Η παρούσα διδακτορική διατριβή επιχειρεί να διερευνήσει την επίδραση της πειραματικής ηπατεκτομής στην δομή του εντερικού βλεννογόνου μελετώντας την απόπτωση και τον πολλαπλασιασμό των επιθηλιακών κυττάρων στις κρύπτες, τα επίπεδα ενδοτοξίνης στην πυλαία φλέβα και την αορτή, καθώς επίσης και τα επίπεδα του οξει-δωτικού stress. Μελετά επίσης τα επίπεδα του οξειδωτικού stress στο εναπομείναν ήπαρ. Επιπλέον, σε μια προσπάθεια θεραπευτικής παρέμ-βασης, διερευνήθηκε ο ρόλος των ρυθμιστικών εντερικών πεπτιδίων BBS και NT στις ανωτέρω παραμέτρους . Προηγούμενες μελέτες έχουν δείξει ότι τα πεπτίδια αυτά εξα-σκούν ένα ευρύ φάσμα δράσεων στον εντεροηπατικό άξονα και βελτι-ώνουν την ακεραιότητα του γαστρεντερικού βλεννογόνου έπειτα από την επίδραση διαφόρων βλαπτικών παραγόντων. Η απουσία χολής ενδοαυλικά, αποστερεί τον εντερικό βλεννο-γόνο, από τις βακτηριοστατικές, αντιενδοτοξινικές και τροφικές της ιδιότητες, οδηγώντας σε αύξηση των βακτηριδίων και της ενδοτοξίνης ενδοαυλικά και σε εντερική ατροφία. Οι μεταβολές αυτές προάγουν τη μετακίνηση βακτηρίων και ενδοτοξινών στην πυλαία φλέβα και ακο-λούθως, μέσω μιας κατασταλμένης εκκαθαριστικής ικανότητας των κυττάρων Kupffer εξαιτίας της μειωμένης μάζας τους, στη συστη-ματική κυκλοφορία. Η συστηματική ενδοτοξιναιμία ενεργοποιεί τη συστηματική φλεγμονώδη απάντηση, η οποία σχετίζεται με τη δυσλει-τουργία που αναπτύσσεται σε απομακρυσμένα όργανα, ενώ συνεισφέ-ρει και στην περαιτέρω επιδείνωση της λειτουργίας του εντερικού φραγμού και της ηπατικής βλάβης. Τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης επιβεβαίωσαν την παρουσία πυλαίας και συστηματικής ενδο-τοξιναιμίας σε πειραματική ηπατεκτομή. Η προκαλούμενη από την πειραματική ηπατεκτομή ατροφία του εντερικού βλεννογόνου τεκμη-ριώθηκε με μορφομετρική ανάλυση και με μετρήσεις του DNA και της πρωτεΐνης. ΄Ενας πιθανός μηχανισμός προαγωγής της ατροφίας του εντερικού βλεννογόνου είναι η διαταραχή της ισορροπίας μεταξύ κυτταρικού πολλαπλασιασμού και κυτταρικού θανάτου στις κρύπτες, με αύξηση της απόπτωσης και μείωση της μιτωτικής δραστηριότητας. Επιπλέον η πειραματική ηπατεκτομή οδήγησε τις εντερικές λειτουργί-ες σε μια κατάσταση χαμηλού οξειδωτικού stress όπως φαίνεται καθαρά από τη μείωση της υπεροξείδωσης των λιπιδίων και της οξει-δωμένης γλουταθειόνης (GSSG) καθώς και από την αύξηση της ανηγ-μένης γλουταθειόνης (GSG). Είναι άξιο παρατήρησης ότι το οξειδωτι-κό stress δεν φαίνεται να είναι το πρωταρχικό αίτιο της πρόκλησης κυτταρικής απόπτωσης και ατροφίας λαχνών που παρατηρείται μετά από μερική ηπατεκτομή, αν και αυτή η επέμβαση μειώνει το οξειδωτι-κό stress κάτω από το control. Από το άλλο μέρος αυτές οι επιδράσεις εξαλείφθηκαν υπό συνθήκες ακόμη πιο μειωμένου οξειδωτικού stress που προκλήθηκαν μετά την χορήγηση των ρυθμιστικών πεπτιδίων BBS και NT Τα ρυθμιστικά εντερικά πεπτίδια, BBS και NT, δρώντας είτε άμεσα, μέσω ειδικών υποδοχέων των επιθηλιακών κυττάρων του εντέ-ρου, είτε έμμεσα, βελτιώνοντας τη μικροκυκλοφορία του εντέρου, μείωσαν σημαντικά την απόπτωση και ανέστρεψαν την εντερική ατρο-φία. Η πρόληψη, από τα ρυθμιστικά πεπτίδια, των επαγόμενων από την ηπατεκτομή κυτταρικών και βιοχημικών μεταβολών του εντερικού βλεννογόνου, οδήγησε σε σημαντική μείωση της πυλαίας και συστη-ματικής ενδοτοξιναιμίας. Επιπλέον, η BBS και η NT, εξασκώντας αντιοξειδωτική δράση και στο ήπαρ, προστάτεψαν το εναπομείναν ήπαρ από δυο μείζονες παράγοντες ηπατικής βλάβης, που είναι το οξειδωτικό stress και η ενδοτοξιναιμία. Συμπερασματικά, τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης