Akuutin tryptofaanin vähenemisen (ATD) vaikutus ruokatorven herkkyyteen terveillä vapaaehtoisilla

1. JOHDANTO Gastroesofageaalinen refluksitauti (GERD), joka määritellään oireiksi tai leesioksi, jotka voidaan johtua mahalaukun sisällön palautumisesta ruokatorveen, on yhä yleisempi sairaus länsimaisissa yhteiskunnissa. Tyypillisiä refluksioireita ovat närästys ja regurgitaatio, mutta GERD voi ilmetä useiden ruokatorven ja ruokatorven ulkopuolisten (epätyypillisten) oireiden kautta (esim. krooninen yskä).

   Ihmisillä kipu on multimodaalinen kokemus, joka koostuu sensorisista, fysiologisista ja psykologisista näkökohdista. Kliinisen tilanteen jäljittelemiseksi kokeellisten mallien tulisi perustua multimodaalisiin testausohjelmiin, joissa aktivoituvat erilaiset reseptorit ja keskushermostomekanismit.

   Ruokatorven sensorisen stimulaation edistyminen on osoittanut, että sekä tyypilliset että epätyypilliset oireet eivät voi johtua vain happorefluksista, vaan myös refluksitapahtumista, joiden pH on vähemmän hapan (pH 4-7). GERD-potilailla, joilla on jatkuvia oireita protonipumpun estäjähoidosta (PPI) huolimatta (refraktorinen GERD), meneillään oleva heikosti hapan refluksi on vakiintunut pääasiallisena taustatekijänä.

   Syitä oireiden muodostumiselle heikosti happamien refluksitapahtumien aikana on vielä selvittämättä, mutta happoherkkyys pH-alueella 4-7, mekaaninen turvotus (refluksaatin ilma voimistaa), herkkyys muille kemiallisille tekijöille (esim. sappi) ja ruokatorven yliherkkyyttä fysiologisille refluksitasoille on kaikki ehdotettu.

   Tutkijat spekuloivat, että sisäelinten yliherkkyydellä on tärkeä rooli ruokatorven oireiden havaitsemisessa. Tähän viittaavat refluksiparametrit, jotka ovat tavallisia fysiologisen luvun sisällä PPI-hoidon aikana. Aiemmat tutkimukset osoittivat myös, että PPI-hoitoa saavilla refraktaarisilla GERD-potilailla on lisääntynyt sisäelinten yliherkkyys terminiselle, kemialliselle ja mekaaniselle ruokatorven stimulaatiolle verrattuna terveisiin koehenkilöihin.

   Serotoniini tai 5-hydroksitryptamiini (5-HT) on tärkeä välittäjäaine, jota esiintyy pääasiassa keskushermostossa ja maha-suolikanavassa (limakalvon enterokromafiinisoluissa). 5-HT on johdettu tryptofaanista ja sillä on keskeinen rooli GI-erityksen, liikkuvuuden säätelyssä, ja se on pitkään yhdistetty tunteiden säätelyyn ja psykologisiin ongelmiin, kuten masennukseen, ahdistukseen ja fobiaan.

   Akuutti tryptofaanivaje (ATD), joka väliaikaisesti vähentää välttämättömän aminohapon tryptofaanin (TRP) saatavuutta, vähentää 5-HT-synteesiä ja on validoitu tekniikka keskus- ja perifeeristen 5-HT-pitoisuuksien akuuttien alentamiseksi. Tämä saadaan aikaan antamalla aminohapposeosta, josta puuttuu TRP.

   ATD:tä käytetään laajalti psykiatrisessa tutkimuksessa keskushermoston 5-HT:n roolin tutkimiseksi mielialahäiriöissä, mutta lisätutkimukset osoittivat, että ATD vaikuttaa myös GI-fysiologiaan hidastamalla mahalaukun tyhjenemistä ja parantamalla viskeraalisen kivun havaitsemista peräsuolen ilmapallon turvotuksen aikana. Lisäksi ATD:n on osoitettu muuttavan mahalaukun aterian jälkeistä motorista toimintaa ja turvotuksen aiheuttamaa pahoinvointia. Nämä havainnot osoittavat 5-HT:n osallistumisen mahalaukun mukautumisen ja herkkyyden säätelyyn.

