Effekten af ​​akut tryptofan-depletion (ATD) på esophageal følsomhed hos raske frivillige

1. INDLEDNING Gastroøsofageal reflukssygdom (GERD), defineret som tilstedeværelsen af ​​symptomer eller læsioner, der kan tilskrives refluks af maveindhold i spiserøret, er en stadig mere udbredt tilstand i vestlige samfund. Typiske reflukssymptomer er halsbrand og regurgitation, men GERD kan manifestere sig gennem en række forskellige esophageale og ekstra-esophageale (atypiske) symptomer (f.eks. kronisk hoste).

   Hos mennesker er smerte en multimodal oplevelse sammensat af sensoriske, fysiologiske og psykologiske aspekter. For at efterligne den kliniske situation bør eksperimentelle modeller baseres på multimodale testregimer, hvor forskellige receptorer og centralnervesystemets mekanismer aktiveres.

   Fremskridt inden for esophageal sensorisk stimulering har fastslået, at både typiske og atypiske symptomer ikke kun kan opstå fra sur refluks, men også fra reflukshændelser med mindre sur pH (pH 4-7). Hos GERD-patienter med vedvarende symptomer på trods af behandling med protonpumpehæmmer (PPI) (refraktær GERD), er vedvarende svagt sur refluks veletableret som den vigtigste underliggende faktor.

   Grundlaget for generering af symptomer under svagt sure reflukshændelser mangler at blive belyst, men syrefølsomhed i pH-området 4-7, mekanisk udspilning (forstærket af luft i reflukseren), følsomhed over for andre kemiske faktorer (f.eks. galde) og esophageal overfølsomhed over for fysiologiske niveauer af refluks er alle blevet foreslået.

   Forskerne spekulerer i, at visceral overfølsomhed spiller en vigtig rolle i esophageal symptomopfattelse. Dette antydes af refluksparametrene, der er sædvanlige inden for det fysiologiske tal under PPI-behandling. Tidligere undersøgelser har også vist, at refraktære GERD-patienter i PPI-behandling har øget visceral overfølsomhed for termisk, kemisk og mekanisk esophageal stimulation sammenlignet med raske forsøgspersoner.

   Serotonin eller 5-hydroxytryptamin (5-HT) er en vigtig neurotransmitter, der overvejende findes i centralnervesystemet og i mave-tarmkanalen (slimhinde enterochromaffinceller). 5-HT er afledt af tryptofan og spiller en central rolle i reguleringen af ​​GI-sekretion, motilitet og har længe været forbundet med følelsesregulering og psykologiske problemer såsom depression, angst og fobi.

   Akut tryptofan-depletering (ATD), som midlertidigt reducerer tilgængeligheden af ​​den essentielle aminosyre tryptofan (TRP), nedsætter 5-HT-syntesen og er en valideret teknik til akut at sænke centrale og perifere 5-HT-koncentrationer. Dette opnås ved administration af en aminosyreblanding, der mangler TRP.

   ATD bruges i vid udstrækning i psykiatrisk forskning for at undersøge den rolle, central 5-HT spiller i affektive lidelser, men yderligere forskning har vist, at ATD også påvirker GI-fysiologien ved at forsinke mavetømning og forbedre visceral smerteopfattelse under rektal ballonudspilning. Desuden har ATD vist sig at ændre gastrisk postprandial motorisk funktion og distension-induceret kvalme. Disse resultater fastslår involvering af 5-HT i kontrollen af ​​gastrisk akkommodation og følsomhed.

