Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Untersuchungen über altersassoziierte Veränderungen des kaninen mokosalen Darmimmunsystems und zur Beteiligung von Mastzellsubtypen und Immunzellen bei Hunden mit chronischen idiopathischen Darmentzündungen (IBD)

Kleinschmidt, Sven

In the introduction an overview on the normal structure and function of the canine gastrointestinal tract and intestinal mucosal immune system is given. Furthermore, the cellular components of the mucosal immune system, their distribution and functions are discussed including age-related changes. The second part of the introduction contains an overview on the classification and factors involved in the pathogenesis of canine inflammatory bowel disease (IBD). In the third part of the introduction an overview on development, heterogeneity and staining characteristics of mast cells is given. Also, their role in hypersensitivity reactions and the function of released mediators are discussed. The distribution and numbers of leucocytes and mast cells (MCs) in the canine gastrointestinal tract (GIT) of three different age groups was investigated by using enzym-histochemical and immunhistochemical techniques. In all age groups, CD3+ T cells were more prominent in the villus region than in the crypt areas without differences between intestinal segments, whereas macrophages were more randomly distributed. Kresylecht-violet positive, tryptase-positive MC (MCT) were prominent in pericrypt regions with statistic significances. Chymase-bearing mast cells, IgA-, IgG- and IgM-containing cells did not show significant differences in their distribution but, except for IgG-positive cells, subjective trends with increasing numbers towards the crypts exist. The reasons for the distribution of T cells, macrophages, immunoglobulin-containing cells and mast cells are not clear. Lamina propria CD3+ T cells and macrophages significantly decreased whilst a significant increase of IgA-containing plasma cells with increasing age was found. For mast cell subtypes as well as IgG- and IgM containing cells no significant changes in numbers with increasing age exist. An evaluation of histologic findings in full-thickness biopsies from the gastrointestinal tract (GIT) from 64 dogs with chronic GIT disease symptoms was performed. In the majority of cases (38/64; 59%), intestinal lymphangiectasia and mucosal oedema of unknown aetiology were present. In 10 dogs (16%) an eosinophilic colitis, either alone or together with gastritis and/or enteritis, was found. In 5 dogs (8%) lymphocytic-plasmacytic enteritis (LPE) or enterocolitis was diagnosed. Five dogs (8%) had an intestinal T-cell lymphoma. Samples from the remaining cases were histologically normal or did not allow to establish a final diagnosis. In contrast to reports about findings in endoscopic biopsies, which often are of varying quality or inadequate for diagnosis, in the majority of cases of this study, examination of full-thickness biopsies from the GIT allowed to make a definitive histopathologic diagnosis. Furthermore, the study revealed that transmural biopsies are very helpful for diagnosing diffuse intestinal lymphoma. It has been suggested but not proven that hypersensitivity type I reactions are involved in the pathogenesis of canine IBD. The main effector cells in type I hypersensitivity reactions are MCs. Canine MCs, as human MCs, can be subdivided into three subtypes according to their content of mast cell-specific proteases: tryptase (MCT), chymase (MCC), or tryptase and chymase bearing MCs (MCTC). In this study, numbers and subsets of mast cells were investigated in biopsies from the GIT of dogs with histopathologically confirmed LPE (n=4), lymphocytic-plasmacytic colitis (LPC) (n=1) and eosinophilic gastroenterocolitis (EGEC) (n=11). Paraffin sections of formalin-fixed samples from the stomach, small intestine (duodenum, jejunum, ileum) and colon were stained by using a metachromatic staining method (kresylecht-violet; KEV) and a combined enzyme histochemical and immunohistochemical technique for chymase and tryptase. Additionally, immunohistochemistry with antibodies against T cells (CD3), macrophages (myeloid/histiocyte antigen) and IgA, IgG and IgM bearing cells was conducted. Quantitative evaluation of MCs and semiquantitative scoring of immunohistochemically stained cells were performed. Between the two histopathologically defined groups clear differences concerning mast cell numbers were detected. In most affected intestinal tissue locations of dogs with LPE/LPC a decrease in metachromatically (kresylecht-violet) stained granule-containing MCs and immunohistochemically stained MCT,C,TC was found. This reduction could be due to mast cell degranulation, a T Helper cell 1 dominated reaction pattern or a “thinning out” due to increasing T cells, IgA and IgG bearing cells.  Dogs with EGEC displayed higher variability in mast cell numbers but most of the affected large and small intestinal locations had increased numbers of MCs. In these cases, T cells, IgA bearing cells and macrophages also increased. Increased numbers of MCs and eosinophils seen in the intestinal mucosa of dogs with EGEC could indicate the presence of a type I hypersensitivity reaction (T helper cell 2 pattern) in response to dietary antigens. Changes in cell numbers occurred also in unaffected locations of dogs with LPE/LPC and EGEC which showed reduced MCT,C,TC, increased KEV positive cells and partially increased leucocytes and macrophages.

