Neurotransmitter Dysfunction in Irritable Bowel Syndrome: Emerging Approaches for Management

Irritable bowel syndrome (IBS) is a functional gastrointestinal disorder whose aetiology is still unknown. Most hypotheses point out the gut-brain axis as a key factor for IBS. The axis is composed of different anatomic and functional structures intercommunicated through neurotransmitters. However, the implications of key neurotransmitters such as norepinephrine, serotonin, glutamate, GABA or acetylcholine in IBS are poorly studied. The aim of this review is to evaluate the current evidence about neurotransmitter dysfunction in IBS and explore the potential therapeutic approaches. IBS patients with altered colorectal motility show augmented norepinephrine and acetylcholine levels in plasma and an increased sensitivity of central serotonin receptors. A decrease of colonic mucosal serotonin transporter and a downregulation of α2 adrenoceptors are also correlated with visceral hypersensitivity and an increase of 5-hydroxyindole acetic acid levels, enhanced expression of high affinity choline transporter and lower levels of GABA. Given these neurotransmitter dysfunctions, novel pharmacological approaches such as 5-HT3 receptor antagonists and 5-HT4 receptor agonists are being explored for IBS management, for their antiemetic and prokinetic effects. GABA-analogous medications are being considered to reduce visceral pain. Moreover, agonists and antagonists of muscarinic receptors are under clinical trials. Targeting neurotransmitter dysfunction could provide promising new approaches for IBS management

El triptófano como suplemento alimenticio

El L-triptófano es un aminoácido esencial, por lo que tiene que ser ingerido con la dieta. El triptófano es utilizado por nuestro organismo para la síntesis de proteínas, pero además esprecursor de algunos metabolitos tales como melatonina, serotonina, quinurenina y niacina, aunque de este último con poca eficacia. Estas son sustancias que influyen sobre el comportamiento del organismo, percepción de dolor, estrés, periodo de sueño y estado de ánimo, así como en el consumo de comida, interviniendo también en la reducción del estrés oxidativo y producción de radicales libres. Por ello es necesario que el organismo reciba unas cantidades adecuadas de este aminoácido que aseguren una correcta síntesis de todos los metabolitos comentados con anterioridad, y las funciones reguladoras que estas sustanciastienen como hormona y neurotransmisor respectivamente. El triptófano puede ser obtenido a partir de alimentos proteicos, pero en los últimos años y,sobre todo, en los últimos meses debido al aumento de desórdenes en el sueño y estado de ánimo como consecuencia de la pandemia por la COVID-19 ha cobrado interés su disponibilidad como suplemento alimenticio por diferentes empresas farmacéuticas. <br /

Bebidas azucaradas y edulcoradas: alteraciones de la glucemia

Los principales azúcares que existen en las bebidas azucaradas son glucosa, fructosa y sacarosa, siendo este último el más habitual en ellas. Cada uno de ellos posee un comportamiento distinto, en lo que respecta a su absorción y metabolización, pudiendo alterar diferentes funciones orgánicas y metabólicas generales del organismo. Por otro lado, se encuentran los edulcorantes permitidos en las bebidas edulcoradas (acesulfamo K, aspartamo, ciclamato, sacarina, sucralosa, glicósidos de esteviol, neotamo y advantamo) estos son acalóricos, artificiales e intensivos.La absorción de estos aditivos también es distinta, por un lado, si el azúcar es sacarosa, esta, es hidrolizada por la enzima sacarasa y es absorbida como glucosa y fructosa. La absorción de la glucosa se produce por un mecanismo de transporte activo dependiente de sodio (SGLT1), mientras que la de la fructosa es absorbida mediante un mecanismo facilitado por una molécula transportadora GLUT5. En el caso de los edulcorantes, cada uno de ellos es metabolizado y absorbido de una forma distinta. A pesar de ello estas sustancias van a desarrollar alteraciones de la glucemia y probablemente diabetes mellitus de tipo II y otras alteraciones metabólicas. Teniendo en cuenta los datos a nivel mundial se puede concluir que se trata de un problema de ámbito global que se presenta debido al consumo de bebidas azucaras y/o edulcoradas y su consiguiente alteración de la glucemia.<br /

