Die Rolle des Darmes in der systemischen Inflammation

Abstract

<b>Einleitung: </b> Nach wie vor besteht eine signifikante Morbidität und Mortalität des sepsisinduzierten paralytischen Ileus sowie des Multiorganversagens, wobei die exakten Pathomechanismen noch nicht vollständig geklärt sind.<br /> Der Darm nimmt eine besondere Bedeutung in der Entstehung einer systemischen Entzündungsreaktion mit Funktionseinschränkung multipler Organe wie zum Beispiel Lunge, Niere, Leber und Darm, bis hin zum Multiorganversagen ein. Bei Kontrollverlust über eine lokale Entzündungsreaktion werden die Organgrenzen mit Freisetzung inflammatorischer Mediatoren überschritten und eine unkontrollierte systemische Inflammation kann entstehen. Hierbei stellen die einzelnen Organe sowohl Ziel als auch Quelle der Inflammation dar, bei Perpetuierung des Vorganges mit Dysbalance zwischen antiinflammatorischen und proinflammatorischen Mediatoren kann sich ein Multiorganversagen entwickeln. Ziel dieser Untersuchungen war es, die Rolle des Darmes in einer abdominell-vermittelten Sepsis mit Definition der zeitlichen und örtlichen Ausbreitungsmechanismen weiter zu klären.<br /><b>Methoden: </b> Nach intraperitonealer LPS-Injektion bei männlichen Sprague-Dawley-Ratten wurde zu verschiedenenen Zeitpunkten auf mRNA-Ebene mittels RT-PCR untersucht, ob der Darm sich in seiner zeitlichen Aktivierung von anderen Organen (Leber, Lunge, mesenteriale Lymphknoten) unterscheidet und somit eine leitende Position („first responder“) einnimmt. Des weiteren wurde analysiert, ob der Darm den Hauptproduktionsort für inflammatorische Zytokine darstellt und hierdurch den weiteren Verlauf der systemischen Inflammation hauptsächlich unterhält und lenkt. Die Darmwandschichten wurden in Muskularis und Mukosa getrennt untersucht. Die Untersuchungsergebnisse sollten zudem auf Proteinebene mittels ELISA im systemischen und portalvenösen Blut Hinweise auf einen möglichen Transportweg der lokal intestinal produzierten Zytokine in die systemische Zirkulation geben. Methodisch wurde zur Induktion einer originär abdominellen Sepsis die intraperitoneale LPS-Applikation gewählt, andere etablierte Optionen wie zökale Ligatur und Punktion (cecal ligation and puncture, CLP) oder durch Colonstentung induzierte Peritonitis (Colon ascendens stent peritonitis, CASP) kamen aufgrund der gewünschten Abgrenzung zu einem chirurgischen Trauma nicht zur Anwendung.<br /><b>Ergebnisse: </b> In den vorliegenden Untersuchungen zeigte sich eine zeitgleiche inflammatorische Reaktion auf den systemischen Stimulus durch alle Organe. Es fand eine zeitlich korrelierende Aktivierung der polymorphonukleären Zellen sowohl in den zirkulierenden Leukozyten als auch im Knochenmark statt. Eine mögliche Ursache hierfür ist, dass der Zeitpunkt für den Darm als „first responder“ mit einer früheren Aktivierung der inflammatorischen Antwort im Darm als in den anderen Organen verpasst wurde und demnach früher als 3 Stunden nach Stimulation liegt. Andererseits ist es wahrscheinlich, dass der Darm in der systemischen Inflammation zeitgleich mit den anderen Organen aktiviert wird. Die Hypothese, dass die Inflammation aus dem Intestinum geleitet und gesteuert wird, konnte nicht bewiesen werden.<br /><b>Schlussfolgerung:</b> Anhand der durchgeführten Untersuchungen zeigte sich im Darm aber eine hohes Potential auf inflammatorische Stimuli zu reagieren. Hierbei stellen der Darm und prädominant die Tunica muscularis eine quantitativ bedeutende Quelle inflammatorischer Mediatoren durch eine frühzeitige Induktionskapazität in der Sepsis dar. Der Darm ist somit an der Initiierung und Aufrechterhaltung der systemischen Inflammation beteiligt. Hervorzuheben ist die bisher vernachlässigte, jedoch bedeutende Immunkompetenz der Tunica muscularis. In den hier durchgeführten Untersuchungen stellte sich Interleukin-6 als das bedeutendste „Indikator“-Zytokin der drei untersuchten Zytokine für eine lokale intestinale Aufregulation im Rahmen einer LPS-induzierten systemischen Inflammation dar. <br /> Die frühzeitige mRNA-Induktion und Ausschüttung von inflammatorischen Mediatoren scheint in der initialen Phase durch das Netzwerk residenter Makrophagen oder anderer ortsständiger Zellen (z.B. Muskelzellen) verursacht, denn das chemotaktisch angelockte Entzündungsinfiltrat entsteht erst sekundär mehrere Stunden nach dem Peak der mRNA-Induktion der inflammatorischen Mediatoren. Das leukozytäre Infiltrat in der Tunica muscularis kann allerdings zur Aufrechterhaltung der Inflammation beitragen. Die zeitliche Verzögerung zwischen Auftreten der sepsis-induzierten systemischen Leukopenie und Maximum des leukozytären Infiltrates der Darmwand kann durch den Vorgang der Extravasation der Leukozyten mit Adhäsion, Rolling und transendothelialer Migration der Blutgefäße erklärt werden. <br /> Die fehlenden Unterschiede zwischen den Serumproteinspiegeln der Zytokine Interleukin-1β, Interleukin-6 und TNF-α zwischen systemischem und portalvenösem Blut sowie die relativ hohen mRNA-Spiegel in den mesenterialen Lymphknoten implizieren die Lymphwege als alternativen Verbreitungsweg für die lokal produzierten Zytokine.