Stymulacja nerwu błędnego w dysfunkcji bariery jelitowej u zdrowych ochotników

Stres – stan, który wywołuje reakcję „walcz lub uciekaj” lub reakcję współczulną organizmu ludzkiego – odgrywa rolę w rozprzestrzenianiu się stanu zapalnego u pacjentów z nieswoistym zapaleniem jelit (IBD). Rzeczywiście, ryzyko nawrotu zarówno choroby Leśniowskiego-Crohna (CD), jak i wrzodziejącego zapalenia jelita grubego (UC) wzrasta w obecności zarówno ostrego, jak i przewlekłego stresu. Proponowany mechanizm tego zjawiska obejmuje zdolność stresu do indukowania załamania funkcji bariery jelitowej poprzez szlaki zależne od komórek tucznych i hormonu uwalniającego kortykotropinę (CRH). To zaburzenie bariery jelitowej zostało wykazane eksperymentalnie na ludziach przy użyciu paradygmatów stresu, które można przyrównać do stosunkowo łagodnych stresujących wydarzeń doświadczanych w życiu codziennym.

Wydaje się, że autonomiczny układ nerwowy (ANS) odgrywa kluczową rolę w wywołanych stresem zmianach przepuszczalności jelit. Liczne badania in vitro i in vivo na mysich modelach potwierdziły, że zarówno ostry, jak i przewlekły stres (wywołany u myszy różnymi paradygmatami stresu, takimi jak skrępowanie i zanurzenie w wodzie) może sprzyjać zwiększonej przepuszczalności jelit. Wydaje się, że leżący u podstaw mechanizm polega na rozerwaniu białek połączeń ścisłych wzdłuż przestrzeni okołokomórkowej nabłonka jelitowego. Zakłócenie ścisłych połączeń w tych modelach paradygmatu stresu zależy od acetylocholiny i CRH. Ten wpływ na przepuszczalność jelit wydaje się powracać w ciągu 4 dni w modelach mysich.

Podobne zmiany opisano w ludzkich modelach ostrego stresu. Barclay i Turnberg po raz pierwszy wykazali, że wchłanianie soli i wody w jelitach było zmniejszone u zdrowych uczestników w odpowiedzi na ostry stres wywołany paradygmatem krótkoterminowego stresora. W tym badaniu wykorzystali dychotomiczne słuchanie jako stresor fizjologiczny, w którym uczestnik jest proszony o słuchanie dwóch rodzajów różnych gatunków muzycznych w każdym uchu, podczas gdy wykonuje zadanie wymagające umysłowo. Stwierdzono, że te fizjologiczne zmiany wchłaniania w funkcji barierowej jelita są pośredniczone przez mechanizm zależny od cholinergicznego. Ci sami autorzy wykazali później podobne efekty z paradygmatem stresu fizycznego bólu wywołanego zimnem u zdrowych ochotników. Chociaż w tamtym czasie nie mierzono rzeczywistych zmian przepuszczalności jelit, jednym prawdopodobnym mechanizmem zmian przepuszczalności związanych z tymi zmianami w przepływie elektrolitów jest kanał parakomórkowy claudin-2, który został już opisany. Konfiguracja tego kanału jest związana z przepływem jonów przez nabłonek jelitowy, a zatem czyni nabłonek bardziej przepuszczalnym w czasie przepływu elektrolitów. W nowszych badaniach wykorzystujących ten sam paradygmat bólu zimnego zmianom przepuszczalności jelit towarzyszyło uwalnianie produktów degranulacji komórek tucznych, tryptazy i histaminy. Takie zmiany przepuszczalności jelit wywołane ostrym stresem były naśladowane przez obwodowe podawanie CRH i można je było odwrócić przez podawanie stabilizatorów komórek tucznych.

Kluczowa rola przywspółczulnego układu nerwowego w zaburzeniach przepuszczalności jelit przez silny stres fizjologiczny została wyprowadzona z efektów stymulacji nerwu błędnego w modelach zwierzęcych. Stymulacja szyjnego nerwu błędnego przez 10 minut przed poważnym oparzeniem myszy chroniła je przed zaburzeniami bariery jelitowej i zwiększoną ekspresją kwaśnego białka włóknistego gleju (FGAP), markera aktywacji gleju jelitowego układu nerwowego, in vitro i in vivo. efekt był prawdopodobnie, przynajmniej częściowo, spowodowany mechanizmem zależnym od receptora α7 acetylocholiny, który wykazano zarówno w hodowanych komórkach nabłonka jelitowego, jak iw komórkach glejowych jelit. Od tego czasu dalsze badania potwierdziły ten ochronny efekt stymulacji nerwu błędnego, sugerując rolę zachowania liczby komórek dendrytycznych w limfie krezkowej jako kolejny potencjalny mechanizm. indukowany mechanizm w jelicie, a nie zależny od procesu, w którym pośredniczy śledziona, ponieważ efekt ochronny był prawdziwy u myszy po splenektomii. Stymulacja przywspółczulnego układu nerwowego przez nerw błędny wydaje się więc odgrywać ochronną rolę w modulowaniu funkcji bariery jelitowej, a eksperymentalne dowody wskazują na jej zdolność do odwracania wywołanych stresem zmian przepuszczalności jelit.

