Beeinträchtigung der Leberregeneration durch simultane intraabdominelle Infektionen: eine experimentelle Untersuchung im Rattenmodell

Abstract

Einleitung: Bisherige Untersuchungen konnten eine Beeinflussung einer Infektion auf die Leberregeneration beobachten. Es fehlte jedoch bislang eine systematische Untersuchung der Beeinflussung der Leberregeneration nach Resektion durch eine simultane Infektion. In der vorliegenden Arbeit soll der Einfluss einer enterogenen intraabdominellen Infektion auf die Leberregeneration in vivo untersucht werden. Methoden: Hierzu wurde ein Modell an Ratten verwendet, welches die Kombination aus einem etablierten Regenerationsmodell, der 70 % Leberteilresektion, und einem bekannten Sepsismodell, der Coekalen Ligatur und Punktion, darstellte. Im Anschluss wurden postoperativ zu unterschiedlichen Zeitpunkten verschiedene Parameter zur Beurteilung der Leberregeneration, der Leberfunktion und des Leberzellschadens bestimmt. Die Leberregenerationskapazität wurde anhand verschiedener Marker der Zellproliferation bewertet, hierzu gehören die Bestimmungen von Ki-67, BrdU, der Mitoserate sowie des Lebergewichts. Zur Beurteilung der Leberfunktion dienten die Bestimmung von Albumin und Bilirubin. Der Leberzellschaden wurde durch die Bestimmung der Zytokine TNF-α und IL-6 sowie durch die Messung der Leukozytenzahl und der Myleoperoxidase (MPO)- Aktivität bemessen. Ergebnisse: Die maximale Hepatozytenproliferation, gemessen an Ki-67, BrdU und an der Mitoserate, wurde in der Gruppe der simultan gesetzten Infektion im Gegensatz zur alleinig leberresezierten Gruppe um 24 h verspätet erreicht. Ein signifikant höheres Lebergewicht erreichte die Kombinationsgruppe nach 96 h. Die Leberregeneration ist, zusammenfassend gesagt, auf zellulärer Ebene bei gleichzeitig ablaufender Infektion verzögert und insgesamt durch eine signifikant verminderte Zellteilung der Hepatozyten charakterisiert. Die Kombinationsgruppe zeigte in der Spätphase der Regeneration eine signifikant verminderte Albuminsynthese sowie signifikant erhöhte Bilirubinkonzentrationen. Dies entspricht einer geminderten Funktionsleistung der regenerierenden Leber bei Infektion. In beiden Gruppen lässt sich zu allen Zeitpunkten eine nahezu gleiche Invasion an MPO- positiven neutrophilen Granulozyten nachweisen. TNF-α und IL-6 konnten nach 24 h in der Leberresektionsgruppe mit CLP jeweils einen signifikanten und für jeweils beide Gruppen einen maximalen Anstieg vorweisen. Schlussfolgerung: Zusammenfassend konnte im in vivo Tiermodell der negative Einfluss einer Infektion auf die Leberregeneration auf zellbiologischer und molekularbiologischer Ebene nachgewiesen werden. Dies verdeutlicht, dass eine simultane Infektion nach Leberresektion nicht nur einen negativen Effekt bezüglich der Sepsis-assoziierten postoperativen Morbidität und Mortalität hat, sondern über proinflammatorische Zytokine eine verringerte Leberregeneration mit sich bringt.

Introduction: Previous studies indicate an influence of infection on liver regeneration. However, so far a systematic study of the effect of a simultaneous infection on liver regeneration after resection is lacking. In the present study, the influence of enterogenic intra-abdominal infection on liver regeneration was investigated in vivo. Methods: Rats were used as model, combining an established regeneration model (the 70% liver resection) and a well-known model of sepsis (the cecal ligation and puncture). Various parameters for assessing liver regeneration, liver function and liver cell damage were determined post-operatively at different times. The regeneration capacity of the liver was evaluated using various markers of cell proliferation, including determination of Ki-67, BrdU, the mitotic rate and liver weight. Albumin and bilirubin concentrations were determined in the two groups in order to evaluate the liver function. The liver cell damage was measured based on the cytokines TNF-alpha and IL-6 as well as the leukocyte count and the myleoperoxidase activity. Results: The maximum hepatocyte proliferation (based on Ki-67, BrdU and the mitotic rate) was achieved 24 h later in the combined treatment (resection and infection) than in the resection-only treatment. Liver weight was significantly higher in the combined treatment after 96 h. At the cellular level, liver regeneration was delayed and characterized by a significantly decreased total cell division rate of the hepatocytes when resection and infection occured simultaneously. The combined treatment showed significantly reduced albumin synthesis and significantly elevated bilirubin levels in the late phase of regeneration. This finding corresponds to an impaired functional capacity of the regenerating liver after infection. Both treatments showed an almost identical invasion of MPO-positive neutrophilic granulocytes at all sampling times. TNF- alpha and IL-6 reached a maximum level after 24 h in both treatment groups, and in the combined treatment the increase was significant. Conclusion: In summary, this study showed a negative impact of infection on liver regeneration at both the cellular and molecular level in an in vivo animal model. A simultaneous infection after liver resection not only had a negative effect with respect to the sepsis-associated post-operative morbidity and mortality, but also caused decreased liver regeneration due to proinflammatory cytokines.