Untersuchungen über altersassoziierte Veränderungen des kaninen

Aus dem Institut für Pathologie der
Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover
Untersuchungen über
altersassoziierte Veränderungen des
kaninen mukosalen Darmimmunsystems und zur
Beteiligung von Mastzellsubtypen und Immunzellen
bei Hunden mit chronischen idiopathischen
Darmentzündungen (IBD)
These
Zur Erlangung des Grades eines
DOCTOR OF PHILOSOPHY (PhD)
durch die Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover
Vorgelegt von
Sven Kleinschmidt
aus Hamburg
Hannover 2007
Supervisorin:
Prof. Dr. Marion Hewicker-Trautwein
Co-Supervisor:
Prof. Dr. Ingo Nolte
Betreuungsgruppe:
Prof. Dr. Marion Hewicker-Trautwein
Prof. Dr. Ingo Nolte
Prof. Dr. Wolfgang Baumgärtner, PhD
Prof. Dr. Michael Peter Manns
1. Gutachten:
Prof. Dr. Marion Hewicker-Trautwein
Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover, Institut für Pathologie,
Deutschland
Prof. Dr. Ingo Nolte
Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover, Klinik für Kleintiere,
Deutschland
Prof. Dr. Wolfgang Baumgärtner, PhD
Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover, Institut für Pathologie,
Deutschland
Prof. Dr. Michael Peter Manns
Medizinische Hochschule Hannover, Zentrum Innere Medizin, Abteilung
Gastroenterologie, Hepatologie und Endokrinologie, Deutschland
2. Gutachten:
Prof. Dr. Manfred Reinacher
Justus-Liebig-Universität Giessen, Institut für Veterinär-Pathologie,
Deutschland
Datum der mündlichen Prüfung: 19.11.2007
Diese Arbeit wurde gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
(HE 1548/4-1, 4-2).
Meiner Familie
und
Conny
„Die Human- und die Veterinärmedizin sind bei uns gut ausgebaut, aber wer behandelt
eigentlich den inneren Schweinehund?“
Gerhard Kocher
Vorabveröffentlichungen von Teilergebnissen dieser These:
Kleinschmidt, S., F. Meneses, I. Nolte u. M. Hewicker-Trautwein (2006):
Retrospective study on the diagnostic value of full-thickness biopsies from the stomach
and intestines of dogs with chronic gastrointestinal disease symptoms.
Vet. Pathol. 43, 1000-1003.
Brellou, G. D., S. Kleinschmidt, F. Meneses, I. Nolte u. M. Hewicker-Trautwein (2006):
Eosinophilic granulomatous gastroenterocolitis and hepatitis in a 1-year-old male Siberian
Husky.
Vet. Pathol. 43, 1022-1025.
Kleinschmidt, S., F. Meneses, I. Nolte u. M. Hewicker-Trautwein (2007):
Distribution of mast cell subtypes and immune cell populations in canine intestines:
Evidence for age-related decline in T cells and macrophages and increase of IgA-positive
plasma cells.
Res. Vet. Sci. 84, 41-48.
Kleinschmidt, S., F. Meneses, I. Nolte u. M. Hewicker-Trautwein (2007):
Characterization of mast cell numbers and subtypes in biopsies from the gastrointestinal
tract of dogs with lymphocytic-plasmacytic or eosinophilic gastroenterocolitis.
Vet. Immunol. Immunopathol. 120, 80-92.
Teile der vorliegenden These wurden bereits als nationale oder internationale
mündliche Kongressbeiträge oder in Form eines Posters präsentiert:
Kleinschmidt, S., F. Meneses, J. Zentek, I. Nolte u. M. Hewicker-Trautwein:
Pathomorphologische Befunde an transmuralen Magen-Darm-Bioptaten von Hunden mit
chronischer gastrointestinaler Symptomatik.
IN: Abstracts der 48. Tagung der Fachgruppe „Pathologie“ in der Deutschen
Veterinärmedizinischen Gesellschaft, 17.-18.05.2005, Wuppertal, S. 12.
Kleinschmidt, S., F. Meneses, I. Nolte u. M. Hewicker-Trautwein:
Retrospective analysis of histopathological findings in full thickness biopsies from the
stomach and intestines of dogs with chronic gastrointestinal disease symptoms.
IN: Proceedings of the 23rd Meeting of the European Society of Veterinary Pathology,
Neapel, Italien, 07. – 10-.09.2005, S.89.
ISBN 88-7893-004-0
Kleinschmidt, S., G. D. Brellou, F. Meneses, I. Nolte u. M. Hewicker-Trautwein:
Eosinophile granulomatöse Gastroenterokolitis und Hepatitis bei einem einjährigen
Sibirischen Husky.
IN: Abstracts der 49. Tagung der Fachgruppe „Pathologie“ in der Deutschen
Veterinärmedizinischen Gesellschaft, 18.-19.04.2006, Berlin, S. 20.
Sonstige
mit
der
These
in
thematischem
Zusammenhang
stehende
Veröffentlichungen:
Kleinschmidt, S., E. M. Beckold, A. Krengel, J. P. Brettschneider, M. Hewicker-Trautwein
u. P. Wohlsein (2006):
Primäres
nicht-epitheliotropes
gastrointestinales
T-Zell-Lymphom
und
lympho-
plasmazelluläre Gastrokolitis bei einem Hund.
Kleintierpraxis 51, 129-184.
Baum, B., F. Meneses, S. Kleinschmidt, I. Nolte u. M. Hewicker-Trautwein (2007):
Age-related histomorphologic changes in the canine gastrointestinal tract: A histologic and
immunohistologic study.
World J. Gastroenterol. 13, 152-157.
Inhaltsverzeichnis
I
Inhaltsverzeichnis
1.
1.1
Einleitung ...........................................................................................................1
Histologie des kaninen Gastrointestinaltraktes.........................................1
1.1.1
Magen.......................................................................................................1
1.1.2
Mitteldarm.................................................................................................2
1.1.2.1
Duodenum .........................................................................................3
1.1.2.2
Jejunum .............................................................................................3
1.1.2.3
Ileum ..................................................................................................3
1.1.3
Enddarm und Canalis analis.....................................................................4
1.1.3.1
Caecum .............................................................................................4
1.1.3.2
Kolon..................................................................................................4
1.1.3.3
Rektum ..............................................................................................5
1.1.3.4
Canalis analis ....................................................................................5
1.2
Das Darm-Immunsystem und orale Toleranz.............................................5
1.2.1
Abwehrmechanismen ...............................................................................5
1.2.2
Verteilung von Immunzellen in der Lamina propria mucosae ...................9
1.2.3
Alters-assoziierte Veränderungen des
Darmschleimhautimmunsystems ............................................................10
1.3
1.3.1
Chronische idiopathische Darmentzündungen des Hundes ..................12
Histopathologische Diagnostik gastrointestinaler Erkrankungen ............12
1.3.1.1
Gewinnung gastrointestinaler Biopsien............................................12
1.3.1.2
Histopathologische Beurteilung gastrointestinaler Biopsien.............14
1.3.2
Klassifikation der Inflammatory Bowel Disease Formen .........................14
1.3.2.1
Lympho-plasmazelluläre Enteritis (LPE) ..........................................15
1.3.2.2
Lympho-plasmazelluläre Kolitis (LPK) .............................................16
1.3.2.3
Eosinophile Gastroenteritis, Enteritis, Enterokolitis und Kolitis ........16
1.3.2.4
Eosinophile granulomatöse Gastroenteritiden .................................17
1.3.2.5
Histiozytäre ulzerative Kolitis des Boxers ........................................18
1.3.2.6
Granulomatöse Enteritis, Kolitis und Enterokolitis ...........................19
1.3.2.7
Transmurale granulomatöse Enterokolitis........................................19
II
Inhaltsverzeichnis
1.3.2.8
Immunproliferative Enteropathie des Basenjis.................................19
1.3.2.9
Diarrhö-Syndrom des norwegischen Lundehundes .........................20
1.3.3
Pathogenese der kaninen Inflammatory Bowel Disease.........................20
1.3.3.1
Autoimmunität ..................................................................................21
1.3.3.2
Genetische Einflüsse .......................................................................22
1.3.3.3
Futtermittelassoziierte Einflüsse ......................................................22
1.3.3.4
Pathogene Mikroorganismen ...........................................................23
1.3.3.5
Physiologische enterale mikrobielle Flora........................................24
1.3.3.6
Parasiten..........................................................................................24
1.3.3.7
Immunpathogenese der chronischen idiopathischen
Darmentzündungen des Hundes .....................................................25
1.4
Mastzellen ...................................................................................................26
1.4.1
Entwicklung ............................................................................................27
1.4.2
Rolle von Mastzellen bei Hypersensitivitätsreaktionen ...........................27
1.4.3
Mastzellheterogenität..............................................................................28
1.4.4
Mediatoren und Proteasen von Mastzellen.............................................28
1.4.5
Färbe- und Fixiertechniken für kanine Mastzellen ..................................32
1.4.6
Vorkommen von Mastzellen im normalen kaninen Gastrointestinaltrakt und bei kaniner Inflammatory Bowel Disease...................32
1.5
Ziele dieser Studie......................................................................................33
2.
Veröffentlichungen............................................................................................35
2.1
Distribution of mast cell subtypes and immune cell populations in canine
intestines: Evidence for age-related decline in T cells and macrophages
and increase of IgA-positive plasma cells.....................................................35
2.2
Retrospective study on the diagnostic value of full-thickness biopsies
from the stomach and intestines of dogs with chronic gastrointestinal
disease symptoms ........................................................................................48
Inhaltsverzeichnis
2.3
III
Eosinophilic granulomatous gastroenterocolitis and hepatitis in a
1-year-old male Siberian husky ....................................................................53
2.4
Characterization of mast cell numbers and subtypes in biopsies from
the gastrointestinal tract of dogs with lymphocytic-plasmacytic
or eosinophilic gastroenterocolitis.................................................................58
3.
3.1
Diskussion .........................................................................................................71
Altersasssoziierte Veränderungen am kaninen intestinalen
Schleimhautimmunsystem............................................................................72
3.2
Retrospektive Untersuchungen zum diagnostischen Stellenwert
transmuraler Biopsien aus dem Magen-Darmtrakt von Hunden mit
chronischen gastrointestinalen Symptomen .................................................78
3.3
Quantifizierung und Phänotypisierung von Mastzellsubtypen bei kaniner
lympho-plasmazellulärer Enteritis bzw. Kolitis und eosinophiler
Gastroenterokolitis........................................................................................83
4.
Literatur
.........................................................................................................90
5.
Anhang
.......................................................................................................109
5.1
Zusammenstellung der untersuchten Hunde ..............................................109
5.2
Abkürzungen ..............................................................................................114
6.
Zusammenfassung..........................................................................................116
7.
Summary .......................................................................................................119
8.
Danksagung.....................................................................................................122
Kapitel 1
Einleitung
1.
Einleitung
1.1
Histologie des kaninen Gastrointestinaltraktes
1
Der Gastrointestinaltrakt (GIT) vollzieht Nahrungsaufnahme, mechanische Zerkleinerung,
chemische Aufschließung sowie Resorption der Ingesta (SCHUMMER u. HABERMEHL
1995). Er dient weiterhin der Ausscheidung unverdaulicher Bestandteile der Nahrung
sowie der Entledigung von Stoffwechselendprodukten. Der Verdauungstrakt reicht von der
Mundöffnung bis zum After und setzt sich überwiegend aus einer dreischichtigen Wand
zusammen: Der Schleimhaut (Tunica mucosa), der Muskelhaut (Tunica muscularis) und
der Bindegewebshaut (Tunica adventitia) bzw. in den Körperhöhlen aus dem Brust- bzw.
Bauchfell (Tunica serosa). Der GIT wird untergliedert in Kopf-, Vorder-, Mittel-, und
Enddarm sowie Canalis analis (SCHUMMER u. HABERMEHL 1995). Der Kopfdarm wird
untergliedert in die Mund- und Schlundkopfhöhle, während der Vorderdarm sich aus der
Speiseröhre, Ösophagus und dem Magen (Ventriculus) zusammen setzt (SCHUMMER u.
HABERMEHL 1995).
1.1.1
Magen
Der Magen dient der Speicherung und Andauung der Nahrung mittels Pepsin und
Salzsäure (SCHUMMER u. HABERMEHL 1995). Der Hund hat einen einhöhligen Magen,
welcher komplett mit einem einschichtigen Zylinderepithel ausgekleidet ist (sogenannter
einfacher Magen). Das drüsige Epithel lässt sich untergliedern in eine Kardia-, Fundusund Pylorusdrüsenzone (SCHUMMER u. HABERMEHL 1995). Die Wand des Magens
sowie des Mittel- und Enddarms besteht vom Lumen nach außen aus der Tunica mucosa,
Tela sumucosa (kurz: Submukosa), Tunica muscularis, Tela subserosa und Tunica
serosa. Die Tunica mucosa setzt sich zusammen aus dem Epithelium mucosae und der
Lamina propria mucosae (kurz: Lamina propria). Letztere wird gegenüber der Tela
submucosa abgegrenzt durch die Lamina muscularis mucosae (LIEBICH 1993). Die
Tunica muscularis besteht aus einer inneren zirkulären Muskelschicht (Stratum circulare)
und einer äußeren Längsmuskelschicht (Stratum longitudinale). Auch die Tunica serosa
lässt sich untergliedern, nämlich in die Lamina propria serosae und in das Mesothelium
2
Einleitung
Kapitel 1
serosae (LIEBICH 1993). Die Magenschleimhaut (Tunica mucosa gastrica) legt sich mit
Teilen der Submukosa in Falten (Plicae gastricae). Weiterhin liegt ihr eine diffuse
Felderung (Areae gastricae) zugrunde, von der aus Magengrübchen (Foveolae gastricae)
in die Tiefe ziehen (LIEBICH 1993). Das hochprismatische Epithel produziert einen
hochviskösen Schleimfilm, welcher vor Einwirkung der Magensäure schützt. Die
Epithelzellen der Kardia sind durch exokrine Produktion eines alkalischen, schleimigen,
Lysozym enthaltenden Sekretes gekennzeichnet. Das Epithel der Fundusdrüsen lässt sich
untergliedern in Neben-, Haupt- und Belegzellen. Die Nebenzellen produzieren einen
sauren Schleim zur Protektion gegenüber der Salzsäureeinwirkung, während die
Hauptzellen Pepsinogen und Lipase produzieren. Die Belegzellen bilden Salzsäure und
einen Intrinsic-Factor zur Absorption von Vitamin B12 (LIEBICH 1993). Ähnlich dem
Kardiadrüsenepithel sezerniert das Pylorusdrüsenepithel ein schleimiges Sekret, welches
unter anderem Lysozym enthält. Intraepithelial zwischengelagert sind ihnen sogenannte
G-Zellen, die Gastrin an Blutgefäße abgeben, welches zur Stimulation der Belegzellen
dient (LIEBICH 1993).
