Dissertation

Tierärztliche Hochschule Hannover / Bibliothek – School of Veterinary Medicine Hannover / Library

Charlotte Hopster-Iversen

Influence of mechanical manipulations on the local inflammatory reaction in the equine jejunum and colon

 

NBN-Prüfziffer

urn:nbn:de:gbv:95-103947

title (ger.)

Einfluss mechanischer Manipulationen auf die lokale Entzündungsreaktion im Jejunum und Kolon des Pferdes

publication

Hannover, Tierärztliche Hochschule, Dissertation, 2013

text

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/hopster-iversenc_ws13.pdf

abstract (deutsch)

Ziel der vorliegenden These war die Charakterisierung des Ausmaßes und Typs einer  lokalen Entzündungsreaktion im linken dorsalen Kolon und Jejunum des Pferdes nach verschiedenen mechanischen Manipulationen.

Eine mediane Laparotomie wurde bei 26 Pferden in Allgemeinanästhesie  durchgeführt. Bei 12 Pferden erfolgten verschiedene mechanische Manipulationen von Jejunum und Kolon wie sie auch während einer Kolikchirurgie vorkommen können. Es wurden Darmbiopsien vor, direkt nach und 30 Minuten nach Ende der Manipulationen entnommen. Die histologische Untersuchung der entnommenen Darmbiopsien beinhaltete die Analyse der Verteilung und Akkumulation eosinophiler und neutrophiler Granulozyten in allen Darmschichten.

Die mechanische Manipulation des Kolons resultierte in eine Umverteilung der eosinophilen und neutrophilen Granulozyten in der Mukosa in Richtung Lumen. Außerdem ergab sich eine erhöhte Infiltration der Submukosa mit neutrophilen Granulozyten nach Irritation der Serosa und der Mukosa. Alle Manipulationen des Kolons resultierten in einer Infiltration der Serosa mit neutrophilen Granulozyten. Eine Laparotomie und anschließende experimentelle Ischämie und Reperfusion des Dünndarms resultierte in einer erhöhten Infiltration der Mukosa des Kolons mit eosinophilen Granulozyten. Die mechanische Manipulationen des Jejunums verursachten eine Infiltration der Serosa mit neutrophilen Granulozyten nach allen Arten der Manipulation und der Submukosa nach Applikation der Doyenklemmen und nach Mukosairritation. Eine erhöhte Infiltration der Zirkulärmuskulatur mit neutrophilen Granulozyten konnte nach dem Ausstreichen beobachtet werden. Zudem kam es zur einer erhöhten Infiltration der Mukosa mit neutrophilen Granulozyten nach allen Manipulationsarten mit der Ausnahme von einer alleinigen Enterotomie. Es zeigte sich eine erhöhte eosinophilen Infiltration der Submukosa nach mechanischer Irritation der Serosa sowie nach dem Ausstreichen. Zusammenfassend konnten die vorliegenden Studien zeigen, dass eine lokale mechanische Manipulation des Darms zur einen schnellen Entzündungsreaktion führt. Die beobachteten Veränderungen könnten zu einer Verschlimmerung einer Entzündung nach einer Kolikoperation beim Pferd führen und damit auch zu einer erhöhten Morbidität post-operationem. Eine Kolikoperation kann auch am nicht manipulierten Darmteilen zu einer Entzündungsreaktion führen.

Zusätzlich wurde in der hiesige Studie eine schnelle Reaktion der eosinophilen Granulozyten in der Kolonmukosa nach Manipulation des Jejunums beobachtet. Dies sollte bei der Entnahme von Darmbiopsien berücksichtigt werden.

Im Gegensatz zur Ischämie-Reperfusion-Schaden wo hauptsächlich die longitudinale Muskelschicht betroffen ist, war in der vorliegenden Studie die Zirkulärmuskelschicht eher betroffen. In wie weit die vorliegenden entzündlichen Veränderungen ein Einfluss auf die Motilität des Darm haben, bleibt das Ziel zukünftiger Studien. Zusätzlich wäre die Untersuchung der Expression von Entzündungsmediatoren ebenfalls von Interesse. 

abstract (englisch)

The aim of this research was to characterize the type and degree of intestinal inflammation induced by various mechanical stimuli in the equine ascending colon and jejunum as they could occur during colic surgery.

Median celiotomy was performed under general anaesthesia in 26 horses. In 12 horses, different types of mechanical manipulations were performed and intestinal biopsies collected before the start of manipulations, immediately after, and 30 minutes after the end of manipulations. In the other 14 horses, pelvic flexure biopsies were collected before (7 horses) and after (7 horses) experimental jejunal ischaemia-reperfusion-injury to evaluate the influence of jejunal manipulation on the non-manipulated colonic intestinal layers. Horses were euthanized at the end of both studies while under anaesthesia. Histological evaluation of the intestinal biopsies included analysis of the distribution and accumulation of all intestinal layers with eosinophils and neutrophils.

The mechanical manipulations of the colon caused a redistribution of mucosal neutrophils and eosinophils towards the luminal surface. Furthermore, there was an increased neutrophilic infiltration of the submucosa after serosal and mucosal irritation. All colonic manipulations resulted in serosal infiltration with neutrophils. Laparotomy and small intestinal manipulation increased mucosal eosinophilic accumulation. The mechanical manipulations of the jejunum resulted in a neutrophilic infiltration of the serosa after all manipulation types and of the submucosa after placement of doyen forceps or mucosal irritation. Manual emptying of the jejunum resulted in neutrophilic infiltration of the circular muscular layer. An increased neutrophilic infiltration of the mucosa was seen after mucosal and after serosal irritation, placement of doyen forceps and after manual emptying of the bowel. An increased eosinophilic infiltration of the submucosa was observed after mechanical irritation of the serosa and after manual emptying of the bowel.

The present studies showed a rapid local inflammatory reaction after mechanical manipulations. These changes could exacerbate existing inflammation or increase morbidity in horses after colic surgery. Colic surgery can lead to intestinal inflammation in non-manipulated intestine and this could contribute to a higher morbidity rate in horses after prolonged colic surgery.

Additionally, the eosinophilic response in the colonic mucosa observed after jejunal manipulation demonstrate a fast reaction of the intestine to distant manipulation. This lead to the recommendation of harvesting intestinal biopsies before any major manipulation to avoid the morphological changes observed to be the result of the manipulation performed and not the primary disorder.

In contrast to ischaemia-reperfusion injury, where the longitudinal muscle layer is the muscle layer mainly affected, the intestinal manipulations performed in the present study resulted in a neutrophilic infiltration of the circular muscle layer. To which degree the inflammatory changes observed in the present study has an effect on the motility of the intestine has to be evaluated in further study. Additionally, the expression of inflammatory mediators would also be an interesting topic of further research studies.

keywords

Pferd, Kolik, Darm, equine, gastrointestinal tract, colic

kb

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