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Universiẗat, Diss--Gießen, 2000. / Zsfassung in dt. und engl. Sprache.

Bei Schweinen lassen sich im Anfangsteil des Dickdarms hohe Konzentrationen an Histamin nachweisen. Zum einen wird viel exogenes Histamin in der Ingesta durch Bakterien gebildet. Zum anderen befindet sich im proximalen Kolon viel endogenes Histamin, welches in verschiedenen Populationen von Mastzellen gespeichert ist. Beide Histaminquellen stellen eine potenzielle Gefahr für die Gesundheit des Tieres dar. Sollte Histamin in den vorhandenen Mengen in die Blutzirkulation übertreten, müsste mit dem Tod des Tieres gerechnet werden. Da unter normalen Bedingungen bei Schweinen keine pathophysiologischen Reaktionen auf die hohen Histaminkonzentrationen im Darm beobachtet werden können, muss auf eine effektive Darmbarriere geschlossen werden. Weil weder diese Barriere bisher untersucht wurde, noch bekannt war, welche Wirkung Histamin in diesem Darmteil des Schweins besitzt, sollte in dieser Arbeit Wirkung, Permeation und Katabolismus von Histamin an isolierten Epithelien des proximalen Kolons mit Hilfe der Ussing-Kammer-Technik untersucht werden. Die Zugabe von Histamin zur serosalen Seite der Epithelien führte zu einem schnellen Anstieg des Kurzschlussstroms. Im Gegensatz zu zahlreichen anderen Untersuchungen an Darmepithelien, in denen eine H1-vermittelte Wirkung von Histamin gefunden wurde, wurde die Wirkung am proximalen Kolon des Schweins über H2-Rezeptoren vermittelt. Die Änderung des Kurzschlussstroms nach Histaminzugabe resultierte aus einer Chloridsekretion. Eine Chloridsekretion scheint somit eine generelle Wirkung von Histamin auf Darmepithelien zu sein, unabhängig von der Art des Wirkungs-vermittelnden Rezeptortyps. Histamin wurde aus den Epithelpräparationen spontan und nach Stimulation von Mastzellen freigesetzt. Obwohl nach Mastzellstimulation eine hohe Histaminfreisetzung beobachtet werden konnte, war dieses Histamin nicht an der sich aus der Stimulation ergebenen elektrophysiologischen Reaktion des Epithels beteiligt. In Fluxstudien mit radiaktiv markiertem Histamin wurde eine konzentrationsabhängige Histaminpermeation über das Epithel festgestellt. Diese Permeation ist von mukosal nach serosal scheinbar parazellulär lokalisiert. Dagegen scheint bei der Permeation von serosal nach mukosal ein transzellulärer Anteil vorhanden zu sein, da eine aktive Sekretion von Histamin in das Darmlumen festgestellt werden konnte. Während der Permeation von Histamin über das Epithel wurde in Abhängigkeit von der vorgegebenen Konzentration zwischen 80% und 100% des permeirenden Histamins verstoffwechselt. Somit besteht eine effektive Darmbarriere gegenüber exogenem Histamin, die sich aus einer geringen Permeation und einer hohen intraepithelialen Verstoffwechselung von Histamin zusammensetzt. Beide für den Abbau von Histamin in Frage kommenden Enzyme, Diaminoxidase (DAO) und Histamin-N-Methyltransferase (HNMT), sind am Katabolismus von Histamin beteiligt. Während in der Literatur die DAO als das „bedeutendste Enzym des Histaminkatabolismus am Darm“ angegeben wird, ist am proximalen Kolon des Schweins die HNMT wichtiger für den Histaminabbau. Beide Enzyme bewerkstelligen sowohl den Abbau von endogen freigesetztem Histamin als auch von transepithelial permeierendem Histamin. Somit hätte eine Hemmung dieser Enzyme, die durch eine Vielzahl von Stoffen, darunter gebräuchliche Arzneimittel, hervorgerufen werden kann, dramatische Konsequenzen. In diesem Fall würde der Körper in hohen Maßen sowohl von endogenem als auch von exogenem Histamin aus dem Darm belastet werden. / In the oral part of pig large intestine, high amounts of luminal histamine can be found due to bacterial production. Further more, histamine is abundantly present in the intestinal wall, where it is stored in different populations of mast cells. Both sources of histamine, exogenous and endogenous, are very dangerous for the body, because histamine is able to elicit systemic effects when it is spilt over in the systemic circulation. Under normal conditions no pathophysiological reactions can be observed in pigs due to the high amounts of histamine in the gut. Therefore, it must be concluded that there is a very effective barrier against