1.1.2
Mitteldarm
Der Mitteldarm ist der sogenannte Dünndarm (Intestinum tenue). Er setzt sich aus dem
Zwölffingerdarm (Duodenum), dem Leerdarm (Jejunum) und dem Hüftdarm (Ileum)
zusammen (SCHUMMER u. HABERMEHL 1995). Versorgt wird der Mitteldarm durch die
kraniale Arteria mesenterica (SCHUMMER u. HABERMEHL 1995). Die Schleimhaut dient
der
Verdauung
der
Futterinhaltsstoffe
sowie
der
Absorption
der
gespaltenen
Nahrungsbestandteile (STROMBECK 1996). Weiterhin wird der Nahrungsbrei in Richtung
Enddarm transportiert (STROMBECK 1996). Längs zur Querachse des Darmtraktes treten
Falten (Plicae circulares) auf, die von kranial nach kaudal allmählich an Höhe verlieren.
Die Schleimhaut bildet sogenannte Dünndarmzotten (Villi intestinales) aus, die
fingerförmige Ausstülpungen der Lamina propria darstellen. Die Epithelzellen selbst
besitzen zur Vergrößerung der Resorptionsfläche einen Mikrovillibesatz. Neben den Villi
intestinales gibt es auch Einstülpungen der Mukosa durch die sogenannten Darmdrüsen
(Glandulae intestinales, Lieberkühn-Drüsen, Krypten). An ihrem Grunde vollzieht sich die
permanente mitotische Teilung der Epithelzellen, welche dann Richtung Zottenspitze
Kapitel 1
Einleitung
3
geschoben werden, um laufend abgeschilferte Epithelzellen der Zottenwand zu ersetzen.
Die Epithelzellen lassen sich untergliedern in hochprismatische Enterozyten und in
Becherzellen. Die Enterozyten besitzen den genannten Mikrovillisaum, und ihre Aufgabe
besteht
unter
anderem
in
der
enzymatischen
Zerlegung
und
Absorption
der
Nahrungspartikel. Die Becherzellen, in ihrer Zahl entlang des Dünndarms von kranial nach
kaudal zunehmend, produzieren einen glykoprotein- und glykolipidreichen Schleim,
welcher zytoprotektiv gegenüber enzymatischer Eigenverdauung schützt. In den
Drüsenschläuchen treten zahlreiche endokrin aktive Zellen auf. Ihre Wirkstoffe nehmen
hemmenden oder fördernden Einfluss auf die Abgabe von Verdauungsenzymen und auf
die Darmmotorik (LIEBICH 1993). Der Wandaufbau entspricht dem des Magens.
1.1.2.1
Duodenum
Das Duodenum weist am wenigsten Becherzellen auf und wird definiert durch das
Auftreten von Glandulae submucosae (Brunner-Drüsen). Sie befinden sich in der
Submukosa und erstrecken sich beim Hund lediglich auf einer Länge von bis zu 2 cm. Sie
produzieren ein visköses, schleimiges Sekret, welches reich an Glykoproteinen ist. Dieser
alkalische Schleim (pH-Wert 8-9) dient der Pufferung des sauren Magensaftes und schafft
für die intestinalen pankreatischen Enzyme ein optimales Wirkungsspektrum (LIEBICH
1993). Das Duodenum des Hundes ist je nach Rasse 0,2 bis 0,6 Meter lang (SCHUMMER
u. HABERMEHL 1995).
1.1.2.2
Jejunum
Gegenüber dem Duodenum nimmt beim Jejunum die Zahl an Becherzellen zu. Es beginnt
kaudal der Plica duodenocolica und endet kranial der Plica ileocaecalis (SCHUMMER u.
HABERMEHL 1995). Das Jejunum ist mit dem Ileum zusammen 1,6 bis 4,2 Meter lang.
1.1.2.3
Ileum
Kaudal der Plica ileocaecalis beginnt das Ileum, welches mit dem Ostium ileale im
Dickdarm endet (SCHUMMER u. HABERMEHL 1995). Im Vergleich zu den zuvor
4
Einleitung
Kapitel 1
genannten Dünndarmabschnitten sind die Zotten im Ileum kürzer, und die Zahl der
Becherzellen nimmt weiter zu. In der Submukosa sind sogenannte Noduli lymphatici
aggregati (Peyersche Platten) eingelagert, welche sich oft kuppelartig in das Darmlumen
vorwölben (LIEBICH 1993).
1.1.3
Enddarm und Canalis analis
Der Enddarm (Dickdarm, Intestinum crassum) lässt sich untergliedern in den Blinddarm
(Caecum), den Grimmdarm (Kolon) und den Mastdarm (Rectum). Seine Blutversorgung
erfolgt über die kraniale und kaudale Arteria mesenterica (SCHUMMER u. HABERMEHL
1995). Wesentliche Funktionen des Dickdarms sind die Absorption von Wasser und
Elektrolyten im Austausch gegen Kalium und Bikarbonat sowie die vorübergehende
Lagerung des Inhalts und Entledigung des selbigen (STROMBECK 1996; SHERDING
2003). Unverdaute Bestandteile werden durch kohlenhydrat- und proteinspaltende
Darmbakterien und Protozoen weiter zerlegt und durch den Darm absorbiert. Der
eingedickte Darminhalt wird durch den Schleim der zahlreichen Becherzellen gleitfähig
gemacht und als Kot ausgeschieden. Den einzelnen Dickdarmabschnitten fehlen die
Darmzotten. In die Tiefe senken sich jedoch Glandulae intestinales. Das Epithel setzt sich
aus Enterozyten und einer hohen Zahl an Becherzellen zusammen (LIEBICH 1993).
1.1.3.1
Caecum
Das Caecum beginnt mit dem Ostium ileale, hat eine Länge von 0,08 bis 0,3 Metern und
stellt ein blind endendes Divertikel dar (SCHUMMER u. HABERMEHL 1995; JERGENS u.
WILLARD 2000).
1.1.3.2
Kolon
Das Kolon des Hundes ist unterteilbar in ein Colon ascendens, ein Colon transversum und
ein Colon descendens (SCHUMMER u. HABERMEHL 1995). Inklusive des Rektums hat
das Kolon eine Länge von 0,2 bis 0,6 Metern (SCHUMMER u. HABERMEHL 1995).
Kapitel 1
1.1.3.3
Einleitung
5
Rektum
Das Rektum schließt sich dem Colon descendens an, verläuft geradlinig unter der
Wirbelsäule und mündet in den Afterkanal (Canalis analis) (SCHUMMER u. HABERMEHL
1995). Kurz vor der Einmündung erweitert sich das Darmrohr mehr oder weniger
prominent zur Mastdarmampulle (Ampulla recti) (SCHUMMER u. HABERMEHL 1995).
1.1.3.4
Canalis analis
Der Afterkanal stellt das kurze Endstück des Darmrohres dar und mündet auf der Höhe
des Afterkegels mit dem After (Anus) nach außen (SCHUMMER u. HABERMEHL 1995).
Seine epitheliale Auskleidung besteht aus kutaner Schleimhaut, die sich gegen die
Schleimhaut des Rektums in der Linea anorectalis und gegen die Haut des Afters in der
Linea anocutanea abgrenzt (SCHUMMER u. HABERMEHL 1995).
1.2
Das Darm-Immunsystem und orale Toleranz
1.2.1
Abwehrmechanismen
Generell lassen sich die Abwehrmechanismen des GITs untergliedern in mechanische und
immunologische Verteidigungsmaßnahmen. Zu den mechanischen Abwehrmechanismen
gehören die Peristaltik, eine intakte Darmmukosa sowie die Schleimproduktion durch
Becherzellen. Die Peristaltik dient neben dem Nahrungsaufschluss auch der Entfernung
des Darminhaltes, während die normale Darmmukosa dem Nahrungsaufschluss, der
Nahrungsresorption und dem Schutz des Organismus gegen das Eindringen luminaler
Mikroorganismen oder Antigene dient (GUILFORD 1996; JERGENS u. WILLARD 2000).
Immunologische Verteidigungsmechanismen setzen sich zusammen aus Komponenten
des unspezifischen und spezifischen Immunsystems.
Im Rahmen der unspezifischen Immunabwehr werden oral aufgenommene Proteine
komplett durch Pankreasenzyme zerlegt, so dass nur wenige intakte Proteine mit der
Mukosa in Berührung kommen (ALLENSPACH u. GASCHEN 2003). Weiterhin
erschweren eine intakte Schleimhaut sowie der ihr anliegende Schleimfilm den Kontakt
6
Einleitung
Kapitel 1
intestinaler Mikroorganismen mit der Darmmukosa. Auch die an der Oberfläche befindliche
normale Bakterienflora dient dem Schutz, da sie eine Kolonisation der Mukosa durch
pathogene Keime zu verhindern versucht, indem sie mit den pathogenen Mikroorganismen
um Platz und Nahrungsmittel konkurriert oder Oberflächenrezeptoren, die zur Anheftung
nötig sind, blockiert (WILLARD 1992). Ein weiterer unspezifischer Mechanismus ist das
sezernierte Immunglobulin A (IgA), welches an der Schleimhautoberfläche und luminal
Antigene bindet und somit Mikroorganismen am Eindringen in die Lamina propria hindert.
IgA wird durch Plasmazellen in der Lamina propria gebildet und im Kryptenbereich
lumenwärts transportiert (JAMES 1993; MOSTOV 1994; BRANDTZAEG 1995). Weitere
wichtige Bestandteile des unspezifischen Immunsystems sind die Lipopolysacchariderkennenden Toll-like Rezeptoren sowie NOD1 und NOD2 Rezeptoren, welche Proteine
von Bakterienzellwänden detektieren (CAVE 2003). Sie bilden mit ihren Erkennungs- und
Signaltransduktionsmechanismen
eine
Art
Brücke
zwischen
unspezifischem
und
spezifischem Immunsystem.
Das spezifische Immunsystem wird durch das sogenannte Darm-assoziierte lymphatische
Gewebe (GALT= gut-associated lymphoid tissue) repräsentiert (JERGENS u. WILLARD
2000). Es ist eines der größten immunologischen Organe des Körpers, macht etwa ein
Viertel der Darmmasse aus und beinhaltet etwa 50 Prozent aller Lymphozyten des
gesamten Organismus (BRANDTZAEG et al. 1989; JAMES 1993; ELWOOD u. GARDEN
1999; ALLENSPACH u. GASCHEN 2003). Es setzt sich aus aggregierten lymphatischen
Geweben wie Mesenteriallymphknoten, Peyerschen Platten und Lymphfollikeln sowie aus
nicht-aggregierten lymphatischen Zellen zusammen (ELWOOD u. GARDEN 1999). Neben
intraepithelialen
Lymphozyten
(IEL)
befinden
sich
in
der
Lamina
propria
als
Hauptkomponenten des nicht-aggregierten GALTs T- und B-Lymphozyten, Mastzellen,
Dendritische Zellen sowie neutrophile und eosinophile Granulozyten (JAMES 1993;
ELWOOD u. GARDEN 1999). Diese Zellen dienen der spezifischen Abwehr und bauen
eine immunologische Toleranz gegenüber kommensalen Mikroorganismen sowie
gegenüber Futtermittelantigenen auf. Bei den IELs des Hundes handelt es sich um eine
heterogene Population von T-Lymphozyten (GERMAN et al. 1999b). Ihre T-Zellrezeptoren
setzen sich aus αβ oder γδ Ketten zusammen (GERMAN et al. 1999b). IELs sind bei den
meisten Spezies CD8-positiv, beim Hund jedoch nur zu einem geringen Anteil (GERMAN
Kapitel 1
Einleitung
7
et al. 1999b). Ihre Funktion beim Hund ist unklar, und da sie nur vereinzelt CD8-Moleküle
exprimieren, ist fraglich, ob sie zytotoxische Eigenschaften besitzen wie dies von
JERGENS et al. (1996) postuliert wird.
Bei einem adulten Tier werden nur ca. 0,002% aller mit der Nahrung aufgenommenen
Antigene durch die Mukosa-Schranke geschleust (ALLENSPACH u. GASCHEN 2003).
Dieses erfolgt überwiegend durch phagozytierende M-Zellen, welche die Kuppel der
Peyerschen Platten bilden (OWEN u. JONES 1974). Die so aufgenommenen Antigene
werden durch M-Zellen auf Antigen-präsentierende Zellen innerhalb der Peyerschen Platte
übertragen, die wiederum durch Antigenpräsentation T- und B-Zellen aktivieren und so zur
Bildung von antigenspezifischen IgA-Antikörpern anregen. Neben M-Zellen sind auch
Dendritische Zellen in der Lage Antigene aufzunehmen und zu präsentieren. Die orale
Toleranz wird dabei überwiegend durch Suppressor-T-Zellen vermittelt. Sie dient dem
Schutz des Immunsystems und des GITs vor überschießenden Immunreaktionen
gegenüber den zahlreichen Antigenen im Darmlumen (JAMES 1993). Die normale Antwort
des GALTs auf Antigene setzt sich aus einer primären, entzündungsfördernden T-HelferZellen Typ 1 (TH1) Reaktion und einer sekundären, dominierenden durch T-Helfer-Zellen
Typ
2
(TH2)
vermittelten
entzündungs-hemmenden
und
immunsuppressiven
Immunreaktion zusammen, bei der das TH2 Zytokinspektrum eine Antwort auf ein
bestimmtes Antigen vermittelt und die TH1 Antwort kontrolliert (ALLENSPACH u.
GASCHEN. 2003) (Abbildung 1). Dabei spielen insbesondere Interleukin-10 (IL-10),
Transforming-Growth-Factor-β (TGF- β) und Interleukin-13 (IL-13) eine wesentliche Rolle.
Eine Antigenpräsentation ohne co-stimulatorische Signale (Oberflächenrezeptoren,
Zytokine) führt weiterhin zur Deletion oder Anergie von Lymphozyten (ELWOOD u.
GARDEN 1999). Kommt es jedoch in irgendeiner Form zu einer Störung der mukosalen
Barriere, so werden diese oralen Toleranzmechanismen beeinträchtigt. Durch erhöhten
Antigeneinstrom in die Lamina propria reagieren vermehrt TH1 mit proinflammatorischen
Zytokinen wie Interferon-γ (IFN-γ) und Tumor-Nekrose-Faktor-α (TNF-α). Durch die
genannten Zytokine wird die bereits geschädigte Mukosa weiter zerstört (ALLENSPACH et
al. 2003).
8
Einleitung
Kapitel 1
Modifiziert nach
ALLENSPACH u. GASCHEN (2003)
Abbildung 1: Orale Toleranz.