2. PERUSTELUT JA TAVOITTEET Useat tutkimukset osoittavat, että 5-HT on tärkeä toimija aivo-suolisto-akselilla, mutta sen tarkka rooli ei ole tällä hetkellä selvä. Aiemmin on osoitettu, että sitalopraamin, selektiivisen serotoniinin takaisinoton estäjän (SSRI) akuutti anto alentaa merkittävästi kemiallista ja mekaanista herkkyyttä yliherkillä terveillä vapaaehtoisilla. Buspironi, osittainen 5-HT1A-reseptorin agonisti, pystyy muokkaamaan ruokatorven liikkuvuutta. Tämän tutkimuksen tavoitteena on tutkia akuutin tryptofaanivajeen (ATD) vaikutusta ruokatorven herkkyyteen terveiden vapaaehtoisten ryhmässä ja arvioida sen roolia oireiden havaitsemisessa.
3. TUTKIMUKSEN YLEINEN KUVAUS Kaikki osallistujat saavat ja allekirjoittavat tietoisen suostumuksen ennen tutkimuksen aloittamista. Ruokatorven herkkyys testataan multimodaalisella stimulaatiolla kahdella istunnolla (plaseboaminohappoliuoksen jälkeen ja ATD:n jälkeen) vähintään viikon välein.
4. MATERIAALIT JA MENETELMÄT Tutkimukset suoritetaan käyttämällä multimodaalista ruokatorven stimulaatioanturia, joka mahdollistaa ruokatorven terminen, mekaanisen, sähköisen ja kemiallisen stimulaation.

Jokaisen stimulaation aikana koehenkilöitä neuvotaan tallentamaan oireiden havaitseminen käyttämällä elektronista Visual Analogue Scale (VAS) -järjestelmää. Tämän laitteen avulla kohde voi skaalata havaintoja ja kipua asteikolla 0-10.

Ensimmäinen havainto (VAS=1), kivun havaitsemiskynnys (VAS=5) ja kivunsietokynnys (VAS=7) tallennetaan. Kaiken tyyppiset ruokatorven stimulaatiot lopetetaan välittömästi, kun kivunsietokynnys saavutetaan. Kun kivun sietokynnys (VAS=7) saavutetaan, koehenkilöitä pyydetään piirtämään tarkoitettu kipualue, tunnistamaan kivun sijainti ja lähetysalue.

Lämpöstimulaatio suoritetaan kierrättämällä uudelleen vesihauteessa lämmitettyä suolaliuosta (NaCl 0,09 %) anturiin asennetun pallon läpi. Stimulaatiolämpötilaa nostetaan tasaisesti lisäämällä virtausnopeutta vesihauteesta ilmapalloon. Virtausnopeutta ohjataan tietokoneohjatulla pumpulla. Ilmapallon tilavuus pidetään vakiona 5 ml:ssa ruokatorven mekaanisen stimulaation välttämiseksi. Ilmapallossa oleva lämpötila-anturi tarkkailee jatkuvasti stimulaatiolämpötilaa, joka näkyy verkossa tietokoneen näytöllä koko tutkimuksen ajan.

Mekaaninen stimulaatio suoritetaan venyttämällä anturiin asennettua ilmapalloa. Suolaliuoksen (NaCl 0,09 %) virtausta ilmapalloon, mikä aiheuttaa turvotuksen, säädetään tietokoneohjatulla pumpulla. Ilmapallon tilavuus näkyy verkossa tietokoneen näytöllä stimulaation ajan. Mekaaniset stimulaatiot suoritetaan 37 °C:n vedellä, jotta vältetään ruokatorven lämpöstimulaatio.

Mekaanista stimulaatiota edeltää esikäsittelyjakso, jonka aikana palloa venytetään, kunnes kivun havaitsemiskynnys (VAS=5) saavutetaan. Tätä esikäsittelyjaksoa käytetään ruokatorven kudoksen esikäsittelyyn ja koehenkilön tottumiseen mekaanisen turvotuksen tunteeseen.

Sähköstimulaatio suoritetaan kahdella stimulaatioelektrodilla, jotka on asennettu ilmapallon proksimaalille. Sähkölohkopulssit annetaan tavallisella sähköstimulaattorilla. Yksittäiset purskeet annetaan kestoltaan 1 ms taajuudella 200 Hz. Pulssien amplitudi kasvaa tasaisesti 0,5 mA:n askelin ja 15 sekunnin välein. Turvallisuussyistä suurin intensiteetti on rajoitettu 50 mA:iin. EKG-seuranta suoritetaan turvatoimenpiteenä ruokatorven sähköisten stimulaatioiden aikana.

