Stresle indüklenen deneysel kolit patogenezinde kortikotropin serbestleştirici faktör, serotonin ve kolesistokinin nöropeptidlerinin rolleri

Abstract

Stresin kolit patogenezi üzerindeki etkilerini araştıran çalışmalar, santral sinir sistemi (SSS)'nin, otonom sinir sistemi ve hipotalamo-hipofizer-adrenal aks (HPA) üzerinden inflamasyonun çeşitli parametrelerini modüle ettiğine dair bulgular sunmaktadır. Bu çalışmada, birinci amaç `akut stres` ve `kronik stres zemininde uygulanacak akut stres`in kolit patogenezinin seyri üzerindeki etkilerini araştırmak ve santral kortikotropin- serbestleştirici faktör (CRF), serotonin (5-HT)3 ve kolesistokinin (CCK)b reseptörlerinin ve bunların olası etkileşimlerinin kolit patogenezine katkılarını aydınlatmaktır. İkinci amaç ise eksojen CCK-8s ve 5-HT'nin kolit gelişimine etkilerini ve bu etkilerin oluşumda santral CRF, 5-HT3 ve CCKb reseptör antagonistlerinin rollerini ortaya çıkarmaktır. Son olarak sempatik sinir sistemi ve HPA aksının stres, CCK-8s ve 5-HT'ye bağlı inflamatuvar modülasyona katılımlarını belirlemek amaçlanmıştır. Ketamin anestezisi altında (100 mg/ kg; ip), Sprague-Dawley sıçanların (200-270 g) lateral ventriküllerine kateter yerleştirildi. Beş günlük iyileşme döneminden sonra akut stres oluşturmak için sıçanlar elektrik şokunun (0.3-0.6 mA aralığında, 5 sn sürelerle; 20 defa/30 dk) uygulandığı özel bir bölmeye yerleştirildi. Kronik stres zemininde uygulanan akut stres için hayvanlar ilk günkü şoktan sonra 3 gün daha, şok uygulanmadan aynı bölmelerde tutuldu ve buna 4. gün 2 saatlik hareket kısıtlama stresi eklendi. Diğer bir grupta, sıçanlara stresten 10 dk önce intraserebroventriküler (isv; 5 p.1 hacimde) olarak CRF reseptör antagonist astressin (2.5 ng/sıçan), CCKb reseptör antagonisti CI-988 (5 u.g/sıçan) veya 5-HT3 reseptör antagonisti ramosetron (10 u.g/sıçan) enjeksiyonu yapıldı. Başka bir grupta ise stres uygulaması ya da CCK-8s (20 ng/sıçan) veya 5-HT (100 ig/sıçan) enjeksiyonu öncesinde sıçanlara sempatik gangliyon blokeri heksametonyum (15 mg/kg; ip) veya glikokortikoid reseptör antagonisti RU-486 (10 mg/kg; ip) uygulandı. Son stres veya agonist uygulamasından 4 saat sonra kolit oluşturmak için intrakolonik yolla 2,4,6-trinitrobenzen sulfonik asit (TNBS) verilen hayvanlar 3 gün sonra dekapite edildi. Kolonun distal segmenti alınarak tartıldı; makroskopik skorlamadan sonra örnekler mikroskopik değerlendirme ve miyeloperoksidaz (MPO) aktivitesinin ölçümü için saklandı. Her grupta 6-15 sıçandan elde edilen veriler ortalama ± standart hata olarak ifade edilerek gruplar arasındaki farklılık Student'ın t testi ve varyans analizi (ANOVA) ile karşılaştırıldı. Tek başına kronik stres veya kısıtlama stresinde anlamlı bir değişiklik saptanmazken, akut stres ve kronik zeminde uygulanan akut stres gruplarında MPO aktivitesi, makroskopik ve mikroskopik skorda stres uygulanmayan gruba göre azalma gözlendi (p<0.05-0.01). Akut 1 stres grubunda, 5-HT3, CCKb veya CRF reseptör antagonistleriyle söz konusu parametrelerde gözlenen azalma ortadan kalktı (p<0.05-0.001). Eksojen CCK-8s veya 5-HT uygulaması makroskopik skoru ve doku MPO aktivitesini düşürdü (p<0.05-0.01). MPO aktivitesinde CCK-8s enjeksiyonu ile gözlenen azalma, CCKb ve 5-HT3 reseptör antagonistleri ile, 5-HT enjeksiyonu ile gözlenen azalma ise 5-HT3 ve CRF reseptör antagonistleri ile geri döndürüldü (p<0.05-0.01). CCK-8s grubunda CRF reseptör antagonist^ 5-HT grubunda ise CCKB reseptör antagonisti kolit hasar skorunda anlamlı bir değişikliğe neden olmadı. Doku MPO aktivitesi makroskopik değerlendirmeyi destekler nitelikte idi. Sempatik gangliyon blokajı akut stres, CCK-8s ve 5-HT ile gözlenen anti-inflamatuvar etkileri ortadan kaldırırken, glikokortikoid reseptör blokeri sadece stres ve 5-HT gruplarında anlamlı değişikliğe neden oldu (p<0.05-0.01). Şu ana kadar kronik stresle yapılan çalışmaların tersine, bu çalışmada kullanılan kronik stres modeli SSS'nde sensitizasyona neden olarak deneysel kolitte anti-inflamatuvar etkiler gösterdi. Aynı zamanda bu sonuçlar, stresin kolon inflamasyonu üzerinde saptanan koruyucu etkisinde CRF, CCK ve 5-HT salimim ile santral CCKb, 5-HT3 ve CRF reseptörleri arasındaki karşılıklı etkileşimlerin pay sahibi olduğunu düşündürmektedir. Elde edilen veriler ışığında stresle oluşan anti-inflamatuvar etkiler konusunda ileri sürülebilecek bir diğer mekanizma ise sempatik sinir sistemi ve HPA aksının katılımlarıdır.

