Abstract The aims of this study were to investigate the clinical features, the endoscopic and histological abnormalities of ileocolonic and gastroduodenal mucosa and immunogenetic background of microscopic colitis (MC) and its subtypes collagenous colitis (CC) and lymphocytic colitis (LC). 30 patients with CC and 54 with LC were examined with different control groups used according to the study. The mean age at diagnosis was in the sixties in both CC and LC, with a female preponderance in both Autoimmune conditions such as celiac diseased (CD) were common in MC. Bronchial asthma associated with LC. Lactose intolerance associated with MC but colonic diverticulosis was rare. Ileal histological changes were common in MC. Focal gastritis did not associate with MC. Lymphocytic gastritis was found only in LC. Gastric endoscopic erosions were more prevalent in CC than in LC. The age at diagnosis of MC was higher in H. pylori positive than negative patients. The patients with MC had shorter duodenal villi than controls even when patients with CD were excluded. HLA-DR3-DQ2 haplotype and TNF2 allele carriage were more frequent in patients with MC compared to controls. The genotype GG of IL-6-174 was more prevalent in MC compared to the controls. IL-6 genotype did not associate with the serum IL-6 concentration. The concentration of IL-6 was higher in patients with CC than in LC. In conclusion, in addition to colonic typical inflammation, histological abnormalities were detected also in gastric, duodenal and ileal mucosa. CD was common in MC, but there was no association with specific types of gastritis. HLA association was found in MC. Polymorphism in the proinflammatory IL-6-174 gene displayed a possible association with MC. Although CC and LC share many clinical features, the differences in the occurrence of immune conditions, gastric abnormalities and IL-6 response point to differences in their pathogenesis. / Tiivistelmä Tutkimuksen tavoitteena oli tutkia mikroskooppisen koliitin sekä sen alaryhmien, kollageenikoliitin ja lymfosyyttisen koliitin kliinisiä piirteitä, mahalaukun ja ohutsuolen limakalvon muutoksia sekä immunogeneettistä taustaa. Tutkimukseen osallistui 30 kollageeni- ja 54 lymfosyyttikoliittipotilasta sekä verrokkeja. Sekä kollageenikoliitti että lymfosyyttinen koliitti diagnosoitiin keskimäärin 50–60 v iässä, ja molemmissa tautiryhmissä naisia oli enemmän kuin miehiä. Autoimmuunisairaudet kuten keliakia olivat yleisiä liitännäissairauksia. Astmaa esiintyi lymfosyyttistä koliittia sairastavilla verrokkeja enemmän. Laktoosi-intoleranssi oli yleistä, mutta paksusuolen divertikuloosia oli harvoin mikroskooppista koliittia sairastavilla potilailla. Ileumin muutokset olivat yleisiä. Mikroskooppinen koliitti ei assosioitunut fokaaliseen gastriittiin. Lymfosyyttigastriittia todettiin vain lymfosyyttisessä koliitissa. Mahalaukun eroosioita esiintyi enemmän kollageenikoliitissa kuin lymfosyyttisessa koliitissa. Mikroskooppinen koliitti ilmeni iäkkäämpänä niillä, joilla todettiin helikobakteeri. Pohjukaissuolen suolinukka oli keliakiasta riippumatta matalampaa kuin verrokeilla. HLA-DR3-DQ2 haplotyyppiä, TNF-2 alleelia ja IL-6-174-GG genotyyppiä esiintyi enemmmän mikroskooppista koliittia sairastavilla potilailla kuin verrokeilla. IL-6 genotyyppi ei vaikuttanut seerumin IL-6-pitoisuuteen. IL-6 pitoisuus oli korkeampi kollageenikoliitissa kuin lymfosyyttisessä koliitissa. Havainnot osoittavat, että mikroskooppisessa koliitissa limakalvomuutoksia on paksusuolen lisäksi myös muualla mahasuolikanavassa. Keliakia on tavallinen liitännäistauti. HLA-DR3-DQ2 on yleinen mikroskooppista koliittia sairastavilla myös ilman keliakiaa. IL-6-174-GG genotyypin yleisyys viittaa siihen, että tämä polymorfismi saattaa altistaa mikroskooppiselle koliitille. Vaikka kollageenikoliitti ja lymfosyyttinen koliitti ovat kliinisesti samankaltaisia sairauksia, erot tautiassosiaatioissa, mahan limakalvon muutoksissa ja seerumin IL-6-tasoissa viittaavat erilaisiin syntymekanismeihin.

