren.Maßstabsbalken 50 μm.d, Whole-Mount-DRG aus den Wirbelsäulensegmenten L6/S1 von EChM3Dq, was das Fehlen von mCherry (rot)-Expression zeigt;repräsentativ für 8 Felder von 1 Tier.Maßstabsbalken = 50 μm.e, Bilder von EChM3Dq dorsalen Raphe (DR)- und Median-Raphe (MnR)-Kernen, die 5-HT-exprimierende Neuronen (gelb) und fehlende mCherry-Expression (rot) zeigen;repräsentativ für 6-8 Felder von jeweils 3 Tieren.Maßstabsleiste = 100 μm.f: Bilder des lumbosakralen Rückenmarks EChM3Dq (L6-S1), die das Fehlen der Expression von mCherry (rot) und 5-HT (gelb) zeigen;repräsentativ für 10 Felder von jeweils 3 Tieren.Maßstabsleiste = 100 µm.g, Quantifizierung der Spezifität und Penetranz des intersektionalen genetischen Ansatzes, der ≥ 95 % (Tac1Cre, hellgrau) und 80 % (Vil1Cre, dunkelgrau) EC-Zellspezifität und ~60 % Penetranz im Dickdarm männlicher Mäuse zeigt (Daten gesammelt von 20– 30 Zufallsfelder).Student's t-Test (ungepaart, 2-seitig) in Feldern a, b;ns = nicht signifikant, Fehlerbalken stellen den Mittelwert ± SEM dar.a, Repräsentative Beispiele von Afferenzen der Beckenschleimhaut, die mehr Aktionspotentiale als Reaktion auf das Streicheln mit 10 mg oder 500 mg von Frey-Haaren (vfh) in Gegenwart von Isovalerat zur Kontrolle (TacCre, linkes Feld), aber nicht ECPFTox (rechtes Feld) Mäusen auslösen.b, c, Gruppendaten, die die Reaktion vor und nach der Anwendung von Isovalerat (200 μM) auf zunehmende mechanische Stimulation mit vfh für männliche (b) und weibliche (c) für Kontrollmäuse (TacCre, obere Felder) und ECPFTox (untere Felder) zeigen.d, Gruppendaten, die die Gesamtfläche unter der Kurve für alle Dickdarmdehnungsdrücke zeigen, die VMRs zeigen, die bei ECPFTox- im Vergleich zu TacCre-Männern (N = 6, 12) und Frauen (N = 9, 8) signifikant reduziert sind.e, Colon-Compliance ist bei ECPFTox-Tieren unverändert.Wilcoxon Matched-Pairs Vorzeichen-Rang 2-schwänziger Test in Tafeln b, c;ungepaarter 2-seitiger Mann-Whitney-U-Test für Panel d;Zweiweg-ANOVA in Panel e.*p < 0,05, **p < 0,01, ns = nicht signifikant, Fehlerbalken stellen den Mittelwert ± SEM dar.N = Anzahl Tiere, n = Anzahl Afferenzen.a, der DREADD-Agonist DCZ (1,7 μM) löst Ca2+-Antworten in EChM3Dq-Darmorganoiden aus, was durch eine Änderung des GCaMP-Fluoreszenzverhältnisses nachgewiesen wird.b, Repräsentative Beispiele von Afferenzen der Beckenschleimhaut, die Aktionspotentiale als Reaktion auf das Streicheln mit 10 mg oder 500 mg von Frey-Haaren (vfh) in Gegenwart von Vehikel (schwarz/grau) oder CNO (100 μM; grün) zur Kontrolle auslösen (obere Tafeln ) und EChM3Dq (untere Tafeln) Mäuse.c, d, Gruppendaten, die die Reaktion vor und nach der Anwendung von CNO (100 μM) auf zunehmende mechanische Stimulation mit vfh für männliche (c) und weibliche (d) Kontrollmäuse (obere TacCre-Felder) und EChM3Dq-Mäuse (untere Felder) zeigen.e, Gruppendaten, die die Gesamtfläche unter der Kurve für alle Dickdarmdehnungsdrücke zeigen, die zeigen, dass VMRs bei männlichen TacCre- und EChM3Dq-Mäusen (N = 6, 7) nach DCZ (75 μg/kg ip) signifikant erhöht waren.f, Colon-Compliance ist bei EChM3Dq-Tieren unverändert.Wilcoxon Matched-Pairs-Vorzeichen-Rang-2-Tailed-Test in Feldern c, d;Student's t-Test (ungepaart, 2-seitig) in Tafel e;Zweiweg-ANOVA in Tafel f.