Optoakustisk karakterisering av postprandial intestinal blodstrøm (NEPOMUC)

Mage-tarmkanalen fyller i hovedsak to hovedfunksjoner: fordøyelse og absorpsjon av mat, og fysisk og immunologisk barriere mot miljøpåvirkninger. Disse grunnleggende funksjonene er kritisk avhengig av splanchnisk blodstrøm på både makrovaskulære og mikrovaskulære nivåer. Spesielt fremskritt innen vaskulær biologi har avslørt en sentral og intrikat rolle for blodsirkulasjonen ved inflammatorisk tarmsykdom (IBD).

Inntil nå har endringer i blodstrømmen blitt brukt som surrogatmarkører for endret inflammatorisk aktivitet i tarmen, for eksempel ved Doppler-sonografisk deteksjon. Multispektral optoakustisk tomograf (MSOT) muliggjør ikke-invasiv, kvantitativ avbildning av den molekylære sammensetningen av målvev. I MSOT, i likhet med konvensjonell sonografi, plasseres en transduser på huden, men energi leveres til vevet ved hjelp av laserlys i det nære infrarøde spekteret i stedet for ultralydbølger. Dette fører til en konstant veksling av minimale ekspansjoner og sammentrekninger (termoelastisk ekspansjon) av individuelle vevskomponenter eller molekyler. De resulterende ultralydbølgene kan deretter oppdages av samme undersøkelsesenhet. Tidligere studier har vist at kvantitativ bestemmelse av hemoglobin kan gi informasjon om blodstrøm og inflammatorisk aktivitet i tarmen hos voksne pasienter med Crohns sykdom. Spesielt er skillet mellom sykdommens aktivitetsnivå (remisjon/lav/moderat/høy) lovende for å spare invasive tiltak i fremtiden ved evaluering av sykdomsforløpet.

I tillegg til inflammatoriske prosesser, forårsaker matinntak også svingninger i regional blodstrøm i mage-tarmkanalen. Dette manifesterer seg som postprandial hyperemi, som forekommer sekvensielt i de forskjellige delene av mage-tarmkanalen fra oral til aboral.

Tidsforløpet for postprandial hyperemi i de forskjellige delene av mage-tarmkanalen har blitt vitenskapelig undersøkt i mange studier. Mens en økning i blodstrømmen i magesekken og tolvfingertarmen kan oppdages etter 30-60 minutter, tar det mye lengre tid før postprandial hyperemi oppdages i områdene som brukes til å måle inflammatorisk aktivitet med MSOT ved IBD som terminal ileum og sigmoid colon . Økning i blodstrømmen i ileum kan tidligst måles etter 120 minutter, og ankomsten av kyme i tykktarmen og den medfølgende lokale økningen i blodstrømmen skjer etter ca. 240-300 minutter.

Det er uklart om denne postprandiale hyperemien kan føre til en endring og potensiell økning i det optoakustiske hemoglobinsignalet i tarmveggen, noe som resulterer i falskt høye MSOT-signaler ved bestemmelse av inflammatorisk aktivitet. Denne studien undersøker påvirkning av et standardisert kosthold på MSOT-signalet til tarmveggen ved hjelp av en langsgående design. Optoakustiske signaler vil bli sammenlignet mellom personer i fastende og postprandiale tilstander. Fordi den postprandiale økningen i intestinal blodstrøm hovedsakelig er et resultat av lokal tilstedeværelse av chyme i tarmen, vil en samtidig bestemmelse av intestinal transitt av chyme under MSOT-måling være nyttig for å validere om postprandiale endringer i MSOT-signaler kan tilskrives hyperemi i tilsvarende tarmsegment. Foruten avbildning av hemoglobin, muliggjør MSOT påvisning av eksogene kromoforer (dvs. fargestoffer). I denne studien vil oral administrering av det ikke-absorberbare fargestoffet indocyanine green (ICG) bli brukt for ikke-invasiv identifikasjon av chymen. Kombinasjonen av eksogene og endogene kromoforer tillater dermed nøyaktig samlokalisering og registrering av blodstrømningsmønstre i tarmveggen og chymepassasje. Denne informasjonen muliggjør nøyaktig anatomisk kartlegging av forstyrrende påvirkninger på bestemmelse av hemoglobin ved bruk av MSOT.