Η σημασία της έκφρασης της ενδοθηλιακής συνθετάσης του μονοξειδίου του αζώτου (eNOS) στο γαστρικό βλεννογόνο διαβητικών ασθενών

Abstract

Gastric motility appears to be disturbed in approximately 50% of patients suffering of type 2 diabetes mellitus (DM) for over a decade. Gastrointestinal symptoms in diabetic patients have been attributed to diabetic gastroparesis, traditionally considered to be mainly a part of autonomic neuropathy, and secondary to elevated blood glucose levels. Thus, gastric motility disorders have been mostly studied in diabetic patients, whereas it remains unclear the fact that incidence and severity of gastrointestinal symptoms have not been shown to be correlated to autonomic neuropathy. Furthermore, chronic poor glycemic control and elevated blood glucose levels (>200 mgr/dl) have been demonstrated as independent risk factors for gastrointestinal symptoms in diabetic patients. Some investigators have suggested submucosal blood flow dysfunction in disturbance of gastric defense in diabetic patients. Nitric oxide (NO), a well-known agent with vasorelaxing properties, produced by constitutively expressed nitric oxide synthase (endothelial, eNOS and neuronal, eNOS) is important for normal functioning of the gastric mucosa. NO is critical in maintaining integrity of intracellular tight junctions of gastric epithelium and its most important function is regulation of mucosal hyperaemic response of submucosal capillaries in gastric hostile environment and epithelial rapid restitution. Microangiopathy is a well-known systemic complication of DM; however, dysfunction of vascular relaxation due to defective NO action is also present. The responsible mechanism is not known, yet impaired function of endothelial nitric oxide synthase (eNOS) and reduced NO production due to eNOS under-expression have both implicated. Data from diabetic experimental models have shown that impaired vascular relaxation of gastric submucosal network is probably responsible, at least in part, for gastric mucosa lesions in DM. Furthermore, experimental studies have shown NO overproduction with subsequent angiogenesis as a defense mechanism to gastric injury. Contrary to these experimental data, relative human studies have not been performed. Therefore, the aim of the present study was to evaluate a possible correlation between chronic glycemic control and the presence of diabetic complications (i.e. neuropathy, retinopathy) and eNOS and CD34 (as angiogenic index) expressions in gastric mucosa of diabetic patients and control subjects. In the present study, 50 non smoking dyspeptic patients, 30 diabetic subjects and 20 non-diabetics dyspeptic control patients were included. All subjects, revealed a normally appearing gastric and duodenal mucosa during upper gastrointestinal endoscopy. Biopsy samples were taken from the gastric body and antrum for histology. Diagnosis of Helicobacter pylori (H.pylori) infection was based on rapid urease test and histology representing the practical diagnostic gold standard. Gastritis was scored histologically according to the modified Sydney classification. The eNOS expression level and microvessel density status estimated by CD34 expression were estimated by (low, medium, high) and correlated with median glycosylated haemoglobin of the last three years, neuropathy and histological degree of gastritis. The chi-square test was used for statistical analysis. Significance was set at 0.05. The most important findings and conclusions of this series are the following: • Three main distribution patterns of eNOS immunoreactivity were observed, as also previously described: along the basolateral surface of mucous cells, thus creating a diffuse impression of eNOS expression, in the endothelial cells of mucosal vessels and in cells within gastric glands, located near the basal membrane. • The two groups did not differ regarding gastritis (chronicity, activity, intestinal metaplasia and atrophic gastritis) incidence and distribution (corpus and antrum). Similarly, no differences were observed between patients with good and poor glycemic control, with or without diabetic neuropathy and with or without diabetic retinopathy. • eNOS expression was not correlated with the presence of chronic and active gastritis. • Intensity of eNOS and CD34 expression in the gastric corpus and antrum were significantly correlated (p<0.001). • Both eNOS and CD34 expression were independently correlated with H.pylori infection. • eNOS expression was attenuated in the corpus but not in the antrum of diabetic patients. • Attenuated eNOS expression was correlated with poor glycemic control and diabetic neuropathy but not with diabetic retinopathy. • Helicobacter pylori infection was correlated with eNOS overexpression in the gastric mucosa of control subjects. H. pylori negative diabetic subjects did not differ with H. pylori negative control subjects regarding eNOS expression. H.pylori (+) control subjects exhibited increased eNOS expression comparing with H.pylori (+) diabetic subjects (p=0.010). • CD34 expression was correlated with the degree of inflammation and chronic gastritis. • Reduction of both eNOS and CD34 in the body-but not in the antrum were observed in the patients group than in controls (p=0.023 and 0.156 respectively). • H.pylori infection was correlated with angiogenesis in the antral mucosa in controls but not in the patients. • CD34 attenuated expression was correlated with poor glycemic control and with diabetic neuropathy but not with diabetic retinopathy. In conclusion, NO defective function is implicated in diabetes mellitus pathophysiology. NO, being a critical molecule in mechanisms of autonomic neuropathy and defective gastric hyperaemic response, is probably, at least in part, responsible for the frequently observed gastrointestinal symptoms in diabetic patients.