δείχ-νουν ότι η δυσλειτουργία του εντερικού φραγμού στην ηπατεκτομή σχετίζεται με την επαγωγή κυτταρικών και βιοχημικών μεταβολών στον εντερικό βλεννογόνο, οι οποίες χαρακτηρίζονται από πρόκληση οξειδωτικού stress και επαγωγή της απόπτωσης. Τα ρυθμιστικά εντε-ρικά πεπτίδια BBS και NT προλαμβάνοντας τις μεταβολές αυτές του εντερικού βλεννογόνου μειώνουν σημαντικά την πυλαία και συστημα-τική ενδοτοξιναιμία. Επίσης, εξασκούν προστατευτική δράση εναντίον του οξειδωτικού stress στο ήπαρ. Η συνδυασμένη ευεργετική επίδραση των ρυθμιστικών πεπτιδίων, τόσο στη δυσλειτουργία του εντερικού φραγμού και την ενδοτοξιναιμία, που ευθύνονται για την ανάπτυξη σηπτικών επιπλοκών και βλάβης απομακρυσμένων οργάνων, όσο και στο οξειδωτικό stress, εισηγούνται μια νέα θεραπευτική προσέγγιση στην ηπατεκτομή. / This doctoral thesis explores the effect of experimental hepatectomy on the structure of the intestinal mucosa by studying apoptosis and proliferation of epithelial cells in crypts, endotoxin levels in portal vein and aorta, as well as levels of oxidative stress. It also investigates the level of oxidative stress on the remaining liver tissue. In addition, in an attempt of therapeutical approach, the role of the regulatory intestinal peptides BBS and NT in the above parameters has also been evaluated. Previous studies have demonstrate that the above peptides present a wide range of actions on the intestinal-liver axis, thus improving integrity of the gastrointestinal mucosa after it has been affected by various harmful factors. Intestinal mucosa in the absence of bile in the lumen lacks its bacteriostatic, anti-endotoxin and trophic effects, leading in a raise of bacteria and endotoxin in the lumen as well as intestinal atrophy. These changes are promoting bacteria and endotoxin translocation to the portal vein and from there, to the systematic circulation, a procedure augmented by the supression of the cleaning ability of Kuppfer cells due to their reduced mass in hepatectomy. Systemic endotoxinaemia activates the systematic inflammatory response (SIR) related to the dysfunction of distal organs, and contributing to further damage to the mucosal barrier and the liver. This study confirmed the presence of portal and systemic endotoxinaimia in experimental hepatectomy. The subsequent atrophy of the intestinal mucosa has been documented with morphologic analyses as well as DNA and protein measurements. A possible explanation of the observed atrophy might be disturbance in balance between cellular proliferation and cellular death in the crypts by increased apoptosis and decreased mitotic activity. In addition, experimental hepatectomy led the intestinal functions in a state of low oxidative stress, as it is clearly shown by the decrease of lipid peroxidation and oxidized glutathione (GSSG), and the increase of glutathione (GSH). Interestingly enough, oxidative stress does not seem to be the primary cause of cellular apoptosis and decreased cell proliferation in the crypts (leading to mucosa atrophy), which are observed after partial hepatectomy, although this operation decreased oxidative stress below the control levels. On the other hand, these effects are prevented at more decreased levels of oxidative sress induced by the regulatory intestinal peptides BBS and NT. BBS and NT may act either directly, through specific receptors of the intestinal epithelial cells, or indirectly, by improving the intestinal microcirculation, leading