L'effetto della deplezione acuta del triptofano (ATD) sulla sensibilità esofagea nei volontari sani

1. INTRODUZIONE La malattia da reflusso gastroesofageo (GERD), definita come la presenza di sintomi o lesioni attribuibili al reflusso del contenuto gastrico nell'esofago, è una condizione sempre più diffusa nelle società occidentali. I sintomi tipici del reflusso sono bruciore di stomaco e rigurgito, ma la MRGE può manifestarsi attraverso una varietà di sintomi esofagei ed extra-esofagei (atipici) (ad es. tosse cronica).

   Nell'uomo il dolore è un'esperienza multimodale composta da aspetti sensoriali, fisiologici e psicologici. Per imitare la situazione clinica, i modelli sperimentali dovrebbero essere basati su regimi di test multimodali in cui vengono attivati ​​diversi recettori e meccanismi del sistema nervoso centrale.

   I progressi nella stimolazione sensoriale esofagea hanno stabilito che sia i sintomi tipici che quelli atipici possono derivare non solo da reflusso acido, ma anche da eventi di reflusso con pH meno acido (pH 4-7). Nei pazienti con GERD con sintomi persistenti nonostante il trattamento con inibitori della pompa protonica (PPI) (GERD refrattario), il reflusso debolmente acido in corso è ben definito come il principale fattore sottostante.

   La base per la generazione dei sintomi durante eventi di reflusso debolmente acido rimane da chiarire, ma la sensibilità all'acido nell'intervallo di pH 4-7, la distensione meccanica (aumentata dall'aria nel reflusso), la sensibilità ad altri fattori chimici (ad es. bile) e l'ipersensibilità esofagea ai livelli fisiologici di reflusso sono stati tutti proposti.

   I ricercatori ipotizzano che l'ipersensibilità viscerale svolga un ruolo importante nella percezione dei sintomi esofagei. Ciò è suggerito dai parametri di reflusso che sono usuali all'interno del numero fisiologico durante la terapia con PPI. Inoltre, studi precedenti hanno dimostrato che i pazienti con MRGE refrattaria in terapia con PPI hanno una maggiore ipersensibilità viscerale per la stimolazione esofagea termica, chimica e meccanica rispetto ai soggetti sani.

   La serotonina o 5-idrossitriptamina (5-HT) è un importante neurotrasmettitore presente prevalentemente nel sistema nervoso centrale e nel tratto gastrointestinale (GI) (cellule enterocromaffini della mucosa). Il 5-HT è derivato dal triptofano e svolge un ruolo fondamentale nella regolazione della secrezione gastrointestinale, della motilità ed è stato a lungo associato alla regolazione delle emozioni e a problemi psicologici come depressione, ansia e fobia.

   La deplezione acuta del triptofano (ATD), che riduce temporaneamente la disponibilità dell'aminoacido essenziale triptofano (TRP), diminuisce la sintesi di 5-HT ed è una tecnica convalidata per abbassare acutamente le concentrazioni centrali e periferiche di 5-HT. Ciò si ottiene mediante la somministrazione di una miscela di amminoacidi priva di TRP.

   L'ATD è ampiamente utilizzato nella ricerca psichiatrica per studiare il ruolo della 5-HT centrale nei disturbi affettivi, ma ulteriori ricerche hanno dimostrato che l'ATD influisce anche sulla fisiologia gastrointestinale ritardando lo svuotamento gastrico e migliorando la percezione del dolore viscerale durante la distensione del palloncino rettale. Inoltre, è stato dimostrato che l'ATD altera la funzione motoria gastrica postprandiale e la nausea indotta dalla distensione. Questi risultati stabiliscono il coinvolgimento della 5-HT nel controllo della sensibilità e dell'accomodazione gastrica.

