Effekten av akut tryptofanutarmning (ATD) på esofaguskänslighet hos friska frivilliga

1. INLEDNING Gastro-esofageal refluxsjukdom (GERD), definierad som närvaron av symtom eller lesioner som kan hänföras till reflux av maginnehåll i matstrupen, är ett allt vanligare tillstånd i västerländska samhällen. Typiska refluxsymtom är halsbränna och uppstötningar, men GERD kan visa sig genom en mängd olika esofageala och extra-esofageala (atypiska) symtom (t. kronisk hosta).

   Hos människor är smärta en multimodal upplevelse som består av sensoriska, fysiologiska och psykologiska aspekter. För att efterlikna den kliniska situationen bör experimentella modeller baseras på multimodala testregimer där olika receptorer och mekanismer i centrala nervsystemet aktiveras.

   Framsteg inom esofageal sensorisk stimulering har fastställt att både typiska och atypiska symtom inte bara kan uppstå från sura uppstötningar utan också från refluxhändelser med mindre surt pH (pH 4-7). Hos GERD-patienter med kvarstående symtom trots behandling med protonpumpshämmare (PPI) (refraktär GERD), är pågående svagt surt återflöde väl etablerad som den främsta bakomliggande faktorn.

   Grunden för symtomgenerering under svagt sura refluxhändelser återstår att klarlägga, men syrakänslighet i pH-intervallet 4-7, mekanisk utspänning (förstärkt av luft i refluxatet), känslighet för andra kemiska faktorer (t.ex. galla) och esofageal överkänslighet för fysiologiska nivåer av reflux har alla föreslagits.

   Utredarna spekulerar i att visceral överkänslighet spelar en viktig roll i uppfattningen av esofagussymptom. Detta antyds av refluxparametrarna som är vanliga inom det fysiologiska antalet under PPI-behandling. Tidigare studier har också visat att refraktära GERD-patienter på PPI-behandling har ökad visceral överkänslighet för termisk, kemisk och mekanisk esofagusstimulering jämfört med friska försökspersoner.

   Serotonin eller 5-hydroxitryptamin (5-HT) är en viktig neurotransmittor som huvudsakligen finns i det centrala nervsystemet och i mag-tarmkanalen (slemhinne enterokromaffinceller). 5-HT härrör från tryptofan och spelar en central roll i regleringen av GI-sekretion, motilitet och har länge förknippats med känsloreglering och psykologiska problem som depression, ångest och fobi.

   Akut tryptofanutarmning (ATD), som tillfälligt minskar tillgängligheten av den essentiella aminosyran tryptofan (TRP), minskar 5-HT-syntesen och är en validerad teknik för att akut sänka centrala och perifera 5-HT-koncentrationer. Detta åstadkoms genom administrering av en aminosyrablandning som saknar TRP.

   ATD används i stor utsträckning inom psykiatrisk forskning för att undersöka rollen av central 5-HT i affektiva störningar, men ytterligare forskning visade att ATD också påverkar GI-fysiologin genom att fördröja magtömning och förbättra uppfattningen av visceral smärta under rektal ballongutvidgning. Vidare har ATD visat sig förändra gastrisk postprandial motorisk funktion och utspänd illamående. Dessa fynd fastställer involvering av 5-HT i kontrollen av gastrisk ackommodation och känslighet.

2. MOTIVERING OCH MÅL Flera studier visar att 5-HT är en viktig aktör i hjärnan-tarmaxeln, men dess exakta roll är för närvarande inte klarlagd. Det har tidigare visat sig att akut administrering av citalopram, en selektiv serotoninåterupptagshämmare (SSRI), signifikant sänker kemisk och mekanisk känslighet hos överkänsliga friska frivilliga. Buspiron, en partiell 5-HT1A-receptoragonist, kan modifiera esofagusmotiliteten. Syftet med den aktuella studien är att undersöka effekten av akut tryptofanutarmning (ATD) på esofaguskänslighet hos en grupp friska frivilliga och att utvärdera dess roll i symtomuppfattningen.
3. ALLMÄN BESKRIVNING AV STUDIEN Alla deltagare kommer att få och underteckna det informerade samtycket innan studien påbörjas. Esofageal känslighet kommer att testas genom multimodal stimulering vid två sessioner (efter placebo-aminosyralösning och efter ATD), med ett intervall på minst en vecka.
4. MATERIAL OCH METODER Studier kommer att utföras med hjälp av en multimodal esofagusstimuleringssond som möjliggör termiska, mekaniska, elektriska och kemiska stimulanser av matstrupen.

Under varje stimulering kommer försökspersonerna att instrueras att registrera uppfattningen av symtom med hjälp av ett elektroniskt Visual Analogue Scale (VAS)-system. Denna enhet gör att försökspersonen kan skala uppfattning och smärta på en skala från 0 till 10.

Första perception (VAS=1), smärtuppfattningströskel (VAS=5) och smärttoleranströskel (VAS=7) kommer att registreras. Alla typer av esofagusstimuleringar avbryts omedelbart när smärttoleranströskeln har nåtts. Vid den tidpunkt då smärttoleranströskeln nås (VAS=7), kommer försökspersonerna att ombes rita det hänvisade smärtområdet, för att identifiera smärtans plats och hänvisningsområde.

Termisk stimulering kommer att utföras genom att återcirkulera en saltlösning (NaCl 0,09%), uppvärmd av ett vattenbad, genom ballongen som är monterad på sonden. Stimuleringstemperaturen kommer att ökas stadigt genom att öka flödeshastigheten från vattenbadet till ballongen. Flödeshastigheten kommer att styras av en datordriven pump. Volymen i ballongen kommer att hållas konstant vid 5 ml för att undvika mekanisk stimulering av matstrupen. En temperatursensor som finns i ballongen kommer kontinuerligt att övervaka stimuleringstemperaturen, som kommer att visas online på en datorskärm under hela studien.

