dissertation kleinschmidt ens 04 11 10 bib-version · tela subserosa und tunica serosa. die tunica...
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Bibliografische Informationen der Deutschen Bibliothek
Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen
Nationalbibliografie;
Detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.ddb.de abrufbar.
1. Auflage 2010
© 2010 by Verlag: Deutsche Veterinärmedizinische Gesellschaft Service GmbH,
Gießen
Printed in Germany
ISBN 978-3-86345-004-5
Verlag: DVG Service GmbH
Friedrichstraße 17
35392 Gießen
0641/24466
www.dvg.net
Tierärztliche Hochschule Hannover
Untersuchungen zur Histopathologie und Pathogenese
an gastrointestinalen Bioptaten von Katzen
mit chronischen Magen-Darmerkrankungen
unter besonderer Berücksichtigung des
enteralen Nervensystems
INAUGURAL-DISSERTATION zur Erlangung des Grades eines Doktors der Veterinärmedizin
-Doctor medicinae veterinariae-
(Dr. med. vet.)
vorgelegt von
Sven Kleinschmidt, Ph.D. Hamburg
Hannover 2010
Wissenschaftliche Betreuung: Univ.-Prof. Dr. Marion Hewicker-Trautwein
Institut für Pathologie
1. Gutachterin: Univ.-Prof. Dr. Marion Hewicker-Trautwein
2. Gutachter: Apl. Prof. Dr. Carsten Staszyk
Tag der mündlichen Prüfung: 12.11.2010
Für
Conny
Ohne Dich wären viele Dinge nicht möglich gewesen! Danke!
Warum eine weitere Dissertation…….
„Löcher in seinen Kopf zu bohren, ist keine Lösung!“
Leonard McCoy
Dieses Zitat des Schiffsarztes der Enterprise aus Star Trek IV entstand nachdem
Ärzte des zwanzigsten Jahrhunderts eine Druckentlastung des Gehirns von Pavel
Chekov durchführen wollten, welcher infolge eines traumatisch bedingten
Epiduralhämatoms im Koma lag. Ein für diese Zeit durchaus adäquates Mittel.
Jedoch für „Pille“ eine total veraltete Methode.
Diese Aussage sollte für uns immer Ansporn sein, dass es in der Wissenschaft
keinen Stillstand geben sollte, frei nach dem Motto:
„Solange besser möglich ist, ist gut nicht gut genug!“
P.S. Chekov wurde übrigens durch „Pille“ geheilt. Ohne Löcher in seinem Kopf.
Vorabveröffentlichungen von Teilergebnissen dieser Dissertation:
Kleinschmidt, S., Harder, J., Nolte, I., Marsilio, S., Hewicker-Trautwein, M. (2010):
Chronic inflammatory and non-inflammatory diseases of the gastrointestinal tract in
cats: diagnostic advantages of full-thickness intestinal and extraintestinal biopsies.
J. Feline Med. Surg. 12, 97-103.
doi:10.1016/j.jfms.2009.07.004
Zur Publikation eingereicht:
Kleinschmidt, S., Nolte, I., Hewicker-Trautwein, M. (2010):
Structural and functional components of the feline enteric nervous system in healthy
cats and in cats with chronic inflammatory and non-inflammatory diseases of the
gastrointestinal tract.
[Eingereicht beim Journal “Research in Veterinary Science” am 05.07.2010]
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung ................................................................................................. 1
1.1 Histologie des felinen Gastrointestinaltraktes ........................................ 1
1.1.1 Magen ................................................................................................. 1
1.1.2 Mitteldarm.............................................................................................. 2
1.1.2.1 Duodenum....................................................................................... 3
1.1.2.2 Jejunum........................................................................................... 3
1.1.2.3 Ileum................................................................................................ 3
1.1.3 Enddarm und Canalis analis.................................................................. 3
1.2 Das enterische Nervensystem (ENS)........................................................ 4
1.2.1 Anatomie und Histologie ....................................................................... 4
1.2.2 Neurone des ENS ................................................................................. 6
1.2.2.1 Exzitatorische Motorneurone........................................................... 6
1.2.2.2 Inhibitorische Motorneurone ............................................................ 6
1.2.2.3 Sensorische Neurone...................................................................... 8
1.2.3 Neuronale Marker.................................................................................. 8
1.2.3.1 Neurofilamente ................................................................................ 8
1.2.3.2 Neuronen-spezifische Enolase........................................................ 8
1.2.3.3 Vasoaktives intestinales Peptid ....................................................... 9
1.2.4 Gliale Zellen des ENS ........................................................................... 9
1.2.4.1 Marker glialer Zellen........................................................................ 9
1.2.5 Neurotransmitter des ENS................................................................... 10
1.3 Das enterische Nerven- und Immunsystem ........................................... 11
1.4 Chronische idiopathische Darmentzündung der Katze ........................ 11
1.4.1 Histopathologische Diagnostik gastrointestinaler Erkrankungen......... 12
1.4.1.1 Gewinnung gastrointestinaler Biopsien ......................................... 12
1.4.1.2 Histopathologische Beurteilung gastrointestinaler Biopsien .......... 13
1.4.2 Klassifikation der Inflammatory Bowel Disease Formen...................... 13
1.4.2.1 Lympho-plasmazelluläre Enteritis und/oder Kolitis ........................ 14
1.4.2.2 Eosinophile Gastroenterokolitis, Enteritis und Enterokolitis........... 15
1.4.2.3 Eitrige Kolitis.................................................................................. 15
1.4.2.4 Granulomatöse Enteritis, Kolitis und Enterokolitis ......................... 16
1.4.3 Pathogenese der felinen Inflammatory Bowel Disease ....................... 16
1.4.3.1 Genetische Einflüsse..................................................................... 16
1.4.3.2 Futtermittelassoziierte Einflüsse.................................................... 17
1.4.3.3 Beteiligung des enteralen Nervensystems an der Pathogenese
chronischer Darmentzündungen ................................................... 17
1.5 Ziele dieser Studie ................................................................................... 18
2. Veröffentlichungen................................................................................... 20
2.1 Chronic inflammatory and non-inflammatory diseases of the
gastrointestinal tract in cats: diagnostic advantages of full-thickness
intestinal and extraintestinal biopsies......................................................... 20
2.2 Structural and functional components of the feline enteric nervous
system in healthy cats and in cats with chronic inflammatory and non-
inflammatory diseases of the gastrointestinal tract..................................... 24
3. Zusammenfassung der Ergebnisse........................................................ 57
3.1 Chronische entzündliche und nicht-entzündliche Erkrankungen des
Gastrointestinaltraktes von Katzen: Diagnostische Vorteile von
Vollschicht-Biopsien des Darms und extraintestinaler Biopsien ................. 57
3.2 Strukturelle und funktionelle Komponenten des felinen enteralen
Nervensystems bei gesunden Katzen und bei Katzen mit chronischen
entzündlichen und nicht-entzündlichen Erkrankungen des Magen-
Darmtraktes ............................................................................................... 61
3.2.1 Immunhistochemische Ergebnisse gesunder Katzen.......................... 61
3.2.2 Semiquantitative Auswertung von Katzen mit chronischen
gastrointestinalen Erkrankungen ......................................................... 63
4. Diskussion ............................................................................................... 65
4.1 Chronische entzündliche und nicht-entzündliche Erkrankungen des
Gastrointestinaltraktes von Katzen: Diagnostische Vorteile von
Vollschicht-Biopsien des Darms und extraintestinaler Biospsien ............... 65
4.2 Strukturelle und funktionelle Komponenten des felinen enteralen
Nervensystems bei gesunden Katzen und bei Katzen mit chronischen
entzündlichen und nicht-entzündlichen Erkrankungen des Magen-
Darmtraktes ............................................................................................... 72
5. Literaturverzeichnis ................................................................................. 80
6. Anhang ............................................................................................... 93
6.1 Zusammenstellung der untersuchten Katzen ...................................... 93
6.2 Abkürzungen ....................................................................................... 95
7. Zusammenfassung................................................................................... 96
8. Summary ............................................................................................... 98
9. Danksagung.............................................................................................100
Einleitung 1
1. Einleitung
1.1 Histologie des felinen Gastrointestinaltraktes
Der Gastrointestinaltrakt (GIT) vollzieht Nahrungsaufnahme, mechanische
Zerkleinerung, chemische Aufschließung sowie Resorption der Ingesta
(SCHUMMER u. HABERMEHL 1995). Er dient weiterhin der Ausscheidung
unverdaulicher Bestandteile der Nahrung sowie der Entledigung von
Stoffwechselendprodukten. Der Verdauungstrakt reicht von der Mundöffnung bis zum
After und setzt sich überwiegend aus einer dreischichtigen Wand zusammen: Der
Schleimhaut (Tunica mucosa), der Muskelhaut (Tunica muscularis) und der
Bindegewebshaut (Tunica adventitia) bzw. in den Körperhöhlen aus dem Brust- bzw.
Bauchfell (Tunica serosa).
1.1.1 Magen
Der Magen dient der Speicherung und Andauung der Nahrung mittels Pepsin und
Salzsäure (SCHUMMER u. HABERMEHL 1995). Die Katze hat einen einhöhligen
Magen, welcher komplett mit einem einschichtigen Zylinderepithel ausgekleidet ist
(sogenannter einfacher Magen). Das drüsige Epithel lässt sich untergliedern in eine
Kardia-, Fundus- und Pylorusdrüsenzone (SCHUMMER u. HABERMEHL 1995). Die
Wand des Magens sowie des Mittel- und Enddarms besteht vom Lumen nach außen
aus der Tunica mucosa, Tela submucosa (kurz: Submukosa), Tunica muscularis,
Tela subserosa und Tunica serosa. Die Tunica mucosa setzt sich zusammen aus
dem Epithelium mucosae und der Lamina propria mucosae (kurz: Lamina propria).
Letztere wird gegenüber der Tela submucosa abgegrenzt durch die Lamina
muscularis mucosae (LIEBICH 1993). Die Tunica muscularis besteht aus einer
inneren zirkulären Muskelschicht (Stratum circulare) und einer äußeren
Längsmuskelschicht (Stratum longitudinale).
Die Epithelzellen der Kardia sind durch exokrine Produktion eines alkalischen,
schleimigen, Lysozym enthaltenden Sekretes gekennzeichnet. Das Epithel der
Fundusdrüsen lässt sich untergliedern in Neben-, Haupt- und Belegzellen. Die
2 Einleitung
Nebenzellen produzieren einen sauren Schleim zur Protektion gegenüber der
Salzsäureeinwirkung, während die Hauptzellen Pepsinogen und Lipase produzieren.
Die Belegzellen bilden Salzsäure und einen Intrinsic-Factor zur Absorption von
Vitamin B12 (LIEBICH 1993). Ähnlich dem Kardiadrüsenepithel sezerniert das
Pylorusdrüsenepithel ein schleimiges Sekret, welches unter anderem Lysozym
enthält und vor Einwirkung der Magensäure schützt. Intraepithelial zwischengelagert
sind ihnen sogenannte G-Zellen, die Gastrin an Blutgefäße abgeben, welches zur
Stimulation der Belegzellen dient (LIEBICH 1993).
1.1.2 Mitteldarm
Der Mitteldarm ist der sogenannte Dünndarm (Intestinum tenue). Er setzt sich aus
dem Zwölffingerdarm (Duodenum), dem Leerdarm (Jejunum) und dem Hüftdarm
(Ileum) zusammen (SCHUMMER u. HABERMEHL 1995). Die Schleimhaut dient der
Verdauung der Futterinhaltsstoffe sowie der Absorption der gespaltenen
Nahrungsbestandteile (STROMBECK 1996). Weiterhin wird der Nahrungsbrei in
Richtung Enddarm transportiert (STROMBECK 1996). Die Schleimhaut bildet
sogenannte Dünndarmzotten (Villi intestinales) aus, die fingerförmige Ausstülpungen
der Lamina propria darstellen. Die Epithelzellen selbst besitzen zur Vergrößerung der
Resorptionsfläche einen Mikrovillibesatz. Neben den Villi intestinales gibt es auch
Einstülpungen der Mukosa durch die sogenannten Darmdrüsen (Glandulae
intestinales, Lieberkühn-Drüsen, Krypten). An ihrem Grunde vollzieht sich die
permanente mitotische Teilung der Epithelzellen, welche dann Richtung Zottenspitze
geschoben werden, um laufend abgeschilferte Epithelzellen der Zottenwand zu
ersetzen. Die Epithelzellen lassen sich untergliedern in hochprismatische
Enterozyten und in Becherzellen. In den Drüsenschläuchen treten zahlreiche
endokrin aktive Zellen auf. Ihre Wirkstoffe nehmen hemmenden oder fördernden
Einfluss auf die Abgabe von Verdauungsenzymen und auf die Darmmotorik
(LIEBICH 1993). Der Wandaufbau entspricht dem des Magens.
Einleitung 3
1.1.2.1 Duodenum
Das Duodenum weist am wenigsten Becherzellen auf und wird definiert durch das
Auftreten von Glandulae submucosae (Brunner-Drüsen). Sie befinden sich in der
Submukosa und sind im kranialen Anteil nachzuweisen. Sie produzieren ein
visköses, schleimiges Sekret, welches reich an Glykoproteinen ist. Dieser alkalische
Schleim (pH-Wert 8-9) dient der Pufferung des sauren Magensaftes und schafft für
die intestinalen pankreatischen Enzyme ein optimales Wirkungsspektrum (LIEBICH
1993).
1.1.2.2 Jejunum
Gegenüber dem Duodenum nimmt beim Jejunum die Zahl an Becherzellen zu. Es
beginnt aboral der Plica duodenocolica und endet kranial der Plica ileocaecalis
(SCHUMMER u. HABERMEHL 1995).
1.1.2.3 Ileum
Kaudal der Plica ileocaecalis beginnt das Ileum, welches mit dem Ostium ileale im
Dickdarm endet (SCHUMMER u. HABERMEHL 1995). Im Vergleich zu den zuvor
genannten Dünndarmabschnitten sind die Zotten im Ileum kürzer, und die Zahl der
Becherzellen nimmt weiter zu. In der Submukosa sind sogenannte Noduli lymphatici
aggregati (Peyersche Platten) eingelagert, welche sich oft kuppelartig in das
Darmlumen vorwölben (LIEBICH 1993).
1.1.3 Enddarm und Canalis analis
Der Enddarm (Dickdarm, Intestinum crassum) lässt sich untergliedern in den
Blinddarm (Zäkum), den Grimmdarm (Kolon) und den Mastdarm (Rektum).
