Auswirkungen einer splanchnikusspezifischen Sympathektomie auf die Translokation und systemische Streuung von Escherichia coli bei experimenteller Leberzirrhose

Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Date:	17 June 2011
Referee:	Prof. Dr. Reiner Wiest and Prof. Dr. Hans Jürgen Schlitt
Date of exam:	15 June 2011
Institutions:	Medicine > Lehrstuhl für Innere Medizin I
Keywords:	Spontan bakterielle Peritonitis, splanchnikusspezifische Sympathektomie, Leberzirrhose, bakterielle Translokation, systemische Streuung von Escherichia coli, spontaneous bacterial peritonitis, splanchnic sympathectomy, liver cirrhosis, bacterial translocation, systemic spreading of Escherichia coli
Dewey Decimal Classification:	600 Technology > 610 Medical sciences Medicine
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Item ID:	21223

Abstract (German)

Eine der Hauptkomplikationen der Leberzirrhose, die bei Patienten zum Tod führen kann, ist neben der ösophagealen Varizenblutung und dem hepatorenalen Syndrom die spontane bakterielle Peritonitis. Das Ziel dieser Studie war es zu klären, ob eine splanchnikusbetonte Sympathektomie bei Ratten mit und ohne Leberzirrhose einen entscheidenden Einfluss auf die BT und die Streuung von intraperitoneal ...

Abstract (German)

Eine der Hauptkomplikationen der Leberzirrhose, die bei Patienten zum Tod führen kann, ist neben der ösophagealen Varizenblutung und dem hepatorenalen Syndrom die spontane bakterielle Peritonitis.
Das Ziel dieser Studie war es zu klären, ob eine splanchnikusbetonte Sympathektomie bei Ratten mit und ohne Leberzirrhose einen entscheidenden Einfluss auf die BT und die Streuung von intraperitoneal applizierten E. coli hat.
Bei unseren Versuchen verwendeten wir ein bewährtes experimentelles Zirrhosemodell, bei dem durch regelmäßige Inhalation der Tiere mit CCl4 über einen Zeitraum von 12 bis 16 Wochen eine Leberzirrhose induziert wird.
Ein Teil dieser Zirrhosetiere sowie ein Teil der gesunden Kontrolltiere wurde vier Wochen vor Beginn der Versuche mittels eines Immunotoxins (an Anti-Dopamin-ß-Hydroxylase gebundenes Saporin) splanchnikusspezifisch sympathektomiert. Um eine SBP zu imitieren, wurde allen Tieren sechs Stunden vor der Organentnahme 106 CFU E. coli (in 3,0 ml NaCl) in das Peritoneum injiziert. Die anschließende Analyse der MLK, der Leber, der Milz und der Lunge sowie von Aszites und Blut der Tiere ergab, dass Zirrhosetiere mit inaktiviertem Sympathikus im Vergleich zu Zirrhosetieren mit aktivem Sympathikus eine deutlich verminderte Inzidenz und Ausprägung der Streuung des Keimes in alle analysierten Organe aufwiesen. Zudem konnte bei der Analyse der Aszitesproben beider Zirrhosegruppen eine deutlich gesteigerte Migration von PMN in das Peritoneum nachgewiesen werden.
Diese Ergebnisse lassen uns zu der Schlussfolgerung kommen, dass bei Leberzirrhose eine SNS-Blockierung im Splanchnikusgebiet die Immunleistung deutlich verbessert und somit eine durch gram-negative Keime hervorgerufene bakterielle Peritonitis und deren systemische Streuung verhindern bzw. deren Heilung verbessern kann.

Translation of the abstract (English)

Spontaneous bacterial peritonitis (SBP) is one of the most frequent and serious bacterial infections in patients with advanced cirrhosis occuring in the absence of an intraabdominal treatable source of infection. In the majority of cases SBP is caused by gram-negative bacteria like E. coli from the gut. Bacterial translocation (BT) to the mesenteric lymphnodes (MLN) is the pathophysiological ...

Translation of the abstract (English)

Spontaneous bacterial peritonitis (SBP) is one of the most frequent and serious bacterial infections in patients with advanced cirrhosis occuring in the absence of an intraabdominal treatable source of infection. In the majority of cases SBP is caused by gram-negative bacteria like E. coli from the gut. Bacterial translocation (BT) to the mesenteric lymphnodes (MLN) is the pathophysiological hallmark of SBP and is associated with bacterial overgrowth, increased intestinal permeability and impaired host defenses. Furthermore, advanced stage of disease and gastrointestinal hemorrhage are considered as high risk factors predisposing for BT and SBP. So far, limited studies showed the potent immunosuppressive effect of the sympathetic nervous system (SNS) including inhibition of chemotaxis of polymorphnuclear leucocytes, suppression of proinflammatory cytokines and phagocytosis. These activities are essential for defense against gram-nagtive bacteria. In fact, sympathetic hyperactivity is well known in cirrhosis being most marked in end-stage disease with ascites. We hypothesized that the splanchnic sympathetic hyperactivity in liver cirrhosis has an unfavourable effect on clearance of E. coli. Thus, we applied a newly developed method of specific splanchnic sympathectomy (SE) to ascitic cirrhotic rats investigating the effect on BT to MLN and on spreading of E. coli from the peritoneal cavity to extraintestinal sites.
The aim of this study was to show that sympathectomy ameliorates the function of the immune system in liver cirrhosis by raising chemotaxis and influx of neutrophils and monocytes in the peritoneal cavity and so prevents translocation and spreading of E. coli.
Cirrhosis was induced in 20 male pathogen free CD rats by inhalation of CCl4 along with phenobarbital. 20 phenobarbital-treated age- and sex-matched animals were used as control group. In order to focus on the role of the splanchnic SNS a method of exclusive chemical SE of the splanchnic and peritoneal area was developed. Therefore, saporin-coupled anti-dopamine- ß-hydroxylase (Anti-DBH) was used in 9 of the cirrhotic rats and 10 of 20 controlrats.
This immunotoxin after binding to DBH and endocytosis is transported retrograde to the nucleus of the axon where saporin is released, blocks protein synthesis and induces cell death. All animals were injected i.p. with 106 GFP-marked E. coli suspended in 3 ml of sterile saline. After an incubation-period of six hours the ascitic rats underwent paracentesis and samples of ascites were used for a differential blood count. The MLN, liver, spleen and lung of all animals were removed, weighed and tissue samples were diluted in sterile saline (1,0 ml per 0,1 g), homogenized and 200 μl of suspension were cultured on McConkey, Müller Hinton and Whole Blood agar for 48h. Any growth of bacteria was considered as evidence of BT. Blood samples were obtained from the aorta abdominalis and inoculated in aerobic and anaerobic blood culture bottles. Any postive culture result was regarded as evidence of bacteremia.
Our results showed that previous sympathectomy decreased the incidence and amount of translocated E. coli to the examined organs and blood. Futhermore, the analysis of ascites showed that the influx of PMN to the peritoneal cavity was increased.
This shows that the ablation of the splanchnic SNS ameliorates the function of the immune system in cirrhotic ascitic rats by enhancing the rate of chemotaxis and the influx of neutrophils and monocytes into the peritoneal cavity. This effect prevents translocation and spreading of E. coli and inhibits the development of SBP.

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