Inflamación intestinal y dismotilidad en un modelo experimental de Enfermedad Inflamatoria Intestinal en la rata: mecanismos de acción implicados en la ciclicidad y cronicidad

Abstract

Bajo el nombre de Enfermedad Inflamatoria Intestinal (EII) se agrupan dos patologías inflamatorias crónicas y recidivantes de etiología desconocida: la enfermedad de Crohn y la colitis ulcerosa. La relativamente elevada incidencia de estas patologías hace que estudiar su etiopatogenia sea un objetivo importante, ya que actualmente no existe ningún tratamiento curativo y/o que prevenga la recidiva A pesar de que los pacientes afectados de EII presentan síntomas relacionados con alteraciones de la motilidad digestiva se desconoce la implicación que pueden tener estos desordenes en la patogénesis de la enfermedad. <br/>Uno de los principales objetivos de esta tesis doctoral ha sido la obtención y caracterización de un nuevo modelo experimental de Enfermedad Inflamatoria Intestinal crónica en la rata, con el objetivo de valorar los cambios que la inflamación provoca sobre los mecanismos fisiopatológicos que intervienen en la regulación tanto de la actividad motora como de la función de la barrera intestinal, así como la implicación que tienen estas alteraciones en la cronificación del proceso inflamatorio.<br/>Este nuevo modelo, que se ha obtenido a partir de la modificación realizada sobre el modelo clásico de enteritis inducida por indometacina en rata, ofrece una gran ventaja respecto al modelo clásico, ya que hemos reproduce las recidivas de inflamación intestinal que se producen de forma espontánea en los pacientes humanos. Así, en este modelo los animales presentan una alternancia de fases de inflamación activa, caracterizadas por leucocitosis, incremento de TNF en suero y aumento de la actividad MPO, con otras de aparente recuperación de la normalidad. Estudios realizados en este modelo demuestran que las diferentes fases van acompañadas de cambios en la flora intestinal y alteraciones de la motilidad. Mientras que durante la fase activa se observa una hipomotilidad generalizada acompañada de sobrecrecimiento de bacterias luminales, la fase de recuperación está asociada a un incremento en los parámetros motores y el restablecimiento de la carga microbiana <br/>La regulación de la síntesis de NO juega un papel clave en el curso de las alteraciones motoras asociadas al proceso inflamatorio. Mientras que el incremento de motilidad observado durante las fases de recuperación parece ser debido a la reducción del tono inhibitorio intestinal derivado de la inhibición de la expresión de nNOS, la disminución de motilidad y sobrecrecimiento bacteriano asociado a las fases activas parecen ser debidos a un incremento de la síntesis de NO producido por la sobre-expresión de iNOS. <br/>Recientemente también hemos demostrado que los animales con inflamación inducida presentan un aumento sostenido de la permeabilidad intestinal, sugiriendo que la vulnerabilidad de la función de la barrera epitelial es uno de los factores involucrados en la cronificación del proceso inflamatorio. Además, durante las fases de inflamación activa se observa una estrecha correlación entre el aumento de la permeabilidad transcelular y la translocación de bacterias luminales, sugiriendo que éste podría ser uno de los mecanismos involucrados en las recaídas cíclicas de inflamación intestinal.<br/>De manera conjunta, todos estos resultados dan pie a la siguiente hipótesis: mientras que la carga antigénica se mantiene dentro de unos límites, debido a una normal o incrementada motilidad, no hay respuesta inflamatoria a pesar del incremento de permeabilidad intestinal. Sin embargo, cuando la actividad motora decrece, el incremento de la interacción antígeno-mucosa facilita el paso de moléculas a través del epitelio, incluidas bacterias, resultando en la activación del sistema inmune y la liberación de mediadores inflamatorios.

Inflammatory Bowel Disease (IBD) includes two chronic inflammatory pathologies characterized by alternation of active and quiescent phases of inflammation with yet unknown aetiology: Crohn's disease and ulcerative colitis. The ultimate goal of gaining a better understanding of the pathological mechanisms involved in the development of IBD is to find an effective treatment. Although IBD patients present symptoms that suggest motor alterations, their implication in the pathogenesis of the disease has not been well established. <br/>The purpose of this Thesis have been to obtain and to characterize a new experimental model of Inflammatory Bowel Disease in the rat to evaluate the effects of inflammation in the mechanisms involved in the regulation of both intestinal motility and epithelial barrier function, as well as the implication of both disorders in the development of chronic inflammation.<br/>This new model has been obtained by the modification of the classic model of indomethacin-induced enteritis. Similarly to human IBD, this model is characterized by spontaneous alternation of active and quiescent phases of inflammation. Active phases are related to leukocytosis, increased TNF and increased tissular MPO. In contrast, quiescent phases are related to a reduction of inflammatory parameters. Studies made in this model have also demonstrated changes in both bacterial load and motor activity. Whereas active phases are characterized by hypomotility and bacterial overgrowth, quiescent phases are related to hypermotility and the reduction of bacterial load.<br/>The regulation of the synthesis of NO plays a key role in the motility disturbances associated to the inflammatory process. Whereas hypermotility observed during the quiescent phases seems to be consequence of the reduction of the intestinal inhibitory tone due to nNOS down-regulation, hypomotility and bacterial overgrowth are related to an over-production of NO by up-regulated iNOS. <br/>Recently we have demonstrated animals with induced inflammation present a sustained enhancement of paracellular permeability, suggesting epithelial barrier dysfunction is involved in the chronicity of inflammation. By contrast, trancellular permeability and bacterial translocation only increased during the active phases, when hypomotility and bacterial overgrowth are also present, suggesting these factors may play a critical role in the course of acute relapses in IBD. <br/>The results obtained are in agreement with the following hypothesis: while antigen load is maintained at lower level, due to normal or enhanced motility, there is no inflammatory response despite the increased intestinal permeability (mainly paracellular). However, when motor activity decreases, the increase in the interaction antigen-mucosa facilitate massive antigenic uptake and bacterial translocation, leading to the activation of the immune system and the release of inflammatory mediators.