Stimulace vagového nervu pro dysfunkci střevní bariéry u zdravých dobrovolníků

Stres – stav, který vyvolává „boj nebo útěk“ neboli sympatickou odpověď lidského organismu – se podílí na šíření zánětu u pacientů se zánětlivým onemocněním střev (IBD). Riziko relapsu u Crohnovy choroby (CD) i ulcerózní kolitidy (UC) se skutečně zvyšuje v přítomnosti akutního i chronického stresu. Mechanismus navržený pro tento jev zahrnuje schopnost stresu vyvolat zhroucení funkce střevní bariéry prostřednictvím drah závislých na žírných buňkách a hormonu uvolňujícím kortikotropin (CRH). Toto narušení střevní bariéry bylo experimentálně prokázáno u lidí pomocí stresových paradigmat, která by mohla být přirovnána k relativně mírným stresovým událostem, které prožíváme v každodenním životě.

Zdá se, že autonomní nervový systém (ANS) hraje zásadní roli ve stresem vyvolaných změnách střevní propustnosti. Mnohočetné studie na myších modelech in vitro a in vivo potvrdily, že jak akutní, tak chronický stres (vyvolaný u myši různými stresovými paradigmaty, jako je omezení a ponoření do vody) může podporovat zvýšenou propustnost střev. Zdá se, že základní mechanismus spočívá v narušení těsných spojení proteinů podél paracelulárního prostoru střevního epitelu. Narušení těsných spojení v těchto modelech stresového paradigmatu závisí na acetylcholinu a CRH. Zdá se, že tento účinek na střevní propustnost se u myších modelů obnoví během 4 dnů.

Podobné změny byly popsány na lidských modelech akutního stresu. Barclay a Turnberg nejprve ukázali, že střevní absorpce soli a vody byla snížena u zdravých účastníků v reakci na akutní stres vyvolaný krátkodobým stresorovým paradigmatem. V této studii použili jako fyziologický stresor dichotomický poslech, kdy je účastník požádán, aby poslouchal dva typy různých žánrů hudby v každém uchu, zatímco dokončí psychicky náročný úkol. Bylo zjištěno, že tyto fyziologické změny absorpce střevní bariérové ​​funkce jsou zprostředkovány cholinergně závislým mechanismem. Stejní autoři později prokázali podobné účinky s paradigmatem fyzického stresu bolesti vyvolané chladem u zdravých dobrovolníků. Ačkoli skutečné změny střevní permeability nebyly v té době měřeny, jeden pravděpodobný mechanismus změn permeability související s těmito změnami v toku elektrolytů je přes paracelulární kanál claudin-2, který byl od té doby popsán. Konfigurace tohoto kanálu souvisí s tokem iontů střevním epitelem, a proto by epitel učinila propustnějším v době toku elektrolytu. V novějších studiích využívajících stejné paradigma chladové bolesti byly změny střevní permeability paralelní s uvolňováním produktů degranulace žírných buněk, tryptázy a histaminu. Takové změny střevní permeability vyvolané akutním stresem byly napodobeny periferním podáváním CRH a mohly být zvráceny podáváním stabilizátorů žírných buněk.

Klíčová role parasympatického nervového systému při narušení střevní permeability silným fyziologickým stresem byla odvozena z účinků stimulace vagového nervu na zvířecích modelech. Stimulace cervikálního vagového nervu po dobu 10 minut před těžkým popálením myší je chránila před narušením střevní bariéry a zvýšenou expresí střevního gliálního fibrilárního kyselého proteinu (FGAP), markeru gliální aktivace enterického nervového systému, in vitro a in vivo. účinek byl pravděpodobný, alespoň částečně, v důsledku mechanismu závislého na a7 acetylcholinovém receptoru, který byl prokázán jak v kultivovaných střevních epiteliálních buňkách, tak i v enterických gliových buňkách. Další studie od té doby podpořily tento ochranný účinek stimulace vagového nervu a naznačovaly roli pro zachování počtu dendritických buněk v mezenterické lymfě jako další potenciální mechanismus. Navíc se zdálo, že ochranný účinek na epiteliální výstelku je způsoben lokálně indukovaný mechanismus na střevě spíše než být závislý na procesu zprostředkovaném slezinou, protože ochranný účinek platil u myší po splenektomii. Stimulace parasympatického nervového systému prostřednictvím vagového nervu se tedy zdá, že hraje ochrannou roli při modulaci funkce střevní bariéry s experimentálními důkazy naznačujícími její schopnost zvrátit stresem vyvolané změny střevní permeability.