Antigen-Aufnahme erfolgt über M-Zellen (M) der Peyerschen Platten, aber
auch durch Dendritische Zellen (APZ, Antigen präsentierende Zelle). Durch
Antigen-Präsentation wird im Normalfall primär eine TH1 Antwort induziert
(Interferon-γ, INF-γ; Tumor-Nekrose-Faktor-α, TNF-α). Diese entzündungsfördernde Immunantwort wird gebremst durch regulatorische T-Zellen,
welche anti-inflammatorische Zytokine (Transforming-Growth-Factor-β,
TGF-β; Interleukin-10, IL-10) produzieren. Zusätzlich werden B-Zellen
angeregt, antigen-spezifisches Immunglobulin A (sekretorisches IgA, sekr.
IgA) als Schutzmaßnahme für das Oberflächenepithel zu bilden.
Kapitel 1
1.2.2
Einleitung
9
Verteilung von Immunzellen in der Lamina propria mucosae
T-Lymphozyten der Lamina propria des Hundes nehmen in Richtung der Zottenspitzen an
Dichte zu, während Plasmazellen sich vermehrt im Kryptbereich und kaum in der
Zottenregion aufhalten (VAERMAN u. HEREMANS 1969; ELWOOD et al. 1997; GERMAN
et al. 1999a). Die Gründe für dieses Verteilungsmuster sind unklar. Die T-Zellen der
Lamina propria lassen sich, wie zuvor erwähnt, mittels Antikörper gegen CD3-Moleküle
darstellen, wobei die meisten T-Zellen positiv für CD4-Moleküle sind (JERGENS et al.
1996; ELWOOD et al. 1997; JERGENS et al. 1998; GERMAN et al. 1999a). Somit besteht
ihr überwiegender Teil aus sogenannten T-Helfer-Zellen. GERMAN et al. (1999a)
vermuten, dass sich im Kryptbereich CD4 positive T-Zellsubpopulationen vom TH2 Typ
aufhalten, um dort mit B-Zellen zu interagieren, während CD4-positive T-Zellen vom TH1
Typ sich im Zottenbereich befinden. Weitere Subpopulationen der in der Lamina propria
befindlichen T-Zellen sind positiv für CD8-Moleküle. Ob diese Zellen beim Hund eine
ähnliche Funktion wie beim Menschen besitzen ist unklar (siehe auch: 1.2.1
Abwehrmechanismen). Im Dünn- und Dickdarm adulter Hunde kommen am häufigsten IgA
produzierende Plasmazellen vor, gefolgt von Immunglobulin M (IgM) und G (IgG),
während bei Hundewelpen IgM-produzierende Plasmazellen vorherrschen (VAERMAN u.
HEREMANS 1969; HART 1979; JERGENS et al. 1998). Die meisten B- und T-Zellen sind
in der Lage, ein sogenanntes „Homing“ durchzuführen (JAMES 1993; ELWOOD u.
GARDEN
1999).
Homing
bedeutet,
dass
sie
von
den
Peyerschen
Platten
(Induktionsseite), wo sie selektiv mit Antigenen konfrontiert und aktiviert werden, zur
Lamina propria (Effektorseite) migrieren und dort spezifisch agieren und z.B. Antikörper
produzieren oder infizierte Zellen töten (JAMES 1993; STOKES u. WALY 2006)
(Abbildung 2). Im Darmtrakt gesunder adulter Hunde schwankt die Zahl an Plasmazellen,
B- und T- Lymphozyten sowohl individuell als auch zwischen den einzelnen
Darmabschnitten. So sind z.B. im Duodenum mehr IgA-positive Plasmazellen als im Ileum
vorhanden (HART 1979; WILLARD u. LEID 1981; GERMAN et al. 1999a), während in
unterschiedlichen Kolonabschnitten T-Zellen und Plasmazellen sich zahlenmäßig nicht
voneinander unterscheiden (HART 1979; JERGENS et al. 1998).
10
Einleitung
Kapitel 1
Modifiziert nach
ELWOOD u. GARDEN (1999)
Abbildung 2: Rezirkulation und Homing von Lymphozyten der intestinalen Mukosa.
B- und T-Lymphozyten (B bzw. T) vollziehen ein Homing durch die
Interaktion von Homing-Rezeptoren und spezifischen Addressin-Molekülen
an speziellen Venen (high endothelial venules, HEV). Ausgangspunkt ist
die B- bzw. T-Zell-Aktivierung durch Antigenpräsentation in Peyerschen
Platten (Induktorseite). Über Mesenteriallymphknoten zirkulieren die
Lymphozyten
zur
Lamina
propria
mucosae
(Effektorseite).
Antigenpräsentation kann zudem außerhalb der Peyerschen Platten
erfolgen.
1.2.3
Alters-assoziierte Veränderungen des
Darmschleimhautimmunsystems
Das Darmschleimhautimmunsystem von Menschen und Rhesusaffen (Macaca mulatta)
unterliegt einem Alterungsprozess, was sich durch eine erhöhte Infektionsrate bei älteren
Kapitel 1
Einleitung
11
Menschen bzw. durch eine verminderte antigenspezifische Produktion von IgA bei Affen
äußert (TAYLOR et al. 1992; SCHMUCKER et al. 1996). Immunhistochemische
Untersuchungen am Darm des Menschen zeigen, dass mit steigendem Alter IgA-positive
Plasmazellen in der Lamina propria des Jejunums zunehmen, während intraepitheliale
Lymphozyten abnehmen und IgM- und IgG-tragende Plasmazellen, eosinophile
Granulozyten und Mastzellen in ihrer Zahl unverändert bleiben (ARRANZ et al. 1992). In
der Lamina propria des Rektums des Menschen kommt es mit zunehmendem Alter zu
einer Reduktion von T-Zellen und Mastzellen (DUNLOP et al. 2004). Im Gegensatz zu den
bezüglich der Anzahl von IgA-positiven Plasmazellen genannten Befunde beim Menschen
zeigen Untersuchungen an Ratten, dass die Zahl IgA-positiver Plasmazellen in der Lamina
propria des Jejunums älterer Tiere abnimmt (SCHMUCKER et al. 1996). Da bei älteren
Ratten die Abnahme von IgA-positiven Plasmazellen in der Lamina propria von einer
zahlenmäßigen Zunahme dieses Zelltyps in den Peyerschen Platten begleitet wird, wird
vermutet, dass die zahlenmäßige Abnahme von IgA-produzierenden Plasmazellen in der
Lamina propria die Folge eines reduzierten Homing von Immunzellen sein könnte
(SCHMUCKER 2002). Bislang haben sich nur wenige Studien mit Alterungsprozessen am
Immunsystem des Hundes beschäftigt (STRASSER et al. 2000; GREELEY et al. 2001;
HEATON et al. 2002; HOGENESCH et al. 2004; BLOUNT et al. 2005; REIS et al. 2005).
In diesen Studien wurden Parameter des Blutes und/oder Speichels, wie z.B.
Konzentrationen von Leukozyten, Interleukin-2, γ-Globulin, Serum-IgA gemessen.
Parameter des GITs wurden jedoch nicht untersucht. Studien über altersassoziierte
Veränderungen des kaninen Darmschleimhautimmunsystems gibt es bislang nur in
Ansätzen. In einer Untersuchung über Immunzellpopulationen im Duodenum von Hunden
mit
verschiedenen
Enteropathien,
wie
z.B.
Antibiotika-responsive
Diarrhö,
Futtermittelassoziierte Diarrhö und chronischen idiopathischen Darmentzündungen, wurde
eine Abnahme der in der Lamina propria befindlichen eosinophilen Granulozyten mit
zunehmendem Alter beschrieben (GERMAN et al. 2001). In einer anderen Untersuchung
wurde in der Lamina propria des Kolons eine Abnahme von IgA-produzierenden
Plasmazellen mit zunehmendem Alter festgestellt (WILLARD et al. 1982). Die
letztgenannte Studie ist aufgrund der geringen Anzahl untersuchter Probanden jedoch nur
von begrenztem Aussagewert.
12
Einleitung
Kapitel 1
Untersuchungen über altersassoziierte histologische Veränderungen des kaninen GITs
gibt es nur vereinzelt. So kommt es bei darmgesunden Hunden mit zunehmendem Alter zu
einer Verdickung subepithelialer Schichten (BAUM et al. 2007). Weiterhin nimmt die
Anzahl sich teilender Zellen in der Lamina propria und Lamina muscularis mucosae mit
steigendem Alter ab, während die Proliferationsrate der Epithelzellen unverändert ist
(BAUM et al. 2007).
1.3
Chronische idiopathische Darmentzündungen des Hundes
Unter dem Begriff der chronischen idiopathischen Darmentzündungen des Hundes,
welche auch als „Inflammatory Bowel Disease“ (IBD) bezeichnet werden, ist eine Gruppe
von heterogenen Darmerkrankungen zu verstehen, welche durch chronische (länger als 3
Wochen) persistierende und/oder intermittierende, klinische gastrointestinale Symptome
gekennzeichnet
ist.
Diese
Erkrankungen
zeigen
eine
Reaktion
gegenüber
immunmodulatorischen Arzneimitteln (GUILFORD 1996; HALL u. SIMPSON 2000;
SHERDING
2003).
Pathologisch-histologisch
liegt
eine
Entzündung
vor,
deren
Ausgangspunkt die Lamina propria des GITs ist (JACOBS et al. 1990; JERGENS et al.
1992; GUILFORD 1996; HALL u. SIMPSON 2000; SHERDING 2003). IBD wird als eine
der häufigsten Ursachen für chronischen Vomitus und Diarrhö des Hundes angesehen
(HALL u. SIMPSON 2000; JERGENS u. WILLARD 2000; TAMS 2003). Die Diagnose
„IBD“ kann nur im Rahmen einer Ausschlussdiagnostik gestellt werden (JERGENS u.
WILLARD 2000; HALL et al. 2001; TAMS 2003).
1.3.1
Histopathologische Diagnostik gastrointestinaler
Erkrankungen
1.3.1.1
Gewinnung gastrointestinaler Biopsien
Histopathologische Untersuchungen von Bioptaten aus dem GIT erkrankter Hunde sind
ein wesentlicher Bestandteil der Diagnosefindung bei kaniner IBD. Wichtige Methoden zur
Gewinnung von gastrointestinalen Biopsien sind die Endoskopie oder eine Laparotomie
mit transmuraler Probenentnahme. Bei der Endoskopie handelt es sich um einen
Kapitel 1
Einleitung
13
minimalinvasiven Eingriff, wobei mehrere Proben aus dem Magen, aus dem proximalen
Dünndarm und aus dem Kolon gewonnen werden können (VAN DER GAAG u. HAPPÉ
1990). Die gewonnen Biopsieproben bestehen in der Regel lediglich aus den
oberflächlichen Anteilen der Darmwand und beschränken sich meist auf die Lamina
propria bis hin zur Lamina muscularis mucosae (VAN DER GAAG u. HAPPÉ 1990;
WILLARD et al. 2001). Die Qualität endoskopisch gewonnener Proben ist häufig
mangelhaft (VAN DER GAAG 1988). Der Vorteil einer Endoskopie liegt in der
Minimalinvasivität der Methode sowie in der Möglichkeit, multiple Proben gewinnen zu
können. Von Nachteil ist jedoch, dass in den tieferliegenden Bereichen der Darmwand
befindliche, entzündliche oder neoplastische Prozesse nicht für die Probenentnahme
zugänglich sind und somit häufig nicht erkannt werden. Eine der wichtigsten
Differentialdiagnosen zur kaninen IBD ist das diffuse intestinale maligne Lymphom,
welches in fortgeschrittenen Stadien durch eine über die Lamina muscularis mucosae
hinausgehende und sich in tiefergelegene Wandschichten erstreckende Infiltration mit
lymphoiden Tumorzellen gekennzeichnet ist (WILCOCK 1992; GUILFORD 1996; TAMS
2003). Für die histopathologische Diagnostik derartiger Fälle erweisen sich daher
transmurale, also alle Anteile der Darmwand enthaltene Bioptate endoskopisch
entnommenen Proben gegenüber meist als überlegen. Für die Gewinnung transmuraler
Biopsien ist kein über den normalen Praxis-Alltag hinausgehendes Instrumentarium (z.B.
Endoskop) nötig, und die Qualität der Proben ist im Allgemeinen gut (VAN DER GAAG
1988; SHALES et al. 2005). Weiterhin können im Zuge einer Laparotomie zusätzlich
Proben von anderen Organen wie Leber, Pankreas oder Mesenteriallymphknoten
gewonnen werden und es kann eine Adspektion der Organe erfolgen (SHALES et al.
2005). Der wesentliche Nachteil besteht in dem hohen operativen Aufwand inklusive
Narkose und darin, dass in der Regel nur ein Bioptat pro Darmabschnitt entnommen
werden kann. Weiterhin ist eine Adspektion der luminalen Schleimhaut nicht möglich, und
es besteht die Gefahr von Nahtdehiszenzen mit konsekutiver Peritonitis (SHALES et al.
2005).
14
1.3.1.2
Einleitung
Kapitel 1
Histopathologische Beurteilung gastrointestinaler Biopsien
Die definitive Diagnose einer IBD kann nur durch eine histopathologische Untersuchung
von Magen-Darmbioposien gestellt werden (JERGENS 1999; HALL u. SIMPSON 2000).
Es ist dabei essentiell, dass die klinischen Symptome mit den histopathologischen
Befunden einer Gastroenteritis korrelieren und dass andere Ursachen einer chronischen
mukosalen Entzündung ausgeschlossen werden (JERGENS 1999). Bis zum heutigen
Zeitpunkt gibt es in der Veterinärpathologie kein einheitliches Schema zur histologischen
Auswertung von gastrointestinalen Biopsien (WILCOCK 1992; WILLARD et al. 2002). Die
histologische Beurteilung von Biopsien ist mehr oder weniger mit Subjektivität behaftet und
variiert von Pathologe zu Pathologe (WILLARD et al. 2002). Die im einschlägigen
Schrifttum publizierten Schemata zur Feststellung bzw. Gradeinteilung von LPE beim
Hund beruhen im wesentlichen auf einer semiquantitativen Schätzung der Anzahl der in
der Lamina propria vorhandenen Entzündungszellen (JACOBS et al. 1990; ROTH et al.
1990; JERGENS et al. 1992). Quantitative morphometrische Analysen, insbesondere
unter Verwendung automatischer bzw. halb-automatischer computergestützter Systeme,
können zu einer Objektivierung der Interpretation von Biopsien beitragen (JERGENS et al.
1996). Die Diagnose einer geringgradigen IBD, beruhend allein auf semiquantitativen
Zellschätzungen ohne Berücksichtigung weiterer morphologischer Alterationen wie
beispielsweise Zottenfusionen oder Epithelschädigungen, ist als fraglich anzusehen
(GUILFORD 1996).
Da es, wie schon erwähnt, keine allgemeingültigen Standards für die Beurteilung von
Veränderungen des GITs gibt, hat die World Small Animal Veterinary Association
(WSAVA) 2004 die „Gastrointestinal Standardization Group“ mit dem Ziel gegründet, eine
international einheitliche verbindliche Klassifikation für Hund und Katze zu erarbeiten
(BILZER 2006). Die Ergebnisse sollen in Artikel- und Buchform sowie im Internet
veröffentlicht werden (BILZER 2006).
