Het effect van acute tryptofaandepletie (ATD) op slokdarmgevoeligheid bij gezonde vrijwilligers

1. INLEIDING Gastro-oesofageale refluxziekte (GORZ), gedefinieerd als de aanwezigheid van symptomen of laesies die kunnen worden toegeschreven aan terugvloeiing van de maaginhoud naar de slokdarm, is een aandoening die steeds vaker voorkomt in westerse samenlevingen. Typische refluxsymptomen zijn brandend maagzuur en regurgitatie, maar GORZ kan zich uiten door een verscheidenheid aan slokdarm- en extra-oesofageale (atypische) symptomen (bijv. chronische hoest).

   Bij mensen is pijn een multimodale ervaring die bestaat uit sensorische, fysiologische en psychologische aspecten. Om de klinische situatie na te bootsen, zouden experimentele modellen gebaseerd moeten zijn op multimodale testregimes waarin verschillende receptoren en mechanismen van het centrale zenuwstelsel worden geactiveerd.

   Vooruitgang in sensorische stimulatie van de slokdarm heeft aangetoond dat zowel typische als atypische symptomen niet alleen het gevolg kunnen zijn van zure reflux, maar ook van refluxgebeurtenissen met een lagere pH (pH 4-7). Bij GORZ-patiënten met aanhoudende symptomen ondanks behandeling met een protonpompremmer (PPI) (refractaire GORZ), is aanhoudende zwakzure reflux de belangrijkste onderliggende factor.

   De basis voor het ontstaan ​​van symptomen tijdens zwakzure refluxgebeurtenissen moet nog worden opgehelderd, maar zuurgevoeligheid in het pH-bereik van 4-7, mechanische uitzetting (versterkt door lucht in het refluxproduct), gevoeligheid voor andere chemische factoren (bijv. gal) en overgevoeligheid van de slokdarm voor fysiologische niveaus van reflux zijn allemaal voorgesteld.

   De onderzoekers speculeren dat viscerale overgevoeligheid een belangrijke rol speelt bij de perceptie van slokdarmsymptomen. Dit wordt gesuggereerd door de refluxparameters die gebruikelijk zijn binnen het fysiologische getal tijdens PPI-therapie. Ook hebben eerdere studies aangetoond dat refractaire GORZ-patiënten die PPI-therapie ondergaan een verhoogde viscerale overgevoeligheid hebben voor thermische, chemische en mechanische slokdarmstimulatie in vergelijking met gezonde proefpersonen.

   Serotonine of 5-hydroxytryptamine (5-HT) is een belangrijke neurotransmitter die voornamelijk wordt aangetroffen in het centrale zenuwstelsel en in het maagdarmkanaal (GI) (mucosale enterochromaffinecellen). 5-HT is afgeleid van tryptofaan en speelt een cruciale rol bij de regulering van de GI-secretie, motiliteit en wordt al lang in verband gebracht met emotieregulatie en psychologische problemen zoals depressie, angst en fobie.

   Acute tryptofaandepletie (ATD), die tijdelijk de beschikbaarheid van het essentiële aminozuur tryptofaan (TRP) vermindert, de 5-HT-synthese vermindert en een gevalideerde techniek is om de centrale en perifere 5-HT-concentraties acuut te verlagen. Dit wordt bereikt door toediening van een aminozuurmengsel zonder TRP.

   ATD wordt veel gebruikt in psychiatrisch onderzoek om de rol van centrale 5-HT bij affectieve stoornissen te onderzoeken, maar verder onderzoek toonde aan dat ATD ook de GI-fysiologie beïnvloedt door maaglediging te vertragen en viscerale pijnperceptie te verbeteren tijdens rectale ballonuitzetting. Bovendien is aangetoond dat ATD de postprandiale motorische functie van de maag en door uitzetting veroorzaakte misselijkheid verandert. Deze bevindingen bevestigen de betrokkenheid van 5-HT bij de controle van maagaccommodatie en gevoeligheid.