luminal histamine. However, neither the barrier function has been characterized yet, nor is there any data available on the action of histamine in this part of the porcine gut. Therefore, the aim of this study was to investigate the effect, permeation and catabolism of histamine in isolated epithelia of the proximal colon by using the Ussing chamber technique. Addition of histamine to the serosal side induced a rapid rise in short-circuit current. In contrast to many studies investigating the action of histamine in other gut epithelia, in the pig proximal colon histamine acts via H2 receptors. Histamine induced a chloride secretion, which seems to be a common mechanism of gut epithelia, independent from histamine receptor type involved. Endogenous histamine was liberated spontaneously from the epithelia in small amounts. High amounts of histamine were found after a mast cell stimulation. However, this histamine did not participate in a concurrent electrophysiological reaction of the epithelia. In flux studies with radioactively labeled histamine, a transepithelial permeation of histamine was observed in a dose dependent manner. This permeation was located on the paracellular pathway in the mucosal-to-serosal direction. In the serosal-to-mucosal direction a, at least in part, transcellular pathway must be concluded from the observed histamine secretion into the gut lumen. Among 80% and 100% of histamine was catabolised dose-dependently during permeation. Therefore, the very effective gut barrier against histamine is based on a low paracellular permeation and a high intraepithelial catabolism of histamine. The histamine-degrading enzymes, diamine oxidase (DAO) and histamine N-methyltransferase (HNMT), took both part in the catabolism of histamine. While in literature DAO is called “the bottleneck of histamine degradation in the gut”, HNMT seems to be more significant in pig proximal colon. DAO and HNMT are important for the catabolism of exogenous and endogenous histamine. Therefore, inhibition of these enzymes, which is possible by numerous drugs, would have dramatic consequences. In that case, high amounts of histamine would be able to reach the systemic circulation.

Bei Schweinen lassen sich im Anfangsteil des Dickdarms hohe Konzentrationen an Histamin nachweisen. Zum einen wird viel exogenes Histamin in der Ingesta durch Bakterien gebildet. Zum anderen befindet sich im proximalen Kolon viel endogenes Histamin, welches in verschiedenen Populationen von Mastzellen gespeichert ist. Beide Histaminquellen stellen eine potenzielle Gefahr für die Gesundheit des Tieres dar. Sollte Histamin in den vorhandenen Mengen in die Blutzirkulation übertreten, müsste mit dem Tod des Tieres gerechnet werden. Da unter normalen Bedingungen bei Schweinen keine pathophysiologischen Reaktionen auf die hohen Histaminkonzentrationen im Darm beobachtet werden können, muss auf eine effektive Darmbarriere geschlossen werden. Weil weder diese Barriere bisher untersucht wurde, noch bekannt war, welche Wirkung Histamin in diesem Darmteil des Schweins besitzt, sollte in dieser Arbeit Wirkung, Permeation und Katabolismus von Histamin an isolierten Epithelien des proximalen Kolons mit Hilfe der Ussing-Kammer-Technik untersucht werden. Die Zugabe von Histamin zur serosalen Seite der Epithelien führte zu einem schnellen Anstieg des Kurzschlussstroms. Im Gegensatz zu zahlreichen anderen Untersuchungen an Darmepithelien, in denen eine H1-vermittelte Wirkung von Histamin gefunden wurde, wurde die Wirkung am proximalen Kolon des Schweins über H2-Rezeptoren vermittelt. Die Änderung des Kurzschlussstroms nach Histaminzugabe resultierte aus einer Chloridsekretion. Eine Chloridsekretion scheint somit eine generelle Wirkung von Histamin auf Darmepithelien zu sein, unabhängig von der Art des Wirkungs-vermittelnden Rezeptortyps. Histamin wurde aus den Epithelpräparationen spontan und nach Stimulation von Mastzellen freigesetzt. Obwohl nach Mastzellstimulation eine hohe Histaminfreisetzung beobachtet werden konnte, war dieses Histamin nicht an der sich aus der Stimulation ergebenen elektrophysiologischen Reaktion des Epithels beteiligt. In Fluxstudien mit radiaktiv markiertem Histamin wurde eine konzentrationsabhängige Histaminpermeation über das Epithel