1.3.2
Klassifikation der Inflammatory Bowel Disease Formen
Die Einteilung der chronischen idiopathischen intestinalen Entzündungen erfolgt aufgrund
des vorherrschenden Entzündungszellinfiltrates und der betroffenen Darmlokalisation
Kapitel 1
Einleitung
(GUILFORD
1996;
unterschieden:
SHERDING
2003).
lympho-plasmazelluläre
15
Beim
Enteritis,
Hund
werden
folgende
Formen
lympho-plasmazelluläre
Kolitis,
eosinophile Gastroenteritis, eosinophile Kolitis, eosinophile granulomatöse Gastroenteritis,
histiozytäre ulzerative Kolitis, granulomatöse Kolitis und transmurale granulomatöse
Enterokolitis
sowie
das
Diarrhö-Syndrom
des
Basenjis
und
des
norwegischen
Lundehundes.
1.3.2.1
Lympho-plasmazelluläre Enteritis (LPE)
Die LPE gilt als eine der häufigsten Ursachen für chronischen Vomitus und Diarrhö des
Hundes und wird im Schrifttum als eine der häufigsten IBD Formen angesehen (HAYDEN
u. VAN KRUININGEN 1982; JACOBS et al. 1990; JERGENS et al. 1992; CRAVEN et al.
2004). Eine Geschlechtsdisposition ist bislang nicht ermittelt worden, während
Rasseprädispositionen für den Deutschen Schäferhund, den Shar Pei und den Boxer
angegeben werden (VAN DER GAAG 1988). Betroffen sind in der Regel Hunde mittleren
Alters oder ältere Tiere, jedoch können auch junge Hunde erkranken (VAN DER GAAG u.
HAPPÉ 1990; JERGENS et al. 1992). Histopathologisch ist die LPE gekennzeichnet durch
eine erhöhte Anzahl von Lymphozyten und Plasmazellen in der Lamina propria des GITs
mit einer verstärkten Infiltration der Zotten (HAYDEN u. VAN KRUININGEN 1982; LEIB et
al. 1989; JACOBS et al. 1990; VIBE-PETERSEN 1991; JERGENS et al. 1992;
STONEHEWER et al. 1998; JERGENS et al. 1999). Insbesondere Plasmazellen sind in
den Darmabschnitten gesunder Tiere nicht oder nur in geringen Zahlen in den
Zottenspitzen zu finden. Bei geringgradigen Erkrankungen erscheint die Struktur des
Oberflächenepithels normal, flacht sich jedoch mit zunehmender Schwere der Erkrankung
ab, und es kann zu Fusionen und Verkürzungen von Darmzotten kommen (JACOBS et al.
1990). Auch die Kryptarchitektur verändert sich mit zunehmender Erkrankungsschwere:
Sie kann sich unorganisiert darstellen oder die Epithelzellen sind hypertrophiert. Zusätzlich
zu der erhöhten zellulären Infiltration kann es zur Ödematisierung der Lamina propria mit
geringgradigen Lymphangiektasien kommen. Fokale Erosionen mit Influx neutrophiler
Granulozyten sind keine Seltenheit (JERGENS et al. 1992). Es wird vermutet, dass sich
aus einer LPE ein malignes Lymphom entwickeln kann, welches zugleich die wichtigste
16
Einleitung
Kapitel 1
Differentialdiagnose darstellt (JACOBS et al. 1990; TAMS 2003). Weiterhin sind
differentialdiagnostisch Infektionen mit Campylobacter spp., Giardien und Kryptosporidien
sowie Futtermittelallergien auszuschließen (GUILFORD 1996).
1.3.2.2
Lympho-plasmazelluläre Kolitis (LPK)
Klinisch stellt sich die LPK als persistierende Diarrhö dar. Sie ist in ihrer Prävalenz ähnlich
der LPE einzuordnen und wird als eine der häufigsten Entzündungsformen des kaninen
Kolons beschrieben (NELSON et al. 1988; VAN DER GAAG 1988; WILCOCK 1992;
JERGENS et al. 1999). Eine Rasseprädisposition gibt es für den Deutschen Schäferhund
und den Boxer, während eine Geschlechtsdisposition nicht bekannt ist. Am häufigsten
erkranken jüngere Hunde bis hin zu Hunden mittleren Alters (JERGENS et al. 1992). Die
Ätiologie der LPK ist unbekannt. Betroffene Kolonabschnitte weisen, ähnlich wie bei der
LPE, eine Zunahme an Lymphozyten und Plasmazellen auf (ROTH et al. 1990; JERGENS
et al. 1999). Es kommt zu Kryptepithelhyperplasien, Epithelzelldegenerationen, Erosionen
und auch Ulzerationen (GUILFORD 1996; SHERDING 2003). Fibrosierungen der Lamina
propria können ebenfalls auftreten (GUILFORD 1996; SHERDING 2003). Als wichtigste
klinische und histopathologische Differentialdiagnose ist auch hier das maligne Lymphom
zu nennen (SHERDING 2003).
1.3.2.3
Eosinophile Gastroenteritis, Enteritis, Enterokolitis und
Kolitis
Im Vergleich zur LPE und LPK tritt die eosinophile Gastroenterokolitis (EGEK) weniger
häufig auf. Eine Geschlechtsprädisposition ist bislang nicht nachgewiesen worden,
während eine Rassedisposition beim Deutschen Schäferhund und beim Rottweiler
vorliegen soll (VAN DER GAAG 1988). Laut Literatur sind häufig Hunde im Alter von 5
Jahren oder jünger betroffen (HAYDEN u. VAN KRUININGEN 1973; HILL u. KELLY 1974;
QUIGLEY u. HENRY 1981; VAN DER GAAG et al. 1983; JERGENS et al. 1992).
Hypersensitivitätsreaktionen könnten eine pathogenetische Grundlage der Erkrankung
darstellen, wobei als Allergene Futterbestandteile oder Parasiten in Frage kommen
(JOHNSON 1992; GUILFORD 1996). Allerdings reagieren nicht alle Patienten positiv auf
Kapitel 1
Einleitung
17
eine Eliminationsdiät oder auf eine anti-parasitäre Behandlung (JOHNSON 1992;
GUILFORD 1996). Fälle mit histologisch festgestellter eosinophiler Entzündung, bei denen
keine Ursache nachgewiesen werden kann, werden dem Formenkreis der IBD
zugeordnet. Bei der EGEK ist das Entzündungszellinfiltrat gemischtzellig mit einer
dominierenden Population eosinophiler Granulozyten (EIKMEIER u. MANZ 1966;
HAYDEN u. VAN KRUININGEN 1973; LEGENDRE u. KREHBIEL 1973; HILL u. KELLY
1974; HAYDEN u. FLEISCHMAN 1977; VAN DER GAAG et al. 1983; VAN DER GAAG et
al. 1988; VAN DER GAAG et al. 1990). Die diffus in der Lamina propria verteilten Infiltrate
aus eosinophilen Granulozyten können sich über die Lamina propria hinaus in tiefere
Schichten der Darmwand erstrecken. Eine mukosale Atrophie sowie Atrophien von Zotten
können bei schwerer Erkrankung auftreten. Je nach dem welcher Abschnitt des GITs
betroffen ist, liegt eine Gastroenteritis, eine Enterokolitis oder eine Kolitis vor. Bei einem
Teil der Patienten ist eine Bluteosinophilie festzustellen. Differentialdiagnostisch müssen
gastrointestinale
Parasiten,
Dirofilariosen,
Futtermittelallergien
und
Mastzelltumore
ausgeschlossen werden.
1.3.2.4
Eosinophile granulomatöse Gastroenteritiden
Die eosinophilen granulomatösen gastrointestinalen Entzündungen sind durch das
Vorhandensein von Granulomen mit eosinophilen Granulozyten als dominierendem Zelltyp
gekennzeichnet (VAN DER GAAG et al. 1987). Das Auftreten dieser Erkrankung ist selten
und die erkrankten Tiere zeigen Vomitus und/oder Diarrhö (GUILFORD 1996). Betroffen
sind Hunde jüngeren Alters, und für Rottweiler wird eine Rasseprädisposition vermutet
(GUILFORD 1996). Klinisch kann eine Bluteosinophilie auftreten. Die Granulome lassen
sich meist ultrasonographisch darstellen und mittels Endoskopie können fokale mukosale
Verdickungen sichtbar sein (RODRIGUEZ et al. 1995; GUILFORD 1996). Häufig kommt
es zur transmuralen Ausbreitung der Granulome mit der möglichen Folge einer
Obstruktion (RODRIGUEZ et al. 1995; GUILFORD 1996). Differentialdiagnostisch
abzugrenzen
sind
Neoplasien,
viszerale
Larva
migrans
und
andere
Ursachen
granulomatöser Entzündungen wie beispielsweise die Phykomykose. Eosinophile
kollagenolytische Granulome wurden für Huskies in der Haut, Maulhöhle und am Augenlid
18
Einleitung
Kapitel 1
beschrieben. Das Auftreten derartiger Veränderungen am GIT und an der Leber wurde
erstmalig durch BRELLOU et al. (2006) beschrieben (Kapitel 2.2).
1.3.2.5
Histiozytäre ulzerative Kolitis des Boxers
Die histiozytäre ulzerative Kolitis des Boxers, auch granulomatöse Kolitis genannt,
beschränkt sich auf den Dickdarm und ist gekennzeichnet durch ein gemischtzelliges
Infiltrat, welches dominiert wird durch Makrophagen, die in der Periodic-acid-Schiff (PAS)Reaktion ein positives Zytoplasma aufweisen (VAN KRUININGEN et al. 1965; GERMAN
et al. 2000). Das PAS-positive, in Phagolysosomen der Makrophagen befindliche Material
besteht
aus
lipidreichen,
überwiegend
Cholesterol-haltigen
Membranen
(VAN
KRUININGEN 1975). Der Boxer besitzt für diese Erkrankung eine Prädisposition, wobei
häufig junge Hunde betroffen sind (VAN DER GAAG 1988). Bei anderen Hunderassen tritt
diese Erkrankung nur sporadisch auf (STOKES et al. 2001; TANAKA et al. 2003). In
einigen Untersuchungen wurde das Vorhandensein von Bakterien innerhalb der
betroffenen
Mukosa
beschrieben,
enteropathogene
Mikroorganismen
Salmonellen wurden jedoch nicht isoliert (VAN KRUININGEN
wie
z.B.
et al. 1965; VAN
KRUININGEN 1975; GOMEZ et al. 1977; HOSTUTLER et al. 2004). In älteren
ultrastrukturellen Untersuchungen ergaben sich Hinweise auf eine aktive Phagozytose von
Bakterien, welche Ähnlichkeiten mit Chlamydien aufwiesen (VAN KRUININGEN 1975). Da
bis vor kurzem kein infektiöses Agens definitiv nachgewiesen werden konnte, wurde die
histiozytäre ulzerative Kolitis als eine rassespezifische immunvermittelte Erkrankung
unbekannter Ätiologie bezeichnet (SIMPSON et al. 2006). In neueren Untersuchungen
wurden positive immunhistochemische Reaktionen mit einem polyklonalen Antikörper
gegen Escherichia coli Antigene in Schnittpräparaten von 10 betroffenen Boxern
beschrieben (VAN KRUININGEN et al. 2005). SIMPSON et al. (2006) wiesen bei 13
Boxern mittels in situ-Hybridisierung eine intramukosale Kolonisation durch Bakterien der
Gattung Enterobacteriaceae nach. Weitere Untersuchungen, u.a. mittels PCR und
Zellkulturen, identifizierten Escherichia coli als invadierenden Keim (SIMPSON et al.
2006). Dabei wies dieser Erreger starke Ähnlichkeiten mit einem Escherichia coli (LF82)
Stamm auf, welcher häufig mit Morbus Crohn, eine der zwei Formen der IBD des
Menschen, assoziiert ist (SIMPSON et al. 2006).
Kapitel 1
1.3.2.6
Einleitung
19
Granulomatöse Enteritis, Kolitis und Enterokolitis
Idiopathische granulomatöse Erkrankungen des kaninen GITs sind selten und sind durch
eine Infiltration der Lamina propria mit Makrophagen gekennzeichnet, welche im
Gegensatz zur histiozytären ulzerativen Kolitis nicht PAS-positiv sind (BROWN et al.
2007). Die Krankheitssymptome ähneln den zuvor genannten IBD-Formen. Wichtige
Differentialdiagnosen sind Histoplasmose, Phykomykose oder intestinale Tuberkulose
(GUILFORD 1996).
1.3.2.7
Transmurale granulomatöse Enterokolitis
Transmurale granulomatöse Enterokolitiden (Regionale Enteritis) sind beim Hund äußerst
selten zu beobachten (GUILFORD 1996). Laut Literatur sind die betroffenen Hunde jünger
als 4 Jahre und überwiegend männlichen Geschlechts (DIBARTOLA et al. 1982). Dabei
kommt es in der Regel zu segmentalen Erkrankungen insbesondere des Ileums und
Kolons. Klinisch kennzeichnend ist ein deutlicher Gewichtsverlust mit Vomitus,
Hämatemesis und Obstipation als Folge einer luminalen Obstruktion (GUILFORD 1996).
Bei der abdominalen Palpation lassen sich eventuell abdominale Zubildungen ertasten,
und bei der rektalen Exploration sind möglicherweise Strikturen oder mukosale
Verdickungen festzustellen. Perianale Entzündungen können eine perianale Fistelbildung
nach sich ziehen. Bei der Kolonoskopie kann eine diskontinuierliche mukosale
Proliferation mit möglichen Ulzerationen und Lumeneinengung beobachtet werden.
Zusätzlich zu den für die granulomatöse Enteritis genannten Differentialdiagnosen muss
an Neoplasien oder parasitäre Granulome gedacht werden (GUILFORD 1996).
1.3.2.8
Immunproliferative Enteropathie des Basenjis
Bei der immunproliferativen Enteropathie des Basenjis handelt es sich um eine chronische
Diarrhö mit einem breiten Spektrum pathohistologischer Veränderungen (MacLACHLAN et
al. 1988). Dazu zählen hypertrophische Gastropathien, atrophische Gastropathien,
lymphozytäre Gastritiden und lympho-plasmazelluläre Enteritiden mit Zottenverkürzungen
und -fusionen (MacLACHLAN et al. 1988). Die Infiltration der Lamina propria des
20
Einleitung
Kapitel 1
Dünndarms setzt sich überwiegend aus mononukleären Entzündungszellen zusammen.
