Vliv akutního vyčerpání tryptofanu (ATD) na citlivost jícnu u zdravých dobrovolníků

1. ÚVOD Gastroezofageální refluxní choroba (GERD), definovaná jako přítomnost příznaků nebo lézí, které lze přičíst refluxu žaludečního obsahu do jícnu, je v západních společnostech stále převládajícím stavem. Typickými symptomy refluxu jsou pálení žáhy a regurgitace, ale GERD se může projevit různými jícnovými a extraezofageálními (atypickými) příznaky (např. chronický kašel).

   U lidí je bolest multimodální zážitek složený ze smyslových, fyziologických a psychologických aspektů. Aby se napodobila klinická situace, měly by být experimentální modely založeny na multimodálních testovacích režimech, ve kterých jsou aktivovány různé receptory a mechanismy centrálního nervového systému.

   Pokroky v senzorické stimulaci jícnu ukázaly, že typické i atypické symptomy nemusí vznikat pouze z refluxu kyseliny, ale také z refluxních událostí s méně kyselým pH (pH 4-7). U pacientů s GERD s přetrvávajícími symptomy navzdory léčbě inhibitorem protonové pumpy (PPI) (refrakterní GERD) je hlavním základním faktorem pokračující slabě kyselý reflux.

   Základ pro vznik příznaků během slabě kyselých refluxních příhod zbývá objasnit, ale citlivost na kyseliny v rozmezí pH 4-7, mechanická distenze (zesílená vzduchem v refluxátu), citlivost na jiné chemické faktory (např. žluč) a přecitlivělost jícnu na fyziologické hladiny refluxu byly navrženy.

   Vyšetřovatelé předpokládají, že viscerální hypersenzitivita hraje důležitou roli ve vnímání symptomů jícnu. Nasvědčují tomu refluxní parametry, které jsou obvyklé v rámci fyziologického čísla při terapii PPI. Předchozí studie také prokázaly, že refrakterní pacienti s GERD na terapii PPI mají ve srovnání se zdravými subjekty zvýšenou viscerální hypersenzitivitu na tepelnou, chemickou a mechanickou stimulaci jícnu.

   Serotonin nebo 5-hydroxytryptamin (5-HT) je hlavní neurotransmiter, který se nachází převážně v centrálním nervovém systému a v gastrointestinálním (GI) traktu (slizniční enterochromafinové buňky). 5-HT je odvozen z tryptofanu a hraje klíčovou roli v regulaci GI sekrece, motility a dlouho je spojován s regulací emocí a psychologickými problémy, jako je deprese, úzkost a fobie.

   Akutní tryptofanová deplece (ATD), která dočasně snižuje dostupnost esenciální aminokyseliny tryptofan (TRP), snižuje syntézu 5-HT a je ověřenou technikou pro akutní snížení centrálních a periferních koncentrací 5-HT. Toho je dosaženo podáváním směsi aminokyselin postrádající TRP.

   ATD je široce používána v psychiatrickém výzkumu ke zkoumání role centrálního 5-HT u afektivních poruch, ale další výzkum ukázal, že ATD také ovlivňuje GI fyziologii tím, že zpomaluje vyprazdňování žaludku a zlepšuje vnímání viscerální bolesti během distenze rektálního balónku. Dále bylo prokázáno, že ATD mění žaludeční postprandiální motorické funkce a nevolnost vyvolanou distenzí. Tato zjištění prokazují zapojení 5-HT do kontroly akomodace a citlivosti žaludku.

2. ODŮVODNĚNÍ A CÍLE Mnoho studií ukazuje, že 5-HT je důležitým hráčem v ose mozek-střevo, ale jeho přesná role není v současnosti jasná. Již dříve bylo prokázáno, že akutní podávání citalopramu, selektivního inhibitoru zpětného vychytávání serotoninu (SSRI), významně snižuje chemickou a mechanickou citlivost u přecitlivělých zdravých dobrovolníků. Buspiron, částečný agonista 5-HT1A-receptoru, je schopen modifikovat motilitu jícnu. Cílem současné studie je prozkoumat vliv akutní deplece tryptofanu (ATD) na citlivost jícnu u skupiny zdravých dobrovolníků a zhodnotit její roli ve vnímání symptomů.
3. OBECNÝ POPIS STUDIE Všichni účastníci obdrží a podepíší informovaný souhlas před zahájením studie. Senzitivita jícnu bude testována multimodální stimulací ve dvou sezeních (po roztoku aminokyseliny s placebem a po ATD), s intervalem alespoň jednoho týdne.
4. MATERIÁLY A METODY Studie budou prováděny pomocí multimodální jícnové stimulační sondy, která umožňuje tepelné, mechanické, elektrické a chemické stimulace jícnu.

Během každé stimulace budou subjekty instruovány, aby zaznamenaly vnímání symptomů pomocí systému elektronické vizuální analogové škály (VAS). Toto zařízení umožňuje subjektu škálovat vnímání a bolest na stupnici od 0 do 10.

Bude zaznamenáno první vnímání (VAS=1), práh vnímání bolesti (VAS=5) a práh tolerance bolesti (VAS=7). Všechny typy stimulace jícnu budou okamžitě ukončeny při dosažení prahu tolerance bolesti. V době, kdy je dosaženo prahu tolerance bolesti (VAS=7), budou subjekty požádány, aby nakreslily uvedenou oblast bolesti, aby identifikovaly umístění a referenční oblast bolesti.

