Untersuchungen zu den Effekten einer exokrinen Pankreasinsuffizienz auf das Längenwachstum und den histologischen Aufbau des Dünndarmes junger Schweine

Die pankreatische exokrine Insuffizienz (PEI) tritt bei erwachsenen Menschen v.a. als Folge einer chronischen Pankreatitis (CP) und bei Mukoviszidose-Kindern auf. Im Rahmen einer vorangegangen Dissertation (SCHWARZMAIER 2012) und darauffolgenden Studien (MÖSSELER et al. 2014, 2015b) zeigten sich bei pankreasgangligierten Schweinen ohne Enzymsubstitution eine deutliche Längenzunahme des Dünndarms um bis zu sechs Meter innerhalb von zehn Wochen sowie erhöhte GLP-2 Serumwerte. Ziel dieser Arbeit war die Klärung der Kernfragen, welche Dünndarmabschnitte reagieren (ob z.B. das Dünndarmwachstum proportional erfolgt) und ob die verschiedenen Schichten der Darmwand (Tunica mucosa, Tunica muscularis) von der Elongation gleichermaßen betroffen sind. Für die Untersuchung standen Gewebeproben aus einer vorangegangenen Studie (MÖSSELER et al. 2015b) zur Verfügung, in der 19 juvenile Hausschweine in vier Gruppen eingeteilt waren: eine Kontrollgruppe mit vier Tieren, die im Alter von sieben Wochen einer Schein-OP unterzogen wurden, eine PL7 Gruppe mit zehn Tieren, bei denen in der siebten Lebenswoche der Pankreasgang ligiert wurde und wovon fünf dieser Tiere ab der neunten Lebenswoche zusätzlich zum Alleinfutter eine orale Vitaminsubstitution erhielten (PL7 VIT Gruppe) und eine PL16 Gruppe mit fünf Tieren, deren Pankreasgang erst im Alter von 16 Wochen ligiert wurde. Anhand histologischer Merkmale wurden die Gewebeproben aller Tiere dem entsprechenden Darmabschnitt zugeordnet. Dadurch konnte eine erste Einschätzung über die von der Elongation betroffenen Dünndarmabschnitte getroffen werden. Im Anschluss erfolgte die Bestimmung der Schichtdicken der Tunica mucosa und Tunica muscularis des Jejunums aller Tiere. Daran schloss sich die immunhistochemische Färbung mit einem Antikörper gegen PCNA zur Bestimmung von proliferierenden Zellen in den Krypten der Tunica mucosa des Jejunums an. Es wurde außerdem eine immunhistochemische Färbung mit einem Antikörper gegen Chromogranin A zum Nachweis von enteroendokrinen Zellen (EECs) in der Tunica mucosa des Jejunums durchgeführt. Im folgenden zweiten Teil dieser Arbeit wurde die aus dem ersten Teil noch offen gebliebene Frage, welcher Dünndarmabschnitt mit einer Elongation reagiert, näher untersucht. Dazu wurden acht weibliche Schweine im Alter von 16 Wochen in 2 Gruppen eingeteilt. Bei fünf Tieren wurde in der 16. Lebenswoche der Ausführungsgang des Pankreas ligiert (= PL16 Gruppe) und dadurch eine PEI induziert. Die drei gesunden Tiere der Kontrollgruppe wurden in der 16. Lebendwoche einer Schein-OP unterzogen und gemeinsam mit den Tieren der Versuchsgruppe eingestallt. In der 26. Lebenswoche erfolgte die Sektion aller Tiere. Hierbei wurden die Längen und Massen der einzelnen Dünndarmabschnitte bestimmt und Gewebeproben aus Duodenum, Jejunum, Ileum und Caecum entnommen. Anhand der gewonnenen Gewebeproben wurde die Anzahl an Zellkernen innerhalb einer definierten Fläche (40 x 40 µm) im Stratum circulare und Stratum longitudinale der Tunica muscularis im Duodenum, Jejunum und Ileum bestimmt. Ergebnisse: Die Zuordnung vorliegender Gewebeproben aus einer zuvor durchgeführten experimentellen Studie ließ eine Elongation des Jejunums vermuten. Die Schichtdicken der Tunica mucosa und der Tunica muscularis des Jejunums von Tieren der PL-Gruppen ergaben keine signifikanten Unterschiede zu den Kontrolltieren. Es zeigten sich sogar tendenziell höhere Werte in der Schichtdicke der Tunica mucosa und Tunica muscularis des Jejunums der Tiere der PL7 VIT Gruppe. In der immunhistochemischen Färbung mit dem PCNA-Antikörper konnte ein signifikant höherer Anteil PCNA-positiver Zellen zur Gesamtzellzahl in den Krypten der Tunica mucosa des Jejunums von Tieren der PL7 VIT und der PL16 Gruppe im Vergleich zu den Tieren der Kontrollgruppe nachgewiesen werden. Die Anfärbung