Eine Beteiligung des Kolons bleibt jedoch aus. Die lympho-plasmazellulären Enteritiden
des Basenjis sind gegenüber der LPE bei anderen Hunderassen durch schwerwiegendere
Entzündungserscheinungen, Progressivität und ihre refraktäre Natur gekennzeichnet
(GUILFORD 1996). Weiterhin liegen eine Hypergammaglobulinämie und ein erhöhter IgASerumspiegel vor. Die Ätiologie ist weitestgehend unbekannt, aufgrund des gehäuften
Auftretens bei dieser Rasse werden jedoch genetische Faktoren im Zusammenspiel mit
Umweltfaktoren vermutet. Eine Geschlechtsprädisposition ist nicht bekannt, und die
meisten Hunde erkranken innerhalb der ersten 3 Lebensjahre.
1.3.2.9
Diarrhö-Syndrom des norwegischen Lundehundes
Kennzeichnend für das sogenannte Diarrhö-Syndrom der Lundehunde ist eine
idiopathische lympho- oder plasmazelluläre Entzündung der Lamina propria des
Dünndarms (FLESJA u. YRI 1977; LANDSVERK u. GAMLEM 1984; KOLBJORNSEN et
al. 1994). Die Erkrankung unterscheidet sich von der LPE bei anderen Hunderassen
lediglich durch die Rassedisposition und aufgrund ihrer progressiven Natur.
1.3.3
Pathogenese der kaninen Inflammatory Bowel Disease
Die auslösende Ursache der zum Formenkreis der kaninen IBD gehörenden
Erkrankungen ist bis zum heutigen Tag nicht geklärt. Es wird ein Zusammenspiel von
immunologischen, Umwelt- und genetischen Faktoren vermutet (GERMAN et al. 2003).
Als Umweltfaktoren werden dabei insbesondere Bakterien- und Futtermittelantigene
genannt (GERMAN et al. 2003). Die Überlegung dass genetische Faktoren eine Rolle
spielen könnten, ist von der Beobachtung abgeleitet, dass bestimmte Rassen vermehrt an
kaniner IBD erkranken (GUILFORD 1996; JERGENS et al. 1999; GERMAN et al. 2003).
Untersuchungen über genetische Faktoren der kaninen IBD fehlen jedoch. Hinsichtlich der
immunologischen Faktoren werden unter anderem Hypersensitivitätsreaktionen diskutiert
(NELSON
et
al.
1988;
GUILFORD
1996),
wobei
fraglich
ist,
ob
Hypersensitivitätsreaktionen eine primäre Fehlfunktion des Immunsystems darstellen oder
ob es sich um Epiphänomene als Folge des zerstörten mukosalen Epithels mit vermehrter
Kapitel 1
Einleitung
21
Exposition von Antigenen handelt (GUILFORD 1996). Ausgehend von einer möglichen
gesteigerten mukosalen Permeabilität könnte eine Absorption intakter antigenetischer
Makromoleküle in die Lamina propria eine gesteigerte und/oder verlängerte Immunantwort
des Darmschleimhautimmunsystems hervorrufen (QUIGG et al. 1993; GUILFORD 1996;
RUTGERS et al. 1996; SORENSEN et al. 1997; SHERDING 2003; ULRICH et al. 2004;
ALLENSPACH et al. 2006). Dabei könnte die gesteigerte Permeabilität bei einer LPK
durch Alterationen einzelner Komponenten der tight junctions ausgelöst werden
(RIDYARD et al. 2007). Ob es sich dabei um krankheitsauslösende Veränderungen
handelt oder ob es im Zuge einer bereits bestehenden Entzündung zu einer gesteigerten
mukosalen Permeabilität kommt, ist unklar.
1.3.3.1
Autoimmunität
Ob autoreaktive Immunprozesse bei der kaninen IBD Ursache oder Folge der Entzündung
sind bleibt zu klären. In einzelnen älteren Publikationen wird beschrieben, dass die
Applikation eines Antiserums, hergestellt aus autologer Dickdarmmukosa, bei Hunden zu
einer hämorrhagischen Diarrhö führte (LeVEEN et al. 1961; BICKS u. WALKER 1962).
Dabei zeigte die Mukosa eine Ödematisierung, multifokale hämorrhagische Nekrosen und
eine erhöhte Anzahl neutrophiler Granulozyten. Weiterhin konnte eine schwache,
persistierende Kolitis durch wiederholte Verabreichungen von autologem Kolonmaterial bei
zwei Hunden ausgelöst werden (SHEAN et al. 1964). Leider wurde eine Aufreinigung der
Proben nicht vorgenommen, so dass unklar bleibt, welcher Natur das auslösende Agens
war (SHEAN et al. 1964). Neuere Untersuchungen über Autoantikörper gegen neutrophile
Granulozyten zeigen ein vermehrtes Vorkommen dieser Autoantikörper bei Hunden mit
futtermittelbedingter Enteritis (food-responsive diarrhea) und nur zu einem geringen
Prozentsatz
bei
Hunden
mit
unbehandelter
IBD
(ALLENSPACH
et
al.
2004;
LUCKSCHANDER et al. 2006). Derartige Untersuchungen lassen jedoch keine
Rückschlüsse über die mögliche Beteiligung von Autoimmunitätsreaktionen an der
Pathogenese der kaninen IBD zu (siehe auch: 1.3.3.7 Immunpathogenese der
chronischen idiopathischen Darmerkrankungen des Hundes).
22
1.3.3.2
Einleitung
Kapitel 1
Genetische Einflüsse
Da die histiozytäre ulzerative Kolitis beim Boxer gehäuft auftritt, ist für diese Hunderasse
eine genetische Prädisposition anzunehmen. Aufgrund eines gehäuften Auftretens von
LPE beim Basenji und beim norwegischen Lundehund, häufig in Kombination mit einer
Protein-Verlust-Enteropathie (protein-losing enteropathy), liegt wahrscheinlich bei diesen
beiden Rassen ebenfalls eine genetische Prädisposition vor.
1.3.3.3
Futtermittelassoziierte Einflüsse
Die Beschaffenheit der Nahrung hat einen großen Einfluss auf die Zusammensetzung der
intestinalen mikrobiellen Flora und der zellulären Komponenten des GALTs (SMITH 1965;
FINEGOLD et al. 1974; BRUNS et al. 1977; EDWARDS et al. 1995). Veränderungen der
Nahrung in ihrer Zusammensetzung können zur Modulation der morphologischen,
physiologischen und immunologischen Funktion des GITs führen. Es hat sich gezeigt,
dass es bei Hunden mit chronischer Kolitis zur Regression der Erkrankung kommen kann,
wenn die Tiere eine spezielle Diät erhalten (NELSON et al. 1988; LEIB et al. 1989). Daher
ist anzunehmen, dass futtermittelassoziierte Einflüsse zur Entstehung oder Unterhaltung
der IBD beitragen können. Als Nahrungsmittelallergene gelten für den Menschen Proteine
mit einem Molekulargewicht zwischen 10-70 Kilodalton (TAYLOR et al. 1987). Einzelne
Antigene sind zudem resistent gegenüber Hitze-, Säure- und Proteaseneinwirkung
(VERLINDEN
et
al.
2006).
Bei
Hunden
mit
Hypersensitivität
gegenüber
Futterbestandteilen wurden bislang Rinder- und Hühnerfleisch, Milch, Eier, Mais, Weizen
und Sojabohnen als auslösende Antigene festgestellt (JEFFERS et al. 1996; WHITE
1998). Allerdings manifestieren sich Futtermittelallergien beim Hund größtenteils als
allergische Dermatitis und führen nur in einem geringeren Prozentsatz zu Erkrankungen
des GITs (FOSTER et al. 2003). Futtermittelallergien werden immer wieder als Ursache
für die EGEK diskutiert, jedoch nur eine Eliminations- und/oder Provokationsdiät kann die
Diagnose
einer
Futtermittelallergie
bestätigen,
da
es
keine
pathognomonischen
histologischen Veränderungen gibt (FOSTER et al. 2003; VERLINDEN et al. 2006). So ist
bei Hunden, die sensitiv auf Futterbestandteile reagieren, in der Lamina propria des
Darms ein variables histopathologisches Bild zu finden, welches von lympho-
Kapitel 1
Einleitung
23
plasmazellulären bis hin zu eosinophilen Infiltraten reicht (DAY 2005). Im Gegensatz zu
idiopathischen chronischen Enteritiden des Hundes sind keine erhöhten Zellzahlen an
CD4-positiven T-Zellen und IgA bzw. IgG positiven Plasmazellen festzustellen (GERMAN
et al. 2001). Als immunologische Mechanismen für die Futtermittelallergie beim Hund
werden Hypersensitivitätsreaktionen vom Typ I, III und IV vermutet (VERLINDEN et al.
2006).
Die
Beteiligung
von
Mastzellen
als
Haupteffektorzelle
einer
Typ
I
Hypersensitivitätsreaktion ist kennzeichnend für allergische Dermatitiden im Rahmen von
Futtermittelallergien
(DAY
2005;
VERLINDEN
et
al.
2006).
Systematische
Untersuchungen über das Vorkommen und die Beteilung von Mastzellen bei
Futtermittelassoziierten Entzündungen des GITs fehlen bislang.
1.3.3.4
Pathogene Mikroorganismen
Beim Morbus Crohn, einer der beiden IBD-Formen des Menschen, wurden diverse Erreger
wie beispielsweise Mycobacterium avium spp. paratuberculosis, Fusobacterium varium
und Escherichia coli nachgewiesen, und bei der Colitis ulcerosa, der zweiten IBD Form
des Menschen, u.a. Streptococcus spp. und Bacillus spp. (CARTUN et al. 1993; LIU et al.
1995; OHKUSA et al. 2004). Weiterhin wurden u.a. Masern-Infektionen als auslösende
Quelle diskutiert (EKBOM et al. 1994; GHOSH et al. 2001; FISHER et al. 2005). Über die
ätiologische Rolle von Mikroorganismen in der Pathogenese der kaninen IBD wird seit
langem spekuliert. Bei der histiozytären ulzerativen Kolitis des Boxers wurden von VAN
KRUININGEN (1975) ultrastrukturell Chlamydophila-ähnliche Partikel beschrieben. In
einer kürzlich veröffentlichten Arbeit wurde eine positive immunhistochemische Reaktion
eines polyklonalen Antikörpers mit Escherichia coli Antigen nachgewiesen (VAN
KRUININGEN et al. 2005). SIMPSON et al. (2006) beschrieben, dass eine selektive
intramukosale Besiedlung mit invasiven Escherichia coli Bakterien mit der histiozytären
ulzerativen Kolitis des Boxers assoziiert ist, wobei jedoch die mögliche Rolle dieses
Erregers in der Pathogenese dieser Erkrankung bislang unklar ist. Generell ist es sowohl
bei der IBD des Menschen als auch bei der kaninen IBD schwierig, reproduzierbare
Nachweise eines bestimmten Agens zu erbringen (RICHTER 1992; GHOSH et al. 2001).
Unter anderem auch deshalb, weil unklar ist, ob es sich bei den nachgewiesenen
24
Einleitung
Kapitel 1
bakteriellen Erregern nicht lediglich um Kommensalen anstatt um primär pathogene
Agenzien handelt.
1.3.3.5
Physiologische enterale mikrobielle Flora
Wie bereits erwähnt, geht man davon aus, dass die normale bakterielle Flora an der
Verminderung der Besiedelung des GITs durch pathogene Mikroorganismen beteiligt ist.
Weiterhin stimuliert die bakterielle Flora die Peristaltik, führt zu einer Dickenzunahme der
Mukosa, beschleunigt den Transit epithelialer Zellen von der Krypte zur Zotte mit der
Folge einer gesteigerten Zellerneuerung und moduliert die Funktion der Enzyme des
Mikrovillisaums. Zudem werden vermehrt intraepitheliale Lymphozyten rekrutiert und die
Plasmazellzahl gesteigert. Aufgrund der vielfältigen Wechselwirkungen wird vermutet,
dass eine Alteration der normalen residenten Flora zur Pathogenese der IBD beitragen
kann. So ist bekannt, dass eine bakterielle Überwucherung des kaninen Dünndarms (small
intestinal bacterial overgrowth, SIBO), das Bild einer LPE vortäuschen kann (BATT et al.
1983; LEIB 1987). Andererseits kommt es durch die Behandlung mit Probiotika zu einer
Veränderung des Zytokinspektrums mit einer Zunahme anti-inflammatorischer Zytokine
(SAUTER et al. 2005, 2006).
1.3.3.6
Parasiten
Auch die Besiedlung des GITs mit Parasiten kann zu entzündlichen Veränderungen
führen. So kommt es bei einer Infektion des Kolons mit Trichuris vulpis zu Entzündungen
mit Lymphozyten, Plasmazellen, eosinophilen Granulozyten oder Granulombildungen
(GUILFORD 1996). Ähnlich sieht es bei einer Giardiose des Dünndarms aus. Damit stellen
die genannten Parasiten eine wichtige Differentialdiagnose zur kaninen LPE oder LPK dar
(GUILFORD 1996). Neben der verdächtigten Allergie gegenüber Nahrungsmitteln wird für
die EGEK als auslösendes Agens auch eine viszerale Larva migrans verdächtigt
(HAYDEN u. VAN KRUININGEN 1973).
Kapitel 1
1.3.3.7
Einleitung
25
Immunpathogenese der chronischen idiopathischen
Darmentzündungen des Hundes
Hinsichtlich
der
Pathogenese
der
kaninen
IBD
wird
vermutet,
dass
Hypersensitivitätsreaktionen eine besondere Bedeutung zukommt (NELSON et al. 1988;
GUILFORD 1996). Die EGEK ist möglicherweise die Folge einer durch Immunglobulin E
(IgE) sensibilisierte Mastzellen vermittelten Hypersensitivitätsreaktion vom Typ I
(Soforttyp, anaphylaktischer Typ) (JOHNSON 1992). Nach erneuter Konfrontation
dieser Mastzellen mit dem Antigen kommt es durch Quervernetzung (sogenanntes
„bridging“) der gebundenen IgE-Moleküle zur Degranulation der Mastzellen. Neben den
zahlreichen inflammatorischen Mediatoren wird dabei auch Eotaxin freigesetzt, was zur
Anlockung eosinophiler Granulozyten führt. Degranulationsprodukte der Mastzellen und
eosinophiler Granulozyten können dann zu massiven Schäden am Epithel bzw. der
Lamina propria führen (JOHNSON 1992). Potentielle Antigene stammen möglicherweise
von Pollen, intestinalen Parasiten oder Bakterien. Auch Futtermittelantigene können
Auslöser der kaninen EGEK sein (siehe auch: 1.3.3.3 Futtermittelassoziierte Einflüsse).