to reversal of intestinal atrophy. Prevention, by these peptides, of the hepatectomy induced cellular and biochemical changes in the intestinal mucosa led to significantly reduced portal and systematic endotoxinaemia. In addition, BBS and NT, through antioxidative action to the liver, protected the remaining liver tissue from two major factors of liver lesions: oxidative stress and endotoxinaimia. Concluding, the results of this study show that dysfunction of the intestinal mucosa barrier in the hepatectomy is associated with the induction of cellular and biochemical changes in the intestinal mucosa, which are characterized by the promotion of oxidative stress and apoptosis. The regulatory intestinal peptides BBS and NT preventing these changes in the intestinal mucosa are significantly reducing portal and systematic endotoxinaimia. They also act by protecting against oxidative stress in the liver. This combined beneficial effect of these peptides, both in the dysfunction of the intestinal mucosa barrier and endotoxinaimia, which are responsible for the development of septic complications and distal organ lesions as well as in oxidative stress, might suggests a new therapeutical approach in hepatectomy.

Οι ασθενείς µε αποφρακτικό ίκτερο, ιδιαίτερα όταν εκτίθενται στο επιπρόσθετο stress ενός επεµβατικού διαγνωστικού ή θεραπευτικού χειρισµού, είναι επιρρεπείς στην ανάπτυξη σηπτικών επιπλοκών και νεφρικής δυσλειτουργίας που οδηγούν σε υψηλά ποσοστά νοσηρότητας και θνητότητας. Πειραµατικές και κλινικές µελέτες έχουν δείξει ότι ο αποφρακτικός ίκτερος προκαλεί δυσλειτουργία του βλεννογόνιου εντερικού φραγµού, οδηγώντας σε ενδοτοξιναιµία, η οποία φαίνεται να διαδραµατίζει κεντρικό ρόλο στην ανάπτυξη των επιπλοκών αυτών. Η απουσία χολής µεταβάλλει τη λειτουργία του εντερικού φραγµού χωρίς να διασπά τη συνέχεια του επιθηλίου. Οι µοριακοί µηχανισµοί που ενέχονται στο φαινόµενο αυτό δεν έχουν αποσαφηνιστεί. Η παρούσα διδακτορική διατριβή επιχειρεί να διερευνήσει την επίδραση του πειραµατικού αποφρακτικού ικτέρου στην έκφραση της αποφραξίνης, δοµικού συστατικού των αποφρακτικών ενώσεων, στον εντερικό βλεννογόνο, στην απόπτωση και στον πολλαπλασιασµό των επιθηλιακών κυττάρων στις κρύπτες και στα επίπεδα οξειδωτικού stress στο έντερο. Επιπλέον, σε µια προσπάθεια θεραπευτικής παρέµβασης, διερευνήθηκε ο πιθανός ρόλος των ρυθµιστικών εντερικών πεπτιδίων bombesin (BBS) και neurotensin (NT) στις ανωτέρω παραµέτρους, καθώς και στην ιστολογία και στα επίπεδα οξειδωτικού stress στο ήπαρ. Προηγούµενες µελέτες έχουν δείξει ότι τα πεπτίδια αυτά εξασκούν ένα ευρύ φάσµα δράσεων στον εντερο-ηπατικό άξονα και βελτιώνουν την ακεραιότητα του γαστρεντερικού βλεννογόνου έπειτα από την επίδραση διαφόρων βλαπτικών παραγόντων. Η απουσία χολής ενδοαυλικά, αποστερεί τον εντερικό βλεννογόνο από τις βακτηριοστατικές, αντι-ενδοτοξινικές και τροφικές της ιδιότητες, οδηγώντας σε αύξηση των βακτηριδίων και της ενδοτοξίνης ενδοαυλικά και σε εντερική ατροφία. Οι µεταβολές αυτές προάγουν τη µετακίνηση βακτηρίων και ενδοτοξινών στην πυλαία φλέβα και ακολούθως, µέσω µιας κατασταλµένης εκκαθαριστικής ικανότητας των κυττάρων Kupffer εξαιτίας της χολόστασης, στη συστηµατική κυκλοφορία. Η συστηµατική ενδοτοξιναιµία ενεργοποιεί τη συστηµατική φλεγµονώδη απάντηση, η οποία σχετίζεται µε τη δυσλειτουργία που αναπτύσσεται σε αποµακρυσµένα όργανα, ενώ συνεισφέρει και στην περαιτέρω επιδείνωση της λειτουργίας του εντερικού φραγµού και της ηπατικής βλάβης. Τα αποτελέσµατα της παρούσας