Wesentliche Funktionen des Dickdarms sind die Absorption von Wasser und
Elektrolyten im Austausch gegen Kalium und Bikarbonat sowie die vorübergehende
Lagerung des Inhalts und Entledigung desselbigen (STROMBECK 1996; SHERDING
2003). Unverdaute Bestandteile werden durch kohlenhydrat- und proteinspaltende
4 Einleitung
Darmbakterien und Protozoen weiter zerlegt und durch den Darm absorbiert. Den
einzelnen Dickdarmabschnitten fehlen die Darmzotten. In die Tiefe senken sich
jedoch Glandulae intestinales. Das Epithel setzt sich aus Enterozyten und einer
hohen Zahl an Becherzellen zusammen (LIEBICH 1993).
1.2 Das enterische Nervensystem (ENS)
1.2.1 Anatomie und Histologie
Das enterische Nervensystem (ENS) ist ein neuronales Netzwerk aus über 100
Millionen Neuronen und vier- bis fünfmal mehr Gliazellen. Eine derart hohe Zahl an
glialen Zellen und Neuronen liegt vergleichsweise im Rückenmark vor (WOOD 2002;
NEUNLIST et al. 2008). Würde man alle Neurone des ENS zusammenfassen,
würden sie die des Gehirns zahlenmäßig übertreffen (WOOD 2002). Es erstreckt
sich vom Ösophagus bis zum Anus und ist auch in den Anhangsdrüsen
(Speicheldrüsen, Pankreas) des Darms sowie in der Gallenblase zu finden.
Das ENS lässt sich unterteilen in einen ganglionierten submukosalen Plexus
(Meissner Plexus) und einen myenterischen Plexus (Auerbach Plexus). Unter einem
ganglionierten Plexus versteht man eine Ansammlung von Nervenzellkörpern und
glialen Zellelementen. Der Plexus submucosus des Menschen lässt sich zudem
untergliedern in einen oberen, in der Nähe der Lamina muscularis mucosae
gelegenen, submukosalen Plexus (eigentlicher Meissner Plexus), und in einen
unteren, in der Nähe zur zirkulären Muskulatur der Tunica muscularis gelegenen
submukosalen Plexus (sogenannter Henle Plexus). Nach HANSEN (2003a) liegt
auch in der Lamina propria mucosae des Menschen ein ganglionierter Plexus vor.
Zudem lassen sich beim Menschen sogenannte aganglionierte Plexūs, also
neuronale Fortsätze mit glialen Zellen, in der Tunica muscularis, der Submukosa
sowie der Lamina propria nachweisen (GEBOES u. COLLINS 1998). Tabelle 1 gibt
einen Überblick über ganglionierte und aganglionerte Plexūs des humanen
enterischen Nervensystems. Das ENS ist dabei in der Lage, Funktionen des GITs
Einleitung 5
Tabelle 1. Übersicht über ganglionierte und aganglionierte Plexūs des humanen ENS. Im Vergleich zur ausführlich untersuchten Anatomie des humanen ENS existieren lediglich grobe Übersichten zum felinen ENS. Es darf aber durchaus angenommen werden, dass eine ähnliche Anatomie bei der Katze vorliegt. [Modifiziert nach HANSEN (2003a)].
unabhängig vom zentralen Nervensystem (ZNS) zu kontrollieren, aber auch Signale
und Empfindungen des ZNS zu empfangen und umzusetzten (WOOD 2002). Die
Kontrolle wird dabei durch neuronale und/oder gliale Faktoren ausgeübt. Das
„Minigehirn“ im Darm kann verschiedene Funktionsprogramme initiieren, zu denen
unter anderem das Durchmischen der Ingesta, ein „migrating motor complex“
zwischen den Nahrungsaufnahmen oder das Erbrechen gehört (WOOD 2002).
Generell lässt sich sagen, dass der Plexus myentericus die Dilatation und
Kontraktion der Darmwand und der Plexus submucosus eher die intestinale
Sekretion reguliert.
6 Einleitung
1.2.2 Neurone des ENS
Die Neurone des ENS lassen sich funktionell in sensorische Neurone, Interneurone,
und motorische Neurone unterteilen (WOOD 2002). Sensorische Neurone sind mit
ihrer Rezeptorfunktion in der Lage thermische, chemische oder mechanische Stimuli
zu erfassen und an andere Neurone des ENS oder ZNS weiterzuleiten. Interneurone
sind mittels Synapsen in ein Netzwerk eingebunden, um Signale zwischen
sensorischen und motorischen Neuronen weiterzuleiten. Dabei werden gleiche
Neurotransmitter wie im ZNS benutzt (WOOD 2002). Motorneurone stellen
letztendlich die Effektoren des ENS dar. Dabei lassen sich die Motorneurone weiter
unterteilen in exzitatorische und inhibitorische Neurone. Eine Übersicht über die
funktionell verschiedenen Typen von Neuronen und ihre Interaktionen gibt Abbildung
1.
1.2.2.1 Exzitatorische Motorneurone
Exzitatorische Motorneurone führen durch die Freisetzung von Neurotransmittern zur
Kontraktion der glatten Muskulatur und zu einer gesteigerten Sekretion von
intestinalen Drüsen. Die muskuläre Kontraktion wird dabei überwiegend durch
Azetylcholin und Substanz P als Transmitter ausgelöst, während die intestinale
Sekretion vor allem durch Azetylcholin und durch das Vasoaktive intestinale Peptid
(VIP) hervorgerufen wird (WOOD 2002). Werden jedoch VIP sowie Stickstoffmonoxid
aus inhibitorischen Motorneuronen freigesetzt, kommt es zur Inhibierung der
exzitatorischen Motorneurone (WOOD 2002).
1.2.2.2 Inhibitorische Motorneurone
Die Muskulatur des GITs liegt als eine Art elektrisches Synzytium vor, das
angetrieben wird durch die interstitiellen Zellen von Cajal. Die Cajal-Zellen sind
nichtneuronale Schrittmacher für eine elektrische langsame Welle, welche sich auf
die Muskulatur überträgt und diese zur Kontraktion anregt. Diese Übertragung kann
jedoch nur erfolgen, wenn inhibitorische Motorneurone ausgeschaltet sind. Somit
bestimmt die Aktivität der inhibitorischen Motorneurone die Kontraktionsaktivität und
Einleitung 7
Abbildung 1. Übersicht über die funktionelle Gruppierung von Neuronen des enterischen Nervensystems, die Folgen ihrer Aktivierung sowie über mögliche Einflüsse des zentralen auf das enterische Nervensystem. [Modifiziert nach WOOD (2002)].
Intestinales Verhalten
Zentrales Nervensystem
Sensorische Neurone
Interneurone Motorische Neurone
Muskulatur Sektretorische Drüsen
Blutgefäße
Enterisches Nervensystem
• Motilität • Sekretion • Blutfluss
die Richtung einer Kontraktionswelle des Darms. Ihre Hauptneurotransmitter sind
das VIP, das Pituitary Adenylate Cyclase-activating Polypeptide, Noradrenalin,
Opioide und Stickstoffmonoxid (HANSEN 2003b). Die Aktivität der inhibitorischen
Motorneurone wird wiederum herabgesetzt durch die Interneurone. Nur durch das
Zusammenspiel der Inter- und inhibitorischen Neurone sind gerichtete
Transportmechanismen möglich (WOOD 2002).
8 Einleitung
1.2.2.3 Sensorische Neurone
Zu den sensorischen Neuronen des GITs zählen extrinsische (vagale und spinale
Nerven) und intrinsische afferente Neurone. Sie lassen sich untergliedern in
Mechano-, Chemo- und Thermorezeptoren.
1.2.3 Neuronale Marker
Neurofilamente, Neuronen-spezifische Enolase sowie das Vasoaktive intestinale
Peptid sind Bestandteile von Neuronen. Mit Antikörpern gegen diese Strukturen bzw.
Enzyme lassen sich selektiv neuronale strukturelle bzw. funktionelle Komponenten
des ENS mittels immunhistochemischer Techniken anfärben und identifizieren. Sie
sollen im Folgenden etwas näher erläutert werden.
1.2.3.1 Neurofilamente
Neurofilamente (NF) gehören zu den Intermediärfilamenten und lassen sich
ausschließlich in Neuronen nachweisen. Sie lassen sich unterteilen anhand ihres
Molekulargewichtes in Proteine mit hohem (NF-H; 200.000 Dalton), mittlerem (NF-M;
150.000Dalton) und niedrigem (NF-L; 70.000 Dalton) Gewicht (LIEM et al. 1978). In
Axonen befinden sich vermehrt phosphorylierte NF-M und NF-H Typen, während der
neuronale Zellkörper sowie die Dendriten überwiegend nicht-phosphorylierte NF-L
aufweisen (zusammengefasst durch TSUNODA et al. 2003). CARDEN et al. (1987)
stellen die Hypothese auf, das die Phosphorylierung von Neurofilamenten zur
axonalen Stabilität beitragen soll. Zu erwähnen ist, dass nicht alle Nervenzellen
Neurofilamente exprimieren (SHARP et al. 1982).
1.2.3.2 Neuronen-spezifische Enolase
Bei der Neuronen-spezifischen Enolase (NSE) handelt es sich um ein Enzym der
Glykolyse, welches vornehmlich in Neuronen des peripheren und zentralen
Nervensystems lokalisiert ist. Weiterhin exprimieren Zellen des Endokriniums bzw.
Einleitung 9
des Neuroendokriniums NSE (SCHMECHEL et al. 1978; BISHOP et al. 1982). Dabei
gehört NSE zu einer Gruppe von drei Enolasen, welche alle dieselben Reaktionen
katalysieren. Die sogenannten α-Enolasen sind gewebeunspezifisch. β-Enolasen
lassen sich lediglich in Muskelzellen nachweisen.
1.2.3.3 Vasoaktives intestinales Peptid
Das Vasoaktive intestinale Peptid (VIP) ist primär in Neuronen des ENS lokalisiert,
wird aber auch durch immunmodulatorische Zellen wie T-Zellen und eosinophile
Granulozyten produziert (METWALI et al. 1994; DELGADO 2003). Es dient vor allem
der Inhibierung exzitatorischer Motorneurone, der Vasodilatation und moduliert das
enterische Immunsystem, indem es anti-inflammatorisch wirkt und die parazelluläre
Permeabilität herabsetzt (WOOD 2002; NEUNLIST et al. 2008).
1.2.3 Gliale Zellen des ENS
Enterische gliale Zellen sind spezielle Zellen, die sich von den Schwann Zellen des
peripheren Nervensystems unterscheiden (GEBOES u. COLLINS 1998). Sie ähneln
eher den Astrozyten und können durch die Modulation von Neuronen Einfluß auf die
Funktion des GITs nehmen. Solche Zellen exprimieren unter anderem saures
Gliafaserprotein (glial fibrillary acidic protein, GFAP) und S-100, wobei zu erwähnen
ist, dass gliale Zellen des ENS von Ratten GFAP negativ sein können (VON BOYEN
et al. 2004). Die enterischen glialen Zellen sind wie die Astrozyten des ZNS an der
Regulation und Aufrechterhaltung enterischer neuronaler Funktion und der
intestinalen Barriere beteiligt (NEUNLIST et al. 2008). Sie umhüllen Neurone und
deren Fortsätze.
1.2.4.1 Marker glialer Zellen
Das saure Gliafaserprotein (glial fibrillary acidic protein, GFAP) zählt wie die schon
erwähnten Neurofilamente zur Gruppe der Intermediärfilamente.
Intermediärfilamente dienen unter anderem der zellulären Stabilisierung, Motilität
10 Einleitung
oder Adhärenz, aber auch dem intrazellulären Transport von Substanzen. GFAP
kommt hauptsächlich in Astrozyten des zentralen Nervensystems vor, lässt sich aber
auch außerhalb des zentralen Nervensystems wie z.B. im enterischen Nervensystem
nachweisen.
1.2.5 Neurotransmitter des ENS
Mehr als 30 Neurotransmitter sind für das enterische Nervensystem nachgewiesen
worden (HANSEN 2003a). Zu den wichtigsten Transmittern zählen das VIP,
Azetylcholin, Substanz P und Serotonin. VIP ist primär in Neuronen des ENS
lokalisiert, wird aber auch durch immunmodulatorische Zellen wie T-Zellen und
eosinophile Granulozyten produziert (METWALI et al. 1994; DELGADO 2003). VIP
ist ein potenter Vasodilatator, reguliert unter anderem die enterale Motilität, inhibiert
die gastrointestinale Peristaltik und moduliert das enterische Immunsystem (GROSS
u. POTHOULAKIS 2007). Im Allgemein fungiert es anti-inflammatorisch und wird
unter anderem durch T-Helfer-Zellen Typ 2 produziert, mit konsekutiver T-Helfer-
Zellen Typ 1 Inhibition (NEWMAN et al. 2005). Bei einer Aktivierung des ENS kann
es durch die Freisetzung von VIP zu einer herabgesetzten parazellulären
Permeabilität kommen. Zudem führt VIP zu einer herabgesetzten Proliferation von
Enterozyten und fördert die Erhaltung der Barriereintegrität (NEUNLIST et al. 2008).
Als VIP-Gegenspieler dient Azetylcholin. Die Freisetzung von Azetylcholin führt zu
einer gesteigerten parazellulären Permeabiltät. Azetylcholin ist einer der wichtigsten
Neurotransmitter, welcher zu einer exzitatorischen Transmission führt.
Substanz P ist ein weiterer wichtiger Neurotransmitter sowohl des ENS als auch des
ZNS. Zudem exprimieren Immunzellen wie Monozyten, eosinophile Granluozyten
oder Lymphozyten Substanz P (GROSS u. POTHOULAKIS 2007). Neben seiner
wichtigen Eigenschaft bei der intestinalen Motilität (siehe Kapitel 1.2.2.1) bewirkt es
eine starke Erweiterung von Blutgefäßen und steigert die Durchlässigkeit von
Gefäßwänden.
Einleitung 11
1.3 Das enterische Nerven- und Immunsystem
Lymphozyten, vor allem solche die in den Peyer´schen Platten lokalisiert sind,
weisen Rezeptoren für enterische Neurotransmitter auf. Dadurch liegt eine starke
Interaktion beider Systeme vor (HANSEN 2003b). Motorische und sekretorische
Antworten des GITs auf spezifische Antigene (z.B. Parasiten, Futtermittel oder
Bakterientoxine) beruhen auf einer direkten Kommunikation zwischen dem
Immunsystem und dem ENS. Intestinale Entzündungen gehen häufig mit einer
gestörten Motorik und Empfindung einher. Auch die extrinsische Innervation durch
das ZNS spielt dabei eine Rolle. So liegen direkte Innervationen von Mastzellen des
GITs über extrinsische Nervenfasern vor, die eine sofortige Degranulation von
Mastzellen herbeiführen können. Mastzellen wiederum aktivieren nervale Zellen
durch die Freisetzung von Serotonin, Histamin und Nervenwachstumsfaktor (nerve
growth factor, NGF). Man spricht auch von der sogenannten Gehirn-Mastzell-
Verbindung (HANSEN 2003b).