Abstract Colectomy is performed in critically-ill patients who, for example, experience colonic ischemia following cardiac surgery or reconstruction of a ruptured aortic aneurysm, nonocclusive mesenteric ischemia with severe sepsis, or toxic megacolon due to Clostridium difficile infection. The present retrospective study was conducted in the mixed intensive care unit (ICU) of the Oulu University Hospital to clarify the clinical picture, effects of surgical treatment on organ functions and outcome in critically-ill patients treated with colectomy during 2000-2009. Their histologic and immunohistologic findings were compared with histologically normal colon walls of 34 controls operated for colon tumors. The annual incidence of colectomy in our ICU varied from 0.08% to 0.4%. The mean age of the study patients was 68.8 (sd 9.7) yrs. They had multiple organ failure in 60% and one-year mortality was 62%. One-year surivial from the hospital discharged patients was 91% (29/32). During preoperative period, increasing levels of serum lactate, an increase in the need for higher doses of norepinephrine, and neurologic SOFA subscore were associated with mortality. The histopathologic damage involves all layers of the colon wall being largely similar in sepsis, fulminant clostridium difficile infection and in ischemia after cardiovascular operations. The extent of epithelial damage of colonic epithelium correlated with clinical severity and outcome in the patients. Tight junction protein claudin-1 was down-regulated thoroughly of colonic epithelium, whereas claudin-2 was up-regulated only in the least affected areas. The number of proliferating epithelial cells of colonic epithelium, analyzed by Ki-67 expression, was higher in the worst affected areas in the study patients as compared to results of controls. The proportion of apoptotic cells analyzed by expression of M30 was larger in the worst damage area than in controls. Up-regulation of Toll-like receptor 9, as a part of innate immunity mechanism, in worst areas of colonic epithelium was higher in the surface epithelium compared with least affected areas and in crypts compared with control specimens. Colon ischemia in critically-ill patients is a pancolic phenomenon with life-threatening consequences. Histologic damage in the colon wall was similar irrespective of the underlying cause. Immunohistochemical characteristics resembled those described earlier in inflammatory bowel disease. / Tiivistelmä Leikkaukseen johtavaa tehohoitopotilaan koliittia esiintyy esimerkiksi sydän- ja verisuonileikkauksen jälkeen, yleistyneessä tulehdusreaktiossa sekä Clostridium difficile- infektiossa. Takautuvasti kerätyn tutkimuksen tavoitteena oli selvittää vuosina 2000–2009 Oulun Yliopistollisen sairaalan päivystysteho-osastolla hoidettujen potilaiden koliitin kliininen taudinkuva, kirurgisen hoidon vaikutus elinvaurioihin, ennuste ja histologiset ja immunohistologiset löydökset. Leikkauksella hoidettujen potilaiden histopatologisia ja immunohistologisia tutkimustuloksia verrattiin 34:ään histologisesti normaaliin suolinäytteeseen, jotka oli otettu paksusuolisyövän vuoksi tehdyissä leikkauksissa. Päivystysteho-osaston vuosittainen tehohoitopotilaan koliitin esiintyvyyden vaihteluväli oli 0.08 %–0.4 %. Tutkimuspotilaiden keski-ikä oli 68.8 (sd 9.7) vuotta. 