Ruomei Liang

1 Departamentul de Medicină, Divizia de Gastroenterologie, Hepatologie și Nutriție Universitatea din Pittsburgh Școala de Medicină Pittsburgh, PA 15213 SUA

Elena E. Ustinova

1 Departamentul de Medicină, Divizia de Gastroenterologie, Hepatologie și Nutriție Universitatea din Pittsburgh Școala de Medicină Pittsburgh, PA 15213 SUA

Radhika Patnam

1 Departamentul de Medicină, Divizia de Gastroenterologie, Hepatologie și Nutriție Universitatea din Pittsburgh Școala de Medicină Pittsburgh, PA 15213 SUA

Matthew O. Fraser

2 Departamentul de Chirurgie, Divizia de Urologie Duke University Medical Center și Durham VAMC Durham, NC 27705 SUA

Dmitriy W. Gutkin

3 Departamentul de patologie, VA Medical Center Pittsburgh, PA

Michael A. Pezzone

1 Departamentul de Medicină, Divizia de Gastroenterologie, Hepatologie și Nutriție Universitatea din Pittsburgh Școala de Medicină Pittsburgh, PA 15213 SUA

Abstract

Tulburările cronice ale durerii pelvine se suprapun adesea. Am arătat că iritația acută a colonului poate produce modele de micțiune iritante acute și poate sensibiliza acut răspunsurile aferente ale vezicii la stimulii mecanici și chimici. Ipotezăm că, în timp, iritarea colonului poate duce la modificări neurogene ale vezicii urinare și la dezvoltarea sensibilizării cronice a vezicii urinare.

Metode

Modelele de micțiune au fost măsurate la șobolani la 60-90 de zile după inducerea colitei acidului trinitrobenzenesulfonic (TNBS) în faza de rezoluție a acestui model. Mastocitele totale și activate (MC) au fost cuantificate în vezică, în timp ce nivelurile de ARNm ale factorului de celule stem (SCF) (alias factor de creștere MC) și factor de creștere a nervului (NGF) (un stimulator de fibră C și MC nociceptiv) au fost cuantificate în vezica urinară și ganglionii rădăcinii dorsale L6-S1 (DRG).

Rezultate

După TNBS intra-rectal, volumul de anulare a fost redus (p Cuvinte cheie: Factor de celule stem, intestin, cistită neurogenă, micțiune, degranulare

INTRODUCERE

Deoarece colorectul și vezica urinară sunt două organe pelvine ale căror funcții sunt o parte integrantă a activității pelvine zilnice, conștiente, fiziologice, nu este surprinzător faptul că sindromul intestinului iritabil (IBS) și cistita interstițială (IC), tulburări analoage ale durerii viscerale pelvine și urgenței, sunt cele mai frecvente două tulburări ale durerii pelvine cronice (CPP) care afectează colectiv până la 15% dintre bărbați și femei [Mathias și colab., 1996; Moldwin, 2002; Wesselmann, 2001; Zondervan și colab., 2001]. IBS, o afecțiune intestinală caracterizată prin dureri abdominale inferioare cronice sau recurente sau disconfort asociate cu modificarea consistenței și frecvenței scaunelor [Thompson și colab., 2000], este cea mai frecventă cauză gastrointestinală a CPP, afectând 50% dintre aceste femei care se prezintă la clinicile ginecologice. [Hogston, 1987; Prior și colab., 1989; Walker și colab., 1991; Walker și colab., 1996]. IC sau sindromul dureros al vezicii urinare se caracterizează prin simptome urinare neplăcute, cum ar fi frecvența urinară, urgența, nocturia și, în special, durerea legată de umplerea vezicii urinare în absența unei infecții active sau a unei boli organice [Koziol, 1994; Ratner, 2001; Moldwin, 2002].

Până la 40-60% dintre pacienții diagnosticați cu IBS s-au dovedit, de asemenea, că prezintă simptome și îndeplinesc criteriile de diagnostic pentru IC [Prior și colab., 1989; Whorwell și colab., 1986], deși în mod corespunzător, până la 50% dintre pacienții diagnosticați cu IC s-au dovedit a avea simptome și îndeplinesc criteriile de diagnostic pentru IBS [Alagiri și colab., 1997; Novi și colab., 2005]. Poate nu este surprinzător că afecțiunile inflamatorii sincere ale colonului, cum ar fi diverticulita și boala inflamatorie a intestinului, sunt, de asemenea, asociate cu disurie și IC [Gibson, 1969; Alagiri și colab., 1997]. Mai mult, acest fenomen nu se limitează la colon și vezică, deoarece alte regiuni pelvine și organe cu dermatomi comuni prezintă, de asemenea, suprapuneri clinice semnificative. De exemplu, 26% dintre pacienții cu IC au avut dureri concomitente ale vulvei sau vulvodiniei [Fitzpatrick și colab., 1993], în timp ce 45% dintre bărbații cu prostatită cronică sau CPP masculin au prezentat durere cu umplere a vezicii urinare, o caracteristică clasică a IC [Moldwin, 2002]. Rata ridicată de concurență a IBS, IC și a altor tulburări CPP sugerează o predispoziție comună, un factor etiologic comun sau o posibilă sensibilizare încrucișată a organelor pelvine [Pezzone și colab., 2005].