1.4 Chronische idiopathische Darmentzündung der Katze
Unter dem Begriff der chronischen idiopathischen Darmentzündung der Katze,
welche auch als „Inflammatory Bowel Disease“ (IBD) bezeichnet wird, ist eine
Gruppe von heterogenen Darmerkrankungen zu verstehen, welche durch chronische
(länger als 3 Wochen) persistierende und/oder intermittierende, klinische
gastrointestinale Symptome gekennzeichnet sind. Diese Erkrankungen zeigen eine
Reaktion gegenüber immunmodulatorischen Arzneimitteln (GUILFORD 1996; HALL
u. SIMPSON 2000; SHERDING 2003). Histopathologisch liegt eine Entzündung vor,
deren Ausgangspunkt die Lamina propria des GITs ist (JERGENS et al. 1992;
GUILFORD 1996; HALL u. SIMPSON 2000; SHERDING 2003). IBD wird als eine der
häufigsten Ursachen für chronischen Vomitus und Diarrhö der Katze angesehen
(TAMS 1993, 2003; MÜNSTER 1995; GUILFORD 1996). Die Diagnose IBD kann nur
im Rahmen einer Ausschlussdiagnostik gestellt werden (JERGENS u. WILLARD
2000; TAMS 2003).
12 Einleitung
1.4.1 Histopathologische Diagnostik gastrointestinaler Erkrankungen
1.4.1.1 Gewinnung gastrointestinaler Biopsien
Histopathologische Untersuchungen von Bioptaten aus dem GIT erkrankter Katzen
sind ein wesentlicher Bestandteil der Diagnosefindung bei feliner IBD. Wichtige
Methoden zur Gewinnung von gastrointestinalen Biopsien sind die Endoskopie oder
eine Laparotomie mit transmuraler Probenentnahme. Bei der Endoskopie handelt es
sich um einen minimalinvasiven Eingriff, wobei mehrere Proben aus dem Magen, aus
dem proximalen Dünndarm und aus dem Kolon gewonnen werden können. Die
gewonnenen Biopsieproben bestehen in der Regel lediglich aus den oberflächlichen
Anteilen der Darmwand und beschränken sich meist auf die Lamina propria bis hin
zur Lamina muscularis mucosae (WILLARD et al. 2001). Für den Hund ist dabei
beschrieben, dass die Qualität endoskopisch gewonnener Proben häufig mangelhaft
ist (VAN DER GAAG 1988). Der Vorteil einer Endoskopie liegt in der
Minimalinvasivität der Methode sowie in der Möglichkeit, multiple Proben gewinnen
zu können. Von Nachteil ist jedoch, dass in den tieferliegenden Bereichen der
Darmwand befindliche, entzündliche oder neoplastische Prozesse nicht für die
Probenentnahme zugänglich sind und somit häufig nicht erkannt werden. Eine der
wichtigsten Differenzialdiagnosen zur felinen IBD ist das diffuse intestinale maligne
Lymphom, welches in fortgeschrittenen Stadien durch eine über die Lamina
muscularis mucosae hinausgehende und sich in tiefergelegene Wandschichten
erstreckende Infiltration mit lymphoiden Tumorzellen gekennzeichnet ist (WILCOCK
1992; GUILFORD 1996; TAMS 2003). Für die histopathologische Diagnostik
derartiger Fälle erweisen sich meistens transmurale, also alle Anteile der Darmwand
enthaltene Bioptate gegenüber endoskopisch entnommenen Proben als überlegen.
Für die Gewinnung transmuraler Biopsien ist kein über den normalen Praxis-Alltag
hinausgehendes Instrumentarium (z.B. Endoskop) nötig, und für den Hund ist die
Qualität der Proben im Allgemeinen als „gut“ beschrieben (VAN DER GAAG 1988;
SHALES et al. 2005). Weiterhin können im Zuge einer Laparotomie zusätzlich
Proben von anderen Organen wie Leber, Pankreas oder Mesenteriallymphknoten
Einleitung 13
gewonnen werden, und es kann eine Adspektion der Organe erfolgen. Der
wesentliche Nachteil besteht in dem hohen operativen Aufwand inklusive Narkose
und darin, dass in der Regel nur ein Bioptat pro Darmabschnitt entnommen werden
kann. Weiterhin ist eine Adspektion der luminalen Schleimhaut nicht möglich, und es
besteht die Gefahr von Nahtdehiszenzen mit konsekutiver Peritonitis.
1.4.1.2 Histopathologische Beurteilung gastrointestinaler Biopsien
Die definitive Diagnose einer IBD kann nur durch eine histopathologische
Untersuchung von Magen-Darmbiopsien gestellt werden (JERGENS 1999; HALL u.
SIMPSON 2000). Es ist dabei essentiell, dass die klinischen Symptome mit den
histopathologischen Befunden einer Gastroenterokolitis korrelieren und dass andere
Ursachen einer chronischen mukosalen Entzündung ausgeschlossen werden
(JERGENS 1999). Seit kurzem gibt es in der Veterinärpathologie ein einheitliches
Schema zur histologischen Auswertung von gastrointestinalen Biopsien. Neben der
Art und dem Schweregrad der intestinalen Entzündung werden auch morphologische
Alterationen der Lamina propria beurteilt, um eine möglichst objektive
Diagnosestellung zu ermöglichen (DAY et al. 2008).
1.4.2 Klassifikation der Inflammatory Bowel Disease Formen
Die Einteilung der chronischen, idiopathischen, intestinalen Entzündungen erfolgt
aufgrund des vorherrschenden Entzündungszellinfiltrates und der betroffenen
Darmlokalisation (GUILFORD 1996; SHERDING 2003). Bei der Katze werden dabei
folgende Formen bezüglich des Entzündungszellinfiltrates unterschieden:
lymphozytär-plasmazellulär, eosinophil, eitrig und granulomatös. Bezüglich der
Darmlokalisationen können folgende Formen unterschieden werden. Gastritis,
Duodenitis, Jejunitis, Ileitis und Kolitis (JERGENS 1992, 2002; JERGENS et al. 1992;
GUILFORD 1996).
14 Einleitung
1.4.2.1 Lympho-plasmazelluläre Enteritis und/oder Kolitis
Die lympho-plasmazelluläre Enteritis (LPE) oder –kolitis (LPK) gilt als eine der
häufigsten Ursachen für chronischen Vomitus und Diarrhö der Katze und wird im
Schrifttum als eine der häufigsten IBD Formen angesehen (TAMS 1993, 2003;
GUILFORD 1996; LECOINDRE u. CHEVALLIER 1997; JERGENS 1999). Eine
Geschlechtsdisposition ist bislang nicht ermittelt worden. Auch Rassedispositionen
sind, im Gegensatz zum Hund, nicht beschrieben. Betroffen sind in der Regel Katzen
mittleren Alters oder ältere Tiere, jedoch können auch junge Tiere erkranken
(JERGENS et al. 1992; TAMS 1993, 2003). Histopathologisch ist die LPE
gekennzeichnet durch eine erhöhte Anzahl von Lymphozyten und Plasmazellen in
der Lamina propria des GITs mit einer verstärkten Infiltration der Zotten (JERGENS
et al. 1992; GUILFORD 1996; JERGENS et al. 1999). Insbesondere Plasmazellen
sind in den Darmabschnitten gesunder Tiere nicht oder nur in geringen Zahlen in den
Zottenspitzen zu finden. Bei geringgradigen Erkrankungen erscheint die Struktur des
Oberflächenepithels normal, flacht sich jedoch mit zunehmender Schwere der
Erkrankung ab, und es kann zu Fusionen und Verkürzungen von Darmzotten
kommen (JERGENS 1992; GUILFORD 1996; TAMS 2003). Auch die
Kryptarchitektur verändert sich mit zunehmender Erkrankungsschwere: Sie kann sich
unorganisiert darstellen oder die Epithelzellen sind hypertrophiert. Fokale Erosionen
mit Influx neutrophiler Granulozyten sind keine Seltenheit (JERGENS et al. 1992). Es
wird vermutet, dass sich aus einer LPE oder einer LPK ein malignes Lymphom
entwickeln kann, welches zugleich die wichtigste Differenzialdiagnose darstellt
(JACOBS et al. 1990; TAMS 2003). Bei der LPK weisen betroffene Kolonabschnitte,
ähnlich wie bei der LPE, eine Zunahme an Lymphozyten und Plasmazellen auf. Es
kommt zu Kryptepithelhyperplasien, Epithelzelldegenerationen, Erosionen und
Ulzerationen (GUILFORD 1996; JERGENS et al. 1999).
Einleitung 15
1.4.2.2 Eosinophile Gastroenterokolitis, Enteritis und Enterokolitis
Im Vergleich zur LPE und LPK tritt die eosinophile Gastroenterokolitis (EGEK)
weniger häufig auf (JERGENS 1999). Eine Rasse- oder Geschlechtsprädisposition
ist bislang nicht nachgewiesen worden. Am häufigsten sind Katzen mittleren Alters
sowie alte Katzen betroffen (JERGENS 1999, 2002). Bei der Katze tritt eine
Sonderform der eosinophilen IBD auf. Es handelt sich dabei um das sogenante
Hypereosinophilie-Syndrom mit massiver Infiltration von eosinophilen Granulozyten
im GIT sowie in extraintestinale Organen.
Bei der EGEK ist das Entzündungszellinfiltrat gemischtzellig mit einer dominierenden
Population eosinophiler Granulozyten (JERGENS 1992; WILCOCK 1992; TAMS
1993; GUILFORD 1996; TAMS 2003). Die diffus in der Lamina propria verteilten
Infiltrate aus eosinophilen Granulozyten können sich über die Lamina propria hinaus
in tiefere Schichten der Darmwand erstrecken. Eine mukosale Atrophie sowie
Atrophien von Zotten können bei schwerer Erkrankung auftreten.
Differenzialdiagnostisch müssen gastrointestinale Parasiten, Dirofilariosen,
Futtermittelallergien und Mastzelltumore ausgeschlossen werden (TAMS 1993;
GUILFORD 1996; JERGENS 1999).
1.4.2.3 Eitrige Kolitis
Bei der eitrigen Kolitis handelt es sich um eine gemischtzellige Infiltration mit
Dominanz neutrophiler Granulozyten im Kolon (LEIB et al. 1986). In der Regel treten
neutrophile Granulozyten lediglich bei akuten Entzündungen auf, häufig
einhergehend mit Erosionen, Ulzerationen oder Nekrosen des Epithels (TAMS
1986a; JERGENS 1992; TAMS 1993; GUILFORD 1996; JERGENS 1999; TAMS
2003). Die eitrige Kolitis ist eine sehr seltene Form der IBD. Neben bakteriellen
Infektionen mit Salmonellen oder Yersinien, kommen Abrasionen durch
abgschlucktes Fell als Differenzialdiagnosen in Frage (GUILFORD 1996; JERGENS
1999).
16 Einleitung
1.4.2.4 Granulomatöse Enteritis, Kolitis und Enterokolitis
Idiopathische granulomatöse Erkrankungen des felinen GITs sind selten und sind
durch eine Infiltration der Lamina propria mit Makrophagen gekennzeichnet. Wichtige
Differenzialdiagnosen sind die feline infektiöse Peritonitis (FIP), die Protothekose, die
Tuberkulose, die Histoplasmose und die Phykomykose (GUILFORD 1996).
1.4.3 Pathogenese der felinen Inflammatory Bowel Disease
Die auslösende Ursache der zum Formenkreis der felinen IBD gehörenden
Erkrankungen ist bis zum heutigen Tag nicht geklärt. Vermutlich liegt ein
multifaktorielles Geschehen unter Beteiligung individueller Empfänglichkeit,
immunologischer Dysregulation sowie diätetischen und mikrobiellen Antigenen vor.
Derzeit gelten eine fehlerhafte Immunregulation des Darm-assoziierten
lymphatischen Gewebes (gut-associated lymphoid tissue, GALT) infolge eines
Toleranzverlustes sowie eine gesteigerte Permeabilität des intestinalen Epithels als
wahrscheinlichste Auslöser (JERGENS 2002). Ausgelöst durch einen möglichen
Toleranzverlust könnten diätetische und mikrobielle Antigene in Form von
Hypersensitivitätsreaktionen unterschiedlicher Typen eine Rolle in der Pathogenese
der felinen IBD spielen. Unklar bleibt jedoch, ob ein unbekannter Auslöser existiert,
der einen Insult verursacht (JERGENS 1992; TAMS 1993; GUILFORD 1996).
Ausgehend von einer möglichen gesteigerten mukosalen Permeabilität könnte eine
Absorption intakter antigenetischer Makromoleküle in die Lamina propria eine
gesteigerte und/oder verlängerte Immunantwort des Darmschleimhautimmunsystems
hervorrufen (GUILFORD 1996).
1.4.3.1 Genetische Einflüsse
Rassedispositionen sind lediglich für Hunde mit IBD beschrieben. Zudem existieren
spezielle Formen der IBD bei einigen Hunderassen wie z.B. beim Boxer, beim
Basenji oder beim norwegischen Lundehund (GUILFORD 1996).
Einleitung 17
Bei Katzen existieren keine Rassedipositionen, jedoch beschreiben einzelne Autoren
ein häufigeres Auftreten von IBD bei reinrassigen Katzen (DENNIS et al. 1992, 1993;
JERGENS 1999).
1.4.3.2 Futtermittelassoziierte Einflüsse
Die Beschaffenheit der Nahrung hat einen großen Einfluss auf die
Zusammensetzung der intestinalen mikrobiellen Flora und der zellulären
Komponenten des GALTs (SMITH 1965; FINEGOLD et al. 1974). Veränderungen
der Nahrung in ihrer Zusammensetzung können zur Modulation der
morphologischen, physiologischen und immunologischen Funktion des GITs führen.
Treten nach einer Futterumstellung ohne zusätzliche Medikamentengabe bei Tieren
mit klinischer IBD keine weiteren gastrointestinalen Symptome auf, ist das Vorliegen
einer Futtermittelallergie- oder –intoleranz denkbar (MAGNE 1992; GUILFORD
1996). Futtermittelallergien können sich jedoch auch sekundär im Laufe einer IBD
entwickeln. Ursächlich kommt eine erhöhte intestinale Permeabilität in Frage mit
gesteigerter Antigenexposition des GALTs. Eine erst vor kurzen erschienene
Publikation weist auf eine gesteigerte Zahl von Mastzellen bei Katzen mit EGEK hin,
was hinweisend auf eine mögliche Hypersensitivitätsreaktion vom Typ I ist, eventuell
gegenüber diätetischen Antigenen (KLEINSCHMIDT et al. 2010).
