Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Untersuchungen zur Rolle von Mastzellen bei chronischen entzündlichen und reparativen Prozessen im Gastrointestinaltrakt von Katzen mit Inflammatory Bowel Disease

Harder, Jasmine

The aim of this study was to investigate the horizontal and vertical distribution of mast cells in the tunica mucosa and tela submucosa of the gastrointestinal tract based on their protease content and their histochemical properties in healthy controls and cats with Inflammatory Bowel Disease (IBD). For this investigation formalin fixed and paraffin embedded full-thickness biopsies of the gastrointestinal tract of 24 cats with IBD and 11 healthy cats were used. Mast cells were phenotyped and quantified based on their heparin, chymase or tryptase content. Regarding all IBD cases higher counts of mast cells with chymase (MCC) especially in the inflamed intestinal regions were found, whereas in unaffected areas increased numbers of mast cells bearing tryptase (MCT) were detected. Variable distribution pattern of different mast cell subtypes were also determined in distinct IBD forms. In cats with lymphocytic-plasmacytic enteritis or enterocolitis (LPE/LPEC) more MCT and more MCC were identified than in controls. They were mainly located in the inflamed intestinal areas. Whereas in cats with eosinophilic gastroenterocolitis or enterocolitis (EGEC/EEC) the highest quantity of MCC in comparison to all the other IBD forms was found, only rare numbers of MCT could be detected. In contrast to investigations of other feline tissues no double-labelled chymase and tryptase bearing mast cells (MCCT) could be found in the intestines with the conducted staining method. Furthermore, in the stomach a demonstration of mast cells bearing chymase or tryptase was not possible. In fibrotic conditions a decrease of MCC and mast cells containing heparin was detected in effected regions, while MCT increased in all areas. The increase of MCT in unaffected areas was higher than in fibrotic regions. The results of this study indicate a pivotal influence of the micro milieu on the expression of distinct mast cell subtypes. MCC seems to be expressed under T-helper-cell type 2 (TH2) conditions, especially in EGEC/EEC, whereas the expression of MCT is more likely depended on a T-helper-cell type 1 (TH1) cytokine spectrum, e.g. in LPE/LPEC. In fibrotic conditions mast cells maybe are pivotal for the containment of the inflammatory process because of their antiinflammatory properties. The discovery of a special distribution pattern of mast cells in the mucosal respectively submucosal layer potentially represents a tissue dependent variability of their function. Either they might express special surface receptors, which induce a selective proliferation of one subtype or there might be different cytokine milieus in the intestinal layers, which maybe influence the expression of the mast cell proteases. The results of this study suggest that mast cells can change their protease and mediator content dependent on the cytokine milieu of different tissues. The results of this study confirm the essential role of mast cells in the pathogenesis of feline IBD.

Im Rahmen dieser Arbeit wurden transmurale, formalinfixierte und in Paraffin eingebettete Bioptate aus dem Gastrointestinaltrakt von 24 Katzen mit histopathologisch diagnostizierter Inflammatory Bowel Disease (IBD) (lymphoplasmazellulärer Enteritis/Enterokolitis, LPE/LPEK; eosinophiler Gastroenterokolitis/Enterokolitis, EGEK/EEK; fibrosierender Enteropathie, FE; gemischtzelliger Gastroenterokolitis, GGEK) und von elf darmgesunden Kontrollkatzen mittels metachromatischer sowie enzym- und immunhistochemischer Färbungen auf das horizontale und vertikale Verteilungsmuster der Mastzellen untersucht. Hierbei erfolgte die Phänotypisierung und Quantifizierung der Mastzellen anhand ihrer Inhaltsstoffe Heparin, Chymase und Tryptase. Bei den einzelnen IBD Formen konnten differierende Verteilungsmuster der unterschiedlichen Mastzelltypen festgestellt werden. Wurden die untersuchten Katzen mit IBD zusammen genommen ausgewertet, konnten mehr Mastzellen mit Chymase (MCC) besonders in den entzündeten Darmabschnitten und mehr Mastzellen mit Tryptase (MCT) vorrangig in den unveränderten Darmbereichen im Vergleich zu den Kontrollkatzen nachgewiesen werden. Bei den Katzen mit LPE/LPEK wurde eine deutliche, teils signifikante Zunahme von MCC und MCT in den Entzündungsbereichen ermittelt. Hingegen konnten bei Katzen mit EGEK/EEK die meisten MCC, jedoch kaum MCT festgestellt werden. Mittels der durchgeführten Untersuchung konnten keine doppelt gefärbten Mastzellen (MCCT), die Chymase und Tryptase enthalten, nachgewiesen werden. Weiterhin konnten im Magen weder Chymase noch Tryptase positive Mastzellen festgestellt werden. In fibrotischen Bereichen der Darmschleimhaut von Katzen mit FE wurde eine reduzierte Zahl an MCC und metachromatisch gefärbten Mastzellen festgestellt. Hingegen nahm die Zahl Tryptase positiver Mastzellen sowohl in den fibrotischen als auch stärker ausgeprägt in den unveränderten Darmabschnitten zu. Vermutlich tragen die Mastzellen unter diesen Bedingungen durch ihre antiinflammatorischen Eigenschaften zur Eindämmung der Entzündungsreaktion bei. Die Ergebnisse dieser Arbeit lassen einen bedeutenden Einfluss des Zytokinmilieus auf die Expression der einzelnen Mastzellsubtypen vermuten. Chymase wird anscheinend vermehrt unter den Bedingungen eines TH2-Zytokinmilieus exprimiert, besonders bei EGEK/EEK, während das Auftreten von Tryptase positiven Mastzellen eher von TH1-Zytokinen abhängig sein könnte, die bei LPE/LPEK vermutlich vorherrschen. Das ermittelte besondere vertikale Verteilungsmuster der einzelnen Mastzelltypen in den verschiedenen Darmschichten lässt eine lokalisationsabhängige Funktion der Mastzellen vermuten. Dieses unterschiedliche Verteilungsmuster der Mastzelltypen basiert entweder darauf, dass die einzelnen Subtypen differierende Oberflächenrezeptoren exprimieren, so dass eine selektive Proliferation eines bestimmten Mastzellsubtyps induziert wird, oder in den Darmschichten herrscht ein unterschiedliches Zytokinmilieu vor, welches die Expression der Mastzellproteasen beeinflusst. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen legen den Verdacht nahe, dass Mastzellen ihre Proteasenausstattung und ihren Gehalt an weiteren Mediatoren abhängig vom Zytokinmilieu ihres Umgebungsgewebes verändern können. Aus der vorliegenden Arbeit wird deutlich, dass Mastzellen auch bei der Katze eine essenzielle Bedeutung im Rahmen der Pathogenese der IBD zukommt. 

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Harder, Jasmine: Untersuchungen zur Rolle von Mastzellen bei chronischen entzündlichen und reparativen Prozessen im Gastrointestinaltrakt von Katzen mit Inflammatory Bowel Disease. Hannover 2008. Tierärztliche Hochschule.

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