Einfluss des CO2-Pneumoperitoneums auf die hepatozelluläre Schädigung und Leberregeneration nach Leberteilresektion bei der gesunden und diätetisch induzierten Fettleber im Rattenmodell

Abstract

In unserer Arbeit wurde der Einfluss des CO2-Pneumoperitoneums auf die gesunde und auf die Fettleber im Rattenmodell untersucht. Hauptzielkriterien waren das Ausmass der hepatozellulären Schädigung sowie die Evaluierung der postoperativen Leberregeneration. Darüber hinaus wurde der Einfluss des Pneumoperitoneums auf die Ausprägung der oxidativen Stressreaktion und die Ausschüttung des proinflammatorischen Interleukin-6 untersucht. Hierfür wurden im ersten Versuchsabschnitt sowohl gesunde Tiere als auch Tiere mit einer diätetisch (Methionine und Choline defiziente Diät) induzierten Fettleber einem 60 minütigem CO2-Pneumoperitoneum mit einem intraabdominellen Druck von 9 mmHg unterzogen. Im zweiten Versuchsabschnitt erfolgte nach dem 60 minütigem CO2-Pneumoperitoneum die 70% Hepatektomie. Unsere Ergebnisse haben gezeigt, dass die alleinige 60 minütige Verabreichung eines CO2- Pneumoperitoneums von 9 mmHg bereits bei der gesunden Rattenleber zu einem erheblichen Anstieg der Transaminasen, der GLDH und der LDH führte. Bei einer vorbestehenden Steatosis hepatis war die hepatozelluläre Schädigung nach dem CO2-Pneumoperitoneum signifikant stärker ausgeprägt als es bei der gesunden Leber der Fall war. Auch nach einer 70%igen Leberteilresektion war das Ausmass des hepatozellulären Schadens mit CO2-Pneumoperitoneum signifikant stärker als ohne CO2-Pneumoperitoneum. Auch hier zeigte sich ein größerer Schaden bei Tieren mit Steatosis hepatis. Weiterhin zeigte sich, dass die oxidative Stressreaktion - gemessen an Malondialdehyd im Lebergewebe - nach CO2-Pneumoperitoneum sowohl bei den gesunden als auch bei den Tieren mit Fettleber signifikant stärker als ohne CO2-Pneumoperitoneum war. Auch die Ausschüttung des proinflammatorischen Interleukin-6 war nach CO2-Pneumoperitoneum bei den gesunden und bei den Tieren mit Fettleber signifikant verstärkt. Im Fettlebermodell war die Lipidperoxidation bereits ohne CO2 Applikation signifikant stärker ausgeprägt als bei den gesunden Tieren. Unsere Versuche zeigten, dass das CO2-Pneumoperitoneum einen negativen Effekt auf die postoperative Leberregeneration hatte. Sowohl die Mitoserate als auch der Nachweis des Zellkernproteins Ki-67 waren bei den gesunden und deutlicher noch bei den Tieren mit Fettleber in den CO2-Pneumoperitoneum Gruppen signifikant erniedrigt. Die postoperative Zunahme des Lebergewichts war ebenfalls in den Gruppen mit CO2-Pneumoperitoneum erniedrigt. Auch auf den Zellzyklusstimulator Cyclin D1 hatte das CO2-Pneumoperitoneum einen negativen Effekt. Unabhängig vom Pneumoperitoneum war die Leberregeneration bei den Tieren mit Steatosis hepatis im Vergleich zu den gesunden Tieren eingeschränkt. Als eine der Ursachen der verminderten Regeneration kommt die in stärkerem Ausmaß nachgewiesene oxidative Schädigung der Leber sowie die ausgeprägtere Interleukin-6 Ausschüttung nach vorangegangenen CO2-Pneumoperitoneum in Betracht. Dagegen ergaben die Ergebnisse der Untersuchungen der Wachstumsfaktoren HGF und VEGF sowie der Regenerationsinhibitoren TGF-ß und Interleukin 1-ß kein wegweisendes Bild. Zwar war die Expression des VEGF nach vorangegangenen Pneumoperitoneum schwächer als in der Vergleichsgruppe ohne Pneumoperitoneum. Umgekehrt dagegen verhielt es sich mit der Expression des Wachstumsfaktors HGF, die bei den Tieren mit Pneumoperitoneum stärker nachweisbar war. Bei den gesunden Tieren war die Apoptose nach Pneumoperitoneum stärker ausgeprägt als bei den Tieren ohne Pneumoperitoneum. Bei den Tieren mit Steatosis hepatis hatte das Pneumoperitoneum dagegen keinen sichtbaren Einfluss auf die Apoptose. Die hier erhobenen Daten zeigen insgesamt einen negativen Effekt des CO2- Pneumoperitoneums auf die hepatozelluläre Integrität und die Leberregeneration. Bei der Indikationsstellung zu erweiterten laparoskopischen Leberteilresektionen sollte - insbesondere bei vorgeschädigter Leber - der potentielle Nachteil eines Pneumoperitoneums mit berücksichtigt werden.

Despite many advantages of laparoscopic liver resection, it is unclear whether the pneumoperitoneum affects the postoperative liver regeneration. Since steatosis hepatis is a frequently encountered liver lesion in Western societies, the aim of this experimental study was to evaluate the influence of CO2 pneumoperitoneum in rats with normal liver and steatosis hepatis induced by feeding a choline-deficient diet. 120 rats were subjected to 70% partial hepatic resection and underwent preoperative pneumoperitoneum at 9 mmHg for 60 min. The control group underwent only partial liver resection. 60 rats had a normal liver and 60 were fed a choline-deficient diet. The postoperative hepatocellular injury measured by AST, ALT, LDH and GLDH was significantly greater after pneumoperitoneum compared to the control group. The transaminases were more elevated in rats with fatty liver disease compared to those with a healthy liver. Oxidative stress parameters (Interleukin-6 and Malonedialdehyd) were significantly higher in the pneumoperitoneum group. Regarding the liver regeneration, mitotic index, liver regeneration rate and expression of Ki-67 were significantly lower for animals that received CO2 pneumoperitoneum. In rats with steatosis hepatis, liver regeneration after pneumoperitoneum was more impaired than in animals with healthy livers. This study demonstrated that CO2 pneumoperitoneum before extended liver resection has a negative influence on liver regeneration in rats with a fatty liver disease than in healthy rats. Although many clinical reports suggest that pneumoperitoneum-induced liver cell injury has no clinical implication in patients with a healthy liver, and in patients with impaired liver function or steatosis, extended laparoscopic liver resections should however be regarded critically.