Futtermittelallergien werden immer wieder als Ursache für die EGEK diskutiert,
jedoch nur eine Eliminations- und/oder Provokationsdiät kann die Diagnose einer
Futtermittelallergie bestätigen, da es keine pathognomonischen histologischen
Veränderungen gibt (VERLINDEN et al. 2006).
1.4.3.3 Beteiligung des enteralen Nervensystems an der Pathogenese chronischer Darmentzündungen
Zur Beteiligung des ENS an chronischen intestinalen Entzündungen existieren
Untersuchungen zur IBD des Menschen und an entsprechenden Tiermodellen. Für
den Hund oder die Katze fehlen derartige Informationen. So ist bei den chronischen
Enteritiden des Mesnchen beschrieben, dass die Expression von NSE beim Morbus
Crohn und bei der Zoeliakie ansteigt. Vermutlich handelt es sich jedoch um die
18 Einleitung
Folgen einer neuronalen Hyertrophie oder Hyperplasie (LEONARD et al. 1995).
Zudem ist beim Morbus Crohn ein Anstieg der Expression von VIP zu beobachten,
möglicherweise um die intestinale Entzündung zu hemmen, die intestinale
Neuroprotektion zu erhöhen oder zur Wiederherstellung der intestinalen Barriere
(NEUNLIST et al. 2008). Eine herabgesetzte Expression von VIP ist verbunden mit
einer geringeren Lymphozytendeaktivierung (PASCUAL et al. 1994). Zudem liegen
erniedrigte VIP-Expressionen bei der humanen Achalasie oder dem Morbus
Hirschsprung aufgrund des Verlustes inhibitorischer Neuronen vor, was zu
Abnormalitäten der intestinalen Motilität mit persistierender Kontraktion führt
(MEARIN et al. 1993; VANDERWINDEN et al. 1993). Die Reduktion von GFAP beim
Morbus Crohn, nekrotisierender Enteritis oder diabetogenen Ratten ist
möglicherweise mit einer reduzierten Zahl glialer Zellen verbunden und könnte eine
Alteration dieser Zellen darstellen (BUSH, 2002; NEUNLIST et al. 2008; LIU et al.
2009). Bei der felinen IBD spielt möglicherweise eine gestörte intestinale Barriere
eine Rolle und enterische gliale Zellen haben, wie schon beschrieben,
möglicherweise einen protektiven Einfluss auf die Homöostase des intestinalen
Epithels. Somit könnte, wie für die IBD des Menschen publiziert, eine Zerstörung
oder funktionelle Beeinträchtigung der enteralen Gliazellen mit konsekutiver gestörter
intestinaler Barriere ein wichtiger Faktor in der Pathogenese der felinen IBD sein
(SAVIDGE et al. 2007; Van LANDEGHEM et al. 2009; BACH-NGOHOU et al. 2010).
Entsprechende Untersuchungen fehlen jedoch.
1.5 Ziele dieser Studie
I. Die bislang für Katzen mit chronischer idiopathischer Erkrankung des
Gastrointestinaltraktes im Schrifttum existierenden Befunde über
histomorphologische Läsionen und Infiltrationen mit Entzündungs- bzw. Immunzellen
beschränken sich im Wesentlichen auf Untersuchungen an endoskopisch
gewonnenen Mukosabioptaten aus Magen, Duodenum und Kolon. Ziel dieser
Untersuchung war es, Erkenntnisse über das Verteilungsmuster in anderen
Abschnitten des Gastrointestinaltraktes zu gewinnen und zudem den diagnostischen
Stellenwert transmuraler intestinaler und extraintestinaler Bioptate zu evaluieren. In
Einleitung 19
dieser Arbeit wurden von 43 Katzen mit chronischer gastrointestinaler Symptomatik
laparoskopisch gewonnene, transmurale Bioptate aus verschiedenen Abschnitten
des Gastrointestinaltraktes (Magen, Duodenum, Jejunum, Ileum, Kolon) sowie
Bioptate extraintestinaler Organe (Leber, Pankreas, Lymphonodi jejunales,
gegebenenfalls weitere, makroskopisch veränderte Organe) einer
histomorphologischen Analyse unterzogen. Die in dieser Arbeit gewonnenen
Ergebnisse sollen neue Ansatzpunkte für eine verbesserte Diagnostik chronischer
Darmentzündungen erschließen.
II. Die chronische entzündliche Darmerkrankung (Inflammatory bowel disease, IBD)
der Katze stellen einen Komplex von chronischen Erkrankungen unbekannter
Ätiologie und Pathogenese dar. Bei der IBD des Menschen kommt es zu
Veränderungen der elektrophysiologischen Eigenschaften, zu Änderungen der
neurochemischen Kodierung und zur Störung bzw. Schädigung des enterischen
Nervensystems (ENS). Publikationen über die Architektur des ENS bei Katzen mit
chronischen, gastrointestinalen Symptomen und eine mögliche Beteiligung des ENS
an der Pathogenese fehlen in der gegenwärtigen Literatur. Die Ziele der
vorliegenden Studie waren:
1.) die Analyse der Verteilung zellulärer Elemente des ENS bei 11 gesunden Katzen
mittels immunhistologischer Methoden, und
2.) die Evaluation struktureller und funktioneller Veränderungen des ENS an 33
Katzen mit chronischen gastrointestinalen Symptomen.
20 Veröffentlichungen
2. Veröffentlichungen
2.1 Chronic inflammatory and non-inflammatory diseases of the gastrointestinal tract in cats: diagnostic advantages of full-thickness intestinal and extraintestinal biopsies
Sven Kleinschmidt, Jasmine Harder, Ingo Nolte, Sina Marsilio, Marion Hewicker-
Trautwein
Journal of Feline Medicine and Surgery 12, 97-103 (2010)
Idee und Versuchsplanung:
Grundlegende Idee und Versuchsplanung erfolgten im Rahmen des interdisziplinären
DFG-Projektes HE 1548/4-1, 4-2.
Klinische Diagnostik und Probengewinnung:
I. Nolte
Probensichtung, -verarbeitung, -klassifizierung:
S. Kleinschmidt, J. Harder, S. Marsilio, M. Hewicker-Trautwein
Histochemie und Immunhistochemie:
S. Kleinschmidt
Auswertung:
S. Kleinschmidt
Manuskript und Fotos:
Ausarbeitung: S. Kleinschmidt
Korrekturen: M. Hewicker-Trautwein
Veröffentlichungen 21
Appendix: Supplementary data
22 Veröffentlichungen
Veröffentlichungen 23
24 Veröffentlichungen
2.2 Structural and functional components of the feline enteric nervous system in healthy cats and in cats with chronic inflammatory and non-inflammatory diseases of the gastrointestinal tract
Sven Kleinschmidt, Ingo Nolte, Marion Hewicker-Trautwein
Eingereicht zur Publikation im Journal „Research in Veterinary Science“
Idee und Versuchsplanung:
S. Kleinschmidt und M. Hewicker-Trautwein
Klinische Diagnostik und Probengewinnung:
I. Nolte
Probensichtung und -verarbeitung:
S. Kleinschmidt
Immunhistochemie:
S. Kleinschmidt
Auswertung inklusive Statistik:
S. Kleinschmidt
Manuskript und Fotos:
Ausarbeitung: S. Kleinschmidt
Korrekturen: M. Hewicker-Trautwein
Veröffentlichungen 25
26 Veröffentlichungen
Veröffentlichungen 27
28 Veröffentlichungen
Veröffentlichungen 29
30 Veröffentlichungen
Veröffentlichungen 31
32 Veröffentlichungen
Veröffentlichungen 33
34 Veröffentlichungen
Veröffentlichungen 35
36 Veröffentlichungen
Veröffentlichungen 37
38 Veröffentlichungen
Veröffentlichungen 39
40 Veröffentlichungen
Veröffentlichungen 41
42 Veröffentlichungen
Veröffentlichungen 43
44 Veröffentlichungen
Veröffentlichungen 45
46 Veröffentlichungen
Veröffentlichungen 47
48 Veröffentlichungen
Veröffentlichungen 49
50 Veröffentlichungen
Veröffentlichungen 51
52 Veröffentlichungen
Veröffentlichungen 53
54 Veröffentlichungen
Veröffentlichungen 55
56 Veröffentlichungen
Ergebnisse 57
3. Zusammenfassung der Ergebnisse
3.1 Chronische entzündliche und nicht-entzündliche Erkrankungen des Gastrointestinaltraktes von Katzen: Diagnostische Vorteile von Vollschicht-Biopsien des Darms und extraintestinaler Biopsien
In der vorliegenden Studie wurden 43 Katzen mit chronischen gastrointestinalen
Symptomen untersucht. 14 (32,6 %) (Durchsnittsalter: 7,7 Jahre) wiesen eine gering-
bis mittelgradige lympho-plasmazelluläre Enterokolitis (LPE/LPK) auf. In allen
Fällen wiesen mindestens 2 Biopsien derartige Veränderungen auf. In absteigender
Reihenfolge waren am häufigsten das Duodenum (85,7 %), das Jejunum (84,6 %),
das Ileum (62,5 %) und das Kolon (61,5 %) betroffen sowie vereinzelt der Magen
(15,4 %). 18 von 38 Biopsien wiesen eine Infiltration über die Lamina propria hinaus
in die Submukosa auf, und bei 20 von 29 Proben zeigte der betroffene Dünndarm
eine unterschiedlich stark ausgeprägte Atrophie und Fusion von Zotten,
Kryptabszesse sowie Architekturveränderungen der Krypten auf. Mit Ausnahme der
Atrophie und Fusion von Zotten lagen derartige Architekturveränderungen auch in
betroffenen Dickdarmabschnitten vor. Acht von 14 Tieren wiesen zudem eine
mittelgradige, gemischtzellige Hepatitis und/oder eine mittel- bis hochgradige
chronische Pankreatitis oder follikuläre Hyperplasie der Lymphonodi jejunales auf. In
der Mukosa von vier Katzen lag eine mittelgradige bandartige Fibrose zwischen
Krypten und Zotten vor. In diesen Fällen war das Entzündungszellinfiltrat leicht
erhöht.
Bei fünf Katzen (11,6 %) (Durchschnittsalter: 10,2 Jahre) zeigte sich in der Lamina
propria eine Infiltration mit eosinophilen Granulozyten. Am häufigsten war dabei
das Kolon (n=4) betroffen, in Kombination mit der Mukosa des Magens und/oder des
Dünndarms. In sieben von 14 veränderten Bioptaten erstreckte sich das Infiltrat bis in
die Submukosa und bei drei Proben bis in die Tunica muscularis. Die Proben einer
Katze zeigten dabei eine eosinophile Jejunitis und Kolitis, während die Mukosa und
58 Ergebnisse
Submukosa des Duodenums keine, jedoch der Plexus myentericus eosinophile
Granulozyten aufwies. Bei den extraintestinalen Proben wurde in zwei von drei zur
Untersuchung zur Verfügung stehenden Lymphonodi jejunales eine eosinophile
Lymphadenitis und in einem Fall eine eosinophile Steatitis des Mesenteriums
nachgewiesen. Das Pankreas zeigte sich bei drei Proben ohne besonderen
histopathologischen Befund.
Eine Katze (2,3 %) (10 Jahre alt) zeigte eine gemischtzellige, überwiegend aus
neutrophilen Granulozyten bestehende Infiltration der Mukosa, teilweise bis hin zur
Tunica muscularis. Betroffen waren alle untersuchten Abschnitte des GITs, mit
Ausnahme des Duodenums, in dem eine geringgradige lympho-plasmazelluläre
Entzündung vorlag. Mit der gemischtzelligen Entzündung gingen fokale
Epithelnekrosen sowie Atrophie oder Dilatation von Krypten einher. Der bioptierte
Lymphonodus jejunalis zeigte ebenfalls eine gemischtzellige Entzündung.
Vier Katzen (9,3 %) (Durchschnittsalter: 7,9 Jahre) zeigten als einzige histo-
pathologische Veränderung eine bandartige Fibrose der Lamina propria, ohne dass
ein erhöhtes Entzündungszellinfiltrat vorlag. Diese Fibrosebänder befanden sich
zwischen den Krypten und Zotten und bei allen vier Katzen war das Ileum betroffen.
Bei einer der Katzen war zusätzlich der Magen und das Jejunum, und bei zwei
anderen Tieren lediglich der Magen oder das Jejunum betroffen. Eine Katze zeigte
eine mittelgradige lympho-plasmazelluläre Hepatitis mit hydropischer Degeneration,
und bei einer weiteren Katze lag eine geringgradige eitrige Hepatitis und
Lymphadenitis des Lymphonodus jejunalis vor.
Bei drei Katzen (7,0 %) (Durchschnittsalter: 3,3 Jahre) lag lediglich eine Gastritis
vor. Bei zwei Tieren war das Entzündungszellinfiltrat gemischtzellig und ging einher
mit Verlusten von Foveolae gastricae und einer Fibrose. Die dritte Katze wies eine
geringgradige lympho-plasmazelluläre Gastritis auf. Eine Katze zeigte zudem eine
geringgradige hydropische Degeneration von Hepatozyten, die zweite Katze eine
Ergebnisse 59
geringgradige eitrige Lymphadenitis des Lymphonodus jejunalis und die dritte Katze
eine geringgradige eitrige Hepatitis.
Drei Katzen (7,0 %) (Durchschnittsalter: 5 Jahre) wiesen als einzige histo-
pathologische Veränderung Lymphangiektasien der Lamina propria des Dünn- und
Dickdarms in variierender Ausprägung auf, ohne dass ein erhöhtes Zellinfiltrat vorlag.
Zwei der drei Katzen zeigten zudem ein gering- bis mittelgradiges Ödem der Lamina
propria. Eine Katze zeigte zudem eine mittelgradige Fibrose des Magens mit
geringgradigen lympho-plasmazellulären Infiltraten, während bei einer weiteren
Katze lediglich vereinzelte neutrophile Granulozyten in der Lamina propria des
Magens nachgewiesen werden konnten. Lymphangiektasien können Bestandteil
einer sogenannten protein-losing enteropathy sein. Labordiagnostische
Untersuchungen konnten das Vorliegen einer protein-losing enteropathy jedoch nicht
bestätigen, und lediglich bei einer Katze wurden während der Laparotomie auf der
Serosa des Darms dilatierte Lymphgefäße beobachtet. Zwei Katzen zeigten in der
Leber entweder eine gering- bis mittelgradige hydropische Degeneration mit mittel-
bis hochgradiger portaler Fibrose bzw. eine geringgradige lympho-plasmazelluläre
Hepatitis. Bei beiden Tieren waren die Lymphonodi jejunales geringgradig follikulär
hyperplastisch.