2. RATIONALE EN DOELSTELLINGEN Meerdere onderzoeken tonen aan dat 5-HT een belangrijke speler is in de hersen-darm-as, maar de precieze rol ervan is op dit moment niet duidelijk. Eerder is aangetoond dat acute toediening van citalopram, een selectieve serotonineheropnameremmer (SSRI), de chemische en mechanische gevoeligheid significant verlaagt bij overgevoelige gezonde vrijwilligers. Buspiron, een partiële 5-HT1A-receptoragonist, kan de beweeglijkheid van de slokdarm wijzigen. Het doel van de huidige studie is om het effect van acute tryptofaandepletie (ATD) op de slokdarmgevoeligheid bij een groep gezonde vrijwilligers te onderzoeken en de rol ervan in symptoomperceptie te evalueren.
3. ALGEMENE BESCHRIJVING VAN HET ONDERZOEK Alle deelnemers ontvangen en ondertekenen de geïnformeerde toestemming vóór aanvang van het onderzoek. De slokdarmgevoeligheid zal worden getest door middel van multimodale stimulatie in twee sessies (na placebo-aminozuuroplossing en na ATD), met een interval van ten minste één week.
4. MATERIALEN EN METHODEN De studies zullen worden uitgevoerd met behulp van een multimodale slokdarmstimulatiesonde die thermische, mechanische, elektrische en chemische stimulatie van de slokdarm mogelijk maakt.

Tijdens elke stimulatie zullen proefpersonen worden geïnstrueerd om de perceptie van symptomen vast te leggen met behulp van een elektronisch visueel analoog schaalsysteem (VAS). Met dit apparaat kan de proefpersoon perceptie en pijn schalen op een schaal van 0 tot 10.

Eerste perceptie (VAS=1), pijnperceptiedrempel (VAS=5) en pijntolerantiedrempel (VAS=7) worden geregistreerd. Alle soorten slokdarmstimulaties worden onmiddellijk beëindigd wanneer de pijndrempel is bereikt. Op het moment dat de pijntolerantiedrempel wordt bereikt (VAS=7), wordt de proefpersonen gevraagd het gebied van de doorverwezen pijn te tekenen, om de locatie en het doorverwijzingsgebied van de pijn te identificeren.

Thermische stimulatie wordt uitgevoerd door een zoutoplossing (NaCl 0,09%), verwarmd door een waterbad, opnieuw te laten circuleren door de ballon die op de sonde is gemonteerd. De stimulatietemperatuur wordt gestaag verhoogd door de stroomsnelheid van het waterbad naar de ballon te verhogen. De stroomsnelheid wordt geregeld door een computergestuurde pomp. Het volume in de ballon wordt constant op 5 ml gehouden om mechanische stimulatie van de slokdarm te voorkomen. Een temperatuursensor in de ballon zal continu de stimulatietemperatuur bewaken, die tijdens het onderzoek online op een computerscherm zal worden weergegeven.

Mechanische stimulatie wordt uitgevoerd door uitzetting van de ballon die op de sonde is gemonteerd. De stroom zoutoplossing (NaCl 0,09%) in de ballon, die de uitzetting veroorzaakt, wordt geregeld door een computergestuurde pomp. Het volume in de ballon wordt tijdens de stimulatie online op het computerscherm weergegeven. Mechanische stimulaties worden uitgevoerd met water van 37°C, om thermische stimulatie van de slokdarm te voorkomen.

Mechanische stimulatie wordt voorafgegaan door een preconditioneringsperiode waarin de ballon wordt uitgezet totdat de pijnperceptiedrempel (VAS=5) is bereikt. Deze preconditioneringsperiode wordt gebruikt om het slokdarmweefsel te preconditioneren en om de proefpersoon te laten wennen aan het gevoel van mechanische uitzetting.

Elektrische stimulatie wordt uitgevoerd door 2 stimulatie-elektroden die proximaal van de ballon zijn gemonteerd. Elektrische blokpulsen worden gegeven met behulp van een standaard elektrische stimulator. Er worden enkele burst-pulsen gegeven met een duur van 1 ms bij 200 Hz. De amplitude van de pulsen neemt gestaag toe, met stappen van 0,5 mA en een interval van 15 seconden. Voor de veiligheid is de maximale intensiteit beperkt tot 50 mA. ECG-bewaking zal worden uitgevoerd als veiligheidsmaatregel tijdens de elektrische stimulatie van de slokdarm.