Περίπου 50% των ασθενών με ΣΔ από δεκαετίας εμφανίζουν διαταραχές της γαστρικής κένωσης. Τα σχετικά συμπτώματα αποδίδονταν κατά κύριο λόγο στη διαβητική γαστροπάρεση, η οποία έχει θεωρηθεί μέρος της γνωστής επιπλοκής του ΣΔ ΝΠ του αυτόνομου νευρικού συστήματος, και δευτερευόντως στην οξεία υπεργλυκαιμία, έχουν δε μελετηθεί κυρίως οι κινητικού τύπου μεταβολές. Εντούτοις, παραμένει ανεξήγητο το γεγονός ότι η επίπτωση και η ένταση των συμπτωμάτων από το γαστρεντερικό δεν συσχετίζονται με την ύπαρξη αυτόνομης νευροπάθειας. Επιπλέον, η μη ορθή χρόνια ρύθμιση του ΣΔ και η οξεία υπεργλυκαιμία βρέθηκαν ότι αποτελούν ανεξάρτητους παράγοντες για την εμφάνιση συμπτωμάτων. Αναφορικά στην ακεραιότητα του γαστρικού βλεννογόνου, πιθανά εμπλέκονται διαταραχές της υποβλεννογονίου αιματικής ροής. Το ΝΟ, γνωστός αγγειοδιαστολέας, ασκεί προστατευτική δράση στο γαστρικό βλεννογόνο όταν παράγεται από τις σταθερά εκφραζόμενες συνθετάσες (eNOS και nNOS), είναι δε απαραίτητο για τη διατήρηση της ακεραιότητας των συνδέσεων μεταξύ των κυττάρων του γαστρικού βλεννογόνου. Η κυριότερη δράση του είναι η διατήρηση της ακεραιότητας της λειτουργίας της βλεννογονίου μικροκυκλοφορίας ως αντιρροπιστικού μηχανισμού σε βλαπτικά ερεθίσματα στο γαστρικό βλεννογόνο ή ως απάντηση για ταχεία αποκατάσταση της συνέχειας του επιθηλίου μετά λύση αυτού. Στο ΣΔ, εκτός από τη μικροαγγειοπάθεια, παρατηρείται και λειτουργική βλάβη των αγγείων, η οποία σχετίζεται με αναστολή της δράσης του ΝΟ. Η αναστολή αυτή δεν έχει εξακριβωθεί εάν οφείλεται σε ελαττωμένη έκφραση της eNOS ή σε αναστολή της δράσης του ένζυμου που προκαλεί μειωμένη παραγωγή του ΝΟ. Η αγγειακή δυσλειτουργία της βλεννογονίου μικροκυκλοφορίας λόγω ένδειας ΝΟ πιθανόν ευθύνεται για την ευπάθεια του γαστρικού βλεννογόνου. Επιπλέον, το ΝΟ που παράγεται αντιρροπιστικά στη βλαπτική δράση ερεθισμάτων στο γαστρικό βλεννογόνο, προάγει την αγγειογένεση η οποία αποτελεί προστατευτικό μηχανισμό της γαστρικής ακεραιότητας. Εντούτοις, τα δεδομένα αυτά προέρχονται από πειραματικά μοντέλα χωρίς να υφίστανται αντίστοιχες μελέτες σε ασθενείς. Κατά συνέπεια, σκοπός της παρούσης μελέτης ήταν η διερεύνηση της συσχέτισης ρυθμίσεως της νόσου και των επιπλοκών της (ΝΠ και ΔΑ) με την έκφραση της e-NOS και του δείκτη αγγειογενέσεως CD34 στο γαστρικό βλεννογόνο διαβητικών ασθενών και μαρτύρων. Στη μελέτη συμπεριλήφθηκαν 50 δυσπεπτικοί ασθενείς, 30 διαβητικοί και 20 μη-διαβητικοί οι οποίοι απετέλεσαν την ομάδα των μαρτύρων. Όλοι τα άτομα της μελέτης υποβλήθηκαν σε ενδοσκόπηση ανώτερου πεπτικού για την διαπίστωση απουσίας ορατών ενδοσκοπικών αλλοιώσεων. Σε όλους τους ασθενείς έγινε λήψη υλικού από το βλεννογόνο σώματος και άντρου το οποίο εκτιμήθηκε ιστολογικά για παρουσία αλλοιώσεων και Hp, διερευνήθηκε δε και η έκφραση της eNOS και του αγγειακού