2. RAZIONALE E OBIETTIVI Numerosi studi dimostrano che il 5-HT è un attore importante nell'asse cervello-intestino, ma il suo ruolo esatto non è attualmente chiaro. È stato precedentemente dimostrato che la somministrazione acuta di citalopram, un inibitore selettivo della ricaptazione della serotonina (SSRI), riduce significativamente la sensibilità chimica e meccanica nei volontari sani ipersensibili. Il buspirone, un agonista parziale del recettore 5-HT1A, è in grado di modificare la motilità esofagea. Lo scopo del presente studio è indagare l'effetto della deplezione acuta del triptofano (ATD) sulla sensibilità esofagea in un gruppo di volontari sani e valutare il suo ruolo nella percezione dei sintomi.
3. DESCRIZIONE GENERALE DELLO STUDIO Tutti i partecipanti riceveranno e firmeranno il consenso informato prima dell'inizio dello studio. La sensibilità esofagea sarà testata mediante stimolazione multimodale in due sessioni (dopo soluzione aminoacidica placebo e dopo ATD), con un intervallo di almeno una settimana.
4. MATERIALI E METODI Gli studi saranno condotti utilizzando una sonda di stimolazione esofagea multimodale che consente stimolazioni termiche, meccaniche, elettriche e chimiche dell'esofago.

Durante ogni stimolazione, i soggetti verranno istruiti a registrare la percezione dei sintomi utilizzando un sistema elettronico Visual Analogue Scale (VAS). Questo dispositivo consente al soggetto di scalare la percezione e il dolore su una scala da 0 a 10.

Verranno registrate la prima percezione (VAS=1), la soglia di percezione del dolore (VAS=5) e la soglia di tolleranza al dolore (VAS=7). Tutti i tipi di stimolazione esofagea verranno immediatamente interrotti al raggiungimento della soglia di tolleranza al dolore. Nel momento in cui viene raggiunta la soglia di tolleranza al dolore (VAS=7), ai soggetti verrà chiesto di disegnare l'area del dolore di riferimento, per identificare la sede e l'area di riferimento del dolore.

La stimolazione termica sarà eseguita facendo ricircolare una soluzione salina (NaCl 0.09%), riscaldata a bagnomaria, attraverso il palloncino montato sulla sonda. La temperatura di stimolazione verrà costantemente aumentata aumentando la portata dal bagno d'acqua al palloncino. La portata sarà controllata da una pompa azionata da computer. Il volume nel palloncino sarà mantenuto costante a 5 ml per evitare la stimolazione meccanica dell'esofago. Un sensore di temperatura presente nel palloncino monitorerà continuamente la temperatura di stimolazione, che verrà visualizzata online sul display di un computer durante lo studio.

La stimolazione meccanica sarà effettuata mediante distensione del palloncino montato sulla sonda. Il flusso di soluzione salina (NaCl 0,09%) nel pallone, che induce la distensione, è regolato da una pompa controllata da computer. Il volume nel palloncino viene visualizzato online sullo schermo del computer durante la stimolazione. Le stimolazioni meccaniche verranno eseguite con acqua a 37°C, per evitare la stimolazione termica dell'esofago.

La stimolazione meccanica sarà preceduta da un periodo di precondizionamento durante il quale il palloncino sarà disteso fino al raggiungimento della soglia di percezione del dolore (VAS=5). Questo periodo di precondizionamento viene utilizzato per precondizionare il tessuto esofageo e per permettere al soggetto di abituarsi alla sensazione di distensione meccanica.

La stimolazione elettrica sarà eseguita da 2 elettrodi di stimolazione montati prossimalmente al palloncino. Gli impulsi di blocco elettrico verranno somministrati utilizzando uno stimolatore elettrico standard. Saranno forniti impulsi burst singoli con durata di 1 ms a 200 Hz. L'ampiezza degli impulsi aumenterà costantemente, con passi di 0,5 mA e un intervallo di 15 secondi. Per motivi di sicurezza, l'intensità massima è limitata a 50 mA. Il monitoraggio ECG sarà eseguito come misura di sicurezza durante le stimolazioni elettriche dell'esofago.

La stimolazione chimica sarà eseguita nell'esofago distale mediante infusione di una soluzione acida (HCl 0.1N) nell'esofago. La velocità di infusione è controllata da una pompa di infusione peristaltica con una velocità di flusso di 2 ml/min. La stimolazione durerà per un massimo di 30 minuti.