µελέτης επιβεβαίωσαν την παρουσία πυλαίας και συστηµατικής ενδοτοξιναιµίας σε εξωηπατική απόφραξη των χοληφόρων. Η προκαλούµενη από τον αποφρακτικό ίκτερο ατροφία του εντερικού βλεννογόνου τεκµηριώθηκε µε µορφοµετρική ανάλυση και µε µετρήσεις του DNA και της πρωτεΐνης. Ένας πιθανός µηχανισµός προαγωγής της ατροφίας του εντερικού βλεννογόνου είναι η διαταραχή της ισορροπίας µεταξύ κυτταρικού πολλαπλασιασµού και κυτταρικού θανάτου στις κρύπτες, µε αύξηση της απόπτωσης και µείωση της µιτωτικής δραστηριότητας. Επίσης, ο αποφρακτικός ίκτερος οδήγησε σε αύξηση του οξειδωτικού stress στο έντερο, όπως τεκµηριώνεται από την αύξηση της υπεροξείδωσης των λιπιδίων, της οξείδωσης των πρωτεϊνών, της οξειδωµένης γλουταθειόνης (GSSG), των ολικών µη πρωτεϊνικών µεικτών δισουλφιδίων (NPSSR), και των πρωτεϊνικών δισουλφιδίων (PSSP), ενώ µειώθηκε το αντιοξειδωτικό µόριο της ανηγµένης γλουταθειόνης (GSH). Η ενδοτοξιναιµία και οι αυξηµένες συγκεντρώσεις χολικών αλάτων αποτελούν σηµαντικούς διεγέρτες της παραγωγής δραστικών µεταβολιτών οξυγόνου. Η παρουσία οξειδωτικού stress στο έντερο συνεισφέρει στην προαγωγή της αποπτωτικής διεργασίας και στην αναστολή του κυτταρικού πολλαπλασιασµού στις κρύπτες, οδηγώντας σε ατροφία του βλεννογόνου. Ένα άλλο πρωτότυπο εύρηµα αυτής της µελέτης είναι η διαταραχή του παρακυττάριου φραγµού του εντέρου στα πειραµατόζωα µε αποφρακτικό ίκτερο, η οποία τεκµηριώνεται µε την απώλεια της έκφρασης της αποφραξίνης περίπου στο 50% των επιθηλιακών κυττάρων στο κορυφαίο τµήµα της λάχνης. Συνεπώς, το άνοιγµα της παρακυττάριας οδού φαίνεται να είναι ένας σηµαντικός παράγων στη διαφυγή ενδοτοξίνης από τον εντερικό αυλό στην πυλαία κυκλοφορία. Η ενδοτοξιναιµία, η απελευθέρωση στη συστηµατική κυκλοφορία µεσολαβητών φλεγµονής και η παρουσία οξειδωτικού stress στο έντερο πιθανώς σχετίζονται µε τη µεταβολή της έκφρασης της αποφραξίνης στον εντερικό βλεννογόνο. Επιπλέον, στον αποφρακτικό ίκτερο ανεβρέθηκε µια διαβάθµιση της έκφρασης της αποφραξίνης κατά µήκος της λάχνης, µε µεγαλύτερη απώλεια της έκφρασής της στο άνω τριτηµόριο, µικρότερη στο µέσο και ακόµα µικρότερη στην κρύπτη. Μια πιθανή εξήγηση αυτής της διαβάθµισης της απώλειας της έκφρασης της αποφραξίνης είναι ότι, δεδοµένου ότι η ανανέωση του επιθηλίου γίνεται από την κρύπτη προς την κορυφή, τα κύτταρα της κορυφής της λάχνης έχουν εκτεθεί για περισσότερο χρονικό διάστηµα στις συνθήκες οξειδωτικού stress που επικρατούν στο έντερο. Τα ρυθµιστικά εντερικά πεπτίδια, BBS και ΝΤ, δρώντας είτε άµεσα, µέσω ειδικών υποδοχέων των επιθηλιακών κυττάρων του εντέρου, είτε έµµεσα, βελτιώνοντας τη µικροκυκλοφορία του εντέρου, αποκατέστησαν την έκφραση της αποφραξίνης στον εντερικό βλεννογόνο, µείωσαν σηµαντικά την απόπτωση και το οξειδωτικό stress και ανέστρεψαν την εντερική ατροφία. Η πρόληψη, από τα ρυθµιστικά πεπτίδια, των επαγόµενων από τον αποφρακτικό ίκτερο κυτταρικών και βιοχηµικών µεταβολών του εντερικού βλεννογόνου, οδήγησε σε σηµαντική µείωση της πυλαίας και συστηµατικής ενδοτοξιναιµίας. Επιπλέον, η BBS και η ΝΤ, εξασκώντας αντιοξειδωτική δράση και στο ήπαρ, προστατεύουν από δυο µείζονες παράγοντες ηπατικής βλάβης κατά τη χολόσταση, που είναι το οξειδωτικό stress και η ενδοτοξιναιµία, οδηγώντας σε βελτίωση των ιστολογικών αλλοιώσεων της αποφρακτικής χολαγγειοπάθειας. Συµπερασµατικά, τα αποτελέσµατα της παρούσας µελέτης δείχνουν ότι η δυσλειτουργία του εντερικού φραγµού στον αποφρακτικό ίκτερο σχετίζεται µε την επαγωγή κυτταρικών και βιοχηµικών µεταβολών στον εντερικό βλεννογόνο, οι οποίες