Recent, într-un nou model experimental al iritației organelor pelvine acute și a diafragmei neuronale între organele pelvine, am demonstrat că cistita acută poate reduce pragurile senzoriale colorectale până la distensia balonului și că colita acută poate produce modele de micțiune iritante acute [Pezzone și colab., 2005] . Dezvoltarea sensibilizării încrucișate a organelor pelvine în contextul acut a sugerat rolul și modularea ulterioară a căilor aferente preexistente în pelvis. În mod adecvat, studiile de urmărire efectuate în laboratorul nostru folosind o singură unitate de înregistrare aferentă a vezicii urinare din fibră C au arătat că iritația acută a colonului este capabilă să sensibilizeze aferentele vezicii urinare la stimulii mecanici și chimici. Întreruperea aportului neuronal în vezică a ameliorat acest efect, sugerând o cale aferentă directă de la colon [Ustinova și colab., 2006].

Pentru a investiga această ipoteză, am evaluat efectele fiziologice ale iritației colonului asupra funcției vezicii urinare prin măsurarea modelelor de micțiune la șobolani femele treji la 60-90 de zile după inducerea colitei TNBS în timpul fazei de rezoluție. Pentru a începe identificarea modificărilor histologice și biochimice ale căilor aferente și ale organelor finale care pot fi responsabile de inflamația neurogenă și sensibilizarea aferentă în bazin după iritația colonică, au fost cuantificate numărul de mastocite vezicale și activarea procentuală. Într-o serie paralelă de animale, RT-PCR a fost utilizată pentru a cuantifica nivelurile de ARNm ale factorului de celule stem (SCF, alias factor de creștere a mastocitelor) și factorului de creștere a nervului (NGF, un factor neurotrofic și, de asemenea, un factor stimulator al mastocitelor care acționează sinergic în în acest sens, cu SCF [Hirata și colab., 1993; Carnahan și colab., 1994; Lourenssen și colab., 2000] în vezici urinare și ganglionii rădăcinii dorsale L6-S1 (DRG) (corespunzător intrării aferente lombosacrale în vezica urinară și colorect distal al șobolanului).

Materiale și metode

Animale

Șobolani Sprague-Dawle de sex feminin, cu greutatea de 200-225 g și vârsta de 9-11 săptămâni, au fost achiziționați de la Hilltop Lab Animals, Inc. (Scottsdale, PA) și au fost adăpostite în cuști standard din polipropilenă cu acces ad libitum la alimente și apă la Centrul pentru animale al Universității din Pittsburgh. Toate studiile au fost aprobate de Comitetul instituțional de îngrijire și utilizare a animalelor de la Universitatea din Pittsburgh și s-a dovedit că îndeplinește standardele pentru îngrijirea și utilizarea animalelor umane, astfel cum sunt stabilite de Legea privind bunăstarea animalelor și Ghidul NIH pentru îngrijirea și utilizarea animalelor de laborator.

Inducerea colitei acidului trinitrobenzensulfonic (TNBS)

Acidul 2,4,6-trinitrobenzensulfonic (TNBS; soluție apoasă 5%; Sigma) a fost instilat intrarectal sub anestezie cu izofluran 4% așa cum a fost descris anterior de Morris [Morris și colab., 1989] și modificat de Appleyard [Appleyard și Wallace, 1995] pentru a induce iritarea colonului. Pe scurt, TNBS (50 mg/ml) dizolvat în etanol 50% (v/v) a fost administrat printr-o abordare trans-anală (volumul total 0,5 ml) folosind un cateter PE-90 al cărui vârf a fost plasat la aproximativ 6 cm proximal de anal prag. Animalele de control au primit 0,5 ml ser fiziologic normal. Surgilube (E. Fougera & Co., Melville, NY) a fost aplicat pe perineu pentru a minimiza orice iritație potențială de contaminare datorată scurgerilor anale. Acest model de colită se caracterizează prin zone locale de inflamație acută cu vârf la 4-7 zile și este urmat de un infiltrat de celule inflamatorii cronice, mononucleare, care persistă până la șase săptămâni până când se rezolvă fără recidivă spontană.