Kemiallinen stimulaatio suoritetaan distaalissa ruokatorvessa infusoimalla hapanta liuosta (HCl 0,1 N) ruokatorveen. Infuusionopeutta ohjataan peristalttisella infuusiopumpulla, jonka virtausnopeus on 2 ml/min. Stimulaatio kestää enintään 30 minuuttia.

Akuutti tryptofaanin vajaus

ATD:n vaikutusta ruokatorven herkkyyteen tutkitaan. Aminohapposeos valmistetaan tutkijoiden aiemmin käyttämän protokollan mukaisesti. Kaikki substraatit ovat kaupallisesti saatavilla, ja niiden isotooppinen ja kemiallinen puhtaus on vähintään 99 %. Tuotteiden identiteetti varmistetaan käyttämällä kaasukromatografiaa - massaspektrometriaa (GC-MS, GC-kolonni: AT5-MS 30 m x 0,25 mm sisähalkaisija; 0,25 um kalvo (Grace)). Aminohapposeos koostuu 15 aminohaposta (4,1 g L-alaniinia, 2,4 g glysiiniä, 2,4 g L-histidiiniä, 6,0 g L-isoleusiinia, 10,1 g L-leusiinia, 6,7 g L-lysiiniä, 4,3 g L-fenyylialaniinia , 9,2 g L-proliinia, 5,2 g L-seriiniä, 4,3 g L-treoniinia, 5,2 g L-tyrosiinia, 6,7 g L-valiinia, 3,7 g L-argiinia, 2,0 g L-kysteiiniä, 3,0 g L-metioniinia ja 3,0 g L-trypyofaani). TRP-puutteellinen aminohapposeos koostuu samoista 15 aminohaposta, mutta siitä puuttuu tryptofaani.

Aminohapposeos annetaan nenämahalettimen kautta, jotta vältetään seoksen epämiellyttävän maun ja hajun aiheuttama pahoinvointi. Plasebo-istuntojen aikana käytetään kontrolliaminohapposeosta, joka sisältää samoja aminohappoja TRP:llä rikastettuna, jotta estetään TRP-tasojen lasku. Ajan myötä jokainen osallistuja saa lumelääkettä tai ATD:tä ensimmäisessä istunnossa satunnaisessa järjestyksessä. Toisessa istunnossa tutkittava saa toisen tuotteen, jota hän ei saanut ensimmäisellä kerralla. Koska aminohapposeos vaikuttaa HV:n 5-HT-tasoihin, suoritamme ensin Mini International Neuropsychiatric Interview -haastattelun (hollantilainen, versio 5.0.0, DSM-IV) vapaaehtoisten rekrytoinnin aikana arvioimaan heidän psykiatrista tilaansa.

TUTKIMUSPERUSTEET Yön paaston jälkeen koehenkilöt tulevat UZ Gasthuisbergin endoskopiayksikköön, jossa tutkimus suoritetaan. Jokaiselle aiheelle järjestetään kaksi istuntoa: yksi lumelääke ja yksi ATD-istunto, ja kunkin istunnon välillä on vähintään yksi viikko. Istunnot suoritetaan yksisokkoisella tavalla, plasebon ja ATD:n järjestys satunnaistetaan.

Koska maksimaalinen TRP-vaje saavutetaan noin 5 tunnin kuluttua aminohapposeoksen nauttimisesta, aminohappo annetaan nenä-maha-infuusiona 5 tuntia ennen ruokatorven stimulaation varsinaista aloitusta.

Aminohapposeoksen antamisen ja ruokatorven stimulaation alkamisen välisenä aikana koehenkilöitä pyydetään katsomaan standardoituja elokuvia, joissa on neutraali tunnesisältö. Viisi tuntia aminohapposekoksen antamisen jälkeen multimodaalinen stimulaatiokoetin asetetaan suun läpi. Kun koetin on asetettu ruokatorveen (10 cm ruokatorven alemman sulkijalihaksen yläpuolelle), se kiinnitetään leukaan ja koehenkilö pysyy puolimakaavassa asennossa koko tutkimusajan. Ennen stimulaatioiden alkamista koehenkilöillä on 15 minuutin sopeutumisaika, jolla totutetaan anturin tunteeseen ja annetaan ohjeet VAS-mittarin oikeaan käyttöön.

VAS-pisteitä seurataan kunkin stimulaatiotyypin aikana. Kaikki stimulaatiot lopetetaan välittömästi sillä hetkellä, kun tutkittava saavuttaa kivunsietorajan (VAS=7), paitsi sähköstimulaatio, jossa lopetamme stimulaation saavutettuaan VAS 5:n turvallisuussyistä.