Ein diffuses Lymphom wurde bei zehn Katzen (23,3 %) (Durchschnittsalter: 9,3
Jahre) nachgewiesen. Bei sechs Tieren waren mindestens ein, zwei oder alle drei
Dünndarmabschnitte betroffen, während bei zwei Katzen nur der Magen und bei
einer Katze nur das Kolon betroffen waren. Acht der 15 Biopsien mit neoplastischen
Zellen wiesen eine Infiltration der Lymphomzellen in der Lamina propria und der
Submukosa auf. Weitere fünf der 15 Biopsien mit neoplastischen Zellen zeigten
darüber hinaus eine Infiltration der Tunica muscularis. Bei acht der betroffenen
Katzen lag ein kleinzelliges und bei zwei Tieren ein großzelliges Lymphom vor. Drei
dieser zehn Katzen wiesen in angrenzenden Darmabschnitten eine lympho-
plasmazelluläre Entzündung auf. Bei einer dieser Katzen konnten neoplastische
Zellen nicht in den GIT-Proben nachgewiesen werden, sondern lediglich im
beprobten Lymphonodus jejunalis. Bei sechs der zehn Katzen wurden entartete
60 Ergebnisse
Zellen zudem in den Lymphonodi jejunales, bei drei Katzen in der Leber und bei
einer Katze im Ovar nachgewiesen. Immunhistologische Untersuchungen ergaben,
dass bei sechs der acht Katzen mit kleinzelligem Lymphom, die neoplastischen
Zellen sich CD3 positiv darstellten (neoplastische T Zellen). Die restlichen zwei
Katzen mit kleinzelligem Lymphom sowie die zwei Katzen mit einem großzelligen
Lymphom hingegen waren in der Immunhistologie CD79α positive neoplastische B
Zellen. Eine Verdickung der Darmwand wurde lediglich bei einem Tier während der
Laparotomie festgestellt.
Die Biopsien von zwei Katzen (4,7 %) (Durchschnittsalter: 9 Jahre) wiesen einen
Mastzelltumor auf. Die Zellen wurden in der Submukosa des Kolons und im
Lymphonodus jejunalis nachgewiesen bzw. beim zweiten Tier lediglich im
Lymphknoten. Die Granula der einzelnen Mastzellen konnten mittels der
metachromatischen Toluidinblau-Färbung dargestellt werden. Der Tumor des Kolons
war infiltriert durch zahlreiche eosinophile Granulozyten. Die Dünndarmproben dieser
Katze zeigten einen Verlust von Krypten, Zottenverkürzungen und eine Fibrose,
begleitet von einem stark erhöhten Infiltrat eosinophiler Granulozyten. Der Magen
dieser Katze zeigte zudem eine chronisch-aktive Gastritis. Das Duodenum der
zweiten Katze wies lediglich ein geringgradig erhöhtes lympho-plasmazelluläres
Infiltrat auf. Labordiagnostische Untersuchungen zeigten bei beiden Tieren eine
Leukozytose und eine periphere Hypereosinophilie, während die Tiere bei der
Laparotomie unauffällig waren.
Bei den Biopsien einer männlich-kastrierten, drei Jahre alten, europäischen
Kurzhaarkatze lagen mit Ausnahme einer geringgradigen Akkumulation von
Lymphozyten in der Lamina propria des Magens, keine histopathologischen
Veränderungen vor.
Ergebnisse 61
3.2 Strukturelle und funktionelle Komponenten des felinen enteralen Nervensystems bei gesunden Katzen und bei Katzen mit chronischen entzündlichen und nicht- entzündlichen Erkrankungen des Magen-Darmtraktes
3.2.1 Immunhistochemische Ergebnisse gesunder Katzen
Bei den 11 klinisch und histopathologisch gesunden Katzen zeigte die
Immunhistologie mit Antikörpern gegen die Neuronen-spezifische Enolase (NSE) große Zellkörper mit einer feinen, granulären, zytoplasmatischen Immunreaktivität
(IR) und exzentrisch lokalisierten Nukleus innerhalb der Ganglien der Plexūs
submucosus und myentericus. Dabei zeigten sich in der Submukosa multifokale
Inseln kleiner Ganglien in der Nähe der Lamina muscularis mucosae sowie größere,
der zirkulären Muskulatur der Tunica muscularis zugewandte Ganglien. Dadurch
lässt sich der Plexus submucosus unterteilen in einen oberen Anteil (Plexus
submucosus internus) und einen unteren Abschnitt (Plexus submucosus externus).
Eine ähnliche Färbecharakteristik wiesen auch die Neurone des Plexus myentericus
auf, ohne dass eine Untergliederung des Plexus möglich ist.
In der Tunica muscularis färbten sich zwischen den einzelnen Muskelschichten
dünne Fasern an, welche auch unmittelbar subserosal vorlagen.
Eine IR war als schmale Fasern oder Faserbündel auch innerhalb der Lamina propria
mucosae nachweisbar. Eine Anfärbung von Somata ist dabei nicht auszuschliessen.
Mittels Antikörpern gegen nicht-phosphorylierte Neurofilamente (NPN) konnten
neuronale Zellkörper in beiden Plexūs angefärbt werden, wobei sich die Färbung
granulär bis filamentös unter Auslassung der Kerne darstellte. Vereinzelt konnten
faserartige Anfärbungen neben den Zellkörpern beobachtet werden. Wie bereits für
NSE beschrieben, war es durch die Immunhistochemie für NPN möglich, den Plexus
submucosus in einen unteren und oberen Anteil zu unterteilen. Zwischen den
einzelnen Muskelzellen der Tunica muscularis und individuellen serosalen
62 Ergebnisse
Epithelzellen befand sich eine spindelartige bis getüpfelte IR, während in der Lamina
propria mucosae vereinzelt positive Zellkörper in der Nähe der Krypten
nachgewiesen wurden.
Die Färbung phosphorylierter Neurofilamente (PN) ergab eine fibrilläre, teils
strangartige Anfärbung, unter Auslassung neuronaler Zellkörper im Plexūs
submucosus und myentericus. Dabei befanden sich die angefärbten submukosalen
Strukturen in der Nähe zur Lamina muscularis mucosae sowie in unmittelbarer
Nachbarschaft zur zirkulären Muskulatur der Tunica muscularis. Dieses Färbemuster
deutet möglicherweise ebenfalls auf eine Zweiteilung des Plexus submucosus hin,
wie für NSE beschrieben. Insbesondere im Plexus myentericus konnte in einzelnen
wenigen Zellen eine schwache perinukleäre IR festgestellt werden.
Individuelle Fasern erstreckten sich zudem horizontal und vertikal durch die Tunica
muscularis bzw. Lamina propria mucosae. In der Tunica serosa konnte keine IR
nachgewiesen werden.
Vasoaktives intestinales Peptid (VIP) konnte in beiden Plexūs als
intrazytoplasmatisches, granuliertes Signal von Neuronen nachgewiesen werden.
Sowohl der Plexus submucosus internus als auch externus stellten sich positiv dar.
Einzelne positive Zellen lagen in der Tunica muscularis und angefärbte Fasern
verliefen zwischen einzelnen Muskelzellen. Einzelne Mesothelzellen der Tunica
serosa wiesen eine getüpfelte intrazytoplasmatische IR auf. Zudem waren derartige
Anfärbungen individueller Zellen auch in der Lamina propria vorhanden und einzelne
Fasern verliefen innerhalb der Lamina propria der Darmzotten.
Innerhalb der Ganglien lagen für saures Gliafaserprotein (GFAP) positive Zellen
vor, welche sich in unmittelbarer Nachbarschaft zu den ungefärbten Neuronen
befanden. Sie waren im Vergleich zu den Neuronen kleiner und hatten eine
irreguläre bis ovoide Zellmorphologie. Die Ganglien waren dabei untereinander durch
GFAP-positive Stränge verbunden. Derartige Stränge konnten auch innerhalb der
Ergebnisse 63
Tunica muscularis und in der Mitte von Darmzotten nachgewiesen werden.
Vereinzelt lag in den Anschnitten eine schwache IR in der Subserosa vor.
3.2.2 Semiquantitative Auswertung von Katzen mit chronischen gastrointestinalen Erkrankungen
Bei den beiden untersuchten Plexūs erkrankter Katzen war die Expression der
verwendeten Marker im Vergleich zu Kontrollkatzen nicht immer gleichartig
verändert. So zeigte sich, dass die Expression für PN, NPN und GFAP des Plexus
submucosus erkrankter Katzen deutlicher von den Expressionen gesunder Katzen
abwich, als die ermittelte IR des Plexus myentericus. Hingegen wies der Plexus
myentericus der erkrankten Katzen bei den Expressionen von NSE und VIP
deutlichere Unterschiede zu den gesunden Katzen auf, als der Plexus submucosus.
Um die Ergebnisse übersichtlicher zu beschreiben bzw. zu berechnen wurden die
Ergebnisse für beide Plexūs zusammengefasst. Durch die Kombination beider
Ergebnisse ergaben sich spezifischere Informationen über veränderte IR.
Bei den erkrankten Darmabschnitten bei Katzen mit LPE/LPK liessen sich signifikant
herabgesetzte IR-Werte errechnen für GFAP und VIP. NSE war lediglich signifikant
reduziert in betroffenen Magen- und Dünndarmbiopsien, während die IR von PN
lediglich im Dünndarm herabgesetzt war. Eine signifikant erhöhte IR für NPN lag nur
im Duodenum und Ileum vor.
Bei Katzen mit EGEK ergaben sich signifikant reduzierte Werte in allen GIT-Biopsien
für PN. Zudem lagen im Dünndarm und im Kolon eine herabgesetzte IR für NSE und
VIP vor. GFAP war lediglich erniedrigt in betroffenen Mägen und NPN in erkrankten
Dünndärmen.
NSE, NPN, NP und VIP waren bei Tieren mit fibrosierender Enteropathie (FE) lediglich in betroffenen Dünndarmproben signifikant herabgesetzt.
64 Ergebnisse
Signifikante Unterschiede bei Katzen mit einem Lymphom lagen bei der erhöhten IR
für NPN und der reduzierten Expression von PN im Dünndarm und Kolon vor. GFAP
und NSE wiesen eine reduzierte IR im Kolon auf, während VIP lediglich in
betroffenen Dünndarmabschnitten reduziert war.
Diskussion 65
4. Diskussion
4.1 Chronische entzündliche und nicht-entzündliche Erkrankungen des Gastrointestinaltraktes von Katzen: Diagnostische Vorteile von Vollschicht-Biopsien des Darms und extraintestinaler Biopsien
Die häufigsten Differenzialdiagnosen persistierender chronischer Magen-
Darmerkrankungen bei Katzen sind die idiopathische chronische entzündliche
Darmerkrankung (Inflammatory Bowel Disease, IBD), Futtermittelallergien,
Neoplasien oder Hyperthyreoidismus (JERGENS et al. 1992; DENNIS et al. 1993;
GUILFORD 1996).
Eines der wichtigsten diagnostischen Hilfsmittel ist die histopathologische
Untersuchung von Biopsien des Magen-Darmtraktes (GUILFORD 1996). Die
Diagnose IBD kann nur im Rahmen einer Ausschlussdiagnostik erfolgen, bei der
zwingend eine Evaluation von Magen-Darmbiopsien nötig ist (TAMS 1986a;
JERGENS 1992; TAMS 1993; GUILFORD 1996). Dabei können Biopsien unter
endoskopischer Kontrolle oder im Rahmen einer Laparotomie als transmurale
(Vollschicht-) Bioptate gewonnen werden (TAMS 1986a; TAMS 1986b; TAMS 1993;
EVANS et al. 2006). Bei der Gewinnung mittels eines Endoskops handelt es sich um
einen minimal-invasiven Eingriff, welcher jedoch auf die Entnahme von
gastrointestinaler Schleimhaut (Tunica mucosa) beschränkt ist. Hingegen können bei
einer Laparotomie neben der Gewinnung transmuraler Bioptate, extraintestinale
Organe wie Leber, Pankreas oder Mesenteriallymphknoten beprobt werden (TAMS
1986a; TAMS 1986b; TAMS 1993; HALL u. SIMPSON 2000; WILLARD et al. 2001;
ZORAN 2001; RICHTER 2003). Vollschichtbiopsien ermöglichen es dem
untersuchenden Pathologen alle Wandschichten des GITs (Tunica mucosa, Tela
submucosa und Tunica muscularis) zu bewerten. In der gegenwärtigen Literatur sind
lediglich Beschreibungen chronischer Magendarmerkrankungen von Katzen
vorhanden, welche überwiegend auf Einzelerkrankungen wie IBD oder malignes
Lymphom fokusiert sind. Zudem sind diese Untersuchungen limitiert auf
66 Diskussion
endoskopisch gewonnene Biopsien (NELSON et al. 1984; WOLF 1992; DENNIS et
al. 1993; MAHONY et al. 1995; LECOINDRE u. CHEVALLIER 1997; BAEZ et al.
1999; EVANS et al. 2006). Um das Spektrum histopathologischer Veränderungen
von Katzen mit chronischen Magen-Darmerkrankungen zu erfassen und zu
dokumentieren wurden transmurale Biopsien von 43 Katzen untersucht. Gleichzeitig
erfolgte eine Bewertung möglicher Vorteile derartiger Vollschichtbiopsien sowie eine
Einschätzung der Vorteile zusätzlicher extraintestinaler Proben.
Dabei zeigte sich, dass 42 von 43 Katzen (97,7 %) mit chronischer gastrointestinaler
Symptomatik histopathologisch unterschiedliche Erkrankungen aufwiesen. Dabei
stellten entzündliche Veränderungen das größte Spektrum dar.
20 Katzen (46,4 %) wiesen ein erhöhtes Entzündungszellinfiltrat, bestehend aus
Lymphozyten, Plasmazellen, neutrophilen oder eosinophilen Granulozyten, in der
Lamina propria des GITs auf. 14 von 43 Katzen (32,6 %) zeigten eine lympho-plasmazelluläre Enteritis (LPE) oder –kolitis (LPK), wie sie von anderen Autoren
beschrieben wurde (NELSON et al. 1984; WILLARD et al. 1985; TAMS 1986a;
DENNIS et al. 1993; GUILFORD 1996; BAEZ et al. 1999). Ca. 50 % der
gewonnenen Bioptate mit LPE/LPK zeigten mononukleäre Infiltrate über die Lamina
propria hinaus bis hinein in die Submukosa. Diese Beobachtung ist insofern wichtig,
als dass derartige Infiltrate nicht mit einem intestinalen malignen Lymphom
verwechselt werden dürfen. Neben den oben genannten Veränderungen des GITs
wurden an den extraintestinalen Proben lymphatische Hyperplasien der Lymphonodi
jejunales oder Pankreatitiden mit interstitieller Fibrose beobachtet. Bei drei Katzen
konnte eine durch WEISS et al. (1996) beschriebene „Triaditis“, eine Entzündung des
Dünndarms kombiniert mit einer Pankreatitis und Hepatitis diagnostiziert werden.
