Einfluss der Makrophagendepletion und Peritonitis als zweiten Schädigungsparameter auf die Heilung von Dickdarmanastomosen im Mausmodell

Abstract

Der postoperative Ileus (POI), an dessen initialer Entstehung die residenten Makrophagen der Tunica muscularis maßgeblich beteiligt sind, stellt bis heute eine der häufigsten Komplikationen nach chirurgischen Eingriffen dar und führt letztlich zu einer erhöhten Morbidität und Mortalität. Eine perioperative pharmakologische Depletion der intestinalen Muskularis-Makrophagen ist daher ein potentieller Ansatz zur Prophylaxe der postoperativen Darmatonie, wenn die Depletion dieser Zellen nicht zu einer Beeinträchtigung wichtiger lokaler und immunologischer Schutz- und Reparaturfunktionen führt. <br /> Die vorliegende Arbeit sollte die Fragestellung klären, ob die perioperative pharmakologische Depletion bzw. das genetisch bedingte, dauerhafte Fehlen der residenten Muskularis-Makrophagen negative Auswirkungen auf die Heilung von Dickdarmanastomosen auch in Anwesenheit eines zweiten Schädigungsparameters, der Peritonitis, hat. Die pharmakologische Depletion erfolgte hierbei durch die alternierende intravenöse Gabe von Clodronat-Liposomen und Gadoliniumchlorid ab dem 4. Tag präoperativ. Als genetisches Makrophagen-Depletions-Modell diente die Osteopetrosis-Maus, eine natürlich vorkommende Mutante, die eine verminderte Anzahl funktioneller Makrophagen im gesamten Organismus bei kompletter Abwesenheit der Makrophagen in der Tunica muscularis aufweist. Zur Induktion der Peritonitis und Endotoxinämie wurde den Tieren 24 Stunden vor Anastomosenanlage Lipopolysaccharid (LPS) intraperitoneal verabreicht, so dass sich folgende Versuchsgruppen ergaben: Gruppe 1: Wildtyp-Mäuse (WT), Gruppe 2: Wildtyp-Mäuse mit Peritonitis (s-WT), Gruppe 3: pharmakologisch makrophagendepletierte Mäuse (pMD), Gruppe 4: pharmakologisch makrophagendepletierte Mäuse mit Peritonitis (s-pMD), Gruppe 5: Osteopetrosis-Mäuse (op-/-) und Gruppe 6: Osteopetrosis-Mäuse mit Peritonitis (s-op-/-). Zur Untersuchung der Anastomosen-heilung wurden neben klinischen Parametern wie den Letalitäten und deren Ursachen, dem Allgemeinzustand, dem Gewichtsverlust und dem Adhäsions-Score, experimentelle Parameter zu definierten Zeitpunkten hinzugezogen. Diese umfassten auf molekularbiologischem Niveau die quantitative RT-PCR zur Bestimmung der Kollagen Typ I- und III-mRNA-Expression, auf biochemischer Ebene die Hydroxyprolin-Messung als Maß für die Kollagenbiosynthese, histo-chemisch den Anastomosen-Heilungsscore (AHS) und die polarisationsoptischen Beobachtungen sowie den Anastomosen-Berstungsdruck (ABP) als entscheidenden, mechanischen Parameter. <br /> Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigen unter klinischen Gesichtspunkten eine erhöhte Sterberate der pharmakologisch und genetisch depletierten Mäuse, die bei den pharmakologisch depletierten Mäusen wahrscheinlich auf dem immunsupprimierenden Effekt durch die Depletion auch anderer Phagozyten im Organismus beruht, während dies bei den Osteopetrosis-Mäusen wohl auf die systemische Makrophagen-Armut zurückzuführen ist. Die Induktion der Peritonitis hat vor allem bei den Osteopetrosis-Mäusen mit Peritonitis einen Teil der Letalitäten verursacht, führt aber auch bei den anderen Peritonitis-Gruppen initial zu einem reduzierten Allgemein-zustand und zu Gewichtsverlusten. Im Hinblick auf die Anastomoseninsuffizienzrate als möglichen Parameter für Wundheilungsstörungen ergibt sich kein statistisch signifikanter Unterschied. <br /> Die Auswertung der experimentellen Parameter zeigt, dass die makrophagendepletierten Gruppen ohne Peritonitis in den ersten 10 Tagen keine signifikanten Unterschiede zu den Wildtyp-Mäusen aufweisen, was auf eine uneingeschränkte Anastomosenheilung schließen lässt. Die Kombination genetische Makrophagendepletion und Endotoxinämie ergibt entgegen den nur perioperativ makrophagendepletierten Mäusen mit Peritonitis sowohl auf molekularer Ebene als auch bei AHS und ABP eine Beeinträchtigung der Heilung von Dickdarmanastomosen, vor allem in den späteren Phasen der Wundheilung. Da im klinischen Alltag aber nur eine kurzzeitige Makrophagen-Depletion von Interesse ist, sprechen unsere Ergebnisse nicht gegen eine peri-operative pharmakologische Inhibition dieser Zellen zur möglichen Prophylaxe postoperativer Darmmotilitätsstörungen. <br /> Unser Modell der pharmakologischen Depletion genügt des weiteren natürlich nicht den klinischen Ansprüchen aufgrund seiner aufwendigen und teuren Applikationsform. Daher stellt die makrophagen-spezifische Inhibition proinflammatorischer Signalwege eine vielversprechende Option zur Prophylaxe der postoperativen Darmatonie unter der Premisse einer ungestörten intestinalen Wundheilung sowohl unter normalen Bedingungen als auch in Anwesenheit eines zweiten Schädigungsparameters, der Peritonitis, dar.