*p < 0,05, **p < 0,01, ns = nicht signifikant, Fehlerbalken stellen den Mittelwert ± SEM dar.N = Anzahl der Tiere und n = Anzahl der Afferenzen.a, Die gesamten Magen-Darm- und Dickdarm-Durchgangszeiten sind bei männlichen (N = 5, 3) und weiblichen (N = 5, 4) Mäusen der TacCre-Kontrolle (schwarz) und ECPFTox (rot) ähnlich.b, Die Gesamtpassagezeiten im Magen-Darm-Trakt entwickeln sich bei DCZ-behandelten (75 μg/kg) männlichen (N = 14, 8) und weiblichen (N = 4, 4) TacCre- und EChM3Dq-Mäusen schneller, ebenso wie die Dickdarmpassagezeiten bei männlichen (N = 3, 4) und weibliche (N = 7, 7) Mäuse.Die Transitmessungen begannen 15 Minuten nach der DCZ-ip-Injektion.Ungepaarter 2-seitiger Mann-Whitney-U-Test in den Tafeln a, b.ns = nicht signifikant.N = Anzahl der Tiere.Gruppendaten, die ein afferentes Feuern bei zunehmendem Dehnungsdruck in Dickdarmpräparaten von VilCre-Kontrollmäusen bei der Grundlinie und nach Isovalerat zeigen.Zweiweg-ANOVA (Mehrfachvergleichstest nach Šidák);ns = nicht signifikant, Fehlerbalken stellen den Mittelwert ± SEM dar.n = Anzahl der Afferenzen.a, Verweildauer in offenen oder geschlossenen Armen von EPM nach DCZ-Behandlung (75 μg/kg ip) 10 min vor dem Test.Die Gesamtmobilzeit und die zurückgelegte Gesamtstrecke bleiben zwischen TacCre-Kontroll- und EChM3Dq-Mäusen (N = 12, 9) unverändert.b, Zeit, die in offenen oder geschlossenen Armen von EPM für ECPFTox- und TacCre-Kontrolltiere verbracht wurde (N = 18, 12).Die gesamte mobile Zeit und die zurückgelegte Gesamtstrecke bleiben zwischen ECPFTox- und TacCre-Tieren (N = 18, 12) unverändert.c, ECPFTox-Mäuse zeigen im Vergleich zu TacCre-Kontrollen (N = 17, 12) ein signifikant reduziertes Marmorvergrabungsverhalten.d, ECPFTox-Mäuse zeigen keine Unterschiede im Nestlet-Zerkleinerungsverhalten (N = 14, 12).e, kontextuelle und angeleitete Angstkonditionierung bei TacCre- und ECPFTox-Mäusen (N = 9, 8).Zweiweg-ANOVA (Šidák-Mehrfachvergleichstest) für Panel a.Ungepaarter 2-seitiger Mann-Whitney-Test für Panels b–e.**p < 0,01, ns = nicht signifikant, Fehlerbalken stellen den Mittelwert ± SEM dar.Springer Nature oder sein Lizenzgeber (z. B. eine Gesellschaft oder ein anderer Partner) besitzt die exklusiven Rechte an diesem Artikel im Rahmen einer Veröffentlichungsvereinbarung mit dem/den Autor(en) oder anderen Rechteinhaber(n);Die Selbstarchivierung der akzeptierten Manuskriptversion dieses Artikels durch den Autor unterliegt ausschließlich den Bedingungen dieser Veröffentlichungsvereinbarung und dem anwendbaren Recht.Bayrer, JR, Castro, J., Venkataraman, A. et al.Enterochromaffine Darmzellen treiben viszerale Schmerzen und Angstzustände an.Natur (2023).https://doi.org/10.1038/s41586-023-05829-8DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-023-05829-8Jeder, mit dem Sie den folgenden Link teilen, kann diesen Inhalt lesen:Leider ist für diesen Artikel derzeit kein teilbarer Link verfügbar.Bereitgestellt von der Content-Sharing-Initiative Springer Nature SharedItDurch das Absenden eines Kommentars erklären Sie sich mit unseren Nutzungsbedingungen und Community-Richtlinien einverstanden.Wenn Sie etwas missbräuchlich finden oder unseren Bedingungen oder Richtlinien nicht entsprechen, markieren Sie es bitte als unangemessen.Nature (Nature) ISSN 1476-4687 (online) ISSN 0028-0836 (print)Melden Sie sich für den Nature Briefing-Newsletter an – was in der Wissenschaft wichtig ist, täglich kostenlos in Ihrem Posteingang.