festgestellt. Diese Permeation ist von mukosal nach serosal scheinbar parazellulär lokalisiert. Dagegen scheint bei der Permeation von serosal nach mukosal ein transzellulärer Anteil vorhanden zu sein, da eine aktive Sekretion von Histamin in das Darmlumen festgestellt werden konnte. Während der Permeation von Histamin über das Epithel wurde in Abhängigkeit von der vorgegebenen Konzentration zwischen 80% und 100% des permeirenden Histamins verstoffwechselt. Somit besteht eine effektive Darmbarriere gegenüber exogenem Histamin, die sich aus einer geringen Permeation und einer hohen intraepithelialen Verstoffwechselung von Histamin zusammensetzt. Beide für den Abbau von Histamin in Frage kommenden Enzyme, Diaminoxidase (DAO) und Histamin-N-Methyltransferase (HNMT), sind am Katabolismus von Histamin beteiligt. Während in der Literatur die DAO als das „bedeutendste Enzym des Histaminkatabolismus am Darm“ angegeben wird, ist am proximalen Kolon des Schweins die HNMT wichtiger für den Histaminabbau. Beide Enzyme bewerkstelligen sowohl den Abbau von endogen freigesetztem Histamin als auch von transepithelial permeierendem Histamin. Somit hätte eine Hemmung dieser Enzyme, die durch eine Vielzahl von Stoffen, darunter gebräuchliche Arzneimittel, hervorgerufen werden kann, dramatische Konsequenzen. In diesem Fall würde der Körper in hohen Maßen sowohl von endogenem als auch von exogenem Histamin aus dem Darm belastet werden. / In the oral part of pig large intestine, high amounts of luminal histamine can be found due to bacterial production. Further more, histamine is abundantly present in the intestinal wall, where it is stored in different populations of mast cells. Both sources of histamine, exogenous and endogenous, are very dangerous for the body, because histamine is able to elicit systemic effects when it is spilt over in the systemic circulation. Under normal conditions no pathophysiological reactions can be observed in pigs due to the high amounts of histamine in the gut. Therefore, it must be concluded that there is a very effective barrier against luminal histamine. However, neither the barrier function has been characterized yet, nor is there any data available on the action of histamine in this part of the porcine gut. Therefore, the aim of this study was to investigate the effect, permeation and catabolism of histamine in isolated epithelia of the proximal colon by using the Ussing chamber technique. Addition of histamine to the serosal side induced a rapid rise in short-circuit current. In contrast to many studies investigating the action of histamine in other gut epithelia, in the pig proximal colon histamine acts via H2 receptors. Histamine induced a chloride secretion, which seems to be a common mechanism of gut epithelia, independent from histamine receptor type involved. Endogenous histamine was liberated spontaneously from the epithelia in small amounts. High amounts of histamine were found after a mast cell stimulation. However, this histamine did not participate in a concurrent electrophysiological reaction of the epithelia. In flux studies with radioactively labeled histamine, a transepithelial permeation of histamine was observed in a dose dependent manner. This permeation was located on the paracellular pathway in the mucosal-to-serosal direction. In the serosal-to-mucosal direction a, at least in part, transcellular pathway must be concluded from the observed histamine secretion into the gut lumen. Among 80% and 100% of histamine was catabolised dose-dependently during permeation. Therefore, the very effective gut barrier against histamine is based on a low paracellular permeation and a high intraepithelial catabolism of histamine. The histamine-degrading enzymes, diamine oxidase (DAO) and histamine N-methyltransferase (HNMT), took both part in the catabolism of histamine. While in literature DAO is called “the bottleneck of histamine degradation in the gut”, HNMT seems to be more significant in pig proximal colon. DAO and HNMT are important for the catabolism of exogenous and endogenous histamine. Therefore, inhibition of these enzymes, which is possible by numerous drugs, would have dramatic consequences. In that case, high amounts of histamine would be able to reach the systemic circulation.