Mekanisk stimulering kommer att utföras genom att ballongen som är monterad på sonden skjuts ut. Flödet av koksaltlösning (NaCl 0,09%) in i ballongen, vilket inducerar utvidgningen, regleras av en datorstyrd pump. Volymen i ballongen visas online på datorskärmen under hela stimuleringen. Mekaniska stimuleringar kommer att utföras med vatten på 37°C för att undvika termisk stimulering av matstrupen.

Mekanisk stimulering kommer att föregås av en förkonditioneringsperiod under vilken ballongen kommer att utvidgas tills smärtuppfattningströskeln (VAS=5) nås. Denna förkonditioneringsperiod används för att förkonditionera esofagusvävnaden och för att låta patienten vänja sig vid känslan av mekanisk uttänjning.

Elektrisk stimulering kommer att utföras av 2 stimuleringselektroder monterade proximalt till ballongen. Elektriska blockpulser kommer att ges med hjälp av en vanlig elektrisk stimulator. Enstaka pulspulser kommer att ges med en varaktighet på 1 ms vid 200 Hz. Amplituden på pulserna kommer att öka stadigt, med steg på 0,5 mA och ett intervall på 15 sekunder. För säkerhets skull är den maximala intensiteten begränsad till 50 mA. EKG-övervakning kommer att utföras som en säkerhetsåtgärd under de elektriska stimuleringarna av matstrupen.

Kemisk stimulering kommer att utföras i den distala matstrupen genom att infundera en sur lösning (HCl 0,1 N) i matstrupen. Infusionshastigheten kontrolleras av en peristaltisk infusionspump med en flödeshastighet på 2 ml/min. Stimuleringen varar i högst 30 minuter.

Akut tryptofanutarmning

Effekten av ATD på esofaguskänslighet kommer att studeras. Aminosyrablandningen kommer att framställas enligt ett protokoll som tidigare använts av utredarna. Alla substrat är kommersiellt tillgängliga med en isotopisk och kemisk renhet på minst 99 %. Produkternas identitet kommer att bekräftas med hjälp av gaskromatografi - masspektrometri (GC-MS, GC-kolumn: AT5-MS 30m x 0,25 mm ytterdiameter; 0,25µm film (Grace)). Aminosyrablandningen består av 15 aminosyror, (4,1 g L-alanin, 2,4 g glycin, 2,4 g L-histidin, 6,0 g L-isoleucin, 10,1 g L-leucin, 6,7 g L-lysin, 4,3 g L-fenylalanin , 9,2 g L-prolin, 5,2 g L-serin, 4,3 g L-treonin, 5,2 g L-tyrosin, 6,7 g L-valin, 3,7 g L-argin, 2,0 g L-cystein, 3,0 g L-metionin och 3,0 g g L-trypyofan). Den TRP-defekta aminosyrablandningen består av samma 15 aminosyror men saknar tryptofan.

Aminosyrablandningen kommer att administreras via en nasogastrisk sond för att undvika illamående på grund av blandningens obehagliga smak och lukt. Under placebosessioner används en kontrollaminosyrablandning som innehåller samma aminosyror berikade med TRP för att förhindra en minskning av TRP-nivåerna. Med tiden kommer varje deltagare att få placebo eller ATD i den första sessionen i en slumpmässig sekvens. I den andra sessionen kommer försökspersonen att få den andra produkten som han/hon inte fick första gången. Eftersom aminosyrablandningen kommer att påverka nivåerna av 5-HT i HV kommer vi först att utöva Mini International Neuropsychiatric Interview (nederländska, version 5.0.0, DSM-IV) under rekryteringen av volontärerna för att utvärdera deras psykiatriska tillstånd.

STUDIESKORT Efter en övernattning kommer försökspersonerna att komma till endoskopienheten på UZ Gasthuisberg, där studien kommer att utföras. Två sessioner kommer att schemaläggas för varje ämne: en placebo- och en ATD-session, med minst en veckas intervall mellan varje session. Sessionerna kommer att köras på ett enkelblindt sätt, ordningen på placebo och ATD kommer att randomiseras.

Eftersom maximal TRP-utarmning erhålls cirka 5 timmar efter intag av aminosyrablandningen, kommer aminosyran att administreras genom nasogastrisk infusion 5 timmar före den faktiska starten av matstrupsstimuleringarna.

Under tiden mellan administrering av aminosyrablandningen och den faktiska starten av esofagusstimuleringar kommer försökspersonerna att bli ombedda att se standardiserade filmer med ett neutralt känslomässigt innehåll. Fem timmar efter administreringen av aminosyrablandningen kommer den multimodala stimuleringsproben att placeras genom munnen. Efter att sonden har placerats i matstrupen (10 cm ovanför den nedre esofagusfinktern), kommer den att fästas vid hakan och försökspersonen kommer att förbli i halvt liggande läge under hela studieperioden. Innan stimuleringarna startar kommer det att finnas en anpassningstid på 15 minuter för försökspersonerna, för att vänja sig vid känslan av sonden och för att ge instruktioner för korrekt användning av VAS-mätaren.

VAS-poäng kommer att övervakas under varje typ av stimulering. Alla stimuleringar kommer omedelbart att stoppas i det ögonblick patienten når smärttoleranströskeln (VAS=7) förutom den elektriska stimuleringen, där vi av säkerhetsskäl kommer att stoppa stimuleringen efter att ha nått VAS 5.