1 |
Μελέτη ενδοτοξιναιμίας και βακτηριακής μετακίνησης στον πειραματικό αποφρακτικό ίκτερο. Η επίδραση χορήγησης ανοσοθρεπτικών αμινοξέωνΜαργαρίτης, Βασίλειος Γρ. 16 December 2008 (has links)
Οι ασθενείς με αποφρακτικό ίκτερο έχουν αυξημένη συχνότητα επιπλοκών
και θανάτου ιδιαιτέρως μετά από επεμβατικούς διαγνωστικούς ή
θεραπευτικούς χειρισμούς. Ο νετερικός βλεννογόνος αποτελεί ανατομικό και
λειτουργικό φραγμό ο οποίος περιορίζει εντός του αυλού τα βακτηρίδια και τις
ενδοτοξίνες εμποδίζοντας τους την δίοδο στη συστηματική κυκλοφορία και την
διασπορά τους. Υπάρχουν όμως παθολογικές καταστάσεις κατά τις οποίες ο
εντερικός βλεννογόνος ανεπαρκεί επιτρέποντας την είσοδο στην κυκλοφορία
και την διασπορά ενδοτοξινών και ενερικών μικροβίων – το φαινόμενο είναι
γνωστό με τον όρο βακτηριακή μετακίνηση (bacterial translocation) – με
αποτέλεσμα σηπτικές επιλοκές, ανεπάρκεια πολλαπλών οργάνων και υψηλή
θνητότητα. Πειραματικές και κλινικές μελέτες έδειξαν ότι ο αποφρακτικός
ίκτερος προκαλεί δυσλειτουργία του βλεννογόνιου εντερικού φραγμού με
αποτέλεσμα την ενδοτοξιναιμία και βακτηριακή μετακίνηση που
διαδραματίζουν κεντρικό ρόλο στην ανάπτυξη επιπλοκών στους ασθενείς με
αποφρακτικό ίκτερο.
Η έκθεση στην ενδοτοξίνη είναι σημαντική γιά την ανάπτυξη του
ανοσοποιητικού συστήματος του ξενιστή, αλλά όταν εκτεθεί σε υψηλές
συγκεντρώσεις τα αποτελέσματα είναι επιβλαβή. Υπό φυσιολογικές συνθήκες
ο εντερικός φραγμός εμποδίζει την δίοδο των μικροβίων στο στείρο
περιβάλλον της περιτοναικής κοιλότητας, της πυλαίας φλέβας και της
συστηματικής κυκλοφορίας. Στο ήπαρ ο πληθυσμός των κυττάρων Kuppfer
αποτελεί τον κύριο όγκο του δικτυοενδοθηλιακού συστήματος κι είναι
στρατηγικά τοποθετημένος στην συμβολή του συστήματος της πυλαίας για
την εξουδετέρωση κι απομάκρυνση ενδοτοξινών και βακτηριδίων της πυλαίας.
Λειτουργικές διαταραχές είτε του εντερικού βλεννογόνου είτε των κυττάρων
Kuppfer -λόγω κατασταλμένης εκκαθαριστικής ικανότητας εξαιτίας της
χολόστασης - έχει ως αποτέλεσμα την διαφυγή ενδοτοξινών και μικροβίων
αρχικά στους μεσεντέριους λεμφαδένες, στην πυλαία και στην συνέχεια μέσω
της συστηματικής κυκλοφορίας σε απομακρυσμένα όργανα.
Ο σκοπός της διατριβής αυτής είναι η επιβεβαίωση και η μελέτη της
ενδοτοξαιμίας και βακτηριακής μετακίνησης στο πειραματικό μοντέλο του αποφρακτικού ικτέρου , καθως και η προσπάθεια αποτροπής του φαινομένου
μέσω χορήγησης τροφικών κι ανοσοδιεγερτικών παραγόντων και
συγκεκριμένα γλουταμίνης κι αργινίνης.
Τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης επιβεβαίωσαν την ύπαρξη
πυλαίας και συστηματικής ενδοτοξιναιμίας και βακτηριακής μετακίνησης στην
εξωηπατική απόφραξη των χοληφόρων. Παρατηρήθηκε επίσης αύξηση της
απόπτωσης στον εντερικό βλεννογόνο όπως τεκμηριώθηκε με βάση την
μορφομετρική ανάλυση και τις μετρήσεις DNA και πρωτείνης, μηχανισμός που
οδηγεί στην περαιτέρω ατροφία του βλεννογόνου πιθανώτατα μέσω
διαταραχής στην αναλογία κυτταρικού πολλαπλασιασμού και κυτταρικού
θανάτου.
