Синдром раздраженного кишечника (СРК) является широко распространенным функциональным расстройством желудочно-кишечного тракта, характеризующимся вариабельной комбинацией хронической или рецидивирующей боли в животе и изменениями в работе кишечника при отсутствии каких-либо отклонений. Недавние исследования показали, что хронические изменения иммунной системы на молекулярном уровне связаны с аномальной кишечной ферментацией короткоцепочечных жирных кислот (КЦЖК), которые являются ключевыми продуктами ферментации неперевариваемых углеводов бактериями-комменсалами, обитающими в желудочно-кишечном тракте. КЦЖК могут участвовать в регуляции перистальтики и оказывать возбуждающее или ингибирующее действие на моторику желудочно-кишечного тракта. Недавно было показано, что эффекты КЦЖК могут быть опосредованы через рецепторы свободных жирных кислот 2 (FFA2) и 3 (FFA3) типа, хотя неясно их роль при развитии СРК. Целью нашего исследования являлся анализ роль FFA2 и FFA3 в эффектах бутирата на спонтанную активность толстой кишки мыши.

Эксперименты проводили на мышах возрастом 45 дней. Сила сокращения сегментов проксимального отдела толстой кишки мыши регистрировалась в изометрических условиях. В течение всего эксперимента препарат омывался аэрированным раствором Кребса. Бутират натрия использовали в концентрации 10 мМ.

В контроле проксимальная часть толстой кишки мыши демонстрировала спонтанную активность, начиная примерно через 45 минут после установки образца. Применение бутирата натрия вызывало снижение тонического напряжения, амплитуды и частоты спонтанных сокращений. Активация рецепторов FFA3 – AR420626 в концентрации 10 мкМ в течение 10 минут не изменяла параметры спонтанной активности сегментов. В этих условиях тормозящие эффекты бутирата натрия на тоническое напряжение, амплитуду и частоту спонтанных сокращений сохранялись и не отличались от его эффектов в контроле.

Ингибитор рецептора FFA2 – GLPG0974 (100 мкМ) также не изменял параметры сократимости толстой кишки контрольной группы. В этих условиях ингибирующее действие бутирата натрия на тоническое напряжение и амплитуду сохранялось, однако его влияние на частоту сокращений было менее выраженным по сравнению с контролем.

В модельной группе СРК ингибирующие эффекты бутирата натрия на спонтанную активность, вызванную AR420626 и GLPG0974 также сохранялись. При этом, частота спонтанных сокращений на фоне действия GLPG0974 были выражены в меньшей степени, чем в контрольной группе (p>0.05).

Данные результаты позволяют предположить, что ингибирующее действие бутирата на спонтанную сократительную активность не связано с активацией рецепторов FFA3, но рецепторы FFA2 могут опосредовать ингибирующее действие бутирата натрия на частоту спонтанных сокращений.

Работа выполнена за счет средств Программы стратегического академического лидерства Казанского (Приволжского) федерального университета (ПРИОРИТЕТ-2030) и при финансовой поддержке гранта РНФ № 22-25-20045

Irritable bowel syndrome (IBS) is a functional disorder of the gastrointestinal tract, characterized by a variable combination of chronic or recurrent abdominal pain and changes in bowel function in the absence of any abnormalities. Recent studies have shown that chronic changes in the immune system at the molecular level are associated with abnormal intestinal fermentation of short-chain fatty acids (SCFAs), which are key products of the fermentation of indigestible carbohydrates by commensal bacteria living in the gastrointestinal tract. SCFAs may be involved in the regulation of peristalsis and have an excitatory or inhibitory effect on the motility of the gastrointestinal tract. It has recently been shown that the effects of SCFAs may be mediated through free fatty acid type 2 (FFA2) and type 3 (FFA3) receptors, although their role in the development of IBS is unclear. The aim of our study was to analyze the role of FFA2 and FFA3 in the effects of butyrate on the spontaneous activity of the mouse colon.

The experiments were carried out on mice aged 45 days. The force of contraction of segments of the proximal mouse colon recorded under isometric conditions. During the whole experiment, the preparation washed with an aerated Krebs solution. Sodium butyrate was used at a concentration of 10 mM.

In the control, the mouse proximal colon showed spontaneous activity starting approximately 45 minutes after sample insertion. The use of sodium butyrate caused a decrease in tonic tension, amplitude and frequency of spontaneous contractions. Activation of FFA3 receptors - AR420626 at a concentration of 10 μM for 10 minutes did not change the parameters of spontaneous segment activity. Under these conditions, the inhibitory effects of sodium butyrate on tonic tension, amplitude, and frequency of spontaneous contractions were preserved and did not differ from its effects in the control.

The FFA2 receptor inhibitor GLPG0974 (100 µM) also did not change the parameters of the colonic contractility in the control group. Under these conditions, the inhibitory effect of sodium butyrate on tonic tension and amplitude was preserved, but its effect on the contraction frequency was less than in the control.

In the IBS model group, the inhibitory effects of sodium butyrate on spontaneous activity induced by AR420626 and GLPG0974 also persisted. At the same time, the frequency of spontaneous contractions against the background of the action of GLPG0974 was less pronounced than in the control group (p>0.05).

These results suggest that the inhibitory effect of butyrate on spontaneous contraction activity is not related to the activation of FFA3 receptors, but that FFA2 receptors may mediate the inhibitory effect of sodium butyrate on spontaneous contraction rate.

This paper has been supported by the Kazan Federal University Strategic Academic Leadership Program (PRIORITY-2030) and funded by RSF №22-25-20045