Schweine werden mit hohen Mengen an Histamin konfrontiert, die sich im Lumen ihres Dickdarmes befinden. Dieses Histamin ist einerseits als endogenes Histamin in Mastzellen in der Tela submucosa gespeichert. Andererseits wird durch die bakterielle Synthese exogenes Histamin im Darmchymus angereichert. Dabei kann die Histaminkonzentration im Darmlumen bis zu 105-fach größer sein als im Blut. Da ein Übertritt von Histamin in die Zirkulation zur Schocksymptomatik bis hin zum Tode führen würde, ist anzunehmen, dass das Darmepithel der Schweine eine Histaminintoxikation verhindert. Zur Klärung dieser Annahme wurden In vitro Untersuchungen an Darmepithelien des proximalen Kolons vom Schwein mit Hilfe der Ussingkammer-Technik durchgeführt. Unter gradientenfreien Bedingungen war die Hist-rad-Fluxrate (enthält sowohl natives Histamin als auch dessen radioaktiv-markierte Stoffwechselprodukte) von der serosalen zur mukosalen (SM) Epithelseite signifikant höher als die Fluxrate von der mukosalen zur serosalen (MS) Epithelseite. Das deutet auf eine Sekretion von Histamin und/oder seinen Kataboliten über das Darmepithel hin. Die Differenz zwischen der SM- und der MS-Fluxrate verschwand nach der serosalen Zugabe von 1-Methyl-4-phenylpyridinium (MPP), ein organisches Kation. Die Hist-rad-Sekretion beruht somit wesentlich auf der Effizienz basolateraler Aufnahmemechanismen für Histamin. Vergleichend durchgeführte Fluxstudien mit Cholin (ein anderes organisches Modellkation) deuten auf eine vorwiegend passive Permeation von Cholin über das Dickdarmepithel hin. Um detailliert erfassen zu können, inwieweit die Histaminverstoffwechselung beim Übertritt über das Epithel eine Rolle spielt, wurde eine HPLC-Methode entwickelt, die es ermöglicht, sowohl Histamin als auch sein Abbauprodukt 1-Methyhistamin (1-MH) in derselben Probe zu bestimmen. Die Methode beruht auf einer zeitsparenden on-line Derivatisierung von Histamin und 1-MH mit ortho-Phtaldialdehyd (OPA). Die funktionellen Studien zeigen, dass Histamin bei seiner Permeation sowohl in MS- als auch in SM-Richtung, zu einem hohen Prozentsatz vom Darmepithel verstoffwechselt wird. Der Umfang der Verstoffwechselung konnte durch die Anwesenheit von Amodiaquin (AD), einem Hemmstoff der Histamin-N-Methyltransferase (HNMT) signifikant mehr reduziert werden als durch eine Hemmung der Diaminoxidase (DAO) mit Aminoguanidin (AG). Die Hist-rad-Fluxrate wurde von den verschiedenen Substanzzugaben nicht beeinflusst. Anhand der gleichzeitigen Bestimmung von 1-MH und Histamin konnte festgestellt werden, dass die serosale Appearance von 1-MH durch die Hemmung der HNMT durch AD signifikant vermindert werden konnte, während die Blockade der DAO durch AG zu einem signifikanten Anstieg führte. Diese Ergebnisse belegen die unmittelbare Beteiligung der HNMT und der DAO an der Histaminverstoffwechselung im porcinen Dickdarmepithel. 