P 12- fMRI-Meal stimulation

Project 12 - Funksjonell MRI og måltidsstimulert hjerneaktivitet

Project leaders:  Professor Trygve Hausken, UiB Institute of Medicine

                                   Professor Kenneth Hugdahl, UiB Faculty of Psychology

Bakgrunn

Magesmerter og kvalme er kardinalsymptomer ved funksjonell dyspepsi (fordøyelsesbesvær). Årsaken til disse symptomene kan skyldes forstyrret motilitet i magesekken og/eller visceral hypersensitivitet etter ulike stimuli. Mechanoreceptorer i tarmveggen, og kjemiske receptorer i tarm mucosa spiller her viktige roller i patofysiologien for å forstå årsak til disse til funksjonelle gastrointestinale forstyrrelser hos pasienter med symptomer som ikke kan forklares av konvensjonelle kliniske tester. Disse receptorene modulerer refleksene som styrer motilitet og viscerale sensitivitet og har tett forbindelse til områder i hjernen via det autonome nervesystemet. Denne aksen mellom tarm og hjerne kalles gjerne the brain-gut axis. I tidligere studier har man funnet at en ikke smertefull stimulus kan gi smerte og at de ved sammenligning med friske personer reagerer sterkere på smertestimuli. Det er vanskelig å måle smerte og smerterespons da smerte er multidimensjonal og individuell. Eksperimentelle stimuleringsmodeller der standardiserte mekaniske, termale, kjemiske og elektriske stimuli gies, kan bidra til å forstå de fysiologiske og patologiske mekanismer og dermed utvikle diagnostiske og er. For å imitere de normale fysiologiske prosesser er det sentralt å bruke naturlige stimuli i magesekken som for eksempel flytende føde i form av Toro kjøttsuppe. Suppen representerer en kombinert mekanisk, termal og kjemisk stimulering som vil aktivere forskjellige nervebaner og responsmekanismer som vi så kan måle som i form av aktivering av forskjellige regioner i hjernen. Diverse hjerneregioner ser ut til å mediere visceral sensitivitet. Aktivering av sensomotorisk cortex og andre regioner ved distensjon i ventrikkelen er tidligere påvist med f-MRI.

Formål

1. Å utvikle nye f-MRI-baserte multimodale stimulasjonstekniker

2. Standardisere bruken av denne metode ved bruk av friske frivillige.

3. Sammenlikne resultatene fra friske frivillige med pasienter med funksjonell dyspepsi.

4. Utvikle nye f-MRI metoder hvor kjemiske receptorer stimuleres

5. Teste metoden i intervensjonsstudier med serotoninagonist/antagonister, NMDA receptorer agonister og vanilloidreceptor agonist (capcasin) .

6. Sammenholde f-MRI distensjonsmålinger med UL målinger av magesekken.

7. Validere modellen og utvikle teknikken for bruk i klinikken.

Hypotese

Naturlig stimuli med flytende kost og etterfølgende distensjon av magesekk er hovedmekanisme som gir symptomer hos pasienter med funksjonell dyspepsi. En ubalanse mellom de forskjellige dele av nervesystemet er avgjørende for utvikling av sykdommen.

Problemstillinger

Funksjonell MRI er utprøvd og etablert undersøkelsesmetode i forskningssammenheng når det gjelder ventrikkeldistensjonsstudier. Man har til nå benyttet luft- eller vannekspanderende ballonger. Ballongene betraktes likevel som fremmedlegemer og stimulerer hovedsakelig fundus uten den naturlige fordeling av mat i ventrikkelen. Det er av interesse om flytende måltid kan reprodusere de ovenstående resultater. Metode med flytende måltid under fMRI registrering av hjerneaktivitet er ikke etablert slik at man har behov for å gjøre studie med friske forsøkspersoner. Disse data er av stor verdi for videre studier med pasienter med funksjonell dyspepsi. Vi vil også bruke luftekspanderende ballonger for at kunne  sammenlikne den cerebrale aktivering ved mekanisk stimuli versus naturlig i form av kjøttsuppe.

Design

Forsøkspersonen møter opp fastende. En ernærings sonde legges inn i ventrikkelen. I liggende stilling på benken til MR maskinen taes først baseline opptak i 30 sekund. Videre gis 100 ml TORO kjøttsuppe på sonde i løpet av 30 sekund. Deretter en pause. Prosedyren gjentas inntil 500 ml suppe er gitt. Kontinuerlig f-MRI registrering. Til sammen 5 runder med suppeinfusjon eller mindre inntil forsøksperson har fått 500 ml suppe eller stopper tidligere hvis smerteterskelen nådd. Forsøksperson bruker en signalknapp og antallet av knappetrykk skal tilsvare VAS skala for følelse. Samlet maksimal MR registreringsperiode er 5,5 min eller mindre om pasienten når smerteterskelen tidligere. Registrering pågår i 30 sekunder etter eventuelle oppnåelse av smerteterskelen. Samlet tid for hele protokollen ca. 45- 60 minutt.

Vitenskapelig betydning

Funksjonell dyspepsi er et utbredt klinisk syndrom som i større eller mindre grad affiserer ca 25 % av den voksne befolkningen. Som behandling anvendes medikamenter med bivirkninger og varierende effekt. Dagenes behandling er ikke basert på virkningsmekanismen da denne er ukjent. En av de beste metoder til å teste en behandling er at påføre standardiserte stimuli hos forsøkspersoner men visceral smerte er vesentlig mindre undersøkt enn somatisk. Vår diagnostiske og terapeutiske viten er tilsvarende mindre. En vesentlig grunn til ovennevnte er at der mangler standardiserte diagnostiske verktøy til å påvise årsaken til visceral smerte. Dagens diagnostiske verktøy er oftest ballong baserte undersøkelser, som er vel utprøvde og har vært tilgjengelige i mange år. Disse metoder er kompliserte og forbundet med betydelig ubehag og brukes derfor ikke i den kliniske diagnose. Nyutviklede modeller som er klinisk gjennomførbare vil kunne bidra vesentlig til den fremtidige forståelse av mekanismene og behandlingsstrategien ved funksjonell dyspepsi og andre smertefulle magetarmlidelser. Nye angrepspunkter i behandlingen av slike pasienter via serotonin, NMDA (glutamat som det er mye av i TORO suppe) og via vanilloidreseptorene (capcaisin, vanilloid receptoragonist) som alle er viktige i modulering av visceral sensitivitet.

Betydning for helsetjenesten

Visceral smerte fra de indre organer, herunder dyspepsi er en av de hyppigste årsaker til legebesøk og langtidssykemelding i den vestlige verden. Der finnes per i dag ingen fullgod behandling av funksjonell dyspepsi. Våres fund kan få kliniske implikasjoner ettersom dagens behandlingsstrategi er utilstrekkelig. Formidlingsplan: Publisering på relevante kongresser samt i ”peer-reviewed” internasjonale journaler. Framdriftsplan: Planlagt oppstart august 2009. Over en 4 årlig periode planlegges der standardisering av metoden, dataoppsamling på friske personer og pasienter med funksjonell dyspepsi. Løpende vil data.