Bei der Hypersensitivitätsreaktion vom Typ II (zytotoxischer Typ) kommt es durch die
Aktivierung des Komplementsystems oder durch die Aktivierung zytotoxischer T-Zellen zur
Lyse körpereigener Zellen, welche zuvor durch Antikörper opsoniert wurden (sogenannte
antikörpervermittelte zelluläre Zytotoxizität). Bei der Typ III Hypersensitivitätsreaktion
(Immunkomplextyp, Arthus-Typ) wird durch die Ablagerung von Immunkomplexen im
Gewebe Komplement aktiviert, wodurch es zu einer konsekutiven Entzündung mit
Gewebeschädigung kommt. Ob Typ II und/oder Typ III Reaktionen bei der kaninen IBD
eine Rolle spielen ist unklar. Jüngere Untersuchungen haben gezeigt, dass Autoantikörper
bei der kaninen IBD auftreten (siehe auch: 1.3.3.1 Autoimmunität). Welche Rolle sie
spielen und ob sie nicht ein Epiphänomen darstellen ist unklar. Weiterhin ist unklar, ob die
zahlreichen Plasmazellen bei der kaninen LPE/LPK Bestandteil einer Typ III oder IV
Hypersensitivitätsreaktion darstellen.
Spezifisch
sensibilisierte
T-Lymphozyten
sind
die
wichtigsten
Zellen
der
Hypersensitivitätsreaktion vom Typ IV (verzögerter Typ, zellvermittelte Allergie).
Durch Antigen sensibilisierte T-Lymphozyten setzen bei erneutem Antigenkontakt
26
Einleitung
Kapitel 1
zahlreiche Zytokine frei, was zur Aktivierung bzw. Proliferation von Makrophagen und
mononukleären Zellen führt sowie zu deren Wanderung an den Ort der Antigene
(Chemotaxis). Aufgrund des histologischen Bildes ist es durchaus denkbar, dass bei der
kaninen IBD Hypersensitivitätsreaktionen vom Typ IV eine Rolle spielen. So könnten die
lympho-plasmazellulären
Infiltrate
der
LPE/LPK
ein
TH1
dominiertes
Entzündungszellinfiltrat widerspiegeln. Das Auftreten eines derartigen Zytokinspektrums
wurde bei der kaninen LPK nachgewiesen (RIDYARD et al. 2002) allerdings existiert auch
eine andere Veröffentlichung, in der ein gemischtes Zytokinspektrum gefunden wurde
(GERMAN et al. 2000). Zudem wäre denkbar, dass granulomatöse Formen der kaninen
IBD auf der Grundlage einer Typ IV Hypersensitivitätsreaktion entstehen.
Der Verlust oder die Beeinträchtigung der Suppressor-Funktion des GALTs mit
konsekutivem
Verlust
der
oralen
Toleranz
könnte
ebenfalls
Bestandteil
der
Pathogenese der kaninen IBD sein (GERMAN et al. 2003). Dadurch wäre es möglich,
dass einzelne reaktive Lymphozyten eine Immunantwort initiieren oder unterhalten, die
gegen bakterielle, mukosale (Autoaggression) oder Nahrungsmittelantigene gerichtet ist
mit der Folge gesteigerter mukosaler Permeabilität und erhöhtem Antigeneinstrom
(RICHTER 1992). Ob eine derartige Beeinträchtigung der Suppressor-Funktion Ursache
oder Folge einer Entzündungsreaktion ist und ob sie überhaupt beim Hund vorliegt ist
unklar.
1.4
Mastzellen
Mastzellen lassen sich im Organismus insbesondere in Regionen nachweisen, welche mit
der Umwelt in Kontakt stehen (WELLE 1997). Sie sind Bestandteile des interstitiellen
Gewebes
aller Säugetiere
und stellen eine der wichtigsten Effektorzellen bei
Hypersensitivitätsreaktionen und chronischen Entzündungen dar (HUNTLEY 1992;
WELLE 1997; HE 2004). Neben ihrer wichtigen Rolle bei allergischen Entzündungen sind
sie
auch
wichtiger
Bestandteil
von
nicht-allergischen
Reaktionen
wie
z.B.
Narbenformationen und Kallusgewebsbildung (WELLE 1997). Sie sind weiterhin an
zahlreichen entzündlichen Prozessen beteiligt, wie beispielsweise bei der Colitis ulcerosa
des Menschen, intestinalen Helminthosen oder ektodermalen Parasitosen (WELLE 1997;
HE 2004).
Kapitel 1
1.4.1
Einleitung
27
Entwicklung
Kanine Mastzellen entwickeln sich aus Stammzellen im Knochenmark zu sogenannten
Vorläuferstadien (SHULL et al. 1992). Im Gegensatz zu anderen Zellen der
hämatopoetischen Reihe, welche im Knochenmark reifen und ausdifferenzieren,
zirkulieren Mastzellen nicht als ausgereifte Stadien (HILL u. OLIVRY 2001). Ihre
Vorläuferstadien zirkulieren im Blut, gelangen in das interstitielle oder mukosale Gewebe
und proliferieren und differenzieren dort zu reifen Mastzellen aus (KITAMURA et al. 1979;
HILL u. OLIVRY 2001). Kanine Mastzellen besitzen einen Rezeptor namens c-kit für den
Stammzell-Faktor (stem cell factor) (LONDON et al. 1996). Die Molekularstruktur des
kaninen c-kit gleicht der Struktur des murinen und humanen c-kit Moleküls, und es ist
davon auszugehen, dass sich ihre Funktionen ähneln (HILL u. OLIVRY 2001).
Stammzellfaktor und c-kit stehen im Dienste der Proliferation und Differenzierung von
reifen Mastzellen aus ihren Vorläufern (HILL u. OLIVRY 2001). Weiterhin stellen
Interleukin-3 in Kombination mit Interleukin-4, -9 und -10 wichtige Faktoren für die
Proliferation von Mastzellen dar (ABE et al. 1988; BISCHOFF et al. 1999).
1.4.2
Rolle von Mastzellen bei Hypersensitivitätsreaktionen
Hypersensitivitätsreaktionen vom Typ I sind durch die Degranulation von Mastzellen
gekennzeichnet. Diese Degranulation ist von einer Mastzellhyperplasie zu unterscheiden.
Letzteres tritt bei der Hypersensitivität vom verzögerten Typ (Typ IV) auf, ohne dass es zu
nennenswerten Degranulationen kommt (WELLE 1997). Ihre Akkumulation bei der
Hypersensitivität vom Typ IV geht einher mit einer Zunahme von T-Lymphozyten
(PARWARESCH et al. 1985). Im Rahmen einer Hypersensitivitätsreaktion vom Typ I
setzen Mastzellen ihre Granula frei, nachdem spezifische Antigene an das oberflächlich
auf Mastzellen befindliche IgE gebunden haben. Dieses IgE wiederum ist an der
Mastzelloberfläche gebunden durch den hochaffinen IgE-Rezeptor FcεR1 (HILL u.
OLIVRY 2001). Es ist anzunehmen, dass die Signaltransduktionsmechanismen bei der
kaninen Mastzelle ähnlich ablaufen, wie sie für Mensch und Ratte beschrieben wurden.
Die Freisetzung der Granula kann unterschiedlich erfolgen. In akuten Stadien zeigen
Mastzellen nach einer IgE Aktivierung ein rapides Anschwellen und Fusionierungen von
28
Einleitung
Kapitel 1
Mastzellgranula mit konsekutiver Mediatorausschleusung, während bei chronischen
Krankheitsverläufen (z.B. bullöses Pemphigoid des Menschen) eine fragmentarische
(piecemeal) Degranulation mit abgestufter Mediatorfreisetzung zu beobachten ist
(KAMINER et al. 1995).
1.4.3
Mastzellheterogenität
Die Mastzellpopulation ist nicht einheitlich, wobei ihre Heterogenität durch funktionelle
Unterschiede, variierendes histochemisches Verhalten sowie ihren unterschiedlichen
Gehalt an mastzellspezifischen Granula bestimmt wird (WELLE 1997). So lassen sich
Mastzellen von Ratten unterteilen in Mastzellen des Bindegewebes und Mastzellen der
Mukosa (ENERBÄCK 1966a, b). Erstere lassen sich in Formalin-fixiertem Material
metachromatisch anfärben, während für den Mukosa-Typ spezielle Fixationslösungen zur
Visualisierung benötigt werden (ENERBÄCK 1966a). Die beim Menschen vorkommenden
Mastzellen lassen sich durch ihren unterschiedlichen Gehalt an mastzellspezifischen
Proteasen untergliedern in Tryptase-, Chymase- sowie Tryptase und Chymase-tragende
Mastzellen (IRANI et al. 1986; 1991). Auch kanine Mastzellen lassen sich unterteilen in
Tryptase-, Chymase- sowie Tryptase und Chymase-tragende Mastzellen (KUBE et al.
1998). Eine Unterscheidung, wie sie bei Ratten vorgenommen wurde, ist für kanine
Mastzellen nicht möglich, da sowohl Formalin-sensitive als auch resistente Populationen
im selben Gewebekompartiment vorliegen (KUBE et al. 1998). Die Ursache dieser
Heterogenität ist unklar, jedoch konnte gezeigt werden, dass einen wesentlichen Anteil an
der Differenzierung das anatomische Mikromilieu ausmacht (KITAMURA et al. 1986,
1987).
So
lassen
sich
Bindegewebsmastzellen
von
Mäusen
unter
bestimmten
Bedingungen in Mastzellen der Mukosa und umgekehrt transformieren (KITAMURA et al.
1986, 1987).
1.4.4
Mediatoren und Proteasen von Mastzellen
Neben der schon erwähnten Freisetzung von Granula durch IgE kommt es durch die
Bindung der Anaphylatoxine C3a und C5a, durch neurologische Stimuli oder durch den
Kontakt mit degranulierend wirkenden Substanzen wie beispielsweise Bienengift zur
Kapitel 1
Einleitung
29
Mediatorenausschleusung (HIGGINBOTHAM u. KARNELLA 1971; YONG 1997). Die
freigesetzten Mastzellmediatoren lassen sich untergliedern in vorgefertigte Mediatoren,
welche in den Granula der Mastzellen bis zur Ausschüttung gelagert werden und in de
novo synthetisierte Mediatoren, welche in der Zelle nach einer IgE abhängigen Aktivierung
gebildet werden. Zu den vorgefertigten Mediatoren gehören die biogenen Amine Histamin
und Serotonin, die Proteoglykane Heparin und Chondroitinsulfat E, Hydrolasen, oxydative
Enzyme,
chemotaktische
Faktoren
sowie
die
Proteasen
Tryptase,
Chymase,
Carboxypeptidase und Cathepsin G (BORISH u. JOSEPH 1992). Aufgrund der Wichtigkeit
von Tryptase und Chymase für die Unterscheidung kaniner Mastzellen sind in Tabelle 1
und 2 die wichtigsten Funktionen dieser Proteasen aufgelistet. Zu den de novo
synthetisierten Mediatoren gehören Prostaglandin D2, Leukotrien B4 und C4 sowie
Platelet-activating factor (HARVIMA et al. 1994).
30
Einleitung
Tabelle 1: Biologische Funktionen der Tryptase
Kapitel 1
Kapitel 1
Einleitung
Tabelle 2: Biologische Funktionen der Chymase
31
32
Einleitung
1.4.5
Kapitel 1
Färbe- und Fixiertechniken für kanine Mastzellen
Histochemisch lassen sich Mastzellen aufgrund der Metachromasie ihrer Granula durch
kationische Färbelösungen wie Kresylecht-Violett oder Toluidin-Blau darstellen (PENISSI
et
al.
2003).
Durch
eine
Doppelmarkierungsmethode,
bestehend
aus
einer
enzymhistochemischen Reaktion und einer immunhistologischen Anfärbung können
mastzellspezifische
Proteasen
nachgewiesen
werden.
Dabei
weist
die
enzymhistochemische Reaktion die Chymase nach, während die Tryptase mittels monooder polyklonaler Antikörper in einer immunhistochemischen Reaktion detektiert wird
(KUBE et al. 1998; KLEINSCHMIDT et al. 2007).
Teile der kaninen Mastzellpopulation reagieren sensitiv auf eine Gewebefixierung mittels
Formalin (KUBE et al. 1998). So sind niedrigere Zahlen an Chymase-positiven Mastzellen
in formalinfixiertem Gewebe darstellbar als in Gewebe, welches mittels Carnoy-Lösung
fixiert wurde (KUBE et al. 1998). Generell lassen sich in Carnoy-fixierten Geweben mehr
Mastzellen nachweisen, unabhängig zu welcher Subpopulation sie gehören, als in
Formalin-fixiertem Gewebe (KUBE et al. 1998). Die Ursache der Formalinsensitivität ist
unklar, könnte aber bedingt sein durch Aldehydbrückenbildungen, was zu einer Art
Diffusionsbarriere für kationische Färbelösungen (Toluidin-Blau, Kresylecht-Violett, u.a.)
gegenüber den Glykosaminoglykanen der Mastzellgranula führen könnte (KUBE et al.
1998).
1.4.6
Vorkommen von Mastzellen im normalen kaninen
Gastrointestinaltrakt und bei kaniner Inflammatory
Bowel Disease
Nur wenige Untersuchungen haben sich mit dem Vorkommen von Mastzellen im normalen
kaninen GIT oder bei Hunden mit IBD beschäftigt (SPINATO et al. 1990; KUBE et al.
1998; GERMAN et al. 1999a; GERMAN et al. 2001; NOVIANA et al. 2004). Die höchste
Mastzelldichte im GIT befindet sich in der Lamina propria sowie in der Tela submucosa,
während in der Tunica muscularis und Tunica serosa die niedrigsten Zahlen vorliegen
(KUBE et al. 1998; NOVIANA et al. 2004). In beiden Publikationen wird beschrieben, dass
in der Lamina propria des Magens und des Duodenums, unabhängig von der
Kapitel 1
Einleitung
33
Gewebefixierung, mehr metachromatisch gefärbte Mastzellen zu finden sind als Tryptase
und/oder Chymase positive Mastzellen. Weiterhin sind im Magen und im Duodenum mehr
Chymase positive Zellen nach Gewebefixierung mittels Carnoy-Lösung darstellbar (KUBE
et al. 1998). Mastzellen sind häufig assoziiert mit Blut- oder Lymphgefäßen (NOVIANA et
al. 2004). Zwischen den einzelnen Dünndarmabschnitten verändert sich ihre Zelldichte
nicht, und ihre Anzahl nimmt in der Lamina propria von der Zotte zur Krypte hin zu
(SPINATO et al. 1990; GERMAN et al. 1999a; NOVIANA et al. 2004). Intraepitheliale
Mastzellen wurden nicht nachgewiesen (GERMAN et al. 1999a).
Während es bei Morbus Crohn und Colitis ulcerosa des Menschen zu einer Erhöhung der
Mastzelldichte kommt (HE 2004), gibt es für die kanine IBD widersprüchliche
Untersuchungsergebnisse (GERMAN et al. 2001; LOCHER et al. 2001). In einer
Untersuchung bei Hunden mit LPE wurde eine Abnahme der Anzahl metachromatisch
gefärbter Mastzellen in der Lamina propria des Duodenums beschrieben (GERMAN et al.