Fünf Katzen (11,6 %) zeigten in der vorliegenden Studie eine Infiltration des Darms
mit eosinophilen Granulozyten. Die Ursache der eosinophilen Gastroenterokolitis
(EGEK) des GITs bei Katzen ist unbekannt. Möglicherweise spielen
Futtermittelallergien eine Rolle, was jedoch bis heute nicht belegt werden konnte. Da
bei den Katzen der vorliegenden Studie keine Ausschlussdiät durchgeführt wurde,
bleibt die Ursache der eosinophilen Infiltrate unklar. Endoparasitosen sind eine
weitere mögliche Ursache für ein vermehrtes Auftreten von eosinophilen
Diskussion 67
Granulozyten. Eine mögliche Endoparasitose bei Katzen mit eosinophiler
Gastroenterokolitis konnte jedoch aufgrund klinischer parasitologischer
Untersuchungen des Kotes nahezu ausgeschlossen werden. 50% der betroffenen
Biopsien wiesen eine Infiltration eosinophiler Granulozyten über die Lamina propria
hinaus in tiefere Schichten der Darms auf, bis hin zu einer transmuralen
Durchsetzung der Wand. Zudem konnten eosinophile Infiltrate in unmittelbarer
Nachbarschaft zu Ganglien des Plexus myentericus beobachtet werden, ohne dass
histopathologische Veränderungen der Mukosa zu beobachten waren. Eine
Interaktion zwischen eosinophilen Granulozyten und dem enterischen Nervensystem
könnte möglicherweise zu einer klinisch manifesten Störung des GITs beitragen.
Derartige, in der Tiefe der Darmwand auftretende Veränderungen wären anhand von
endoskopisch gewonnenen Proben nicht beobachtet worden.
Die Ergebnisse der vorliegenden Studie gleichen den Ergebnissen einer weiteren
Studie, in welcher der Magen weitaus weniger von eosinophilen Infiltraten betroffen
ist als die übrigen Abschnitte des Darmtraktes (HENDRICK 1981). Im Gegensatz
dazu sind im Lymphonodus jejunalis häufig eosinophile Granulozyten zu finden im
Sinne einer eosinophilen Lymphadenitis. Diese Beobachtung wurde auch von
anderen Autoren beschrieben, und es ist somit bei der histopathologischen
Diagnostik eosinophiler Erkrankungen des GITs hilfreich, neben den Magen-
Darmbiopsien einen oder mehrere mesenteriale Lymphknoten im Rahmen einer
Laparotomie zu entnehmen (HENDRICK 1981; TAMS 1986a; TAMS 1986b).
Eine Katze (2,3 %) wies erhöhte Infiltrate von Lymphozyten, Plasmazellen und vor
allem neutrophilen Granulozyten in der Mukosa des Darms auf. Dabei war diese
gemischtzellige Infiltration nicht nur auf das Kolon beschränkt, so wie es für die
chronische eitrige Kolitis der Katze beschrieben ist, welche eine Sonderform der
felinen IBD darstellt (LEIB et al. 1986). Mit Ausnahme des Duodenums waren alle
Abschnitte des GITs betroffen. LECOINDRE u. CHEVALLIER (1997) beschreiben die
chronische eitrige Kolitis als eine sehr seltene Form der felinen IBD. Der bei dieser
Katze entnommene Lymphknoten wies ebenfalls eine Infiltration mit neutrophilen
Granulozyten auf. Bei dieser Katze kann eine bakterielle Ursache nicht
68 Diskussion
ausgeschlossen werden, und es ist somit fraglich, ob diese Veränderung überhaupt
unter den Begriff der felinen IBD fällt.
Bei vier Katzen (9,3 %) konnte eine prominente bandartige Fibrose der intestinalen
Mukosa ohne eine Erhöhung von Entzündungszellen beobachtet werden. Bei allen
vier Katzen war konstant immer das Ileum betroffen, allerdings mit unterschiedlichen
Schweregraden. Mukosale Fibrosen sind für die kanine und feline IBD beschrieben
worden. Vier Fälle mit LPE/LPK dieser Studie zeigten ebenfalls im Ileum eine
bandartige Fibrose inklusive einer erhöhten Zahl entzündlicher Zellen. Die Ursache
für die hohe Prävalenz von Fibrosen im Ileum ist unklar. In der gegenwärtigen
Literatur ist die Fibrose im Rahmen einer LPE/LPK beschrieben bis hin zur Striktur
des Darms (NELSON et al. 1984; DENNIS et al. 1993; BAEZ et al. 1999). Allerdings
wurden bandartige Fibrosen ohne erhöhtes zelluläres Infiltrat nicht beschrieben.
Demnach handelt es sich in der vorliegenden Studie um die erstmalige Beschreibung
einer derartigen Veränderung. Das Vorliegen einer differenzialdiagnostisch in
Betracht zu ziehenden, kürzlich puplizierten Entität, die „eosinophile sklerosierende
Fibroplasie“ (CRAIG et al. 2009) konnte aufgrund der histopathologischen Befunde
ausgeschlossen werden. Zwar wurden Fibrosen bei der felinen IBD durch andere
Autoren beschrieben, es ist jedoch den Beschreibungen nicht zu entnehmen, ob
dabei entzündliche Infiltrate vorhanden waren oder nicht (BAEZ et al. 1999). Die
Pathogenese dieser Veränderungen bei den vier Katzen ist unklar. Es wurde jedoch
beschrieben, dass eine kontinuierliche Exposition des Immunsystems mit Antigenen
in eine persistierende Entzündung mit konsekutiver Fibrosierung münden kann
(NELSON et al. 1984; GUILFORD 1996). Die fibrotischen Läsionen der vier Katzen
stellen somit möglicherweise „Endzustände“ einer felinen IBD dar.
Bei drei Katzen (7,0 %) lag nur eine Gastritis mit einer gemischtzelligen oder
lympho-plasmazellulären Infiltration vor, während die restlichen Darmabschnitte
sowie die durchgeführten klinischen chemischen Untersuchungen unauffälig waren.
Dabei zeigten diese Katzen als klinische Befunde vor allem Vomitus, was
wahrscheinlich eine Folge der Entzündung ist. Es ist jedoch zu erwähnen, dass eine
dieser Katzen zusätzlich eine klinische Diarrhö aufwies, obwohl histologisch keine
Befunde zu erheben waren. Das wirft die Fragen auf, ob entzündliche
Diskussion 69
Veränderungen in den nicht-bioptierten Darmabschnitten vorlagen oder ob die
vorliegende Gastritis Einfluss auf die neuromuskuläre Aktivität genommen hat und es
so zu einer hypermotilitätsbedingten Diarrhö gekommen ist. Veränderungen
intestinaler Motilität wurden für eine akute Kolitis bei Hunden und bei experimentell
erzeugten Kolitiden bei Katzen beschrieben (MacPHERSON et al. 1978; SETHI u.
SARNA 1991). Es sei zudem erwähnt, dass es nicht ausgeschlossen werden kann,
dass die klinischen Symptome bei zwei der drei Katzen bedingt sein könnten durch
Veränderungen an der Leber, wie eine hydropische Degeneration von Hepatozyten
oder eine eitrige Hepatitis.
Drei Katzen (7,0 %) zeigten als auffälligste histopathologische Veränderung
intestinale Lymphangiektasien. In der vorliegenden Studie wiesen alle Biopsien des
Dünn- und Dickdarms Lymphangiektasien in mindestens einer Schicht der
Darmwand auf. Dabei waren die Lymphangiektasien begleitet von einem Ödem der
Lamina propria mucosae. Die mögliche Ursache dieser Lymphangiektasien und
Ödeme ist bei diesen Tieren unklar. Dabei können Ödeme der Lamina propria bei
Hunden und Katzen als Artefakte im Rahmen einer endoskopischen
Biopsieentnahme auftreten (WILCOCK 1992). Bei den vorliegenden Veränderungen
der drei Katzen handelt es sich wahrscheinlich jedoch nicht um einen
entnamebedingten Artefakt, wie es schon von KLEINSCHMIDT et al. (2006) bei
Hunden diskutiert wurde. Laut Literatur sollen Lymphangiektasien bei Katzen zudem
weitaus weniger häufig auftreten als bei Hunden (PETERSON u. WILLARD 2003).
Dabei kann es sich um eine primäre Erkrankung handeln (kongenital oder
idiopathisch) oder es liegt eine erworbene Erweiterung des Lymphsystems vor, z.B.
durch Blockierung lymphatischer Gefäße durch Entzündungen (IBD), Neoplasien
oder durch erhöhten venösen Druck (kongestive Herzerkrankungen) oder bei
portalem Hochdruck (PETERSON u. WILLARD 2003; TAMS 2003). Es kann nicht
ausgeschlossen werden, dass die Lymphangiektasien und Ödeme ohne erhöhte
Zellinfiltration Folge gesteigerter Gefäßpermeabilität sind, ausgelöst durch
freigesetzte Mediatoren von Entzündungszellen (z.B. Mastzellen) innerhalb der
Lamina propria. Zudem lagen in einzelnen extraintestinalen Biopsien Veränderungen
vor, welche Lymphangiektasien und Ödeme im GIT erklären könnten. So lag in
70 Diskussion
einem Fall eine portale Fibrose der Leber vor, welche eventuell einen portalen
Hochdruck bedingt haben könnte.
In 23,3 % der Fälle lag ein diffuses intestinales Lymphom vor. Die wichtigste
Differenzialdiagnose zum Lymphom ist die LPE/LPK. Die Infiltration tieferer
Wandabschnitte des Darms, z.B. der Tela submucosa und/oder der Tunica
muscularis, ist dabei hilfreich, eine Entzündung von einer neoplastischen Infiltration
zu unterscheiden (TAMS 1986b; EVANS et al. 2006). So zeigen die Ergebnisse der
vorliegenden Studie eindeutig den Vorteil der transmuralen Biopsiegewinnung sowie
der Entnahme extraintestinaler Proben wie es auch durch EVANS et al. (2006)
beschrieben wurde. In 13 von 15 betroffenen Biopsien konnte eine Ausbreitung der
lymphoiden neoplastischen Zellen über die Lamina propria hinaus in die Tela
submucosa beobachtet werden. Zudem zeigten fünf Biopsien eine über die
Submukosa hinaus gehende Infiltration mit Invasion der Tunica muscularis. Es ist
jedoch zu erwähnen, dass Lymphozyten und Plasmazellen auch beim Vorliegen
einer LPE/LPK in die Submukosa vordringen können, wie in der vorliegenden Studie
beschrieben. Eine transmurale Infiltration, bei der alle einzelnen Schichten der
Darmwand betroffen sind, wurde bei keinem LPE/LPK Fall dieser Studie beobachtet
im Gegensatz zum malignen Lymphom (34 %). Wie es durch TAMS (1986a, b)
beschrieben wurde, zeigte die vorliegende Studie, dass mesenteriale Lymphknoten
und die Leber häufig mitbetroffen sind vom neoplastischen Prozess, was die
Wichtigkeit der Probengewinnung dieser beiden Organe zur Diagnostik bekräftigt.
Wenn diese extraintestinalen Biopsien in der vorliegenden Studie nicht untersucht
worden wären, wäre in einem Fall wahrscheinlich die fehlerhafte Diagnose LPE
gestellt worden. Laut Literatur sind das Jejunum und das Ileum am häufigsten von
Lymphomen betroffen, was durch die vorliegende Studie bestätigt werden konnte
(TAMS 1986b; RICHTER 2003; EVANS et al. 2006). Wenn nur Magen, Duodenum
und Kolon bioptiert worden wären, wäre bei drei Katzen vermutlich lediglich eine
LPE/LPK diagnostiziert worden, aber kein intestinales Lymphom. Bei zwei dieser
Tiere befand sich das Lymphom im Jejunum und/oder Ileum oder lediglich in
extraintestinalen Biopsien. Allgemein lässt sich sagen, dass das Ileum das am
häufigsten betroffene Organ ist und dass es beim Vorliegen des Verdachtes auf ein
Diskussion 71
Lymphom immer beprobt werden sollte. Es ist beschrieben worden, dass ein
intestinales Lymphom aus einer vorliegenden LPE entstehen kann (WILCOCK 1992;
TAMS 1993; GUILFORD 1996). Drei der Katzen dieser Studie mit malignem
Lymphom wiesen eine gering- bis zum Teil hochgradige LPE oder LPK in
angrenzenden Darmabschnitten auf, was für eine mögliche Progression des
Lymphoms aus einer bestehenden Entzündung spricht.
Bei zwei Katzen (4,7 %) konnte ein Mastzelltumor nachgewiesen werden. Eine
dieser Katzen zeigte in drei von fünf Biopsien lediglich eine eosinophile Enteritis,
während in der Lamina propria des Kolons der Mastzelltumor vorlag. Es ist in der
Literatur beschrieben, dass die Infiltration mit eosinophilen Granulozyten derart
massiv sein kann, dass der Mastzelltumor maskiert wird, und die Diagnose einer
eosinophilen Enteritis gestellt wird. Bei der zweiten Katze lag der Mastzelltumor
lediglich im Lymphonodus jejunalis vor. Wenn nur endoskopisch gewonnene
Biopsien des GITs vorgelegen hätten, wäre in diesem Fall ein LPE diagnostiziert
worden.
Eine Katze wies trotz chronischer klinischer Symptomatik keine histopathologischen
Veränderungen auf. Es kann nicht ausgeschlossen werden, dass diese Biopsien
ohne histopathologischen Befund aus der Nachbarschaft möglicherweise erkrankter
Darmabschnitte entnommen wurden. Zudem lagen bei diesem Tier keine abnormen
Veränderungen des Blutbildes oder der klinischen chemischen Untersuchung vor, so
dass die Ursache der klinischen Symptome unklar blieb. Generell kann nicht
ausgeschlossen werden, dass die histopathologischen Veränderungen bei feliner
IBD multifokal im GIT verteilt sind. Ein derartiges diagnostisches Problem kann
weder mittels Endoskopie noch durch Laparotomie mit anschließender
Probengewinnung gelöst werden.
Die vorliegende Studie zeigte, dass die Gewinnung transmuraler Biopsien aus allen
GIT-Abschnitten und die Beprobung extraintestinaler Organe hilfreich sind in der
Diagnostik intestinaler Neoplasien wie z.B. des malignen Lymphoms oder von
Mastzelltumoren. Insbesondere die Beprobung von Mesenteriallymphknoten hat sich
als besonders hilfreich herausgestellt. Die feline IBD kann sowohl durch
endoskopisch als auch durch laparoskopisch gewonnene Proben histopathologisch
72 Diskussion
diagnostiziert werden, allerdings ist die Wahrscheinlichkeit einer Fehldiagnose bei
endoskopisch gewonnenen Proben insbesondere im Hinblick auf die wichtigste
Differenzialdiagnose, nämlich das maligne Lymphom, größer. Weiterhin zeigte die
vorliegende Studie, dass chronische Enteropathien der Katze histopathologisch am
häufigsten entzündlicher Natur sind, die unter dem Begriff IBD subsummiert werden
können.
