Auswirkungen des Ernährungszustands auf die Ausprägung einer experimentellen akuten Pankreatitis der Maus

Zusammenfassung

Hintergrund: Die akute Pankreatitis stellt aufgrund einer unkontrollierten Aktivierung der in der Bauchspeicheldrüse synthetisierten Verdauungsenzyme eine Erkrankung mit hohem Komplikationspotenzial und stark variablem Verlaufsmuster dar. Da sich die pathophysiologischen Prozesse der Pankreatitis am Menschen ungenügend studieren lassen, haben sich eine Anzahl unterschiedlicher Tiermodelle etabliert, um die spezifischen Fragestellungen beantworten zu können. Die ödematös-interstitielle Entzündung der Bauchspeicheldrüse nach supramaximaler Caerulein-Injektion ermöglicht es, Einblicke in intrazelluläre Ereignisse der frühen Phase einer akuten Pankreatitis zu gewinnen. Für dieses Pankreatitismodell werden üblicherweise über die Nacht gefastete Tiere verwendet, um infolge einer verminderten CCK-(Cholezystokinin-)Sekretion eine maximale Zymogengranulaakkumulation sowie eine standardisierte Ausgangssituation zu erreichen. Die Rolle der Ernährung für Pathogenese und Verlauf der akuten Pankreatitis wird kontrovers diskutiert. Ziel der Studie war es, den Einfluss des Ernährungszustands auf die lokale Ausprägung der Pankreasschädigung bei experimenteller akuter Pankreatitis zu untersuchen. Methode: Mittels standardisierter supramaximaler Caerulein-Stimulation (Dosis: 50 µg/kg; Intervalle: 1/h, max. 7×) wurde eine akute ödematös-interstitielle Pankreatitis an gefasteten und nicht gefasteten Mäusen induziert. Die lokalen Veränderungen wurden durch Schädigungsmarker wie Pankreasödem und -histologie sowie die Pankreasenzymaktivität im Serum und Pankreashomogenat und systemisch anhand von IL-6, CRP und pulmonaler MPO (Myeloperoxidase) objektiviert. Ergebnisse: 1) Die erhöhten Aktivitäten der Pankreasenzyme im Serum während der akuten Pankreatitis bei nicht gefasteten Tieren sind kein Ausdruck einer stärkeren Pankreasaffektion, da sich die Aktivitäten der Verdauungsenzyme im Serum und im Pankreasgewebe proportional zueinander verhalten. Die basolaterale Enzymfreisetzung betrug ca. 1,3 % bzw. 0,7 % für Amylase und Lipase unabhängig vom Ernährungsregime. 2) Weder die lokalen noch die systemischen Schädigungsparameter zeigten Abhängigkeiten vom Ernährungsregime. Histologisch zeigten sich neben einer Zunahme der Zymogengranula und Zellgröße bei den nicht gefasteten Tieren keine weiteren Unterschiede. 3) In einer 16-stündigen Erholungsphase (keine weitere Caerulein-Injektion) wurde eine weitgehende Normalisierung der lokalen Schädigungsparameter beobachtet. Diskussion: Im Caerulein-Modell konnte trotz höherer intrapankreatischer Enzymakkumulation unter Nahrungszufuhr keine stärkere lokale bzw. systemische Schädigung nachgewiesen werden, was auf ein Gleichgewicht zwischen potenziell schädigenden und protektiven Faktoren hindeutet.

Abstract

Background: Due to uncontrolled activation of digestive enzymes produced within the pancreas, acute pancreatitis is a disease with a great potential for complications and variable course. Since the pathophysiological steps of human pancreatitis can only be inadequately investigated, various animal models were established to study the course of disease. The model of supramaximal caerulein stimulation allows to gain insights into intracellular events of the early phase of acute pancreatitis. Usually, overnight fasted animals are used for the model of acute pancreatitis to achieve a maximum zymogen granula accumulation and a standardised initial situation due to diminished secretion of CCK. Furthermore, the role of the nutritional state for pathogenesis and course of acute pancreatitis is controversially discussed. The aim of the study was to investigate the impact of the nutritional status on pancreatic injury in experimental acute pancreatitis. Methods: Using standardised supramaximal caerulein stimulation (dose: 50 µg/kg; time intervals, 1/h; max. 7×), acute oedematous interstitial pancreatitis in fasted and non-fasted mice was induced. Pancreatic injury was locally characterised by pancreatic oedema, histopathological alterations and the release of pancreatic enzyme to the serum while systemic alterations were objectified by IL-6, CRP und pulmonal MPO. Results: 1) Increased pancreatic serum enzyme levels after induction of acute pancreatitis in non-fasted animals do not reflect a greater affection of the pancreas since amylase and lipase in serum and pancreatic tissue correlate proportionally. The induction of acute pancreatitis provoked release of 1.3 % and 0.7 % of amylase and lipase, respectively, independently of nutritional status. 2) Neither local nor systemic parameters of pancreatic injury were significantly altered by the nutritional regimen. Pathohistologic investigations revealed increase of zymogen granula portion and cell size in non-fasted mice but no further differences compared with fasted animals. 3) During a 16-hour recovery period (no further caerulein injection), local and systemic parameters normalised.Discussion: In the relatively mild model of pancreatitis induced by hormonal hyperstimulation, there was no greater pancreatic injury despite higher intrapancreatic enzyme accumulation in non-fasted animals indicating a steady state between potentially damaging and protective factors and mechanisms.

Schlüsselwörter

akute Pankreatitis - ödematös-interstitielle Pankreatitis - Caerulein/CCK - Hyperstimulationsmodell - Amylase/Lipase - Zymogengranula

Key words

acute pancreatitis - oedematous interstitial pancreatitis - caerulein/CCK - model of supramaximal caerulein stimulation - amylase/lipase - zymogen granula

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