χαρακτηρίζονται από κατά τόπους απώλεια της έκφρασης της αποφραξίνης, πρόκληση οξειδωτικού stress και επαγωγή της απόπτωσης. Τα ρυθµιστικά εντερικά πεπτίδια BBS και ΝΤ προλαµβάνοντας τις µεταβολές αυτές του εντερικού βλεννογόνου µειώνουν σηµαντικά την πυλαία και συστηµατική ενδοτοξιναιµία. Επίσης, εξασκούν προστατευτική δράση εναντίον του οξειδωτικού stress στο ήπαρ και διαφυλάσσουν την αρχιτεκτονική του πυλαίου διαστήµατος. Η συνδυασµένη ευεργετική επίδραση των ρυθµιστικών πεπτιδίων, τόσο στη δυσλειτουργία του εντερικού φραγµού και την ενδοτοξιναιµία, που ευθύνονται για την ανάπτυξη σηπτικών επιπλοκών και βλάβης αποµακρυσµένων οργάνων, όσο και στο οξειδωτικό stress και την ιστολογία του ήπατος, εισηγούνται µια νέα θεραπευτική προσέγγιση στον αποφρακτικό ίκτερο. Όπωσδήποτε απαιτούνται περαιτέρω µελέτες για τη διευκρίνιση των µηχανισµών δράσης και πιθανών παρενεργειών της BBS και της ΝΤ πριν την εφαρµογή τους στην κλινική πράξη. / Patients with obstructive jaundice, especially when exposed to the additional stress of an invasive diagnostic or therapeutic procedure, are prone to septic complications and renal dysfunction contributing to high morbidity and mortality rates. Experimental and clinical studies have shown that obstructive jaundice compromises intestinal barrier function resulting in endotoxemia, which appears to play a key role in the development of these complications. Lack of bile alters intestinal epithelial barrier function without disrupting epithelial continuity. The molecular mechanisms implicated in this phenomenon are poorly understood. This study was undertaken to investigate the influence of experimental obstructive jaundice on the expression of the key tight junction-associated protein occludin in the intestinal epithelium, epithelial cell apoptosis and proliferation in crypts and intestinal oxidative stress. In addition, in an attempt for therapeutic intervention in obstructive jaundice, we have explored the potential positive effect of gut regulatory peptides bombesin (BBS) and neurotensin (NT) on the above-described parameters and on liver histology and oxidative stress. These factors exert a wide spectrum of actions on the gut-liver axis and they improve gastrointestinal mucosa integrity after various injurious insults. The results of our study showed that experimental obstructive jaundice results in portal and aortic endotoxaemia. In jaundiced rats, there was total loss of occludin expression in numerous enterocytes and this effect was most profound at the upper third of the villi, while a gradient of positivity existed from crypt to tip. Intestinal cell apoptosis in crypts was significantly increased, while mitotic activity was reduced. This imbalance of cell proliferation and death in crypts was accompanied by induction of mucosal atrophy, as evidenced by morphometrical analysis and decreased DNA and protein content. Moreover, obstructive jaundice induced intestinal oxidative stress demonstrated by increased lipid peroxidation, protein oxidation, GSSG, NPSSR, PSSP and reduction of GSH. Administration of BBS or NT significantly reduced portal and systemic endotoxaemia. These agents restored occludin expression in the intestinal epithelium to the control state, significantly reduced apoptosis and oxidative stress and reversed mucosal atrophy. Moreover, both agents significantly ameliorated liver injury, as demonstrated by improvement of obstructive cholangiopathy, reduction of hepatic oxidative stress and prevention