Tyto výsledky jsou velmi zajímavé vzhledem k tomu, že v posledním desetiletí došlo k řadě studií podporujících teorii narušení střevní bariéry v patogenezi IBD. Kromě toho detekce protilátek namířených proti mikrobiálním antigenům (jako je „ASCA“ – epitopy Saccharomyces cerevisiae a Flagellin CBir1) se nacházejí v séru pacientů před rozvojem IBD - což ukazuje na narušení funkce střevní bariéry před nástupem onemocnění. Kromě toho je genetická predispozice k narušení střevní bariéry považována za predispoziční faktor rozvoje IBD. Vzhledem k tomu, že se zdá, že ANS hraje významnou roli při udržování funkce střevní bariéry, bylo by rozumné dospět k závěru, že změny v ANS u vnímavého jedince mohou být, alespoň částečně, zapojeny do vývoje a vzplanutí IBD.

Několik sérologických a urinárních markerů bylo ověřeno jako užitečné nástroje při měření změn střevní permeability in vivo. Patří mezi ně protein vázající lipopolysacharidy (LBP), CD-14 a protein vázající mastné kyseliny střevního typu (I-FABP) v séru, stejně jako orálně podávaný roztok duálního cukru a jeho vedlejší produkty v séru a moči. . Rozpustné CD-14 a LBP jsou součástí LPS zánětlivé signální dráhy, proto se ukázalo, že jejich hladiny v séru jsou objektivními markery systémové imunitní aktivace a poškození střevního epitelu. I-FABP je intracelulární protein exprimovaný v epiteliálních buňkách slizniční vrstvy tkáně tenkého a tlustého střeva a je náchylný k úniku do krevního řečiště z enterocytů, když dojde k poškození střevní sliznice. Orální test na duální cukr používá laktulózu a rhamnózu, které jsou rozdílně absorbovány ve střevě a vylučovány močí. Poměr laktulózy k rhamnóze v moči a séru může být použit jako míra propustnosti tenkého střeva, když se moč shromažďuje dvě hodiny po požití testovaného roztoku.

Terapeutický účinek stimulace vagového nervu při dysfunkci střevní bariéry je důležitou oblastí studia, protože by mohl vést k nové a nenákladné metodě léčby stavů spojených s poruchou střevní bariéry. U lidí se ušní větev bloudivého nervu nachází přímo pod kůží, což z ní činí vhodný cíl pro transkutánní stimulaci. Zařízení pro transkutánní elektrickou nervovou stimulaci (TENS) je tak vhodným neinvazivním nástrojem pro výzkum transkutánní stimulace vagového nervu (tVNS) pro snížení střevní permeability u lidí a bylo použito v řadě studií využívajících techniku ​​tVNS v naší laboratoři.

Hormon uvolňující kortikotropin (CRH) je přirozeně vylučován ze zdravého lidského hypotalamu během období stresu. Intravenózně podávaný CRH má výhodu krátkého poločasu a je rutinně klinicky využíván v diagnostice Cushingova syndromu. Nedávné důkazy ukázaly, že intravenózní injekce CRH spolehlivě a významně zvyšuje střevní propustnost u zdravých dobrovolníků bez významných nežádoucích účinků. Tento model bude použit k indukci zvýšené střevní permeability u zdravých lidských dobrovolníků za účelem testování hypotézy, že předléčení vagovým nervem stimulace může snížit stupeň intestinální permeability vyvolané CRH.