der EECs mit Hilfe des Chromogranin A-Antikörpers ergab eine signifikant höhere Anzahl von EECs je Gesichtsfeld in der Tunica mucosa von Kontrolltieren. Im zweiten Teil dieser Arbeit konnte die schon zuvor beobachtete Elongation des Jejunums bestätigt werden. Dabei zeigte sich im Zeitraum von zehn Wochen eine Längenzunahme des Jejunums der PL16 Tiere im Mittel um circa fünf Meter (20%) im Vergleich zu den Kontrolltieren. Die Länge des gesamten Dünndarmes betrug bei den Tieren der PL16 Gruppe im Mittel 25,7 m und bei den Tieren der Kontrollgruppe 20,6 m. Das Jejunum hatte bei Tieren der PL16 Gruppe eine Länge von 24,6 m und bei Tieren der Kontrollgruppe eine Länge von 19,7 m. Die Länge des Duodenums, Ileums und Colons unterschied sich nicht zwischen den beiden Tiergruppen. Die Tiere der PL16 Gruppe zeigten einen stärker gefüllten GIT im Vergleich zur Kontrollgruppe. Dies wurde durch eine signifikant höhere Masse an Digesta sowie durch einen hohen Gehalt an Gas verursacht. Darüber hinaus zeigten die Tiere der PL16 Gruppe eine signifikant geringere Verdaulichkeit (sowohl praecaecal als auch über den gesamten Verdauungstrakt) bezüglich Rohprotein und Rohfett. Die Auswertung der Zellkernanzahl innerhalb einer definierten Fläche (40 x 40 µm) im Stratum circulare und Stratum longitudinale der Tunica muscularis ergab eine signifikant niedrigere Zellkernanzahl in Stratum circulare des Duodenums, Jejunums und Ileums der Tiere der PL16 Gruppe sowie eine signifikant niedrigere Zellkernzahl im Stratum longitudinale des Jejunums und Ileums der Tiere der PL16 Gruppe im Vergleich zu den Tieren der Kontrollgruppe. Schlussfolgerungen: Die PEI hat eine reduzierte Nährstoffverdaulichkeit im praecaecalen Bereich sowie über den gesamten Verdauungstrakt (Ausnahme: Stärke) zur Folge. Damit verbunden ist eine stärkere Füllung des GIT mit Digesta, hauptsächlich im Jejunum, Ileum und Colon. Anhand dieser Ergebnisse ist eine vermehrte Anflutung nicht absorbierter Nährstoffe (vor allem Fette) im Dünndarm abzuleiten. Im Ileum befindet sich eine hohe Anzahl von enteroendokrinen L-Zellen, welche durch die Nährstoffkonzentration im Lumen vermutlich angeregt werden, GLP-2 zu sezernieren. GLP-2 ist als Wachstumsfaktor bekannt, sodass die wiederholt beobachtete Dünndarm-Elongation damit erklärt werden könnte. Es konnte gezeigt werden, dass es bei jungen Schweinen mit einer PEI zu einer Elongation des Jejunums kommt und diese aber nicht durch eine Streckung der Tunica muscularis bedingt ist. In Relation zur Dünndarmlänge wiesen die Leermassen des Dünndarmes keine Unterschiede zwischen den Tieren der PL16 Gruppe und den Tieren der Kontrollgruppe auf. Daher stellt die Elongation des Dünndarmes keine „Streckung“ des Darmes dar, sondern eine vermehrte Synthese von Darmgewebe. Genauer gesagt, kommt es (bei PL16 Tieren) zu einer Hypertrophie der glatten Muskelzellen in der Tunica muscularis. Bei Tieren, deren Pankreasgang schon früh, d.h. in der siebten Lebenswoche ligiert wurde, sprechen die Befunde hingegen eher für eine Hyperplasie der glatten Muskelzellen in der Tunica muscularis, und zwar aufgrund der in diesem Alter noch recht hohen Plastizität der Muskulatur. Dies kann aber abschließend nicht mit Sicherheit gesagt werden, dazu bedarf es weiterer Untersuchungen. Es konnte ebenfalls gezeigt werden, dass es im Falle einer durch eine PEI ausgelösten Dünndarmelongation weder zu einer Hypertrophie noch zu einer Atrophie der Tunica mucosa des Jejunums kommt, sondern die Tunica mucosa in ihrer Schichtdicke und ihrem Aufbau absolut unbeeinflusst bleibt. In den Krypten der Tunica mucosa des Jejunums zeigten sich im Vergleich zu den Kontrolltieren bei den Tieren der PL7 VIT und PL16 Gruppe (die Gruppen mit der höchsten Dünndarmlänge) mehr teilungsaktive Zellen. Dies lässt vermuten, dass die Tunica mucosa auf die Verlängerung des Dünndarmes mit einer ganz physiologischen Entwicklung reagiert und es zu keiner, durch Streckung bedingten, geringeren Schichtdicke kommt.