Wyniki te są niezwykle interesujące, biorąc pod uwagę, że w ostatniej dekadzie przeprowadzono szereg badań potwierdzających teorię zaburzeń bariery jelitowej w patogenezie nieswoistego zapalenia jelita grubego. Ponadto wykrycie przeciwciał skierowanych przeciwko antygenom drobnoustrojów (takich jak „ASCA” – epitopy Saccharomyces cerevisiae i Flagellin CBir1) znajdują się w surowicy pacjentów przed rozwojem IBD – co wskazuje na zaburzenie funkcji bariery jelitowej przed wystąpieniem choroby. Ponadto genetyczna predyspozycja do zaburzeń bariery jelitowej jest uważana za czynnik predysponujący do rozwoju NZJ. Biorąc pod uwagę, że wydaje się, że AUN ma do odegrania znaczącą rolę w utrzymaniu funkcji bariery jelitowej, uzasadnione byłoby stwierdzenie, że zmiany w AUN u osób podatnych mogą, przynajmniej częściowo, być związane z rozwojem i zaostrzeniami IBD.

Zwalidowano kilka markerów serologicznych i moczowych jako przydatne narzędzia do pomiaru zmian przepuszczalności jelit in vivo. Należą do nich białko wiążące lipopolisacharydy (LBP), CD-14 i jelitowe białko wiążące kwasy tłuszczowe (I-FABP) w surowicy, a także podawany doustnie roztwór podwójnego cukru i jego produkty uboczne w surowicy i moczu . Rozpuszczalne CD-14 i LBP są częścią zapalnego szlaku sygnałowego LPS, dlatego wykazano, że ich poziomy w surowicy są obiektywnymi markerami ogólnoustrojowej aktywacji immunologicznej i uszkodzenia nabłonka jelitowego. I-FABP jest białkiem wewnątrzkomórkowym ulegającym ekspresji w komórkach nabłonkowych warstwy śluzówki tkanki jelita cienkiego i grubego i jest podatne na wyciek do krwioobiegu z enterocytów, gdy dochodzi do uszkodzenia błony śluzowej jelit. Doustny test podwójnego cukru wykorzystuje laktulozę i ramnozę, które są różnie wchłaniane w jelicie i wydalane z moczem. Stosunek laktulozy do ramnozy w moczu i surowicy można wykorzystać jako miarę przepuszczalności jelita cienkiego, gdy mocz jest zbierany przez dwie godziny po spożyciu badanego roztworu.

Terapeutyczny efekt stymulacji nerwu błędnego w dysfunkcji bariery jelitowej jest ważnym obszarem badań, ponieważ może prowadzić do nowej i niedrogiej metody leczenia stanów związanych z zaburzeniami bariery jelitowej. U ludzi gałąź uszna nerwu błędnego znajduje się bezpośrednio pod skórą, co czyni ją odpowiednim celem do stymulacji przezskórnej. Urządzenie do przezskórnej elektrycznej stymulacji nerwów (TENS) jest zatem odpowiednim nieinwazyjnym narzędziem do badania przezskórnej stymulacji nerwu błędnego (tVNS) w celu zmniejszenia przepuszczalności jelit u ludzi i było stosowane w wielu badaniach wykorzystujących technikę tVNS w nasze laboratorium.

Hormon uwalniający kortykotropinę (CRH) jest naturalnie wydzielany z podwzgórza zdrowego człowieka w okresach stresu. CRH podawana dożylnie ma tę zaletę, że ma krótki okres półtrwania i jest rutynowo stosowana klinicznie w diagnostyce zespołu Cushinga. Ostatnie dowody wykazały, że dożylne wstrzyknięcie CRH niezawodnie i znacząco zwiększa przepuszczalność jelitową u zdrowych ochotników bez znaczących skutków ubocznych. Model ten zostanie wykorzystany do wywołania zwiększonej przepuszczalności jelitowej u zdrowych ochotników w celu przetestowania hipotezy, że wstępne leczenie nerwem błędnym stymulacja może zmniejszyć stopień przepuszczalności jelit wywołanej przez CRH.