2001). Ob es sich dabei um eine tatsächliche Reduktion der Mastzellzahl oder um die
Folge einer Mastzelldegranulation handelt ist unklar. In einer Untersuchung mittels
polyklonaler Antikörper bei 17 Hunden mit LPE und 3 Hunden mit EGEK wurde ein
Anstieg von Tryptase-positiven Mastzellen im Magen und Dünndarm beschrieben, mit
einer statistischen Signifikanz für den Magen (LOCHER et al. 2001).
1.5
I.
Ziele dieser Studie
Bislang gab es, mit Ausnahmen von einzelnen Befunden zum Vorkommen von
eosinophilen Granulozyten und IgA-positiven Plasmazellen, keine systematischen
Untersuchungen zum Auftreten möglicher altersassoziierter Veränderungen am kaninen
intestinalen Schleimhautimmunsystem. Um zu ermitteln, ob mit zunehmendem Alter
Änderungen hinsichtlich Verteilung und Anzahl von Mastzellsubtypen (Tryptase-positive
Mastzellen,
Chymase-positive
Mastzellen
bzw.
Tryptase
und
Chymase-positive
Mastzellen) oder Immunzellen (T-Lymphozyten, Plasmazellen, Makrophagen) auftreten,
wurde eine enzymhistochemische bzw. immunhistochemische Phänotypisierung mit
anschließender computergestützter bzw. manueller morphometrischer Analyse an
Bioptaten aus verschiedenen Darmlokalisationen darmgesunder Hunde unterschiedlicher
Altersgruppen (Gruppe 1: 1 Monat bis 1 Jahr, Gruppe 2: 3 bis 7 Jahre, Gruppe 3: 8 bis 17
34
Einleitung
Kapitel 1
Jahre) durchgeführt. Die gewonnenen Daten sollten gleichzeitig eine Grundlage für die
Untersuchungen an Hunden mit chronischen idiopathischen Gastroenteritiden bilden.
II.
Die
bislang
für
Hunde
mit
chronischer
idiopathischer
Erkrankung
des
Gastrointestinaltraktes im Schrifttum existierenden Befunde über histomorphologische
Läsionen und Infiltrationen mit Entzündungs- bzw. Immunzellen beschränken sich im
Wesentlichen auf Untersuchungen an endoskopisch gewonnenen Mukosabioptaten aus
Magen, Duodenum und Kolon. Ziel dieser Untersuchung war es, Erkenntnisse über das
Verteilungsmuster in anderen Abschnitten des Gastrointestinaltraktes zu gewinnen und
zudem den diagnostischen Stellenwert transmuraler Bioptate zu evaluieren. In dieser
Arbeit
wurden
laparoskopisch
von
64
Hunden
gewonnene,
Gastrointestinaltraktes
mit
chronischer
transmurale
(Magen,
Bioptate
Duodenum,
gastrointestinaler
aus
Jejunum,
allen
Ileum,
Symptomatik
Abschnitten
des
Kolon)
einer
histomorphologischen Analyse unterzogen.
III. Hinsichtlich der Pathogenese der kaninen Inflammatory Bowel Disease wird vermutet,
dass Hypersensitivitätsreaktionen vom Typ I (Soforttyp) eine besondere Bedeutung
zukommt. Die Haupteffektorzelle bei Hypersensitivitätsreaktionen vom Typ I ist die
Mastzelle. Durch deren Granulation werden verschiedene vorgefertigte und de novo
synthetisierte Mediatoren freigesetzt, die im Wesentlichen zu einer Vasodilatation, zur
Erhöhung der Gefäßpermeabilität und zur Anlockung eosinophiler Granulozyten führen.
Ein wesentliches Ziel dieser Arbeit war es, im Vergleich zu einer Kontrollgruppe, Magenund Darmbioptate von Hunden mit lympho-plasmazellulärer Enteritis bzw. Kolitis oder
eosinophiler Gastroenterokolitis hinsichtlich des Vorkommens von Mastzellsubtypen zu
untersuchen. Weiterhin sollte der Degranulationsstatus der Mastzellen mittels einer
metachromatischen Färbung der Mastzellgranula ermittelt werden.
Die in dieser Arbeit gewonnenen Ergebnisse sollen neue Ansatzpunkte für eine
verbesserte
Therapie
chronischer
idiopathischer
Darmentzündungen
erschließen.
Kapitel 2
Veröffentlichungen
2.
Veröffentlichungen
2.1
Distribution of mast cell subtypes and immune cell
populations in canine intestines: Evidence for age-related
decline in T cells and macrophages and increase of IgApositive plasma cells
Sven Kleinschmidt, Felix Meneses, Ingo Nolte, Marion Hewicker-Trautwein
Research in Veterinary Science 84, 41-48 (2007)
Idee und Versuchplanung:
Grundlegende Idee und Versuchsplanung erfolgten im Rahmen des interdisziplinären DFG-Projektes HE
1548/4-1, 4-2.
Enzym- und Immunhistochemie, morphometrische Analysen, Statistik:
S. Kleinschmidt
M. Hewicker-Trautwein
Versuchsdurchführung:
Klinische Diagnostik und Probengewinnung:
F. Meneses
I. Nolte
Enzym- und Immunhistochemie, morphometrische Analysen, Statistik:
S. Kleinschmidt
Auswertung:
S. Kleinschmidt
M. Hewicker-Trautwein
Manuskript:
Ausarbeitung: S. Kleinschmidt
Korrekturen:
M. Hewicker-Trautwein
35
36
Veröffentlichungen
Kapitel 2
Kapitel 2
Veröffentlichungen
37
38
Veröffentlichungen
Kapitel 2
Kapitel 2
Veröffentlichungen
39
40
Veröffentlichungen
Kapitel 2
Kapitel 2
Veröffentlichungen
41
42
Veröffentlichungen
Kapitel 2
Kapitel 2
Veröffentlichungen
43
44
Appendix A. Supplementary data
Veröffentlichungen
Kapitel 2
Kapitel 2
Veröffentlichungen
45
46
Veröffentlichungen
Kapitel 2
Kapitel 2
Veröffentlichungen
47
48
2.2
Veröffentlichungen
Kapitel 2
Retrospective study on the diagnostic value of full-thickness
biopsies from the stomach and intestines of dogs with
chronic gastrointestinal disease symptoms
Sven Kleinschmidt, Felix Meneses, Ingo Nolte, Marion Hewicker-Trautwein
Veterinary Pathology 43, 1000-1003 (2006)
Idee und Versuchplanung:
Grundlegende Idee und Versuchsplanung erfolgten im Rahmen des interdisziplinären DFG-Projektes HE
1548/4-1, 4-2.
Immunhistochemie:
S. Kleinschmidt
M. Hewicker-Trautwein
Versuchsdurchführung:
Klinische Diagnostik und Probengewinnung:
F. Meneses
I. Nolte
Probensichtung, -verarbeitung, Immunhistochemie:
S. Kleinschmidt:
Auswertung:
S. Kleinschmidt
M. Hewicker-Trautwein
Manuskript:
Ausarbeitung: S. Kleinschmidt
Korrekturen:
M. Hewicker-Trautwein
Kapitel 2
Veröffentlichungen
49
50
Veröffentlichungen
Kapitel 2
Kapitel 2
Veröffentlichungen
51
52
Veröffentlichungen
Kapitel 2
Kapitel 2
2.3
Veröffentlichungen
53
Eosinophilic granulomatous gastroenterocolitis and hepatitis
in a 1-year-old male Siberian husky
Georgia D. Brellou, Sven Kleinschmidt, Felix Meneses, Ingo Nolte,
Marion Hewicker-Trautwein
Veterinary Pathology 43, 1022-1025 (2006)
Idee und Versuchplanung:
Grundlegende Idee und Versuchsplanung erfolgten im Rahmen des interdisziplinären DFG-Projektes HE
1548/4-1, 4-2.
Histochemie, Immunhistochemie, Elektronenmikroskopie:
G. D. Brellou
S. Kleinschmidt
M. Hewicker-Trautwein
Versuchsdurchführung:
Klinische Diagnostik und Probengewinnung:
F. Meneses
I. Nolte
Histochemie, Immunhistochemie, Elektronenmikroskopie:
G. D. Brellou
Auswertung:
G. D. Brellou
S. Kleinschmidt
M. Hewicker-Trautwein
Manuskript:
Ausarbeitung: G. D. Brellou, S. Kleinschmidt
Korrekturen:
M. Hewicker-Trautwein
54
Veröffentlichungen
Kapitel 2
Kapitel 2
Veröffentlichungen
55
56
Veröffentlichungen
Kapitel 2
Kapitel 2
Veröffentlichungen
57
58
2.4
Veröffentlichungen
Kapitel 2
Characterization of mast cell numbers and subtypes in
biopsies from the gastrointestinal tract of dogs with
lymphocytic-plasmacytic or eosinophilic gastroenterocolitis
Sven Kleinschmidt, Felix Meneses, Ingo Nolte, Marion Hewicker-Trautwein
Veterinary Immunology and Immunopathology 120, 80-92 (2007)
Idee und Versuchplanung:
Grundlegende Idee und Versuchsplanung erfolgten im Rahmen des interdisziplinären DFG-Projektes HE
1548/4-1, 4-2.
Enzym- und Immunhistochemie, morphometrische Analysen, Statistik:
S. Kleinschmidt
M. Hewicker-Trautwein
Versuchsdurchführung:
Klinische Diagnostik und Probengewinnung:
F. Meneses
I. Nolte
Enzym- und Immunhistochemie, morphometrische Analysen, Statistik:
S. Kleinschmidt
Auswertung:
S. Kleinschmidt
M. Hewicker-Trautwein
Manuskript:
Ausarbeitung: S. Kleinschmidt
Korrekturen:
M. Hewicker-Trautwein
Kapitel 2
Veröffentlichungen
59
60
Veröffentlichungen
Kapitel 2
Kapitel 2
Veröffentlichungen
61
62
Veröffentlichungen
Kapitel 2
Kapitel 2
Veröffentlichungen
63
64
Veröffentlichungen
Kapitel 2
Kapitel 2
Veröffentlichungen
65
66
Veröffentlichungen
Kapitel 2
Kapitel 2
Veröffentlichungen
67
68
Veröffentlichungen
Kapitel 2
Kapitel 2
Veröffentlichungen
69
70
Veröffentlichungen
Kapitel 2
Kapitel 2
Veröffentlichungen
71
72
Diskussion
Kapitel 3
3.
Diskussion
3.1
Altersasssoziierte Veränderungen am kaninen intestinalen
Schleimhautimmunsystem
Um zu ermitteln, ob mit zunehmendem Alter Änderungen hinsichtlich Verteilung und
Anzahl von Mastzellsubtypen oder Immunzellen auftreten, wurden Bioptate aus
verschiedenen Darmlokalisationen darmgesunder Hunde unterschiedlicher Altersgruppen
(Gruppe 1: 1 Monat bis 1 Jahr, Gruppe 2: 3 bis 7 Jahre, Gruppe 3: 8 bis 17 Jahre)
untersucht (Anhang: Tabelle 1). Mastzellsubtypen wurden identifiziert durch eine
enzymhistochemische Anfärbung von Chymase und eine immunhistochemische Färbung
von Tryptase. Durch die Kombination beider Visualisierungsmethoden konnten auch
Mastzellsubtypen identifiziert werden, die beide Proteasen enthalten. Weiterhin wurde eine
metachromatische Färbung (Kresylecht-Violett) zur Mastzelldetektion verwendet. Die
Immunzellen wurden ebenfalls immunhistochemisch detektiert. Dabei handelte es sich um
CD3-positive T-Zellen, Myeloid/Histiocyte Antigen positive Makrophagen sowie IgA-, IgGund IgM-positive Plasmazellen. Die Quantifizierung der letzgenannten Zelltypen erfolgte
mittels computergestützter Morphometrie. Die Mastzellsubtypen wurden mittels manueller
morphometrischer Analyse unter Verwendung eines Netzokulars ausgezählt. Dieses war
erforderlich, da die pixelbasierte Computermorphometrie nicht in der Lage ist,
unterschiedlich angefärbte Subpopulationen der Mastzellen zu differenzieren.
In der vorliegenden Arbeit wurde die topografische Anordnung und Anzahl von T-Zellen,
Makrophagen, Plasmazellen und Mastzellen für die einzelnen Darmsegmente ermittelt und
untereinander verglichen. Zudem wurden die einzelnen Altersgruppen insbesondere im
Hinblick auf mögliche quantitative, altersassoziierte Veränderungen der Immunzellzahlen
untersucht.
In allen untersuchten Altersgruppen kommen T-Zellen vermehrt in der Lamina propria der
Zotten des Dünndarms vor. Ihr statistisch signifikant häufigeres Vorhandensein in der
Lamina propria der Zotten im Vergleich zur Lamina propria der Krypten entspricht
Ergebnissen anderer Untersucher (ELWOOD et al. 1997; GERMAN et al. 1999a). In
Kapitel 3
Diskussion
73
früheren Untersuchungen wurden im Vergleich zur vorliegenden Arbeit jedoch höhere
Gesamtzahlen an T-Zellen ermittelt (GERMAN et al. 1999a; JERGENS et al. 1996). Als
mögliche Ursache hierfür kommt die Verwendung eines monoklonalen Antikörpers in der
vorliegenden Arbeit in Frage statt polyklonaler Antikörper in den von anderen Autoren
durchgeführten Untersuchungen. Der Vorteil des verwendeten monoklonalen Antikörpers
gegenüber einem polyklonalen Antikörper ist seine höhere Spezifität, was eine
Reduzierung
von
möglichen
unerwünschten
Kreuzreaktionen
gewährleistet.
Die
beobachtete bevorzugte Lokalisierung von T-Zellen in den Zotten hängt möglicherweise
damit zusammen, dass diesen zur Induktion einer Immunantwort Antigene mittels des
Haupthistokompatibilitätskomplexes
(major-histocompatibility
complex;
MHC)
auf
antigenpräsentierenden Zellen präsentiert werden. Eine hohe MHC II Expression liegt auf
Dendritischen Zellen vor, die sich subepithelial in den Zotten des kaninen GITs befinden
(ELWOOD et al. 1997). Weiterhin ist eine MHC II-vermittelte Antigenpräsentation durch
die intestinalen Epithelzellen möglich (ELWOOD et al. 1997; GERMAN et al. 1998). Die
starke Präsenz von T-Zellen in den Zotten ist möglicherweise die Konsequenz einer
Interaktion
mit
Dendritischen
Zellen
oder
Zellen
des
Epithels
als
Folge
von
Antigenaufnahme, -prozession und -präsentation außerhalb der Peyerschen Platten.
Die in der vorliegenden Arbeit nachgewiesenen Makrophagen zeigen eine zufällige
Verteilung innerhalb der Lamina propria und sind nicht ausschließlich in unmittelbarer
Nachbarschaft
zum
Epithel
der
Lamina
propria
zu
finden,
wie
es
für
das
Darmschleimhautimmunsystem des Menschen beschrieben ist (NAGASHIMA et al. 1996).