2. RATIONALE OG MÅL Flere undersøgelser viser, at 5-HT er en vigtig spiller i hjerne-tarm-aksen, men dens nøjagtige rolle er i øjeblikket ikke klar. Det er tidligere vist, at akut administration af citalopram, en selektiv serotoningenoptagelseshæmmer (SSRI), sænker kemisk og mekanisk følsomhed signifikant hos overfølsomme raske frivillige. Buspiron, en delvis 5-HT1A-receptoragonist, er i stand til at modificere esophageal motilitet. Formålet med det aktuelle studie er at undersøge effekten af ​​akut tryptophan-depletion (ATD) på esophageal følsomhed hos en gruppe af raske frivillige og at evaluere dens rolle i symptomopfattelse.
3. GENEREL BESKRIVELSE AF UNDERSØGELSEN Alle deltagere vil modtage og underskrive det informerede samtykke, før undersøgelsen påbegyndes. Spiserørets følsomhed vil blive testet ved multimodal stimulation på to sessioner (efter placebo aminosyreopløsning og efter ATD), med et interval på mindst en uge.
4. MATERIALER OG METODER Undersøgelser vil blive udført ved hjælp af en multimodal esophageal stimulation sonde, som tillader termiske, mekaniske, elektriske og kemiske stimuleringer af esophagus.

Under hver stimulering vil forsøgspersoner blive instrueret i at registrere opfattelse af symptomer ved hjælp af et elektronisk Visual Analogue Scale (VAS) system. Denne enhed giver individet mulighed for at skalere opfattelse og smerte på en skala fra 0 til 10.

Første perception (VAS=1), smerteopfattelsestærskel (VAS=5) og smertetolerancetærskel (VAS=7) vil blive registreret. Alle typer af esophageal stimulationer vil blive afsluttet øjeblikkeligt, når smertetolerancetærsklen er nået. På det tidspunkt, hvor smertetolerancetærsklen er nået (VAS=7), vil forsøgspersonerne blive bedt om at tegne det henviste smerteområde for at identificere smertens placering og henvisningsområde.

Termisk stimulation vil blive udført ved at recirkulere en saltvandsopløsning (NaCl 0,09%), opvarmet af et vandbad, gennem ballonen monteret på sonden. Stimuleringstemperaturen øges støt ved at øge flowhastigheden fra vandbadet til ballonen. Flowhastigheden vil blive styret af en computerdrevet pumpe. Volumenet i ballonen holdes konstant på 5 ml for at undgå mekanisk stimulering af spiserøret. En temperatursensor til stede i ballonen vil løbende overvåge stimuleringstemperaturen, som vil blive vist online på en computerskærm under hele undersøgelsen.

Mekanisk stimulation vil blive udført ved udspilning af ballonen monteret på sonden. Strømmen af ​​saltvand (NaCl 0,09%) ind i ballonen, hvilket inducerer udspilningen, reguleres af en computerstyret pumpe. Volumen i ballonen vises online på computerskærmen under hele stimulationen. Mekaniske stimulationer vil blive udført med vand på 37°C for at undgå termisk stimulering af spiserøret.

Forud for mekanisk stimulering vil der være en prækonditioneringsperiode, hvor ballonen vil blive udspilet, indtil smerteopfattelsestærsklen (VAS=5) er nået. Denne prækonditioneringsperiode bruges til at prækonditionere esophageal-vævet og til at give individet mulighed for at vænne sig til følelsen af ​​mekanisk udspilning.

Elektrisk stimulation vil blive udført af 2 stimulationselektroder monteret proksimalt i forhold til ballonen. Elektriske blokimpulser vil blive givet ved hjælp af en standard elektrisk stimulator. Enkelte burst-impulser vil blive givet med en varighed på 1ms ved 200Hz. Amplituden af ​​impulserne vil stige støt, med trin på 0,5mA og et interval på 15 sekunder. Af sikkerhedsmæssige årsager er den maksimale intensitet begrænset til 50 mA. EKG-overvågning vil blive udført som en sikkerhedsforanstaltning under de elektriske stimuleringer af spiserøret.

Kemisk stimulering vil blive udført i den distale spiserør ved at infundere en sur opløsning (HCl 0,1 N) i spiserøret. Infusionshastigheden styres af en peristaltisk infusionspumpe med en flowhastighed på 2 ml/min. Stimuleringen varer i maksimalt 30 minutter.