of neutrophilic accumulation in portal tracts. Absence of intraluminal bile deprives the gut from its bacteriostatic, endotoxin-neutralizing and mucosal-trophic effect leading to increased intestinal bacterial and endotoxin load and mucosal atrophy. These alterations promote bacterial and endotoxin translocation into portal circulation and subsequently, through a decreased clearance capacity of Kupffer cells because of cholestasis, into systemic circulation. Systemic endotoxemia activates a systemic inflammatory response, which is associated with dysfunction of remote organs, while it further aggravates intestinal barrier dysfunction and cholestatic liver injury. Endotoxin and bile acids represent important sources of reactive oxygen species formation. We have demonstrated increased intestinal oxidative stress in obstructive jaundice, which possibly contributes to induction of apoptosis and inhibition of cell proliferation in intestinal crypts, leading to mucosal atrophy. Another novel finding of this study is that the intestinal paracellular barrier in jaundiced rats is disrupted, as evidenced by loss of expression of the key tight junction-associated protein occludin in approximately 50% of enterocytes at the upper third of the villi. Therefore, the opened paracellular route may significantly contribute to the escape of endotoxin from the intestinal lumen into portal circulation. Endotoxemia, systemic release of inflammatory mediators and intestinal oxidative stress are possibly associated with decreased occludin expression. A possible explanation for the gradient of occludin expression from crypt to tip is that the cells at the tip of the villi have been exposed for a longer duration to the oxidative intestinal environment of jaundiced rats since epithelial renewal takes place from crypt to tip. Gut regulatory peptides, BBS and NT, acting either directly, through specific receptors located in intestinal epithelial cells, or indirectly, through improvement of intestinal microcirculation, prevent the above-described cellular and biochemical alterations of the intestinal mucosa, leading to lower portal and systemic endotoxin concentrations. Moreover, exerting an antioxidant effect on the liver as well, they prevent two major factors in the promotion of cholestatic liver injury, oxidative stress and endotoxemia, leading to significant amelioration of obstructive cholangiopathy. In conclusion, the results of the present study show that obstructive jaundice-induced gut barrier dysfunction is associated with regional loss of occludin expression in the intestinal epithelium, increased intestinal oxidative stress and induction of apoptosis / inhibition of proliferation in crypts leading to intestinal atrophy. Gut regulatory peptides BBS and NT exerting beneficial effects on these cellular and biochemical alterations of the intestinal mucosa prevent portal and systemic endotoxaemia. Moreover, these factors exert a protective action on portal tract architecture and hepatic oxidative stress. The combined beneficial effects of regulatory peptides on intestinal barrier dysfunction and endotoxemia, which account for septic complications and dysfunction of remote organs, and on liver oxidative status and histology, provide a novel therapeutic approach for obstructive jaundice. However, further investigation to elucidate the details of the functional mechanisms and possible side effects of BBS and NT are needed before any clinical application.