Chemische stimulatie wordt uitgevoerd in de distale slokdarm door een zure oplossing (HCl 0,1N) in de slokdarm te infunderen. De infusiesnelheid wordt geregeld door een peristaltische infusiepomp met een stroomsnelheid van 2 ml/min. De stimulatie duurt maximaal 30 minuten.

Acute tryptofaandepletie

Het effect van ATD op de slokdarmgevoeligheid zal bestudeerd worden. Het aminozuurmengsel zal worden bereid volgens een eerder door de onderzoekers gebruikt protocol. Alle substraten zijn in de handel verkrijgbaar met een isotopische en chemische zuiverheid van minimaal 99%. De identiteit van de producten zal worden bevestigd met behulp van gaschromatografie - massaspectrometrie (GC-MS, GC-kolom: AT5-MS 30 m x 0,25 mm inwendige diameter; 0,25 µm film (Grace)). Het aminozuurmengsel bestaat uit 15 aminozuren, (4,1 g L-alanine, 2,4 g glycine, 2,4 g L-histidine, 6,0 g L-isoleucine, 10,1 g L-leucine, 6,7 g L-lysine, 4,3 g L-fenylalanine 9,2 g L-proline, 5,2 g L-serine, 4,3 g L-threonine, 5,2 g L-tyrosine, 6,7 g L-valine, 3,7 g L-argine, 2,0 g L-cysteïne, 3,0 g L-methionine en 3,0 g g L-trypyofaan). Het TRP-deficiënte aminozuurmengsel bestaat uit dezelfde 15 aminozuren maar zonder tryptofaan.

Het aminozuurmengsel wordt toegediend via een neussonde om misselijkheid door de onaangename smaak en geur van het mengsel te voorkomen. Tijdens placebosessies wordt een controle-aminozuurmengsel gebruikt, dat dezelfde aminozuren bevat, verrijkt met TRP om een ​​daling van de TRP-niveaus te voorkomen. Na verloop van tijd krijgt elke deelnemer een placebo of ATD in de eerste sessie in een willekeurige volgorde. In de tweede sessie krijgt de proefpersoon het andere product dat hij/zij de eerste keer niet heeft gekregen. Omdat het aminozuurmengsel de niveaus van 5-HT van de HV zal beïnvloeden, zullen we eerst het Mini International Neuropsychiatric Interview (nederlands, versie 5.0.0, DSM-IV) tijdens de rekrutering van de vrijwilligers om hun psychiatrische toestand te evalueren.

ONDERZOEKSOVERZICHT Na een nacht vasten komen de proefpersonen naar de endoscopie-eenheid van het UZ Gasthuisberg, waar het onderzoek zal worden uitgevoerd. Voor elke proefpersoon worden twee sessies gepland: één placebo- en één ATD-sessie, met een interval van ten minste één week tussen elk van de sessies. Sessies worden enkelblind uitgevoerd, de volgorde van placebo en ATD wordt gerandomiseerd.

Aangezien de maximale TRP-depletie ongeveer 5 uur na inname van het aminozuurmengsel wordt bereikt, zal het aminozuur 5 uur vóór de eigenlijke start van de slokdarmstimulatie via een neusgastrische infusie worden toegediend.

In de tijd tussen de toediening van het aminozuurmengsel en het daadwerkelijke begin van de slokdarmstimulatie wordt de proefpersonen gevraagd gestandaardiseerde films met een neutrale emotionele inhoud te bekijken. Vijf uur na toediening van het aminozuurmengsel wordt de multimodale stimulatiesonde door de mond gepositioneerd. Nadat de sonde in de slokdarm is geplaatst (10 cm boven de onderste slokdarmsfincter), wordt deze aan de kin bevestigd en blijft de proefpersoon gedurende de gehele onderzoeksperiode in een half liggende positie. Voor aanvang van de stimulaties is er een gewenningsperiode van 15 minuten voor de proefpersonen om te wennen aan het gevoel van de sonde en om instructies te geven voor het juiste gebruik van de VAS-meter.

VAS-scores worden gecontroleerd tijdens elk type stimulatie. Alle stimulaties worden onmiddellijk gestopt op het moment dat de proefpersoon de pijndrempel (VAS=7) bereikt, behalve de elektrische stimulatie, waar we de stimulatie stoppen na het bereiken van VAS 5, om veiligheidsredenen.