Măsurători ale coliviei metabolice

În aceste experimente, modelele de micțiune (volumul și frecvența anulate) au fost măsurate în cuști metabolice pe o perioadă de 24 de ore la șobolani treji la 60-90 de zile după inducerea colitei TNBS așa cum este descris mai sus (n = 7) sau soluție salină intracolonică (n = 8 ). Aceasta este considerată faza „vindecată” a colitei TNBS, deoarece dimensiunea și frecvența scaunului se normalizează. A fost utilizată o perioadă de 60-90 de zile pentru a se asigura că faza cronică (activă) a colitei s-a rezolvat. Deoarece măsurarea frecvenței urinei și a volumului golit într-o cușcă metabolică necesită separarea urinei lichide și a scaunului solid, intervalul de timp de 60-90 zile a asigurat rezoluția clinică a colitei (așa cum se caracterizează prin scaune solide) și a permis măsurarea urinei 24 de ore (care impune scaune formate).

Animalele au fost plasate în cuști metabolice aproximativ la aceeași oră în timpul fiecărei evaluări (10 dimineața) pentru a controla ritmurile și variabilele diurne. Cel puțin un coleg de control a fost întotdeauna asociat cu animalele de tratament într-o zi dată (4 cuști totale) pentru a controla orice variabilă de mediu de zi cu zi. Camerele erau găzduite într-un mediu liniștit, iar lumina artificială a fost utilizată pentru a reproduce cușca de acasă a animalului, ciclul zi-noapte (nu inversat). Cuștile metabolice au fost echipate cu un sistem de colectare a urinei care cuantifică urina produsă în timp real. Un sistem computerizat de achiziție a datelor a fost utilizat pentru a colecta datele (DATAQ Instruments, Inc., Akron, OH) pentru interpretare ulterioară.

Animalele au fost testate o singură dată sau peste 23 de ore (Figura 1, volumul vezicii urinare anulat la șobolanii treji tratați anterior cu TNBS intra-colonic (60-90 zile înainte)) (n = 7) a fost cu 50% mai mic decât martorii tratați cu soluție salină ( n = 8) (0,62 ± 0,02 mL pe gol vs. 1,25 ± 0,2 mL pe gol, respectiv) (p Figura 2). Mastocitele au fost localizate predominant în jurul vaselor de sânge submucoase și adventitiale cu infiltrarea laminei proprii și a musculaturii proprii. atât pentru un șobolan de control, cât și pentru un șobolan tratat cu TNBS este prezentat în Figura 2. În timp ce numărul mediu de mastocite nu a fost semnificativ crescut la animalele tratate cu TNBS (7,1 ± 0,7 per hpf față de 5,4 ± 1,2 per hpf pentru martori), creșteri semnificative în numărul și procentul de mastocite activate au fost observate după TNBS (Figurile 3 și 4) .4). Numărul de mastocite activate a crescut de la 1,05 ± 0,3 per hpf la 2,75 ± 0,5 per hpf (p Figura 5). Cu toate acestea, în DRG-urile L6-S1, sursa comună de proiecții aferente intestinului și vezicii urinare, nivelurile de ARNm SCF nu au fost diferite de martori.

expresie

Literatura care susține un rol neuronal al SCF care implică supraviețuirea și regenerarea neuronilor a fost confirmată, deoarece studiile au arătat că producția de microglia a unor factori neurotrofici precum NGF și citokine precum IL-1β, IL-6 și TNF-α reglementat prin administrarea de SCF exogen, un factor a cărui secreție poate fi reglată în mod fiziologic în urma unei leziuni neuronale [Zhang SC și Fedoroff, 1996]. Se crede că hipoxia și ischemia cerebrală stimulează neurogeneza prin factori trofici, cum ar fi SCF în SNC [Jin și colab., 2002]. SCF s-a dovedit a fi un factor neurotrofic (sinergic cu NGF) pentru neuronii DRG, jucând un rol în creșterea și regenerarea neuritei, ghidând axonii din DRG [Hirata și colab., 1993; Carnahan și colab., 1994; Lourenssen și colab., 2000]. Mai mult, o caracterizare suplimentară a acestor neuroni c-kit-pozitivi în DRG a dezvăluit că mulți conțineau SP (44%), terminați în lamele măduvei spinării I și II și erau receptivi la NGF, sugerând un rol nociceptiv ca aferenți ai fibrelor C [ Hirata și colab., 1995]. Importanța și complexitatea acestor interacțiuni dintre neuronii senzoriali și SCF este evidentă în continuare în constatarea că SP poate induce producția de SCF, care, la rândul său, poate regla în sus receptorii SP ai subtipului NK-1 în stroma măduvei osoase [Rameshwar și Gascon, 1995]. Prin urmare, SCF poate juca un rol important în sensibilizarea aferentă și sau în inflamația neurogenă.