Akut tryptofan-depletering

Effekten af ​​ATD på esophageal følsomhed vil blive undersøgt. Aminosyreblandingen vil blive fremstillet i overensstemmelse med en protokol, som tidligere blev brugt af efterforskerne. Alle substrater er kommercielt tilgængelige med en isotopisk og kemisk renhed på minimum 99%. Produkternes identitet vil blive bekræftet ved hjælp af gaskromatografi - massespektrometri (GC-MS, GC-kolonne: AT5-MS 30m x 0,25 mm indre diameter; 0,25µm film (Grace)). Aminosyreblandingen består af 15 aminosyrer, (4,1 g L-alanin, 2,4 g glycin, 2,4 g L-histidin, 6,0 g L-isoleucin, 10,1 g L-leucin, 6,7 g L-lysin, 4,3 g L-phenylalanin , 9,2 g L-prolin, 5,2 g L-serin, 4,3 g L-threonin, 5,2 g L-tyrosin, 6,7 g L-valin, 3,7 g L-argin, 2,0 g L-cystein, 3,0 g L-methionin og 3,0 g g L-trypyophan). Den TRP-mangelfulde aminosyreblanding består af de samme 15 aminosyrer, men mangler tryptofan.

Aminosyreblandingen vil blive administreret via en nasogastrisk sonde for at undgå kvalme på grund af blandingens ubehagelige smag og lugt. Under placebo-sessioner anvendes en kontrolaminosyreblanding, der indeholder de samme aminosyrer beriget med TRP for at forhindre et fald i TRP-niveauer. Over tid vil hver deltager modtage placebo eller ATD i den første session i en tilfældig rækkefølge. I den anden session vil forsøgspersonen modtage det andet produkt, som han/hun ikke modtog første gang. Fordi aminosyreblandingen vil påvirke niveauerne af 5-HT i HV, vil vi først udføre Mini International Neuropsychiatric Interview (hollandsk, version 5.0.0, DSM-IV) under rekrutteringen af ​​de frivillige til at evaluere deres psykiatriske tilstand.

STUDIEOVERSIGT Efter en nat vil forsøgspersoner hurtigt komme til endoskopienheden på UZ Gasthuisberg, hvor undersøgelsen vil blive udført. Der vil blive planlagt to sessioner for hvert emne: en placebo- og en ATD-session med mindst en uges interval mellem hver af sessionerne. Sessioner vil køre på en enkelt-blind måde, rækkefølgen af ​​placebo og ATD vil blive randomiseret.

Da maksimal TRP-depletering opnås ca. 5 timer efter indtagelse af aminosyreblandingen, vil aminosyren blive administreret gennem nasogastrisk infusion 5 timer før den faktiske start af esophagusstimuleringerne.

I tiden mellem administration af aminosyreblandingen og den faktiske start af esophageal stimuleringer, vil forsøgspersonerne blive bedt om at se standardiserede film med et neutralt følelsesmæssigt indhold. Fem timer efter administrationen af ​​aminosyreblandingen vil den multimodale stimulationssonde blive placeret gennem munden. Efter at sonden er placeret i spiserøret (10 cm over den nedre esophageal sphincter), vil den blive fikseret til hagen, og forsøgspersonen vil forblive i halvt liggende stilling i hele undersøgelsesperioden. Inden start af stimulationerne vil der være en tilpasningsperiode på 15 minutter for forsøgspersonerne, for at vænne sig til følelsen af ​​sonden og for at give instruktioner til korrekt brug af VAS-måleren.

VAS-score vil blive overvåget under hver type stimulation. Alle stimuleringer stoppes øjeblikkeligt i det øjeblik forsøgspersonen når smertetolerancetærsklen (VAS=7) bortset fra den elektriske stimulation, hvor vi af sikkerhedsmæssige årsager stopper stimulationen efter at have nået VAS 5.