In der Einleitung wird ein Überblick über die Struktur und Funktion des Magen-Darmsystems sowie des intestinalen mukosalen Immunsystems gegeben. Es werden die zellulären Bestandteile des mukosalen Immunsystems, deren Verteilung und Funktionen, inklusive altersassoziierter Veränderungen diskutiert. Der zweite Teil der Einleitung beschäftigt sich mit der Klassifikation der kaninen idiopathischen chronischen Enteropathien (Inflammatory Bowel Disease, IBD) sowie mit den möglichen, an der Pathogenese beteiligten Faktoren. Im dritten Teil der Einleitung wird ein Überblick über die Entwicklung, Heterogenität und Färbeeigenschaften von Mastzellen sowie über ihre Beteiligung bei Hypersensitivitätsreaktionen und über ihre Mediatoren gegeben. Die Verteilung und Anzahl von Leukozyten und Mastzellen des kaninen Gastrointestinaltraktes (GIT) wurden bei drei verschiedenen Altersgruppen mittels enzym- und immunhistologischer Methoden untersucht. Bei allen Gruppen sind CD3-positive T-Zellen vermehrt in den Zotten und nur in geringer Zahl in den Krypten zu finden. Unterschiede zwischen den einzelnen Darmsegmenten haben sich nicht ergeben. Makrophagen weisen eine diffuse Verteilung auf. Im Gegensatz zur Zottenregion sind in der Lamina propria der Krypten signifikant mehr Kresylecht-Violett-positive Mastzellen sowie Tryptase-positive Mastzellen (MCT) zu finden. Chymase-tragende Mastzellen (MCC), IgA-, IgG- und IgM-positive Plasmazellen sind vermehrt in der Lamina propria der Krypten zu finden, jeoch ohne statistische Signifikanz. IgG-positive Zellen zeigen kein typisches Verteilungsmuster. Die Ursache für die Verteilung von T-Zellen, Makrophagen, Plasmazellen und Mastzellen ist unklar. Die CD3-positiven T-Zellen sowie die Makrophagen der Lamina propria nehmen zahlenmäßig mit zunehmendem Alter statistisch signifikant ab, während IgA-positive Zellen statisch signifikant zunehmen. Für Mastzellen, IgG- und IgM-positive Plasmazellen haben sich keine altersassoziierten Veränderungen ergeben. 64 Hunde mit chronischen gastrointestinalen Symptomen wurden einer retrospektiven histopathologischen Untersuchung unterzogen. In der Mehrzahl der Fälle (38/64; 59%) wurden intestinale Lymphangiektasien und Ödeme ohne erhöhtes zelluläres Infiltrat gefunden. Die Ursache dieser Veränderungen ist unklar. Bei 10 Hunden (16%) wurde eine eosinophile Kolitis diagnostiziert, z.T. in Kombination mit eosinophiler Gastritis und/oder Enteritis. 5 Hunde (8%) wiesen eine lymphoplasmazelluläre Enteritis (LPE) oder Enterokolitis (LPK) auf. Weitere 5 Hunde (8%) litten an einem intestinalen diffusen T-Zell-Lymphom. Die restlichen untersuchten Fälle waren histologisch ohne besonderen Befund oder waren aufgrund mangelhafter Qualität der Biopsien nicht auswertbar. Im Gegensatz zu Veröffentlichungen über endoskopisch gewonnene Bioptate, bei denen bekannt ist, dass ihre Qualität stark schwankt und häufig die Proben nicht auswertbar sind, konnte an den transmuralen Biospien in einem hohen Prozentsatz