In der hier vorliegenden Arbeit wurden an humanen Biopsien aus dem Colon sigmoideum die pathophysiologischen Mechanismen der Diarrhoe bei der lymphozytären Kolitis sowie der Einfluss von Budesonid auf die Diarrhoe untersucht. Ziel war es, die Transport- und Barriereeigenschaften des Darmes näher zu erforschen. Dabei wurden insbesondere der aktive elektrogene Natrium- Transport und die epitheliale Barriere untersucht. In einem Ussing-Experiment wurde die aktive elektrogene Natrium-Resorption des Dickdarmepithels als Ausdruck der elektrogenen Aktivität des Amilorid-sensitiven Natrium-Kanals (ENaC) bestimmt. Bei der lymphozytären Kolitis liegt eine Reduktion des Kurzschlussstroms um 68% im Vergleich zum Kontrollkollektiv vor. Diese gestörte ENaC-Funktion ist hier Ausdruck einer veränderten Induktion der mRNA- Expression der ENaC-Untereinheiten, die mit einer Herabregulation vor allem der γ-Untereinheit um 86% im Vergleich zu den Kontrollen einhergeht, während die α- und β-Untereinheiten unverändert bleiben. Zur Untersuchung der epithelialen Barriere kam die Wechselstrom-Impedanz-spektroskopie zum Einsatz. Bei der lymphozytären Kolitis beobachteten wir eine Minderung des epithelialen Widerstandes um 41% von 39 auf 23 Ω•cm2. Als Korrelat der Epithelwiderstandsreduktion stellten wir bei der Kolitis einen um 66% höheren parazellulären Flux als bei Kontrollen fest. In einer Expressionsanalyse der Tight Junction-Proteine zeigte sich eine verminderte Expression von Claudin-4 (71 ± 8%), Claudin-5 (72 ± 4%) und am stärksten von Claudin-8 (27 ± 10%). Die immunhistochemische Lokalisationsanalyse von Claudin-5 und Claudin-8 zeigte bei der lymphozytären Kolitis eine zelluläre Umverteilung dieser Tigh Junction-Proteine. Eine erhöhte Apoptoserate als einen weiteren Grund für eine strukturelle Barrierestörung des Epithels konnten wir bei der lymphozytären Kolitis nicht nachweisen. Eine Therapie mit Budesonid bewirkte eine klinische und histologische Befundbesserung, beeinflusste jedoch weder die ENaC-Funktion noch die epitheliale Barriere. Im zweiten Teil der Arbeit wurden an einem Rattenmodell die Transporteigenschaften des ENaC unter dem Einfluss der bei der mikroskopischen Kolitis erhöhten Zytokine TNFα, IFNγ und IL-15 untersucht. Wir konnten zeigen, dass der ENaC im Kolon der Ratte durch die Präinkubation mit TNFα um 51% gehemmt werden kann, während die alleinige Inkubation mit IL-15 keinen Einfluss auf seine Funktion hat. Ein synergistischer Effekt von TNFα und IL-15 bzw. TNFα, IFNγ und IL-15 konnte nicht gezeigt werden. Die Diarrhoe bei der lymphozytären Kolitis entsteht durch das Zusammenwirken mehrerer Pathomechanismen. Ein verminderter aktiver elektrogener Natrium- Transport, im Sinne einer Malabsorption mit einer gestörten ENaC-Funktion und eine epitheliale Barrierestörung mit verminderter Expression von abdichtenden Tight Junction-Proteinen mit daraus resultierender Leckflux-Diarrhoe sind hierbei die entscheidenden Diarrhoemechanismen.
This study analyses the pathogenic mechanisms of diarrhea in lymphocytic colitis and the therapeutic effect of Budesonide. Therefore measurements on colonic specimens of patients with confirmed lymphocytic colitis were performed and compared with control patients. The aim was to examine the transport and the barrier functions of the epithelium. In short-circuit experiments we determined the electrogenic sodium absorption through the epithelial sodium channel (ENaC). In lymphocytic colitis the electrogenic sodium absorption was decreased by 68% compared to the values of controls. This impaired ENaC function was attributed to an altered induction of the ENaC-mRNA with decreased expression by 86% of the γ-ENaC subunit while the α- and β-subunits remain unchanged to controls. Alternating current impedance analysis was performed to estimate the epithelial barrier function. In lymphocytic colitis the epithelial resistance was decreased by 41% from 39 to 23 Ω∙cm2. At the same time we measured an increase by 66% of the paracellular flow of controls. In Western blot analysis and subsequent densitometry the tight junction proteins claudin-4 (71 ± 8%), claudin-5 (72 ± 4%) and claudin-8 (27 ± 10%) were decreased. In an immunohistochemistry staining a cellular redistribution of claufin-5 and claudin-8 could be shown. Beyond tight junction changes, epithelial apoptosis can also contribute to barrier dysfunction. However, we could not demonstrate an increased rate of apoptosis in lymphocytic colitis. Budesonide induced clinical and histological improvement however, it had no effect on ENaC function as well as on the epithelial barrier. The second part of the study included a rat model for the investigation of the effect of the cytokines TNFα, IFNγ and IL-15 which are elevated in microscopic colitis on the ENaC. We could show a decreased electrogenic sodium absorption by 51% after incubation with TNFα. There is no effect on the ENaC after incubating with IL-15 or the simultaneous incubation with TNFα and IL-15 or TNFα, IFNγ and IL-15. Diarrhea in lymphocytic colitis occurs as a synergy of sodium malabsorption due to an impaired ENaC and of barrier dysfunction due to decreased expression of tightening proteins leading to a leak flux.