60 %:lla heistä todettiin monielinvaurio, ja 62 % heistä menehtyi ensimmäisen vuoden aikana. Sairaalasta kotiutetuista potilaista 91 % oli elossa vuoden kuluttua. Leikkausta edeltävä kohonnut valtimoveren laktaattipitoisuus, verenpainetta tukeva noradrenaliinitarpeen nousu sekä neurologisen toimintakyvyn heikkeneminen olivat yhteydessä potilaiden kuolleisuuteen. Histopatologiset muutokset ulottuivat kaikkiin paksunsuolen kerroksiin ja olivat samankaltaisia eri koliiteissa. Epiteelivaurion laajuus oli yhteydessä potilaiden kliiniseen taudinkulkuun ja ennusteeseen. Immunohistologisissa tutkimuksissa paksusuolen epiteelin klaudiini-1:n esiintyminen oli alentunut, kun taas klaudiini-2:sta oli runsaammin vähemmän vaurioituneella alueella. Vaikeimmin vaurioituneilla suolen alueilla solujen uudistumista kuvaavan merkkiaineen, Ki-67:n, määrä oli suurempi kuin kontrollipotilaiden värjäyksissä. Samanlainen ero vaikeimmin vaurioituneiden alueiden ja kontrollinäytteiden välillä todettiin myös M30-värjäyksen perusteella apoptoosin osalta. Välittömään puolustusmekanismiin kuuluvan Tollin kaltaisen reseptori (TLR) 9:n värjäytyvyys oli vaikeimmin vaurioituneilla epiteelialueilla voimakkaampi kuin vähemmän vaurioituneella alueella. Myös kryptan alueella oli enemmän TLR 9 värjäytyvyyttä kuin kontrollinäytteissä. Tehohoitopotilaan koliittia esiintyy koko paksusuolen alueella. Histopatologiset muutokset ovat samankaltaisia eri tautitilojen aiheuttamissa koliiteissa. Immunohistokemialliset tutkimuslöydökset vastaavat aikaisemmin tulehduksellisten suolistosairauksien yhteydessä kuvattuja muutoksia.

Abstract The function of the transmembrane protein FasL is to complex with the Fas receptor in a target cell and induce target cell apoptosis. Fas/FasL-mediated apoptosis plays important role in immunoregulation. FasL expression is mostly seen in activated lymphocytes. We have characterized endothelial FasL expression in different functional compartments of lymph nodes and gut-associated lymphoid tissue. Furthermore, we have explored the functional role of endothelial FasL expression by analyzing correlation with apoptosis of lymphocyte subpopulations in lymph nodes and by assessing endothelial expression under different conditions by activation of immune functions in gastrointestinal mucosa. Immunohistochemical stainings (Fas, FasL, CD3, CD20, CD19, CD23, CD56, FVIII) were performed on 20 reactive lymph node tissues (I and II), 60 pediatric endoscopy biopsy samples (III) or 60 samples from gut resections (IV). A double-staining method combining apoptosis detection with the TUNEL-method and lymphocyte classification with FasL, Fas and cell lineage markers was optimized. Patient groups included non-pathological lymph nodes, pediatric cow’s milk-sensitive enteropathy, pediatric celiac disease, appendicitis, ulcerative colitis and Crohn’s disease. Control groups included normal biopsy samples from pediatric patients and non-pathological resecate samples from the appendix, colon or ileum to correspond to patient groups. Quantitative analysis (positive vessels or cells per mm2) was performed thoroughly for each anatomical region. In a subset of patients, soluble FasL in the serum was quantified with standard enzyme-linked immunosorbent assay. In reactive lymph nodes FasL expression was predominantly present in high endothelial venules located in the paracortical area, where apoptotic T and B lymphocytes, some expressing Fas, were