ヒト初代腸細胞からのセロトニン放出をアッセイするためのエンテルクロマフィン細胞濃縮単層プラットフォーム

腸上皮内の腸内分泌（EE）細胞は、人間の満腹感と摂食行動の調節に重要な役割を果たしているさまざまなホルモンを生成します。代謝障害を治療するための潜在的な治療戦略としてのEE細胞からのホルモン放出の調節は、製薬業界によって非常に求められています。ただし、機能的研究は、in vivoシステムとin vitroシステムの両方でEE細胞（または代理）の希少性によって制限されています。エンテルクロマフィン（EC）細胞は、セロトニン（5HT）を産生するEE細胞のサブタイプです。ここでは、ヒトの原発性腸幹細胞に由来するin vitro単層システムでEC細胞を濃縮する簡単な戦略を調査しました。単層の分化中、EC細胞系統は、培養方法[空気液体界面（ALI）対水没]と血管作用性腸ペプチド（VIP）の存在の両方によって大幅に変化しました。VIPのない従来の水没した培養と比較して、VIP支援ALI培養は、EC細胞の数とその5HT分泌の数をそれぞれ430％と390％増加させました。この方法は、L細胞などのEE細胞の他のサブタイプの数も増加させました。さらに、この方法では、バリアの完全性が強化された単層が生成され、方向性（基底または頂端）5HT分泌が測定可能になりました。すべてのドナー組織について、濃縮されたEC細胞は、5HT放出アッセイの信号対バックグラウンド比と信頼性を改善しました。5HT分泌挙動の強化は、単一のドナーから時間の経過とともに一貫していたが、5つの異なるドナーに由来する組織には分泌された5HTの量の有意なばらつきが存在する。EC濃縮単層システムの有用性を実証するために、5HT分泌を刺激する能力について、13種類の刺激食品成分がスクリーニングされました。Curcuma Longa植物に由来するスパイスターメリックにあるクルクミンは、最も強力なセクレガンであることがわかりました。このEC濃縮細胞単層プラットフォームは、5HTの分泌を変える栄養素と腸内微生物成分のハイスループットスクリーニングに貴重な分析ツールを提供できます。

Enteroendocrine (EE) cells within the intestinal epithelium produce a range of hormones that have key roles in modulating satiety and feeding behavior in humans. The regulation of hormone release from EE cells as a potential therapeutic strategy to treat metabolic disorders is highly sought after by the pharmaceutical industry. However, functional studies are limited by the scarcity of EE cells (or surrogates) in both in vivo and in vitro systems. Enterochromaffin (EC) cells are a subtype of EE cells that produce serotonin (5HT). Here, we explored simple strategies to enrich EC cells in in vitro monolayer systems derived from human primary intestinal stem cells. During differentiation of the monolayers, the EC cell lineage was significantly altered by both the culture method [air-liquid interface (ALI) vs submerged] and the presence of vasoactive intestinal peptide (VIP). Compared with traditional submerged cultures without VIP, VIP-assisted ALI culture significantly boosted the number of EC cells and their 5HT secretion by up to 430 and 390%, respectively. The method also increased the numbers of other subtypes of EE cells such as L cells. Additionally, this method generated monolayers with enhanced barrier integrity, so that directional (basal or apical) 5HT secretion was measurable. For all donor tissues, the enriched EC cells improved the signal-to-background ratio and reliability of 5HT release assays. The enhancement in the 5HT secretion behavior was consistent over time from a single donor, but significant variation in the amount of secreted 5HT was present among tissues derived from five different donors. To demonstrate the utility of the EC-enriched monolayer system, 13 types of pungent food ingredients were screened for their ability to stimulate 5HT secretion. Curcumin found in the spice turmeric derived from the Curcuma longa plant was found to be the most potent secretagogue. This EC-enriched cell monolayer platform can provide a valuable analytical tool for the high-throughput screening of nutrients and gut microbial components that alter the secretion of 5HT.