小腸の陰窩のクリアランスには、細胞内顆粒の破裂と腸細胞イオン輸送によるゴブレット細胞粘液分泌が含まれます

小腸の地下室のゴブレット細胞には、地下室から細菌をきれいにするために急速に排出される多数のムチン顆粒が含まれています。神経細胞および非神経細胞によって放出されるアセチルコリンは、腸上皮機能の多くの側面を制御しているため、組織外植片とオルガノイドを使用して、小腸の陰窩の反応をコリン作動性刺激に調査しました。ムスカリン性アセチルコリン受容体の活性化は、陰窩の内容物を腸内腔に洗い流す陰部ゴブレット細胞の協調的かつ迅速な排出を開始しました。コリン作動性刺激により、顆粒含有量の膨張が誘発された後、ムチン顆粒の細胞内破裂が続きました。粘液は、ゴブレット細胞の頂端膜が破裂する前に細胞内に拡大し、陰窩部腔への放出後も拡大し続けました。ゴブレット細胞は膜破裂から回復し、ムチン顆粒の貯蔵を補充しました。ゴブレット細胞からの粘液分泌は、Ca2+シグナル伝達に依存しており、陰窩での粘液の拡大は、ギャップ接合部と、ゴブレット細胞に隣接する腸細胞によるイオンおよび水輸送に依存していました。この特徴的な粘液分泌モードは、「拡大分泌」と呼ばれ、ゴブレット細胞と腸細胞による協調粘液、イオン、および液体分泌を介して小腸の陰窩を効率的に浄化します。

Goblet cells in the small intestinal crypts contain large numbers of mucin granules that are rapidly discharged to clean bacteria from the crypt. Because acetylcholine released by neuronal and nonneuronal cells controls many aspects of intestinal epithelial function, we used tissue explants and organoids to investigate the response of the small intestinal crypt to cholinergic stimulation. The activation of muscarinic acetylcholine receptors initiated a coordinated and rapid emptying of crypt goblet cells that flushed the crypt contents into the intestinal lumen. Cholinergic stimulation induced an expansion of the granule contents followed by intracellular rupture of the mucin granules. The mucus expanded intracellularly before the rupture of the goblet cell apical membrane and continued to expand after its release into the crypt lumen. The goblet cells recovered from membrane rupture and replenished their stores of mucin granules. Mucus secretion from the goblet cells depended on Ca2+ signaling and the expansion of the mucus in the crypt depended on gap junctions and on ion and water transport by enterocytes adjacent to the goblet cells. This distinctive mode of mucus secretion, which we refer to as "expanding secretion," efficiently cleans the small intestine crypt through coordinated mucus, ion, and fluid secretion by goblet cells and enterocytes.