1-MH konnte nur auf der serosalen Epithelseite detektiert werden. Ungeachtet der Versuchsgruppen war die serosale Appearance von 1-MH immer größer, wenn Histamin auf der serosalen statt der mukosalen Epithelseite zugesetzt worden war. Das unterstützt die Annahme eines effizienten basolateralen Aufnahmemechanismus für Histamin. Bei Versuchen zur intraepithelialen Kompartimentierung der Histaminverstoffwechselung zeigte sich, dass 1-MH in den Proben kaum noch nachzuweisen war, wenn der vesikuläre Transport durch N-Ethylmaleimid (NEM) gehemmt worden war. Auch die Präsenz von AG zusätzlich zu NEM erhöhte nicht die Appearance von 1-MH. AG alleine führte zu einem Anstieg der 1-MH-Appearance. Daraus kann die Schlussfolgerung gezogen werden, dass 1-MH zur DAO in Vesikel geschleusst und dort der Verstoffwechselung zugeführt wird. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass das Darmepithel in der Lage ist, Histamin zu sezernieren. Dadurch kann endogen freigesetztes Histamin nach mukosal abgegeben werden. Gegenüber exogenem Histamin schützt das Darmepithel den Säugetierorganismus dadurch, dass es durch seine Dichtigkeit kaum Histamin von mukosal auf die Blutseite gelangen lässt. Die Mengen an Histamin, die trotzdem nach serosal gelangen, werden zum großen Teil von serosal in die Zellen aufgenommen. Im Darmepithel der Schweine findet sodann eine sequenzielle Histaminverstoffwechselung statt. Zuerst wird Histamin von der HNMT zu 1-MH umgesetzt und dann wird vor allem 1-MH durch die DAO weiter abgebaut. Damit kommt der HNMT eine entscheidende Rolle bei der Entgiftung von Histamin zu. Der oxidative Abbau von 1-MH scheint in vesikulären Strukturen der Zellen stattzufinden.

Icke-steroida antiinflammatoriska läkemedel (NSAID) är ett samlingsnamn för olika antipyretiska, analgetiska och antiinflammatoriska läkemedel och är bland de mest använda läkemedlen i världen. Dock kan användning av NSAID leda till magsår. I denna litteraturstudie undersöks effekten av PPI respektive H2RA vid behandling och förebyggande av NSAID-inducerat magsår. Med hjälp av databasen PubMed valdes fem kliniska studier ut. De rapporterade resultaten analyserades noga och sammanställdes. Resultatet i de olika studierna tyder på att PPI är 5 till 15 % mer effektiv än H2RA med avseende på effekt vid behandling av NSAID-inducerat magsår och att PPI är 10 % mer effektiv än H2RA med avseende på effekt vid förebyggandet av NSAID-inducerat magsår. / Non-steroidal anti-inflammatory drug (NSAID) is a collective name for various antipyretic, analgesic and anti-inflammatory drugs and are among the most used drugs in the world. However, the use of NSAIDs can lead to gastric ulcers. In this literature study, the effects of PPI and H2RA, respectively, in the treatment and prevention of NSAID-induced gastric ulcer are studied. Five clinical studies were selected using the PubMed database. The reported results were carefully analyzed and compiled. The results in the different studies indicate that PPI is 5 to 15% more effective than H2RA in terms of efficacy in the treatment of NSAID-induced gastric ulcer and that PPI is 10% more effective than H2RA in terms of efficacy in the prevention of NSAID-induced gastric ulcer.