Several studies considering the effects of stress on the pathogenesis of colitis provide evidence that the central nervous system (CNS) may modulate many aspects of inflammation through the alteration of the autonomic nervous system and/or hypothalamo-pituitary adrenal axis. In the present study, the first aim was to examine the impact of `acute stress` and `acute stress upon chronic stress exposure` on the course of colitis pathogenesis and to elucidate the roles of central CRF, 5-HT3 and CCKb receptors and their possible interactions in the modulation of colitis pathogenesis. The second aim was to evaluate the effects of exogenous CCK-8s and 5-HT on the course of colitis. We also attempted to determine the roles of central CRF, 5-HT3 and CCKb receptors in the modulation of colitis severity by centrally administered CCK-8s or 5-HT. The third one was to examine the participation of sympathetic nervous system and HPA in mediating the inflammatory effects of stress, CCK-8s or 5-HT on colitis. Under ketamine anesthesia (100 mg/kg; ip), male Sprague-Dawley rats (200-270 g) were fitted with a catheter inserted into a lateral ventricle of the brain. Following a 5-day recovery, for the induction of acute stress, rats were placed in a chamber where electric shock (in the range of 0.3-0.6 mA for 5 s; 20 times/30 min) was applied. In order to induce acute stress upon chronic stress exposure, following the electric shock rats were put in the same chamber for 3 days without giving electric shock and a `2-hour restraint stress` was added on the 4th day. In other groups, rats were injected intracerebroventricularly (icv) 10 min before stress session (in 5 ul) with CRF receptor antagonist astressin (2.5 ug/rat), CCKb receptor antagonist CI-988 (5 ug/rat) or 5-HT3 receptor antagonist ramosetron (10 ug/rat). In the second set of the experiments, rats were injected icv with the same specific receptor antagonists 10 min before icv CCK-8s (20 ng/rat) or 5-HT (100 ug/rat) administration. In another group, rats were given ganglion blocker hexamethonium (15 mg/kg; ip) or glucocorticoid receptor antagonist RU-486 (10 mg/kg; ip) before the stress or the injection of CCK-8s or 5-HT. Colitis was induced by the intracolonic administration of 2,4,6- trinitrobenzenesulfonic acid on the 4th hour after the last stress exposure or after the last injection of the agonist. On the 3rd day of colitis induction the rats were decapitated, the colonic segments were removed and weighed, damages were assessed by macroscopic and microscopic evaluation. Tissue samples were stored to determine the myeloperoxidase activity. Data are means ± S.E.M. from 6-15 rats and were analyzed using the Student's t test and ANOVA. While chronic stress or restraint stress alone had no significant effect, both acute stress and acute stres upon chronic stress decreased MPO activity, macroscopic and microscopic scores (p<0.05-0.01), when compared with non-stressed colitis group. In acute stress group, the reductions in these parameters were abolished by the treatments with 5-HT3, CCKb or CRF receptor antagonists (p<0.05-0.001). Exogenous CCK-8s or 5-HT administration decreased the macroscopic scores and tissue MPO activity (p<0.05-0.01). Treatment with the CCKb (5 ug/rat; icv.) or the 5-HT3 receptor antagonist (10 ug/rat; icv) abolished the reduction in colitis damage scores of CCK-8s-injected rats, while 5-HT3 or CRF receptor antagonists (2.5 ug/rat; icv) had the same effect in 5-HT-injected rats (p<0.05-0.01). In the CKK-8s group treated with CRF receptor antagonist or 5-HT group treated with CCKb receptor antagonist, colitis damage scores were not significantly changed. Tissue MPO activities supported the macroscopic evaluation. Blockade of the sympathetic ganglia reversed the anti-inflammatory effects of stress, CCK-8s and 5-HT, while the glucocorticoid receptor blocker had a significant effect only on the stress and 5-HT groups, but not on CCK-8s group (p<0.05-0.01). In contrast to previous findings based on chronic stress exposure, in our stress models, chronic stress caused sensitization in the CNS which resulted an anti-inflammatory effect on experimental colitis. The protective effects of stress on colonic inflammation may be mediated by CRF, CCK and 5-HT release and the central mechanisms which involve the interaction of CCKb, 5-HT3 and CRF receptors. In the central regulation of colonic inflammation, the participation of sympathetic system and HPA axis appears to be a possible mechanism in mediating these anti-inflammatory effects.