Tepelná stimulace bude prováděna recirkulací fyziologického roztoku (NaCl 0,09 %), zahřátého vodní lázní, přes balónek namontovaný na sondě. Stimulační teplota se bude neustále zvyšovat zvyšováním průtoku z vodní lázně do balónku. Průtok bude řízen počítačem ovládaným čerpadlem. Objem v balónku bude udržován konstantní na 5 ml, aby se zabránilo mechanické stimulaci jícnu. Teplotní senzor přítomný v balónku bude nepřetržitě monitorovat stimulační teplotu, která bude zobrazována online na displeji počítače po celou dobu studie.

Mechanická stimulace bude provedena roztažením balónku nasazeného na sondě. Průtok fyziologického roztoku (NaCl 0,09 %) do balónku, vyvolávající distenzi, je regulován počítačem řízenou pumpou. Objem v balónku se zobrazuje online na obrazovce počítače po celou dobu stimulace. Mechanické stimulace budou prováděny vodou o teplotě 37 °C, aby se zabránilo tepelné stimulaci jícnu.

Mechanické stimulaci bude předcházet přípravná fáze, během níž bude balónek roztahován, dokud není dosaženo prahu vnímání bolesti (VAS=5). Toto předkondicionační období se používá k předběžnému kondicionování tkáně jícnu a k tomu, aby si subjekt mohl zvyknout na pocit mechanického roztažení.

Elektrická stimulace bude prováděna 2 stimulačními elektrodami namontovanými proximálně k balónku. Elektrické blokové impulsy budou vydávány pomocí standardního elektrického stimulátoru. Budou vydávány jednotlivé shlukové pulzy s trváním 1 ms při 200 Hz. Amplituda pulzů se bude plynule zvyšovat v krocích po 0,5 mA a intervalu 15 sekund. Z důvodu bezpečnosti je maximální intenzita omezena na 50 mA. Monitorování EKG bude prováděno jako bezpečnostní opatření při elektrických stimulacích jícnu.

Chemická stimulace bude provedena v distálním jícnu infuzí kyselého roztoku (HCl 0,1N) do jícnu. Rychlost infuze je řízena peristaltickou infuzní pumpou s průtokem 2 ml/min. Stimulace bude trvat maximálně 30 minut.

Akutní deplece tryptofanu

Bude studován vliv ATD na citlivost jícnu. Směs aminokyselin bude připravena podle protokolu dříve používaného výzkumníky. Všechny substráty jsou komerčně dostupné s izotopickou a chemickou čistotou minimálně 99 %. Identita produktů bude potvrzena pomocí plynové chromatografie - hmotnostní spektrometrie (GC-MS, GC-kolona: AT5-MS 30 m x 0,25 mm vnitřní průměr; 0,25 um film (Grace)). Aminokyselinová směs se skládá z 15 aminokyselin (4,1 g L-alaninu, 2,4 g glycinu, 2,4 g L-histidinu, 6,0 g L-isoleucinu, 10,1 g L-leucinu, 6,7 g L-lysinu, 4,3 g L-fenylalaninu , 9,2 g L-prolinu, 5,2 g L-serinu, 4,3 g L-threoninu, 5,2 g L-tyrosinu, 6,7 g L-valinu, 3,7 g L-arginu, 2,0 g L-cysteinu, 3,0 g L-methioninu a 3,0 g L-trypyofan). Směs aminokyselin s deficitem TRP se skládá ze stejných 15 aminokyselin, ale postrádá tryptofan.

Aminokyselinová směs bude podávána nazogastrickou sondou, aby se zabránilo nevolnosti kvůli nepříjemné chuti a vůni směsi. Během placeba se používá kontrolní směs aminokyselin obsahující stejné aminokyseliny obohacené o TRP, aby se zabránilo poklesu hladin TRP. V průběhu času dostane každý účastník placebo nebo ATD v první relaci v náhodném pořadí. Ve druhé relaci subjekt obdrží další produkt, který neobdržel poprvé. Protože směs aminokyselin ovlivní hladiny 5-HT HV, nejprve provedeme Mini International Neuropsychiatric Interview (holandština, verze 5.0.0, DSM-IV) během náboru dobrovolníků k vyhodnocení jejich psychiatrického stavu.

PŘEHLED STUDIE Po noci nalačno přijdou subjekty na endoskopickou jednotku UZ Gasthuisberg, kde bude studie provedena. Pro každý subjekt budou naplánována dvě sezení: jedno placebo a jedno ATD sezení s alespoň týdenním intervalem mezi jednotlivými sezeními. Relace budou probíhat jednoduše slepým způsobem, pořadí placeba a ATD bude randomizováno.

Protože maximálního vyčerpání TRP je dosaženo přibližně 5 hodin po příjmu směsi aminokyselin, bude aminokyselina podána nasogastrickou infuzí 5 hodin před skutečným začátkem stimulace jícnu.

Během doby mezi podáním směsi aminokyselin a skutečným zahájením stimulace jícnu budou subjekty požádány, aby sledovaly standardizované filmy s neutrálním emočním obsahem. Pět hodin po podání směsi aminokyselin bude multimodální stimulační sonda umístěna ústy. Po umístění sondy do jícnu (10 cm nad dolním jícnovým svěračem) dojde k jejímu upevnění k bradě a subjekt zůstane v pololehu po celou dobu studie. Před zahájením stimulací proběhne adaptační období 15 minut pro subjekty, aby si zvykly na pocit sondy a poskytly pokyny pro správné použití měřiče VAS.

Skóre VAS bude monitorováno během každého typu stimulace. Všechny stimulace budou okamžitě zastaveny v okamžiku, kdy subjekt dosáhne prahu tolerance bolesti (VAS=7), kromě elektrické stimulace, kde z bezpečnostních důvodů zastavíme stimulaci po dosažení VAS 5.