Deplezione acuta di triptofano

Sarà studiato l'effetto dell'ATD sulla sensibilità esofagea. La miscela di aminoacidi sarà preparata secondo un protocollo precedentemente utilizzato dai ricercatori. Tutti i substrati sono disponibili in commercio con una purezza isotopica e chimica minima del 99%. L'identità dei prodotti sarà confermata mediante gascromatografia - spettrometria di massa (GC-MS, colonna GC: AT5-MS 30 m x 0,25 mm di diametro interno; pellicola da 0,25 µm (Grace)). La miscela di aminoacidi è composta da 15 aminoacidi (4,1 g di L-alanina, 2,4 g di glicina, 2,4 g di L-istidina, 6,0 g di L-isoleucina, 10,1 g di L-leucina, 6,7 g di L-lisina, 4,3 g di L-fenilalanina , 9,2 g L-prolina, 5,2 g L-serina, 4,3 g L-treonina, 5,2 g L-tirosina, 6,7 g L-valina, 3,7 g L-argina, 2,0 g L-cisteina, 3,0 g L-metionina e 3,0 gL-tripiofano). La miscela di amminoacidi carente di TRP è costituita dagli stessi 15 amminoacidi ma privi di triptofano.

La miscela di aminoacidi verrà somministrata tramite una sonda nasogastrica per evitare la nausea dovuta al sapore e all'odore sgradevoli della miscela. Durante le sessioni con placebo, viene utilizzata una miscela di aminoacidi di controllo, contenente gli stessi aminoacidi arricchiti con TRP per prevenire una diminuzione dei livelli di TRP. Nel corso del tempo, ogni partecipante riceverà placebo o ATD nella prima sessione in una sequenza casuale. Nella seconda seduta il soggetto riceverà l'altro prodotto che non ha ricevuto la prima volta. Poiché la miscela di amminoacidi influenzerà i livelli di 5-HT dell'HV, per prima cosa eserciteremo la Mini International Neuropsychiatric Interview (olandese, versione 5.0.0, DSM-IV) durante il reclutamento dei volontari per valutare la loro condizione psichiatrica.

PROFILO DELLO STUDIO Dopo un digiuno notturno i soggetti verranno all'unità di endoscopia dell'UZ Gasthuisberg, dove verrà eseguito lo studio. Saranno programmate due sessioni per ogni soggetto: una sessione placebo e una sessione ATD, con almeno una settimana di intervallo tra ciascuna delle sessioni. Le sessioni si svolgeranno in modalità single-blind, l'ordine di placebo e ATD sarà randomizzato.

Poiché la massima deplezione di TRP si ottiene circa 5 ore dopo l'assunzione della miscela di aminoacidi, l'aminoacido verrà somministrato tramite infusione nasogastrica 5 ore prima dell'inizio effettivo delle stimolazioni esofagee.

Durante il tempo che intercorre tra la somministrazione della miscela di aminoacidi e l'effettivo inizio delle stimolazioni esofagee, ai soggetti verrà chiesto di guardare filmati standardizzati a contenuto emozionale neutro. Cinque ore dopo la somministrazione della miscela di aminoacidi, la sonda di stimolazione multimodale verrà posizionata attraverso la bocca. Dopo che la sonda è stata posizionata nell'esofago (10 cm sopra lo sfintere esofageo inferiore), verrà fissata al mento e il soggetto rimarrà in posizione semi-sdraiata per l'intero periodo di studio. Prima dell'inizio delle stimolazioni, ci sarà un periodo di adattamento di 15 minuti per i soggetti, per abituarsi alla sensazione della sonda e per fornire istruzioni per il corretto utilizzo del misuratore VAS.

I punteggi VAS saranno monitorati durante ogni tipo di stimolazione. Tutte le stimolazioni verranno immediatamente interrotte nel momento in cui il soggetto raggiunge la soglia di tolleranza al dolore (VAS=7) ad eccezione della stimolazione elettrica, dove interromperemo la stimolazione dopo aver raggiunto VAS 5, per motivi di sicurezza.