Microbiota-derived short-chain fatty acids as modulators of intestinal serotonin transporter

Serotonin is a key neuromodulator of intestinal physiology. Serotonin transporter (SERT) is responsible for serotonin uptake, modulating its availability and consequently, serotonergic signalling. Recently, microbiota has been described to affect intestinal homeostasis through microbiota recognition receptors (TLRs). In fact,TLRs activation seems to regulate intestinal serotonergic system. However, whether intestinal microbiota can modulate SERT by short-chain fatty acids (SCFA) is unknown. Microbiota-derived short-chain fatty acids such as acetate, propionate and butyrate, are important metabolites from non-digestible dietary fibers bacterial fermentation. These metabolites have been shown to maintain intestinal homeostasis through protecting epithelial barrier integrity, promoting IgA production and regulating T-cell differentiation. In this study human enterocyte-like Caco-2/TC7 cells were used as intestinal epithelial cells model, which expresses serotonin transporter. Caco-2/TC7 cells were treated for 24 h with different concentrations of acetate, propionate and butyrate and then, and 5-HT uptake was measured. SERT molecular expression was analysed by measuring both, mRNA levels by real-time PCR and protein expression by western blotting. Our results show that the treatment with SCFA modulates SERT function and expression, in a different way for each fatty acid. Consequently, a different production of SCFA by microbiota could differently modulate SERT and affect to serotonergic signalling and intestinal physiology. Our study contributes to growing evidence about the key role of microbiota on host physiology regulation, and it opens a cutting-edge opportunity of microbiota modulation to balance serotonergic signalling alterations

Aspectos nutricionales en la Enfermedad Inflamatoria Intestinal

El término de enfermedades inflamatorias intestinales (EII) engloba una serie de patologías crónicas del tracto gastrointestinal, caracterizadas por cursar con episodios de brotes que se alternan con periodos de remisión de la enfermedad. Las más comunes son la enfermedad de Crohn (EC) y la colitis ulcerosa (CU). La etiología de estas enfermedades todavía es desconocida, donde diversos factores podrían dar lugar a estas enfermedades en personas con predisposición genética. La incidencia y prevalencia de la enfermedad inflamatoria intestinal esta aumentado, sobre todo en países con una dieta occidentalizada, y esto ha hecho pensar en la existencia de una relación entre la dieta consumida y la enfermedad. A su vez hay que tener en cuenta que las personas que padecen esta enfermedad suelen presentar, en la mayoría de los casos, déficits nutricionales, ya que los nutrientes no se absorben correctamente por diferentes motivos. Esto es especialmente importante en pacientes pediátricos, ya que se encuentran en fase de crecimiento. Para poder evitar estos déficits hay que controlar adecuadamente la dieta de los pacientes, ya que en muchas ocasiones son los propios pacientes quienes eliminan ciertos alimentos de su dieta por la creencia de que pueden empeorar sus síntomas, aunque esto solo sean hechos puntuales. En pacientes con esta enfermedad, también es conocido que la microbiota intestinal es distinta a la de personas sanas, por lo que se está estudiando posibles terapias con probióticos y prebióticos para intentar equilibrar la microbiota

IL-10 counteracts proinflammatory mediator evoked oxidative stress in Caco-2 cells.