eine definitive histopathologische Diagnose gestellt werden. Weiterhin haben sich transmurale Biopsien als hilfreich zur Diagnostik intestinaler diffuser Lymphome erwiesen. Es wird vermutet, dass Hypersensitivitätsreaktionen vom Typ I eine Rolle bei der Pathogenese der kaninen IBD spielen. Mastzellen sind die Haupteffektorzellen einer Typ I Hypersensitivitätsreaktion. Kanine Mastzellen, wie auch die Mastzellen des Menschen, lassen sich aufgrund ihres Gehaltes an Proteasen unterteilen in Tryptase- (MCT), Chymase- (MCC) und Tryptase-Chymase-tragende Mastzellen (MCTC). In der vorliegenden Arbeit wurden die Anzahl sowie der Phänotyp von Mastzellen in Biopsien des GITs von Hunden mit LPE (n=4), LPK (n=1) sowie eosinophiler Gastroenterokolitis (EGEK) (n=11) untersucht. Paraffin-eingebettete und Formalin-fixierte Gewebeschnitte des Magens, des Dünndarms (Duodenum, Jejunum, Ileum) sowie des Kolons wurden metachromatisch mittels einer Kresylecht-Violett Färbung und einer kombinierten enzym- und immunhistochemischen Färbung für Chymase und Tryptase angefärbt. Weiterhin wurden Antikörper in einer immunhistochemischen Reaktion gegen T-Zellen (CD3-positiv), Makrophagen (Myeloid/Histiocyte Antigen-positiv) und IgA-, IgG- und IgM-positive Plasmazellen verwendet. Die Mastzellen wurden mittels Morphometrie quantitativ erfasst, während die immunhistochemisch angefärbten Zellen semiquantitativ analysiert wurden. Zwischen den beiden histopathologisch definierten Gruppen wurden klare Unterschiede hinsichtlich der Mastzellzahlen ermittelt. In der Mehrzahl der histologisch veränderten Bioptate von Hunden mit LPE/LPK wurde eine Abnahme an metachromatisch (Kresylecht-Violett) gefärbten Zellen und MCT, MCC, MCTC festgestellt. Diese Abnahme könnte Folge einer Mastzelldegranulation sein oder im Zuge einer durch T-Helfer-Zellen Typ 1 dominierten Entzündungsreaktion entstehen oder Folge eines „Ausdünnungseffektes“ sein durch erhöhte Zahlen an T-Zellen, IgA- oder IgG-positiven Plasmazellen. Bei Hunden mit EGEK lag eine größere Variabilität der Mastzellzahlen vor. Die in der Mehrzahl der Fälle festgestellten erhöhten Anzahlen an Mastzellen und eosinophilen Granulozyten sprechen für das Vorliegen einer Typ 1 Hypersensitivitätsreaktion (T-Helfer-Zellen 2 Reaktion) als mögliche Antwort auf Futtermittelantigene. Änderungen der Zellzahlen traten auch in histologisch unauffälligen Biopsien von Hunden mit LPE/LPK und EGEK auf, die gleichzeitig eine Reduktion der Zahlen an MCT, MCC und MCTC, erhöhte Zahlen metachromatischer Zellen und teilweise erhöhte Werten für Leukozyten und Makrophagen zeigten.

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Kleinschmidt, Sven: Untersuchungen über altersassoziierte Veränderungen des kaninen mokosalen Darmimmunsystems und zur Beteiligung von Mastzellsubtypen und Immunzellen bei Hunden mit chronischen idiopathischen Darmentzündungen (IBD). Hannover 2007. Tierärztliche Hochschule.

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