4.2 Strukturelle und funktionelle Komponenten des felinen enteralen Nervensystems bei gesunden Katzen und bei Katzen mit chronischen entzündlichen und nicht- entzündlichen Erkrankungen des Magen-Darmtraktes
Das enterische Nervensystem (ENS) besteht aus weit über 100 Millionen von
Neuronen und vier bis zehn Mal so vielen glialen Zellen (SCHEMANN u. NEUNLIST
2004). Es ist organisiert in einen submukosalen Plexus (Meissner Plexus) und einen
myenterischen Plexus (Auerbach Plexus) (GRUNDY et al. 2006), und es arbeitet
unabhängig vom zentralen Nervensystem (ZNS). Die chronischen entzündlichen
Darmerkrankungen (Inflammatory Bowel Disease, IBD) der Katze stellen einen
Komplex von chronischen Erkrankungen unbekannter Ätiologie und Pathogenese
dar. Bei der IBD des Menschen kommt es zu Veränderungen der
elektrophysiologischen Eigenschaften, zu Änderungen der neurochemischen
Kodierung und zur Störung bzw. Schädigung des ENS (NEUNLIST et al. 2008).
Publikationen über die Architektur des ENS bei Katzen mit chronischen
gastrointestinalen Symptomen und eine mögliche Beteiligung des ENS an der
Pathogenese fehlen in der gegenwärtigen Literatur. Die Ziele der hier vorliegenden
retrospektiven Studie waren: 1.) die Analyse der Verteilung zellulärer Elemente des
ENS bei gesunden Katzen mittels immunhistologischer Methoden, und 2.) die
Evaluation struktureller und funktioneller Veränderungen des ENS an 33 Katzen mit
chronischen gastrointestinalen Symptomen.
Diskussion 73
Durch die Verwendung von Antikörpern gegen die Neuronen-spezifische Enolase
(NSE), phosphorylierte Neurofilamente (PN) und nicht-phosphorylierte
Neurofilamente (NPN) konnte in der vorliegende Studie unterschiedliche
ganglionierte und aganglionierte Plexūs des felinen ENS nachgewiesen werden.
Soweit aus der gegenwärtigen Literatur ersichtlich existieren lediglich
Beschreibungen für die ganglionierten Plexūs der Katze und anderer Spezies wie
das Schwein, das Meerschweinchen und das Opossum (GUNN 1968; STACH 1978;
CHRISTNSEN u. RICK 1987). Dabei beschränken sich die Untersuchungen auf
histochemische Techniken und Versilberungen. Anti-NSE Antikörper färbten in der
Immunhistologie neuronale Somata in der Tela submucosa und Tunica muscularis.
Dabei kann anhand der Lage der Zellkörper der Plexus submucosus in einen oberen,
der Lamina muscularis mucosae angelagerten Plexus submucosus internus, und in
einen an die Tunica muscularis angrenzenden Plexus submucosus externus
unterteilt werden. Neuronale Zellkörper konnten in der Tela subserosa nicht
nachgewiesen werden, jedoch färbten sich kleine Fasern positiv an. Mit Antikörpern
gegen NPN und PN ist es möglich neuronale Strukturelemente des felinen
Nervensystems anzufärben, was bis zum gegenwärtigen Zeitpunkt in der Literatur
nicht beschrieben ist. NPN (markiert durch den Antikörper SMI311) färbte neuronale
Zellkörper und Stränge. Ob es sich bei diesen Strängen um angefärbte Dendriten
handelt ist unklar, aber größere Säugetiere wie das Schwein, das Schaf oder auch
der Mensch weisen dendritische Strukturen im ENS auf, während kleinere Tiere wie
Mäuse keine Dendriten zeigen (zusammengefasst durch QU et al. 2008). PN
Immunreaktivität (IR), angefärbt durch den Antikörper SMI 312, zeigte sich als
fibrilläre Struktur ähnlich neuronalen Axonen. Fasst man die immunhistochemischen
Ergebnisse mit Antikörpern gegen NSE und Neurofilamente (NF) zusammen, unter
Berücksichtigung der Ergebnisse für GFAP, so lassen sich drei unterschiedliche
ganglionierte Plexūs (Plexus submucosus internus, Plexus submucosus externus
und Plexus myentericus) und zwei aganglionierte Plexūs (Plexus mucosus und
subserosaler Plexus) mit horizontalen und vertikalen Verbindungen zwischen den
einzelnen Plexūs oder Neuronen in der felinen Darmwand nachweisen. Diese
Beobachtungen entsprechen Beschreibungen bei anderen domestizierten Tieren wie
74 Diskussion
dem Schwein, dem Hund, dem Meerschweinchen und dem Opossum sowie dem
Menschen (GUNN 1968; STACH 1978; CHRISTENSEN u. RICK 1987;
SCHEUERMANN et al. 1989; FURNESS et al. 1990; HANSEN 2003a).
Erwähnenswert ist, dass mittels der immunhistochemischen Technik die einzelnen
Plexūs leichter aufzufinden sind als im normalen Hämatoxylin und Eosin (HE)
gefärbten Schnittpräparat. Zudem sei genannt, dass es nicht ausgeschlossen
werden kann, dass es sich bei einzelnen NSE-positiven Strukturen der Lamina
propria um Zellen des neuroendokrinen Netzwerkes handelt (BISHOP et al. 1982).
Anti-GFAP Antikörper färbten zelluläre Elemente, welche kleiner waren als Neurone
und in unmittelbarer Nachbarschaft zu diesen lagen. Aufgrund ihrer
Färbeeigenschaften ähneln diese GFAP-positiven Zellen Astrozyten des ZNS
(BJÖRKLUND et al. 1984). Die glialen Zellen ließen sich in allen oben genannten
ganglionierten Plexūs nachweisen. In den aganglionierten Plexūs zeigte sich eine
strangartige IR. Ob es sich dabei um Zellkörper oder nur um Fortsätze gliale Zellen
handelt ist unklar. Ähnlich den Funktionen der Astrozyten des ZNS könnten gliale
Zellen des ENS Neurone schützen, kontrollieren oder regulieren und z.B. eine
Protektion gegen oxidativen Stress ausüben (ABDO et al. 2010).
Die Expression des VIPs zeigte sich in neuronalen Zellkörpern des Plexus mucosus,
submucosus und myentericus, wie es auch durch DOMOTO et al. (1984)
beschrieben wurde. VIP führt zur Relaxierung glatter Muskelzellen sowie zur
Dilatation von Blutgefäßen und steigert die intestinale Sekretion (WOOD 2002). Die
Färberesultate der Tunica serosa waren derart variabel, dass eine endgültige
Aussage über das Vorkommen von VIP nicht erfolgen konnte.
Die immunhistologisch untersuchten Katzen mit chronischen gastrointestinalen
Erkrankungen zeigten Veränderungen in strukturellen und funktionellen Parametern
des ENS. So wiesen Katzen mit lympho-plasmazellulärer Enteritis (LPE) eine
signifikannte Reduktion der Expression von GFAP und VIP in allen betroffenen
Biopsien auf. Zudem zeigten die meisten Biopsien ebenfalls eine signifikante
Reduktion der NSE IR im Vergleich zu Kontrolltieren sowie reduzierte PN Expression
in allen betroffenen intestinalen Proben.
Diskussion 75
Die Reduktion von GFAP könnte hinweisend auf eine reduzierte Zahl bzw.
Schädigung enterischer glialer Zellen sein wie es beim Morbus Crohn des
Menschen, der nekrotisierenden Enterokolitis oder bei Ratten mit Diabetes mellitus
beschrieben wurde (BUSH 2002; NEUNLIST et al. 2008; LIU et al. 2009). Bei der
felinen IBD könnte eine gestörte intestinale Barriere ein wichtiger Aspekt in der
Pathogenese sein. In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, dass enterische
gliale Zellen einen protektiven Einfluss auf die Homöostase des intestinalen Epithels
mit Festigung der Barrierefunktion haben. Eine Schädigung und/oder ein funktioneller
Defekt enterischer glialer Zellen könnte beteiligt sein an der Pathogenese der felinen
IBD mit gestörter intestinaler Barriere, möglicherweise durch deregulierte Tight-
Junctions und konsekutiver erhöhter Empfänglichkeit gegenüber intestinalen
Pathogenen (SAVIDGE et al. 2007; VAN LANDEGHEM et al. 2009; BACH-NGOHOU
et al. 2010). Die genetisch bedingte Ablation GFAP-positiver Zellen bei Mäusen
führte zu einer hämorrhagischen Jejuno-Ileitis, was die Bedeutung der glialen Zellen
in der Regulation der intestinalen Homöostase hervorhebt. Der Verlust oder die
Fehlfunktion enterischer Gliazellen bei den genannten Mäusen führte zur
Degeneration von Neuronen des Plexus myentericus, möglicherweise durch den
Verlust trophischer oder neuroprotektiver Faktoren (BUSH et al. 1998).
Die Reduktion von NSE, PN und VIP bei Katzen mit LPE könnte auf eine Alteration
des enterischen Nervensystems deuten. NSE ist ein Enzym der Glykolyse und seine
Konzentration steigt und sinkt möglicherweise mit dem neuronalen Energiebedarf.
Die Reduktion könnte deshalb auch einen unterschiedlichen energetischen Status
der Zellen darstellen oder es handelt sich um einen Indikator für neuronale
Degeneration. Unklar bleibt allerdings, ob die reduzierte IR durch intrazellulären
Verlust des Enzyms oder durch neuronale Degeneration zustande kommt. Die
reduzierte IR von PN deutet ebenfalls auf eine Störung des ENS hin. CARDEN et al.
(1987) stellten die Hypothese auf, dass die Phosphorylierung von Neurofilamenten
zur axonalen Stabilität beiträgt. Dementsprechend könnte eine reduzierte PN
Expression ein Indiz für einen axonalen Schaden oder axonale Destabilisierung sein.
76 Diskussion
Im Gegensatz zu der vorliegenden Studie wurden erhöhte NSE Expressionen bei
den chronischen entzündlichen Erkrankungen des Menschen, wie z.B. Morbus Crohn
oder der Zoeliakie (LEONARD et al. 1995) festgestellt. Wahrscheinlich liegt bei den
genannten Erkrankungen eine Hypertrophie oder Hyperplasie von Neuronen vor. Die
Reduktion von NSE in der vorliegenden Studie könnte ursächlich sein für eine
gestörte intestinale Motilität oder Funktion.
Die bei Morbus Crohn beobachteten erhöhten Expressionen von VIP dienen
möglicherweise dazu, die intestinale Entzündung unter Kontrolle zu halten, die
intestinale Barriere wiederherzustellen und die Neurone zu protektieren (NEUNLIST
et al. 2008). Im Umkehrschluss würde das für die vorliegende Studie bedeuten, dass
aufgrund herabgesetzter VIP Expressionen bei LPE die intestinale Barrierefunktion
herabgesetzt ist und dass eine reduzierte Neuroprotektion vorliegt. VIP ist assoziiert
mit einer Deaktivierung von Lymphozyten und der Verlust von VIP stoppt die
Reduzierung einer intestinalen Entzündung (PASCUAL et al. 1994). Neben der
Herabregulierung von Entzündungen gehört auch eine herabgesetzte Immunglobulin
A Sezernierung (STANISZ et al. 1986; NEWMAN et al. 2005; NEUNLIST et al.
2008). Die Reduktion von VIP in der vorliegenden Studie könnte somit zu einer
Entstehung oder Unterhaltung einer intestinalen Entzündung führen bzw. beitragen.
Erniedrigte VIP Expressionen wurden mit Veränderungen des GITs beschrieben,
welche mit einer persistierenden Kontraktion aufgrund des Verlustes inhibitorischer
Neurone einhergehen, wie Morbus Hirschsprung oder die Achalasie des Menschen
(MEARIN et al. 1993; VANDERWINDEN et al. 1993). Dementsprechend könnten die
reduzierten VIP Expressionen an der klinisch zu beobachtenden Diarrhö der Katzen
dieser Studie beteiligt sein, möglicherweise durch eine Störung der intestinalen
Motilität. VIP ist einer der Hauptneurotransmitter inhibitorischer Neurone des ENS
und ist der einzige funktionelle Marker, der in der vorliegenden Studie angewendet
wurde. Ein weiterer wichtiger funktioneller Marker exzitatorischer Neurone ist die
Substanz P. Versuche unterschiedliche Substanz P-spezifische Antikörper mittels
Immunhistochemie an formalin-fixiertem, paraffin-eingebetteten Gewebe zu
etablieren verliefen jedoch negativ und neuronale Strukturen konnten nicht angefärbt
werden.
Diskussion 77
Katzen mit eosinophiler Gastroenterokolitis (EGEK) zeigten eine von bei Katzen
mit LPE abweichende IR. So zeigten alle betroffenen Biopsien eine signifikante
Reduzierung von PN, was auf eine Störung oder Schädigung des neuronalen
Zytoskeletts deutet. TSUNODA et al. (2003) beschreiben bei einer viral-induzierten
Demyelinisierung eine herabgesetzte Expression von phosphorylierten NF, was
vermutlich das Bild eines Axonschadens widerspiegelte. Dieser mögliche axonale
Schaden könnte dabei Folge einer Entzündung sein oder aber Bestandteil einer
Selbstzerstörung im Rahmen eines möglichen Abwehrmechanismuses (TSUNODA
2008). Veränderungen in der Expression von NF könnten das morphologische
Korrelat einer Desintegration des Zytoskeletts mit Verlust des normalen
Axontransports sein. Die meisten der untersuchten Biopsien der vorliegenden Studie
zeigten zudem signifikant reduzierte NSE und VIP Expressionen. Dieses deutet
möglicherweise auf eine Schädigung oder funktionelle Störung des ENS hin. Im
Gegensatz zu Katzen mit LPE sind die Expressionen von GFAP lediglich in
betroffenen Mägen von Katzen mit EGEK signifikant reduziert. Das bedeutet, dass
bei Katzen mit EGEK eine Störung oder Schädigung enterischer glialer Zellen keine
oder zumindest nur eine untergeordnete Rolle spielt und dass die Pathogenese
dieser Erkrankung von der Entstehung einer LPE abweicht.