Oxidative stress is thought to play a key role in the development of intestinal damage in intestinal inflammatory diseases. Several molecules are involved in the intestinal inflammation, either as pro- or anti-inflammatory factors;however, their effects on intestinal oxidative stress seem to be controversial. This work analyzes the contribution of pro- and anti-inflammatory molecules to the balance of oxidative damage in intestinal epithelial cells, as well as their effects on cellular antioxidant enzyme activity. With this purpose, the lipid and protein oxidation, together with the activity of catalase, superoxide dismutase, and glutathione peroxidase, were determined in the Caco-2 cells treated with serotonin, adenosine, melatonin, and TNF??, as proinflammatory factors, and IL-10, as an anti-inflammatory cytokine.The results have shown that all the proinflammatory factors assayed increased oxidative damage. In addition, these factors also inhibited the activity of antioxidant enzymes in the cells, except melatonin. In contrast, IL-10 did not alter these parameters but was able to reduce the prooxidant effects yielded by serotonin, adenosine, melatonin, or TNF??, in part by restoring the antioxidant enzymes activities. In summary, proinflammatory factors may induce oxidative damage in intestinal epithelial cells, whereas IL-10 seems to be able to restore the altered redox equilibrium in Caco-2 cells

La serotonina y la agresividad en perros.

La agresividad en perros es un problema muy común, y poco a poco van aumentando las consultas por problemas comportamentales en las clínicas y hospitales veterinarios. Se puede aseverar que actualmente se trata de una de las principales causas de abandono y eutanasia, además de suponer un problema importante para la salud pública. En diferentes estudios se ha descrito una clara relación entre el sistema serotoninérgico, la serotonina y las conductas agresivas en diferentes especies, entre ellas la canina. Ello hace necesaria una mayor investigación sobre los 14 receptores de la 5-HT, y su estudio, mediante la utilización de sustancias agonistas y antagonistas de estos receptores, ayudará a la identificación de aquellos que estén implicados en las conductas e impulsos del perro. Asimismo, el neurotransmisor juega un papel importante, por lo que la cuantificación de la serotonina aportará mucha información acerca del funcionamiento serotoninérgico, relacionando unos mayores valores de 5-HT con perros con un índice menor de problemas comportamentales. Todas estas indagaciones ayudarán a orientar hacia el tratamiento farmacológico más especializado, ayudando al paciente y propietario a paliar estas conductas indeseables.<br /

Receptores de reconocimiento de la microbiota intestinal en situaciones fisiopatológicas del epitelio intestinal. Alteraciones del sistema serotoninérgico.

El sistema serotoninérgico intestinal es un modulador fundamental de la fisiología gastrointestinal, incluida su función inmunológica de barrera que desarrolla el epitelio. Dentro de la inmunidad innata, el sistema de reconocimiento de patógenos mediante receptores tipo Toll (TLR) es crucial, y recientes resultados han demostrado la activación de estos TLR inhiben el transportador de serotonina (SERT). Asimismo, en las enfermedades inflamatorias intestinales (EII) crónicas, como la colitis ulcerosa o la enfermedad de Crohn, donde el sistema inmune innato está implicado, también se encuentra alterado el sistema serotoninérgico, con un incremento de los niveles de serotonina (5-HT), y una disminución de la actividad y la expresión de SERT. Por ello, se planteó como objetivo el estudio del posible efecto, e interacción entre sí, de varios agentes implicados en los procesos inflamatorios sobre la función transportadora de SERT, como elemento clave de la actividad serotoninérgica. Para la realización de este estudio se utilizó la línea celular Caco-2/TC7, que desarrolla una diferenciación morfológica y funcional de tipo enterocitario, y además expresa SERT constitutivamente, lo que la convierte en excelente modelo “in vitro” para estudios sobre células epiteliales intestinales. Las células fueron tratadas durante 24 h con LPS 30 μg/ml (activador de TLR4), melatonina 0,1 mM, IL-10 25 ng/ml, o bien conjuntamente con LPS+ melatonina o LPS+IL-10. Finalmente, se midió el transporte tras 6 minutos de incubación con 5-HT. Los resultados muestran que el LPS y la melatonina inhiben el transportador SERT (aunque no significativamente), mientras que la IL-10 no afecta al transporte de 5-HT. Por otro lado, los tratamientos aditivos (LPS+ Melatonina y LPS+IL-10) no muestran ninguna modificación respecto al efecto previamente observado del LPS, sugiriendo que no se produce interacción entre ellas, ni para aumentar ni revertir dicho efecto