subsequently found. In the gut wall vascular FasL expression was seen in high endothelial vessels near lymphoid follicles. Serum FasL was elevated in children with an abundance of mucosal lymphoid follicles. In IBD, vascular FasL was upregulated in ulcers and in the submucosa of colons affected by Crohn’s disease. The results indicate that endothelial FasL is characteristically present in high endothelial venules of lymphoid tissues. Detection of apoptotic Fas expressing lymphocytes adjacent to such vessels supports the idea that endothelial FasL functions as a selective gatekeeper by inducing apoptosis of Fas+ lymphocytes entering from the blood stream. / Tiivistelmä Solukalvon läpäisevän proteiinin, FasL:n, tehtävä on sitoutua kohdesolun Fas-reseptoriin ja indusoida kohdesolun apoptoosi. Fas/FasL-välitteinen apoptoosi on merkittävä tekijä immunologisessa säätelyssä. FasL ilmentyy pääsääntöisesti aktivoituneissa lymfosyyteissä. Olemme kuvanneet tutkimuksessamme FasL:n endoteelistä ilmentymistä imukudoksen eri toiminnallisissa alueissa ja suoliston lymfaattisessa kudoksessa. Lisäksi kartoitimme endoteelin FasL:n toiminnallista merkitystä analysoimalla sen yhteyttä lymfosyyttien alaryhmien apoptoosiin imusolmukkeissa ja arvioimalla FasL:n endoteelistä ilmentymistä suoliston limakalvon immunologisesti erilaisissa sairauksissa. Teimme immunohistokemiallisia värjäyksiä (Fas, FasL, CD3, CD20, CD19, CD23, CD56 ja FVIII) 20 reaktiiviselle imusolmukkeelle (I ja II), 60 lapsen endoskooppiselle biopsianäytteelle (III) sekä 60 suoliresekaattinäytteelle (IV). Optimoimme kaksoisvärjäysmenetelmän, missä yhdistettiin apoptoosin havainnointimenetelmä TUNEL ja FasL-, Fas- tai solulinjamarkkeri. Potilasryhmiin kuului potilaita, joilla oli normaalit imusolmukkeet, sekä potilaita, jotka sairastivat lasten viivästynyttä lehmänmaitoallergiaa, lasten keliakiaa, umpilisäketulehdusta, haavaista paksusuolitulehdusta tai Crohnin tautia. Verrokkiryhmiin kuului normaaleja biopsianäytteitä lapsipotilailta sekä terveitä resekaattinäytteitä umpilisäkkeestä sekä paksu- tai sykkyräsuolesta potilasryhmien mukaisesti. Jokaiselle anatomiselle alueelle suoritimme perusteellisen määrällisen analyysin (positiivista suonta tai solua per mm2). Osalle ryhmistä suoritimme seerumin liukoisen FasL:n määrityksen entsyymivälitteisellä immunosorbenttimäärityksellä. Reaktiivisissa imusolmukkeissa FasL:n ilmentyminen näkyi pääsääntöisesti parakortikaalialueen korkeaendoteelisissä venuleissa, missä myös apoptoottiset T- ja B-lymfosyytit (joista osa ilmensi Fasia) sittemmin näkyivät. Suoliston seinämässä havaitsimme verisuoniperäistä FasL:n ilmentymistä korkeaendoteelisissä suonissa lymfaattisten itukeskusten lähettyvillä. Niillä lapsipotilailla, joilla havaitsimme limakalvon lymfaattisten itukeskuksien lisääntymistä, oli myös seerumin FasL-pitoisuus koholla. Tulehduksellisissa suolistosairauksissa verisuoniperäinen FasL oli lisääntynyt limakalvon haavaumissa sekä Crohnin tautia sairastavien potilaiden submukoosassa. Tulokset osoittavat verisuoniperäisen FasL:n tyypillisesti ilmentyvän imukudoksen korkeaendoteelisissa suonissa. Apoptoosin havaitseminen Fasia ilmentävissä lymfosyyteissä näiden suonien läheisyydessä tukee ajatusta siitä, kuinka verisuoniperäinen FasL toimii valikoivana portinvartijana ja aiheuttaa Fas-positiivisten lymfosyyttien apoptoosin estämällä niiden pääsyn verenkierrosta.