Función Barrera Epitelial en un Modelo de Disfunción Intestinal Inducido por Parasitosis con Trichinella spiralis en la Rata

Abstract

La función barrera intestinal constituye la primera línea de defensa del tracto digestivo. Ésta se ve condicionada por el transporte hidroelectrolítico, la permeabilidad y la motilidad intestinales. Alteraciones de estas funciones favorecen la estimulación continua, por antígenos y microorganismos luminales, del sistema inmune local llevando a estados inflamatorios más o menos crónicos. Estos cambios parecen caracterizar diversas patologías inflamatorias y funcionales gastrointestinales, incluyendo la enfermedad inflamatoria intestinal y el síndrome de intestino irritable. Los mastocitos (MCs), a través de un proceso de activación y liberación de mediadores neuroinmunes, participan como células efectoras en la respuesta inmune asociada a estas enfermedades. Este trabajo profundiza en las implicaciones de los MCs en las disfunciones intestinales, haciendo un especial énfasis en la función barrera. Para ello, se empleó un modelo de parasitosis por Trichinella spiralis en ratas. Tras la infección, se observó la evolución temporal (días 2 a 30 post‐infección) en las poblaciones de MCs de mucosa y de tejido conectivo en el yeyuno. Las variaciones en los infiltrados mastocitarios se acompañaron de una sobreexpresión en las proteinasas mastocitarias. Las proteinasas, actuando como enzimas sobre sustratos específicos, incluyendo la activación de receptores activados por proteinasas (PARs), regulan las funciones secretomotoras y sensoriales gastrointestinales. Acompañando estos cambios, se han caracterizado remodelaciones neuroepiteliales post‐infecciosas que resultan en una alteración de la función barrera, en concreto: una alteración de la secreción hidroelectrolítica basal, de la respuesta a secretagogos y en el incremento de la permeabilidad intestinal. Estas disfunciones de la barrera tienen como base cambios temporales específicos en la expresión de proteínas de las uniones estrechas intercelulares. A su vez, la parasitosis produjo un aumento de la actividad motora espontánea intestinal, en parte mediada por los MCs, ya que se revierte parcialmente en animales tratados con el estabilizador mastocitario ketotifeno. Por otro lado, las respuestas secretoras intestinales a la degranulación mastocitaria y a la activación de PAR‐2 se vieron reducidas en la fase post‐infecciosa (día 30 post‐infección). Si bien, ello sugeriría una desensibilización epitelial a los mediadores mastocitarios, la estabilización de los MCs con ketotifeno no tuvo efectos sobre las respuestas secretoras basales o mediadas por PAR‐2 ni sobre los incrementos post‐infecciosos en la permeabilidad. En resumen, hemos definido los cambios en las poblaciones mastocitarias y la función barrera intestinal, así como su relación con la expresión de proteínas de uniones intercelulares y con la expresión de PAR‐2 y sus efectos secretores en un modelo de disfunción intestinal post‐infecciosa. Aunque estos datos apoyan una implicación de los MCs en los cambios morfo‐funcionales asociados a la infección cuestionan una participación directa de los mismos en la función barrera intestinal. Mecanismos de regulación similares pueden operar en enfermedades inflamatorias y funcionales gastrointestinales.

Epithelial barrier function is considered part of the defensive mechanisms of the gastrointestinal tract. Barrier function results from an interplay of at least three components: hydroelectrolytic transport, permeability and intestinal motility. Alterations of these functions favor a state of luminal antigens‐ and microorganismsdependent stimulation of the local immune system, leading to an inflammatory‐like stage. These changes are common to several gastrointestinal pathologies, including inflammatory bowel disease and irritable bowel syndrome. Mast cells (MCs), throught a process of activation and release of endogenous neuroimmune mediators, act as effector cells in the neuroimmune responses associated to these alterations. This work aims the characterization of MCs’ implications in gastrointestinals dysfunctions, with emphasis in barrier function. For this, we used a model of Trichinella spiralis infection in rats. After the infection, time‐related (days 2 to 30 postinfection) changes in mucosal and connective tissue MCs were assessed in the jejunum. Changes in MCs infiltrates occurred together with an up‐regulation of proteinases gene expression. MC‐derived proteinases, throught the enzymatic cleavage of specific substrates, including proteinase‐activated receptors (PARs), regulate gastrointestinal secretomotor and sensory functions. In addition, we characterized postinfectious neuroepithelial remodelations, leading to functional changes in barrier function. In particular, alterations in basal electrolytic secretion, secretory responses to secretagogues and an increase in epithelial permeability were observed. These barrier dysfunctions are associated to time‐related changes in the expression of tight junctions‐related proteins. In parallel, an increase in spontaneous intestinal motor activity was also observed. Treatment with the MC stabilizer ketotifen partially prevented these motor alterations, thus suggesting that MCs are implicated, at least partially, in these responses. In addition, secretory responses to MCs degranulation and PAR‐2 activation were reduced during the postinfectious phase (day 30 postinfection). This might suggest a desensitization of the epithelium to MC mediators. However, treatment with the MC stabilizer ketotifen was without effect, thus suggesting the contribution of additional, MCs‐independent mechanisms. In summary, this work characterizes changes in MCs populations and epithelial barrier function in a model of postinfectious gut dysfunction in rats. Furthermore, the relationship with the expression of tight junction‐related proteins and PAR‐2 and its secretory effects was characterized. Overall, results obtained support an implication of MCs in the morphological and functional alterations associated to the infection. However, they also question a direct role of MCs in the control of epithelial barrier function. Similar mechanisms might operate in inflammatory and functional gastrointestinal disorders.