Η γλουταμίνη διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στον εντερικό μεταβολισμό,
δομή και λειτουργία όπως και σε αλλα ταχέως πολλαπλασιαζόμενα κύτταρα Η
χορήγησή της φαίνεται να ελαττώνει την ΒΜ και να βελτιώνει την επιβίωση σε
αρκετά μοντέλλα σήψης εντερικής προελεύσεως πιθανώς με τροφική δράση
στον εντερικό βλεννογόνο και στα κύτταρα του ανοσοποιητικού
Η αργινίνη, ειναι σημαντικό αμινοξύ για την λειτουργια των
λεμφοκυττάρων και βελτιώνει την κυτταρική απάντηση του ανοσοποιητικού
όταν χορηγηθεί τοσο σε ανθρώπους όσο και σε πειραματοζωα. Η αργινίνη
όμως, επιπλέον συγκεντρώνει το ενδιαφέρον των μελετητών γιατι αποτελεί
πρόδρομο μόριο του μονοξειδίου του αζώτου, μόριο με πολλαπλές
λειτουργίες τόσο στην ανοσία και φλεγμονή όσο και στη εντερική
διαπερατότητα και βακτηριακή μετακίνηση
Η χορήγηση των δύο αυτών ανοσοθρεπτικών αμινοξέων μείωσε την
ενδοτοξιναιμία και βακτηριακή μετακίνηση δρώντας πιθανώς τόσο στο
ανοσοποιητικό σύστημα όσο και στην ακεραιότητα του εντερικού βλεννογόνου
με μείωση της απόπτωσης και στην περίπτωση της γλουταμίνης παράλληλη
αύξηση του κυτταρικού πολλαπλασιασμού, όπως αναδείχθηκε στην μέτρηση
των μιτώσεων και στην αύξηση του εντερικού DNA και πρωτείνης. Σε
περιπτώσεις εξωηπατικής απόφραξης των χοληφόρων έχει παρατηρηθεί
σημαντική καταστολή του ανοσοποιητικού συστήματος με επίδραση τόσο στα
Τ-κύτταρα όσο και στα κύτταρα Kuppfer. Προηγούμενες αναφορές στη
δυσλειτουργία της κυτταρικής ανοσίας εισηγούνται ότι η καταστολή της
δραστηριότητας των Τ-κυττάρων έχουν άμεσο αποτέλεσμα στη συστηματική ενδοτοξιναιμία, ενώ η καταστολή του μιτογονικού ερεθίσματος των Τ-
κυττάρων συμβαίνει δευτερογενώς ως αποτέλεσμα βακτηριακής μετακίνησης.
Στη δική μας μελέτη η χορήγηση των ανοσοθρεπτικών αυτών πεπτιδίων
ελάττωσε την βακτηριακή μετακίνηση και βελτίωσε σημαντικά τις ιστολογικές
αλλοιώσεις που προκαλεί η εξωηπατική χολόσταση στα πυλαία διαστήματα
του ήπατος με πιθανώτερο αιτιοπαθογενετικό μηχανισμό την μείωση της
ενδοτοξιναιμίας στην πυλαία φλέβα.
Συμπερασματικά τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης επιβεβαιώνουν
την ενδοτοξιναιμία και βακτηριακή μετακίνηση στον πειραματικό αποφρακτικό
ίκτερο και δείχνουν πως η χορήγηση ανοσοθρεπτικών αμινοξέων όπως η
γλουταμίνη και αργινίνη περιορίζουν το φαινόμενο με παράλληλη βελτίωση
της ιστολογικής εικόνας τόσο τού ήπατος όσο και του λεπτού εντέρου. / Invasive diagnostic and therapeutic procedures in the presence of
obstructive jaundice are associated with a high morbidity and mortality rate,
primarily due to septic complications and renal impairement. Bacterial
translocation is known as the passage of viable bacteria or endotoxins from
the gut to the mesenteric lymph nodes and other organs which may
commence or exacerbate the septic state.
This study was undertaken to investigate the influence of experimental
obstructive jaundice in wistar rats on portal and systematic (aortal)
endotoxaemia, on bacterial translocation (ΒΤ) to mesenteric lymph nodes and
distant organs, and on liver and ileal histology and apoptosis. In addition, in
an attempt for therapeutic intervention we have explored the possible
beneficial effect of immunonutrition in obstructive jaundice by administration of
glutamine or arginine per os.
