Mecanismos implicados en la alteración de la actividad mastocitaria y la respuesta motora en un modelo de exposición oral a ovo-albúmina (OVA) en rata Sprague Dawley (SD)

Abstract

El Síndrome del Intestino Irritable (IBS) se define como una alteración de la función gastrointestinal caracterizada por dismotilidad e hipersensibilidad visceral. En la mayoría de pacientes con este síndrome el número de mastocitos de mucosa intestinal (IMMC) y su actividad están aumentados. Este hecho podría jugar un papel central en las alteraciones funcionales, sensitivas y motoras del IBS ya que la activación de esta población celular provocaría la liberación de mediadores que podrían afectar a la excitabilidad de las neuronas entéricas y a la de las aferentes primarias, así como a la contractilidad del músculo liso intestinal. No obstante, este síndrome presenta un diagnóstico difícil y un tratamiento poco efectivo ya que los factores que lo causan aún no están claros. Recientemente los procesos alérgicos no diagnosticados hacia componentes de la dieta se han propuesto como posible factor desencadenante del IBS. Se requiere sin embargo disponer de modelos in vivo para estudiar los mecanismos implicados e identificar nuevas dianas terapéuticas. El modelo experimental inducido en rata Sprague Dawley (SD) a la que se expone a ovo-albúmina (OVA) por vía oral reproduce algunos de los hallazgos observados en pacientes con IBS: un aumento de la actividad mastocitaria y una alteración en la motilidad.<br/>El objetivo de esta tesis doctoral ha sido contribuir a caracterizar el modelo de exposición oral a OVA en rata SD; determinar el tipo de respuesta inmune inducida por el antígeno, evaluar la actividad mastocitaria y su implicación en la dismotilidad inducida por OVA y valorar la participacion del factor de crecimiento nervioso (NGF) en el proceso.<br/>La exposición oral a OVA, a diferencia de otras proteínas como la gelatina, produjo un aumento en la actividad mastocitaria en el intestino delgado y el colon, como reflejan el aumento del número de IMMC y el incremento de la concentración intestinal de RMCPII. Sin embargo, parámetros como la concentración de IgE o IgG específicas anti-OVA, IL4 o la presencia de eosinófilos y celulas IgE+ en tejido intestinal no se vieron afectados por la exposición a OVA. Estos resultados, junto con el aumento de liberación de histamina tras la estimulación directa de mastocitos con OVA in Vitro, sugirieron que el efecto de esta proteína podría deberse a una interacción directa, no mediada por anticuerpos, entre OVA y el mastocito. La exposición oral a OVA también produjo un incremento en parámetros relacionados con la respuesta motora principalmente en colon, así como en la expresión de NGF en tejido intestinal. Finalmente, el tratamiento con ketotifeno disminuyó significativamente el aumento inducido por OVA sobre la actividad mastocitaria y la respuesta motora y la expresión de NGF. Además se observó una correlación entre el efecto de OVA sobre la actividad mastocitaria y la respuesta motora especialmente en colon, que contribuye a proponer la hipótesis de que los mastocitos están implicados en la alteración de la motilidad intestinal.<br/>La exposición de ratas SD a OVA por vía oral induce una alteración de la motilidad intestinal que no es mediada por una reacción de naturaleza alérgica. A la disfunción motora provocada por la OVA contribuyen sin embargo los mastocitos, probablemente mediante la interacción directa entre esta población celular y la proteína que puede generar, entre otros mediadores, la liberación de NGF. Este mecanismo no alérgico que implica a los mastocitos puede ser relevante en ciertos tipos de pacientes con IBS, cuyo abordaje terapéutico quizás requiera de un replanteamiento. Este trabajo ha apuntado el camino para una caracterización más profunda del modelo con el objetivo de identificar nuevas dianas terapéuticas.

Irritable Bowel Syndrome (IBS) is an alteration of the gastrointestinal function characterised by dismotility and visceral hypersensitivity. In most patients with this syndrome the number of intestinal mucosal mast cells (IMMC) and its activity are increased. This could play a central role in any physiological, sensory and motor IBS because activation of this cell population would result in the release of mediators that could affect the excitability of enteric neurons and primary afferents, as well as the intestinal smooth muscle contractility. However, this syndrome presents a difficult diagnosis and ineffective treatment because the factors that cause it are still unclear. Recently undiagnosed allergic processes to dietary components have been proposed as a possible trigger of IBS. However is required to have in vivo models to study the mechanisms involved and identify new therapeutic targets. The rat experimental model induced in Sprague Dawley (SD) which is exposed to ovo-albumin (OVA) orally play some of the findings in patients with IBS: increased mast cell activity and altered motility. <br/>The aim of this PhD was to characterize the model of oral exposure to OVA in SD rat; determine the type of immune response induced, the mast cell activity and assess their involvement in the OVA-induced dysmotility and evaluate the participation of Nerve growth factor (NGF) in the process. <br/>Oral exposure to OVA, unlike other proteins such as gelatin, induced an increase in mast cell activity in the small intestine and colon, as reflected in the increased number of IMMC and intestinal RMCPII concentration. However, parameters such as concentration of specific IgE or IgG anti-OVA, IL4 or the presence of eosinophils and IgE + cells in intestinal tissue were not affected by exposure to OVA. These findings, coupled with increased histamine release after direct stimulation of mast cells with OVA in vitro, suggested that the effect of this protein could be due to direct interaction between OVA and the mast cell. Oral exposure to OVA also produced an increase in parameters related to motor response mainly in the colon, as well as in the expression of NGF in intestinal tissue. Finally, treatment with ketotifen significantly reduced the OVA-induced increase of mast cell activity and motor response and the expression of NGF. We observed a correlation between the effect of OVA on mast cell activity and motor response especially in the colon, which contributes to hypothesize that mast cells are involved in altering intestinal motility.<br/>Oral exposure to OVA in SD rats induces a disturbance in motor response that is not mediated by an allergic reaction. However, mast cells have a key role in the disturbance of intestinal motility, probably through direct interaction between this cell population and the protein, which can generate, among other mediators, the release of NGF. This nonallergic mechanism involving mast cells may be relevant in certain types of patients with IBS, whose therapeutic approach may require a restatement. This work has pointed the way for a deeper characterization of the model with the aim of identifying new therapeutic targets.