δείκτη CD34 με εφαρμογή της μεθόδου της ανοσοϊστοχημείας. Σε όλους τους ασθενείς μελετήθηκε πιθανή συσχέτιση με την μη ορθή ρύθμιση του διαβήτη βασιζόμενη στη μέση γλυκοζυλιωμένη τιμή των τελευταίων τριών ετών και στην παρουσία των επιπλοκών ΝΠ και ΔΑ. Τα κύρια ευρήματα της μελέτης συνοψίζονται στα ακόλουθα: - Η ανοσοϊστοχημική έκφραση της eNOS παρατηρήθηκε κυρίως στη βασικοπλάγια επιφάνεια των βλεννογονίων κυττάρων, η οποία ήταν υπεύθυνη για τη διάχυτη κατανομή της eNOS χρώσης στην επιφάνεια και στα βοθρία του γαστρικού βλεννογόνου. Επίσης η eNOS ανιχνεύθηκε στα ενδοθηλιακά κύτταρα των βλεννογονίων αγγείων και στους γαστρικούς αδένες (σε κύτταρα διεσπαρμένα σε όλο το μήκος τους, αλλά όχι στα τοιχωματικά κύτταρα). Η κατανομή αυτή υποδηλώνει το ρυθμιστικό ρόλο του ΝΟ στη γαστρική έκκριση (οξέος, βλέννης και διττανθρακικών). - Η έκφραση της eNOS δεν συσχετίστηκε με την παρουσία χρόνιας φλεγμονής του γαστρικού βλεννογόνου ή της ενεργότητάς της, ενώ συσχετίστηκε με την έκφραση του αγγειακού δείκτη CD34 υποδηλώνοντας το πιθανό ρόλο της eNOS και του ΝΟ στην αγγειογένεση. - Δεν παρατηρήθηκε διαφορά στην ενεργότητα της γαστρίτιδας στο βλεννογόνο σώματος και άντρου μεταξύ διαβητικών και μαρτύρων και επιπλέον δεν παρατήρηθηκε συσχέτιση με την γλυκαιμική ρύθμιση ή με την ύπαρξη ΝΠ. - Η ασθενέστερη έκφραση της eNOS παρατηρήθηκε στο γαστρικό βλεννογόνο σώματος διαβητικών ασθενών σε σχέση με την ομάδα των μαρτύρων. - Η ασθενής έκφραση της eNOS συσχετίστηκε με την μη ορθή ρύθμιση της νόσου και με την παρουσία νευροπάθειας. - Η επίπτωση του Hp ήταν συγκρίσιμη μεταξύ της ομάδας ασθενών και μαρτύρων. - Η Hp-Λ συσχετίστηκε ανεξάρτητα με την έκφραση της ενδοθηλιακής συνθετάσης του ΝΟ πιθανόν στα πλαίσια αντιρροπιστικού μηχανισμού του βλεννογόνου στον «τοξικό» παράγοντα. - Η έκφραση του αγγειακού δείκτη CD34 συσχετίστηκε με την ενεργότητα και την παρουσία χρόνιας φλεγμονής. - Η έκφραση της eNOS και του CD34 ήταν σημαντικά αυξημένη σημαντικότερες στο άντρο σε σχέση με το σώμα των Hp-θετικών μαρτύρων σχετιζόμενη με την αποίκιση του άντρου από το Hp. Στη συνάφεια αυτή, τα ευρήματα της μελέτης επιβεβαίωσαν τις γνωστές αγγειογενετικές ιδιότητες του Hp που δυνητικά προάγει την καρκινογένεση. Συμπερασματικά, η δυσλειτουργία του ΝΟ σχετίζεται με την μη ορθή ρύθμιση στο ΣΔ. Από τα ευρήματα της μελέτης πιθανολογείται ότι τα συχνά συμπτώματα από το γαστρεντερικό που παρατηρούνται στους διαβητικούς ασθενείς οφείλονται τουλάχιστον μερικώς σε δυσλειτουργία του ΝΟ λόγω αυτόνομης νευροπάθειας ή μειωμένης υπεραιμικής απάντησης του γαστρικού βλεννογόνου στα τοξικά ερεθίσματα. Κατά συνέπεια, η προσθήκη μορίου του ΝΟ σε φαρμακευτικές ουσίες πιθανόν να αποτελέσει νέα θεραπευτική στρατηγική για την αντιμετώπιση της συμπτωματολογίας των διαβητικών ασθενών από το γαστρεντερικό.