The amino-acid glutamine although non essential and in abundance, is
required as an enterocyte fuel while it seems to possess anabolic properties
for the liver, skeletal muscle, intestinal mucosa and the immune system (e.g.
lymphocytes, macrophages) and its supplementation has resulted in beneficial
clinical outcomes. Glutamine supplements have been used to protect the
intestinal mucosa and enhance the immune system. Various authors have
postulated that glutamine may prevent or attenuate BT.
Arginine plays an important role in many functions including protein
synthesis and katabolism. Arginine is important in the function of lymphocytes
and improves cellular immune response when administered. In addition it is
the sole precursor amino acid in the generation of the immunity-enhancing
agent nitric oxide (NO) by NO-synthase. In animals and humans in sepsis
plasma L-arginine concentrations are markedly low, may become an
indispensable amino acid, and low arginine concentrations are correlated with
a worse prognosis. Arginine deficiency was demonstrated in bile duct ligated
rats. Dietary L- arginine has been shown to enhance the immune system and
wound healing.
In obstructive jaundice the absence of intraluminal bile deprives the gut
from its bacteriostatic, endotoxin neutralizing and mucosal trophic effect
leading to increased intestinal bacterial and endotoxin load together with
mucosal atrophy. These alterations promote bacterial and endotoxin
translocation into the portal circulation and subsequently, through a decreased
clearance capacity of Kupffer cells due to cholestasis, into the systemic
circulation. Systemic endotoxaemia activates further a systemic inflammatory
response, with dysfunctions of remote organs which in a vicious circle
aggrevates the intestinal barrier dysfunction and liver injury.
Sevenry-five male Wistar rats were randomly divided in four groups (15
each): I controls, II sham operated, III bile duct ligation (BDL), IV BDL +
glutamine (3%in drinking water) and V BDL + arginine (2% in drinking water).
Ileal samples for histology, DNA and protein content, liver biopsies,
mesenteric lymph nodes (MLN) for cultures, portal and systemic blood
samples for endotoxin measurements were obtained 10 days later.
Compared to control, a significant increase in contaminated MLN and liver
samples and in endotoxaemia was noted in group III (P < 0.01) which was
significantly reduced in group IV and V (P < 0.05). Group IV presented also a
significantly higher number of mitoses/crypt (M/c) , less apoptotic body counts
(as did group V) and a higher DNA content compared to group III (P < 0.05).
Liver biopsies from group III displayed typical changes of large duct
obstruction that were significantly improved after glutamine or arginine
treatment, with decreased ductular proliferation.
Two main features highlight the forementioned dual role of the liver in
sepsis: the first is the importance of the liver blood supply and particularly the
portal flow, which arises from the splachnomesenteric vascular bed, a region
especially subject to vasoconstriction and bacterial translocation. The second
is the cellular heterogenicity of the liver, which is mainly hepatocytes, Kupffer
cells, and endothelial sinusoidal cells. All of these cell types are involved in
the immune, anti-infectious, and metabolic responses through multiple cell
cross-talk and interactions. We had a beneficial effect on alterations of portal
triads in the liver of glutamine or arginine supplemented rats. The
mechanisms involved are not fully elucidated but possible explanations could be either the reduction of BT or an immunostimulatory up regulation by
administered two immunonutrients.
In conclusion, the present study verifies the increased incidence of
bacterial and endotoxin translocation in experimental obstructive jaundice.
Apoptosis in the small bowel of bile duct ligated rats is also increased. Oral
administration of glutamine or arginine was shown to reduce both BT and
endotoxaemia, improved histology in the terminal ileum and liver and also
decreased apoptosis in the small bowel in extrahepatic experimental jaundice.
These findings offer further insight in the pathophysiology of obstructive
jaundice and suggest important biological effects of immunonutrition.
Understanding the pathophysiology of barrier alterations in obstructive
jaundice at the cellular and molecular level will allow novel treatment
approaches and a better prognosis for patients in clinical settings.
|
2 |
Εντερική διαπερατότητα στον πειραματικό αποφρακτικό ίκτερο : κυτταρικές και βιοχημικές μεταβολές του εντερικού βλεννογόνου και επίδραση των ρυθμιστικών εντερικών πεπτιδίων Boinbesin και NeutrotensinΑσημακόπουλος, Στυλιανός Φ. 25 June 2007 (has links)
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.
|
Page generated in 0.0217 seconds