Mit Ausnahme der Magen-Biopsien wiesen alle betroffenen Proben von Katzen mit
fibrosierender Enteropathie (FE) eine reduzierte Expression der neuronalen
Marker NSE, NPN, PN und VIP auf. Diese Reduzierung kann jedoch nicht durch die
Fibrose allein erklärt werden, da ja nur die Lamina propria eine bandartige Fibrose
aufweist. Intestinale mukosale Fibrosen sind in der Literatur sowohl für den Hund als
auch für die Katze beschrieben. Dabei kann die Fibrose bei Tieren mit LPE/LPK bis
hin zur Striktur des GITs führen (NELSON et al. 1984; DENNIS et al. 1993; BAEZ et
al. 1999). Die Pathogenese der Fibrose der vier Katzen der vorliegenden Studie ist
unbekannt. Beschrieben ist, dass eine kontinuierliche Exposition des Immunsystems
mit Antigenen in einer dauerhaften Entzündung resultiert, mit eventueller Fibrose
(NELSON et al. 1984; GUILFORD 1996). In einer kürzlich veröffentlichen Publikation
werden erhöhte Anzahlen an Tryptase-positiven Mastzellen bei Katzen mit FE
78 Diskussion
beschrieben (KLEINSCHMIDT et al. 2010). Während einer chronischen Entzündung
können sogenannte Neurotoxine wie das Major Basic Protein, das Eosinophil-
specific Cationic Protein, das Eosinophil-derived Neurotoxin oder die Eosinophil
Peroxidase, durch Mastzellen und eosinophile Granulozyten freigesetzt werden,
eventuell mit konsekutiver neuronaler Schädigung (LEONARD et al. 1995). Derartige
mögliche Vorgänge könnten zu einer reduzierten Expression neuronaler Marker
führen. Die herabgesetzte Expression dieser Marker in der vorliegenden Studie
könnte eine mögliche „end-stage“ Läsion eines beendeten entzündlichen Prozesses
darstellen, mit Störung oder Verlust enterischer Neurone. Zu nennen ist, dass bei
den hier untersuchten Fällen die GFAP Expression nicht signifikant reduziert war,
was auf eine mögliche gliale Regeneration oder eine rein neuronale Schädigung
schliessen lässt.
Bei den untersuchten Fällen mit einem intestinalen Lymphom lag eine hohe
Variabilität der Expression der einzelnen Marker vor. Konstante Veränderungen
konnten lediglich für reduzierte PN und erhöhte NPN Expressionen beobachtet
werden. Wie schon für die Veränderungen an Katzen mit EGEK beschrieben ist die
Akkumulation oder der Verlust von Neurofilamenten in neuronalen Strukturen
assoziiert mit axonaler Schädigung, wie es für Morbus Crohn des Menschen
beschrieben wurde (BELAI et al. 1997). Acht von 15 der betroffenen Biopsien zeigten
eine Infiltration von Tumorzellen in unmittelbarer Nachbarschaft zu enterischen
Ganglien. Eventuell ist es dabei zu einer direkten Schädigung enteraler Ganglien
gekommen oder zu einer Interferenz der neoplastischen Zellen mit Neuronen. In den
Biopsien, in denen keine direkte Kolokalisation von Neuronen und Tumorzellen
vorlag, kann über das Vorliegen eines paraneoplastischen Prozesses spekuliert
werden, welcher möglicherweise zu einer veränderten IR der Neurone geführt haben
könnte.
Abschließend lässt sich sagen, dass sich das feline ENS zusammensetzt aus drei
ganglionierten Plexūs (Plexus submucosus internus, Plexus submucosus externus
Diskussion 79
und Plexus myentericus). Zudem liegen zwei aganglionierte Plexūs vor (Plexus
mucosus und subserosaler Plexus).
Bei Katzen mit chronischen gastrointestinalen Erkrankungen kommt es zu einer
Veränderung der Expression neuronaler und/oder glialer Marker bei entzündlichen
bzw. neoplastischen Erkrankungen wie z.B. der LPE, der EGEK, der FE bzw. dem
malignen Lymphom, was auf unterschiedliche Pathogenesemechanismen bei den
einzelnen Formen deutet. Strukturelle und funktionelle Störungen des ENS könnten
zu den klinisch beobachteten Symptomen wie Vomitus oder Diarrhö beitragen.
Weitere Untersuchungen im Hinblick auf Veränderungen in der Anzahl der Neurone
oder glialen Zellen sowie die Erforschung funktioneller Veränderungen der enteralen
Neurone bzw. Gliazellen bei Katzen mit chronischen entzündlichen Magen-
Darmerkrankungen wären wünschenswert.
80 Diskussion
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Anhang 93
6. Anhang
6.1 Zusammenstellung der untersuchten Katzen
94 Anhang
Übersicht über klinisch-erkrankte Katzen und ihre Verwendung (*) in den einzelnen
Pubklikationen.
Anhang 95
6.2 Abkürzungen
bzw. beziehungsweise
EGEK eosinophile Gastroenterokolitis
ENS enterisches Nervensystem
FE fibrosierende Enteropathie
GALT gut-associated lymphoid tissue,
Darm-assoziiertes lymphatisches Gewebe
GFAP glial fibrillary acidic protein, saures Gliafaserprotein
GIT Gastrointestinaltrakt
HE Hämatoxylin-Eosin
IBD Inflammatory Bowel Disease
IR Immunreaktivität
LPE lympho-plasmazelluläre Enteritis
LPK lympho-plasmazelluläre Kolitis
NF Neurofilamente
NPN nicht-phosphorylierte Neurofilamente
NSE Neuronen-spezifische Enolase
PN phosphorylierte Neurofilamente
VIP Vasoaktives intestinales Peptid
ZNS zentrales Nervensystem
96 Zusammenfassung
7. Zusammenfassung
Untersuchungen zur Histopathologie und Pathogenese an gastrointestinalen
Bioptaten von Katzen mit chronischen Magen-Darmerkrankungen unter besonderer
Berücksichtigung des enteralen Nervensystems
Sven Kleinschmidt, Ph.D.
In der Einleitung wird ein Überblick über die Struktur und Funktion des Magen-
Darmsystems sowie des enterischen Nervensystems (ENS) gegeben. Es werden die
zellulären Bestandteile des ENS sowie deren Verteilung und Funktionen diskutiert.
Der zweite Teil der Einleitung beschäftigt sich mit der Klassifikation der felinen
idiopathischen chronischen Enteropathien (Inflammatory Bowel Disease, IBD) sowie
mit den möglichen, an der Pathogenese beteiligten Faktoren.
43 Katzen mit chronischen gastrointestinalen Symptomen wurden einer
retrospektiven histopathologischen Untersuchung unterzogen. In der Mehrzahl der
Fälle (20/43; 46,5 %) wurde eine IBD, wie die lympho-plasmazelluläre Enteritis/Kolitis
(LPE/LPK) (14/43; 32,56 %), eine eosinophile Gastroenterokolitis (5/43; 11,6 %) und
eine gemischtzellige Entzündung (1/43; 2,3 %) festgestellt. Bei vier Katzen wurde
eine nicht-entzündliche mukosale bandartige Fibrose (9,3 %) und bei zehn weiteren
Katzen (23,3 %) ein intestinales diffuses Lymphom diagnostiziert. Sechs Katzen (7,0
%) wiesen lediglich eine Gastritis und sechs weitere Katzen Lymphangiektasien (7,0
%) auf. Bei zwei Katzen (4,7 %) lag ein Mastzell-Tumor vor. Bei einer Katze wurden
keine histologischen Veränderungen festgestellt. Die Untersuchungen von
transmuralen intestinalen Biopsien aus allen Segmenten des Gastrointestinaltraktes
(GIT) sowie die Auswertung von zusätzlichen extraintestinalen Biopsien,
insbesondere von Mesenteriallymphknoten, haben sich als besonders hilfreich für die
Zusammenfassung 97
Diagnostik intestinaler Tumoren wie das maligne Lymphom oder von
Mastzelltumoren erwiesen.
Aufgrund des Fehlens von Beschreibungen zur Architektur des enterischen
Nervensystems (ENS) sowie der möglichen Beteiligung des ENS an der
Pathogenese bei Katzen mit chronischen entzündlichen und nicht-entzündlichen
Erkrankungen des GITs wurden neurohistologische und immunhistologische
Untersuchungen an gesunden Katzen im Vergleich zu erkrankten Katzen
durchgeführt. An transmuralen Bioptaten des GITs gesunder Katzen konnten
ganglionierte und aganglionierte Plexūs inklusive eines Plexus submucosus internus
und externus nachgewiesen werden. Bei Katzen mit LPE/LPK wiesen alle
betroffenen Abschnitte eine signifikante Reduktion der Expression von saurem
Gliafaserprotein (glial fibrillary acidic protein, GFAP) und des Vasoaktiven
intestinalen Peptids (VIP) auf. Zudem weisen die meisten Biopsien auch eine
signifikant erniedrigte Expression der Neuronen-spezifischen Enolase (NSE) auf.
Diese Ergebnisse deuten auf eine Alteration enterischer glialer Zellen und Neurone
bei der felinen LPE/LPK hin. Bei Katzen mit EGEK liegt eine signifikante
Reduzierung phosphorylierter Neurofilamente (PN) vor, was auf eine Störung im
neuronalen Zytoskelett deutet. Katzen mit einer fibrosierenden Enteropathie
hingegen haben erniedrigte Immunreaktivitäten für NSE, PN, nicht-phosphorylierte
Neurofilamente (NPN) sowie für VIP. Diese Ergebnisse deuten auf eine mögliche
neuronale Störung hin. Bei Tieren mit einem malignen Lymphom liegt lediglich eine
Reduktion von PN und ein Anstieg der Expression von NPN vor, was auf einen
direkten Schaden oder eine indirekte Störung enterischer Nervenzellen durch die
neoplastischen Zellen deutet.
Es hat sich somit gezeigt, dass bei Katzen mit chronischen gastrointestinalen
Erkrankungen Veränderungen von neuronalen und glialen immunhistochemischen
Markern bei unterschiedlichen Erkrankungsformen vorliegen. Dieses deutet auf
mögliche unterschiedliche Pathogenesen bei den einzelnen Formen hin. Die
strukturellen und funktionellen Veränderungen des ENS sind möglicherweise an der
Entstehung der klinischen Symptome wie Vomitus und Diarrhö beteiligt.
98 Summary
8. Summary
Investigations about histopathology and pathogenesis on gastrointestinal biopsies of
cats with chronic inflammatory and non-inflammatory diseases of the gastrointestinal
tract with special relevance to the enteric nervous system.
Sven Kleinschmidt, Ph.D.
In the introduction an overview on the normal structure and function of the feline
gastrointestinal tract and enteric nervous system (ENS) is given. Furthermore, the
cellular components of the ENS and their distribution and functions are discussed.
The second part of the introduction contains an overview on the classification and
factors involved in the pathogenesis of feline inflammatory bowel disease (IBD).
An evaluation of histologic findings in full-thickness biopsies from the gastrointestinal
tract (GIT) from 43 cats with chronic GIT disease symptoms was performed. In the
majority of cases (20/43; 46.5 %) inflammatory bowel disease, i.e. lymphocytic-
plasmacytic enteritis/colitis (LPE/LPC) (14/43; 32.6 %), eosinophilic gastroentero-
colitis (EGEC) (5/43; 11.6 %), and mixed inflammatory infiltration (1/43; 2.3 %) were
diagnosed. Furthermore, in four animals non-inflammatory mucosal band-shaped
fibrosis (9.3 %) and in ten cats (23.3 %) a diffuse lymphoma was found. Six cats
displayed only a gastritis (7.0 %) or lymphangiectasia (7.0 %), respectively. In two
cats a mast cell tumour (4.7 %) was diagnosed whereas in one cat no histo-
pathological lesions were found. The availability of transmural biopsies from all
segments of the intestine and the collection of extraintestinal samples, especially
mesenteric lymph nodes, is especially helpful for diagnosing intestinal tumours such
as lymphomas and mast cell tumours.
Due to missing publications describing the architecture of ENS and its possible
involvement in the pathogenesis in cats with chronic inflammatory and non-
Summary 99
inflammatory diseases of the GIT neurohistological and immunohistochemical
examinations of the enteric nervous system were performed on biopsies of healthy
cats and compared to findings in cats suffering from inflammatory bowel disease or
intestinal lymphoma. In healthy cats different ganglionated and aganglionated plexūs
were observed including plexus submucosus internus and externus. In LPE/LPC all
affected samples had significant reduction of glial fibrillary acidic protein (GFAP) and
vasoactive intestinal peptide (VIP) and mostly of neuron-specific enolase (NSE)
possibly reflecting alterations of enteric glial cells and neurons. In cases with EGEC
significantly reduced phosphorylated neurofilament (PN) expression was present
suggesting a disturbance in neuronal cytoskeleton, whereas cats with fibrosing
enteropathy had reduced expression of NSE, non-phosphorylated neurofilaments
(NPN), PN and VIP, possibly reflecting neuronal disturbances. In cases with intestinal
lymphoma only the reduction of PN and the increase of NPN were obvious
suggesting direct damage or interference of neoplastic cells with enteric neurons.
In cats with chronic gastrointestinal diseases disturbances of neuronal or glial
immunohistochemical markers were present which differed between varying
diseases, i.e. LPE, EGEC, intestinal fibrosis, and malignant lymphoma, suggesting
different pathogenetic pathways. Structural and functional alterations of the ENS may
contribute to clinically evident signs of vomiting and/or diarrhoea.
100 Danksagung
9. Danksagung
Bedanken möchte ich mich bei....
… Frau Prof. Dr. M. Hewicker-Trautwein für die Überlassung des Themas, die
wissenschaftliche Unterstützung bei der Erstellung der These, die freundliche
Zusammenarbeit und die ständige Ansprechbarkeit.
… Herrn K.-P. Kuhlmann für die unermüdliche technische Unterstützung beim
Schneiden und Färben des x-ten Blockes.
… Frau B. Buck für die Unterstützung bei histochemischen Färbemethoden.
… Herrn Dr. K. Rohn aus dem Institut für Biometrie, Epidemiologie und
Informationsverarbeitung der Tierärztlichen Hochschule Hannover für die
Beratung bei statistischen Fragen.
… der Arbeitsgruppe Immunpathologie. Langweilig wurde es nie mit Euch.
Wie war das noch: IHO lagert Essen in Erdlöchern?! SGE ist schon wieder im
schwedischen Möbelhaus, oder tauscht Sie verpilztes PBS aus?! Kanüpölö ist
doch ein kömischer Spocht, oder USW?! Ist Peyer eine Platte oder ein Stück
Kuchen, JJU? NZI, das Leben ist kein Ponyhof….you wish!!
… all den Damen und Herren des Instituts für Pathologie für fast acht turbulente
„Lehrjahre“. Manchmal glaubt man, dass hier ist eine große überdachte
Irrenanstalt. Aber irgendwie hat man ja noch Ausgang…..ab und zu mal….
Ihr seid die Besten!