Über die Wirkung von Lipopolysacchariden auf die intakte und experimentell geschädigte humane Colonmucosa

Abstract

Hintergrund: Das Epithel des Gastrointestinaltraktes ist eine wichtige Barriere zwischen Organismus und der Außenwelt. Erkrankungen des Gastrointestinaltraktes gehen mit einer Störung der gastrointestinalen Barrierefunktion und Permeabilität einher. Bakterielle Endotoxine stehen möglicherweise in Zusammenhang mit der Pathogenese dieser Erkrankungen. Methoden: Es wurde ein Modell zur experimentellen Schädigung der Colonmucosa entwickelt sowie weiterhin die Wirkung von Lipopolysacchariden und der Effekt von Diosmectit und transforming growth factor (TGF-ß1) auf die intakte und experimentell geschädigte menschliche Dickdarmschleimhaut im Ussing-Experiment untersucht. Ergebnisse: Salzsäure (HCl) wurde in aufsteigenden Konzentrationen von 20 - 45 mmol/l dem untersuchten Gewebe auf der mucosalen Seite zugesetzt. In Konzentrationen von 20 und 25 mmol/l zeigte sich kein Effekt auf die untersuchte Schleimhaut, in Konzentrationen von 30 und 35 mmol/l zeigte sich initial ein deutlicher Abfall des Gewebewiderstands. Im weiteren Zeitverlauf stieg der transepitheliale Widerstand auf Werte von 99% (30 mmol/l HCl) bzw. 75% (35 mmol/l HCl) des Ausgangswertes an. In Konzentrationen von 40 und 45 mmol/l zeigte sich ein irreversibler Abfall des Gewebewiderstandes. LPS bewirkte an der intakten Schleimhaut bei serosaler und beidseitiger Zugabe innerhalb von ca. 90 Minuten einen deutlichen Anstieg des Kurzschlussstromes. Bei mucosaler Gabe konnte kein Effekt auf den Isc beobachtet werden. Nach vorheriger Exposition mit HCl 35 mmol/l mucosal bewirkte LPS einen signifikanten Anstieg des Kurzschlussstromes. TGF-ß1 und Diosmectit konnten in unseren Versuchen einen Effekt auf die intakte und experimentell geschädigte Darmschleimhaut weder nachweisen noch widerlegen. Schlussfolgerungen: Die mucosale Exposition mit HCl in einer Konzentration von 35 mmol/l stellt ein geeignetes Modell zur experimentellen Schädigung der Mucosa dar. Die von LPS vermittelte gesteigerte Sekretion des Epithels könnte eine Erklärung für die bei Chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen häufig begleitenden Diarrhöen sein.

Background: Inflammatory bowel diseases can be associated with high endotoxin levels due to epithelial barrier disfunction. Therefore the effects of Lipopolysaccharide (LPS) on epithelial transport and barrier function of intact and experimentally injured human istal colon were studied with Ussing technique. Methods: Intact human mucosa was experimentally injured by mucosal exposition to Hydrochloric acid in concentrations from 20 to 45 mmol/l. The effects of LPS, TGF-ß and diosmectite on intact and injured epithelia were studied in the Ussing chamber model. Results: Mucosal addition of HCl in concentrations of 20 and 25 mmol/l had no effect on epithelia. HCl (30 and 35 mmol/l) resulted in a decrease of transepithelial resistance which was within 180 min nearly complete reversible. 40 and 45 mmol/l resulted in an irreversible damage of epithelia. Studying intact epithelia LPS 10µg/ml given serosal and simultaneous mucosal and serosal resulted in a significant increase of short-circuit current (Isc) within 90 min. Mucosal addition of LPS had no effect on Isc. Examining experimentally injured epithelia by HCl in a mucosal concentration of 35 mmol/l LPS (mucosal addition) resulted in a sigificant increase of Isc. In this study we could not describe an effect of TGF-ß and diosmectite on intact or experimentally injured epithelia. Conclusions: Mucosal addition of HCl in a concentration of 35 mmol/l was taken as a valid model for experimental epithelial injury. LPS stimulated Ion secretion in our experimental studies with intact and injured epithelia. Therefore LPS could contribute to diarrhea in inflammatory bowel diseases.