Diese zufällige Verteilung innerhalb der Zotten und Krypten mit einer deutlichen
Entfernung zum Oberflächenepithel wirft die Frage auf, ob kanine Makrophagen überhaupt
als so genannte „first line of defense“ agieren, wie es für den Menschen beschrieben ist
(NAGASHIMA et al. 1996). NAGASHIMA et al. (1996) beschrieben weiterhin, dass
Makrophagen des humanen GITs der Phagozytose von apoptotischen Epithelzellen
dienen. Wie bereits von anderen Autoren beschrieben, erkennt der in dieser Studie
verwendete Antikörper (Klon: MAC387) anscheinend nicht alle Makrophagenpopulationen
(GERMAN et al. 1999a, 2000). So ist es denkbar, dass andere, möglicherweise in
unmittelbarer
Nachbarschaft
zum
intestinalen
Oberflächenepithel
befindliche
74
Diskussion
Kapitel 3
Makrophagentypen bzw. -subpopulationen mit diesem Antikörper immunhistochemisch
nicht dargestellt werden.
Bei
semiquantitativer
Beurteilung
der
in
den
untersuchten
Darmlokalisationen
vorhandenen IgA-positiven Plasmazellen bestand der Eindruck der Zunahme dieses
Zelltyps von den Zotten in Richtung Kryptregion. Aufgrund der durchgeführten
morphometrische Analyse haben sich jedoch keine statistischen Signifikanzen für
Plasmazellen hinsichtlich ihrer zahlenmäßigen Verteilung zwischen der Lamina propria der
Zotten und Krypten ergeben. Frühere Untersuchungen beschreiben ebenfalls das
vermehrte Vorkommen von IgA-, IgG- und IgM-positiven Plasmazellen im Bereich der
Krypten mit einer zahlenmäßigen Abnahme zur Zotte hin (WILLARD et al. 1982;
JERGENS et al. 1998; GERMAN et al. 1999a). Auch IgM-positive Zellen sind in der
vorliegenden Studie vermehrt in der Lamina propria der Krypten anzutreffen, jedoch ohne
statistische Signifikanz. Grund für dieses Verteilungsmuster ist wahrscheinlich ein an der
Basalfläche insbesondere der Kryptepithelien lokalisierter Transportmechanismus, welcher
polymere Immunglobuline der Lamina propria erkennt und transepithelial in das
Darmlumen transportiert (MOSTOV 1994; BRANDTZAEG 1995). Kryptepithelzellen des
Menschen und der Ratte weisen einen höheren Anteil an spezifischen polymeren
Immunglobulin Rezeptoren auf als Epithelzellen der Zottenregion (BRANDTZAEG et al.
1985; SCHMUCKER et al. 2001; SCHMUCKER 2002). Da durch diese Rezeptoren nur
polymere Immunglobuline transportiert werden (LAMM 1998), könnte die zufällige
Verteilung von IgG-positiven Plasmazellen bei den in der vorliegenden Arbeit untersuchten
Hunden durch einen derartigen Transportmechanismus bedingt sein. Über die Existenz
eines
derartigen
Rezeptors
beim
Hund
sind
bis
lang
keine
veröffentlichten
Untersuchungen verfügbar.
Die in der vorliegenden Arbeit festgestellte, statistisch signifikante Abnahme von IgApositiven Plasmazellen vom Duodenum zum Ileum wurde auch in älteren Studien
beschrieben (HART 1979; WILLARD et al. 1982; JERGENS et al. 1998). Eine mögliche
Erklärung hierfür könnte eine nach kaudal hin erfolgende Abnahme von aus der Ingesta
stammenden, degradierten Antigenen sein. In den Kolonsegmenten lagen hingegen
höhere Zahlen an IgA-positiven Plasmazellen vor als im Ileum. Möglicherweise führt die
höhere Dichte an Darmbakterien im Kolon zu einer gegenüber dem Ileum erhöhten Anzahl
Kapitel 3
Diskussion
75
an IgA-positiven Zellen. Generell lag bei den in dieser Studie untersuchten Hunden eine
niedrigere Gesamtzahl IgA-positiver Zellen als in einer früheren Untersuchung vor
(GERMAN et al. 1999a). Diese Diskrepanz ist wahrscheinlich durch die Verwendung
unterschiedlicher Detektionsparameter bei der computergestützten Morphometrie zu
erklären.
Die Auswertung der mit Hilfe unterschiedlicher enzym- und immunhistochemischer
Färbemethoden dargestellten Mastzellen in Darmproben dieser Studie ergab, dass
statistisch signifikant höhere Zahlen an metachromatisch gefärbten Zellen in der
Kryptregion vorlagen. Ähnliche Ergebnisse wurden von GERMAN et al. (1999a) und
NOVIANA et al. (2004) berichtet. Die in der vorliegenden Arbeit ermittelten Zahlen und die
Verteilung von Mastzellsubtypen ähneln Ergebnissen in früheren Untersuchungen mit der
Ausnahme, dass in dieser Studie höhere Zahlenwerte ermittelt wurden (KUBE et al. 1998;
LOCHER et al. 2001; NOVIANA et al. 2004). Auch die Anzahl metachromatisch gefärbter
Mastzellen war in den in dieser Studie untersuchten Lokalisationen höher als in den
genannten Untersuchungen anderer Autoren. Diese Differenzen sind möglicherweise auf
unterschiedliche
metachromatische
immunhistochemischen
Färbemethoden
Detektionsmethode
für
bzw.
die
Tryptase
Nutzung
anstelle
einer
einer
enzymhistochemischen Methode zurückzuführen (SPINATO et al. 1990; NOVIANA et al.
2004). Fasst man die Ergebnisse aus früheren Studien und die Ergebnisse der
vorliegenden Arbeit zusammen, so ergibt sich eine Abnahme der Mastzelldichte von der
Lamina propria zur Tunica muscularis hin (LOCHER et al. 2001; NOVIANA et al. 2004). In
Übereinstimmung mit den Befunden von NOVIANA et al. (2004) waren auch in dieser
Untersuchung signifikant geringere Zahlen an Mastzellen in der Submukosa als in der
Lamina propria festzustellen.
Für den GIT des Menschen gibt es eindeutige Hinweise auf altersassoziierte
Beeinträchtigungen der mukosalen und sekretorischen Immunantwort (SCHMUCKER et
al. 1996). Für den kaninen GIT gab es bislang nur vereinzelte Untersuchungen über
altersassoziierte Veränderungen. GERMAN et al. (2001) beschrieben, dass über 6 Monate
alte Hunde keine Unterschiede hinsichtlich der Zahl an Immunzellen in der Lamina propria
aufwiesen, fanden jedoch eine Abnahme eosinophiler Granulozyten. WILLARD et al.
76
Diskussion
Kapitel 3
(1982) beschrieben eine Abnahme an IgA-positiven Plasmazellen bei 3 über 7,5 Jahre
alten Hunden der Rasse Beagle. Die Bedeutung dieser Untersuchungsergebnisse kann
jedoch aufgrund der geringen Zahl an untersuchten Tieren nur unter Vorbehalt bewertet
werden. In der vorliegenden Arbeit wurde erstmalig eine systematische Analyse bei 3
definierten Altersgruppen von Hunden hinsichtlich altersassoziierter Veränderungen der
Anzahl von Immunzellen des Darmschleimhautimmunsystems vorgenommen. Der bei
Hunden ab einem Alter von 3 Jahren festgestellte Anstieg an IgA-positiven Plasmazellen
entspricht Beschreibungen über jejunale Biopsien des Menschen, in denen eine Zunahme
IgA-positiver Zellen bei älteren gegenüber jüngeren Menschen ermittelt wurde (ARRANZ
et al. 1992). Die altersassoziierte Zunahme von IgA-positiven Plasmazellen in der Lamina
propria des Menschen und des Hundes steht im Gegensatz zu Untersuchungen an
Ratten, bei denen mit zunehmenden Alter eine Abnahme gefunden wurde (SCHMUCKER
et al. 1996). Die bei älteren Ratten auftretende Diskrepanz zwischen der Anzahl IgApositiver Zellen in den Peyerschen Platten und in der Lamina propria wird als eine Folge
reduzierten Homings oder verminderter Reifung von IgA-positiven Zellen in Peyerschen
Platten angesehen (SCHMUCKER 2002). Die höhere Zahl IgA-positiver Plasmazellen in
der Lamina propria des alternden Hundes könnte die Folge einer längeren, über viele
Jahre
anhaltenden
Exposition
des
Darmschleimhautimmunsystems
gegenüber
bakteriellen, futtermittelassoziierten und/oder umweltgenerierten Antigenen im Vergleich
zu jüngeren Hunden sein. Vergleichende Untersuchungen über die Anzahl von
Plasmazellen in der Lamina propria und in den Peyerschen Platten sind für den kaninen
GIT bislang nicht verfügbar.
SCHMUCKER (2002) beschrieb einen altersassoziierten Verlust von intestinalen T-Zellen
als Folge oder Ursache einer altersbedingten Schwächung der humanen mukosalen
Immunität. Die in dieser Arbeit ermittelte Abnahme von CD3-positiven T-Zellen in der
kaninen Lamina propria mit zunehmenden Alter ähnelt Untersuchungsergebnissen an
rektaler Mukosa des Menschen (DUNLOP et al. 2004). Es kann nicht ausgeschlossen
werden, dass eine Reduktion von Zelladhäsionsmolekülen, z.B. MAdCAM-1, im alternden
kaninen GIT zu einem reduzierten Homing mit der Folge verminderter Zahlen an TLymphozyten in der Lamina propria führt. Da mittels des in der vorliegenden Arbeit für T-
Kapitel 3
Diskussion
77
Zellen eingesetzten Antikörpers keine Unterscheidung von T-Zellpopulationen möglich ist,
bleibt unklar, um welche Subpopulation von T-Lymphozyten es sich dabei handelt.
Als eine weitere alterassoziierte Veränderung wurde in dieser Arbeit eine reduzierte
Anzahl an Myeloid/Histiocyte Antigen-positiven Makrophagen in der Lamina propria älterer
Hunde im Vergleich zu jüngeren Artgenossen festgestellt. BRANDTZAEG et al. (1988)
beschreiben für den Menschen eine Restriktion vom Myeloid/Histiocyte Antigen auf
Makrophagen und neutrophilen Granulozyten, welche akut aus dem Blutstrom in ein
Gewebekompartiment übergetreten sind. Mit den Überlegungen bzw. Aussagen von
PEETERS et al. (2005) könnte das für die älteren Hunde dieser Studie bedeuten, dass mit
steigendem Alter weniger Makrophagen aus dem Blut in die Lamina propria des GITs
einwandern. Ursächlich könnte eine im Alter erhöhte humorale Immunantwort sein (siehe
auch IgA-positive Plasmazellen), so dass weniger Makrophagen im Gewebe benötigt
werden. Zudem wäre auch ein reduziertes Homing, wie oben für T-Zellen beschrieben,
denkbar. Untersuchungen über Differenzierung, Subpopulationen oder das HomingVerhalten von Makrophagen im kaninen GIT sind bislang nicht verfügbar.
Gezielte systematische Untersuchungen über die Anzahl von Mastzellen im GIT von
Hunden unterschiedlicher Altersgruppen lagen bis dato nicht vor. In der vorliegenden
Studie konnte weder eine Ab- noch eine Zunahme von Mastzellen bei älteren Hunden
festgestellt werden. SELBEKK et al. (1985) stellten keine altersassoziierte Veränderung
der Zahlen von Mastzellen am Jejunum des Menschen fest. An humanen rektalen
Biopsien hingegen ist eine Abnahme von Mastzellen mit zunehmenden Alter beschrieben
(DUNLOP et al. 2004).
Zusammenfassend ist zu sagen, dass mit Hilfe der durchgeführten Untersuchungen eine
Zunahme an IgA-positiven Plasmazellen und eine Abnahme an T-Zellen und
Makrophagen in der Lamina propria alternder Hunde festgestellt wurde. Um die
altersassoziierten
Veränderungen
am
kaninen
Darmschleimhautimmunsystem
weitergehend zu charakterisieren, sind Untersuchungen über zusätzliche Parameter, wie
z.B.
mögliche
Veränderungen
der
Anzahl
von
Lymphozyten-
und
78
Diskussion
Kapitel 3
Makrophagensubpopulationen sowie von am Homing beteiligten Faktoren, wie z.B. die
Expression von Zelladhäsionsmolekülen angezeigt.
3.2
Retrospektive Untersuchungen zum diagnostischen
Stellenwert transmuraler Biopsien aus dem Magen-Darmtrakt
von Hunden mit chronischen gastrointestinalen Symptomen
Da sich die bislang publizierten Untersuchungen über Läsionen und Immunzellen bei
Hunden mit IBD im Wesentlichen auf Untersuchungen an endoskopisch gewonnenen
Mukosabioptaten des Magens, des Duodenums und des Kolons beschränken, wurden für
diese Studie transmurale Biopsien aus allen Abschnitten des GITs (Magen, Duodenum,
Jejunum, Ileum, Kolon) von 64 Hunden mit chronischer gastrointestinaler Symptomatik
gewonnen
und
histologisch
ausgewertet
(Tabellen
2-7).
Außer
histologischen
Untersuchungen an Hämatoxylin und Eosin (HE) gefärbten Gewebeschnitten wurden
intestinale Lymphome darüber hinaus immunhistologisch zur Phänotypisierung von CD3bzw. CD79a-positiven T- bzw. B-Lymphozyten untersucht. Die histologische Evaluierung
von LPE bzw. LPK und EGEK Fällen erfolgte in Anlehnung an die von JERGENS et al.
(1992) publizierten Kriterien.
Bei
60
der
insgesamt
64
untersuchten
Hunde
(94%)
konnte
eine
definitive
histopathologische Diagnose gestellt werden. Bei 5 Hunden (8%) lag eine LPE bzw. LPK
vor (Tabelle 2) mit histopathologischen Veränderungen, wie sie von anderen Autoren
beschrieben wurde (TAMS 1987; JERGENS et al. 1992; GUILFORD 1996; TAMS 2003).
In einer Untersuchung, basierend auf endoskopisch gewonnen Bioptaten von 383 Hunden
mit chronischem Durchfall, wurde LPE in einem wesentlich höheren Prozentsatz (24%)
diagnostiziert als in den eigenen Untersuchungen (VAN DER GAAG u. HAPPÉ 1990).
Eine mögliche Erklärung für diesen Unterschied könnte sein, dass standardisierte
allgemein gültige Kriterien zur histologischen Beurteilung von gastrointestinalen Biopsien
bis heute fehlen, so dass die Diagnostik der IBD überwiegend auf semiquantitativen, mehr
oder weniger subjektiven Dichteschätzungen von Entzündungszellen in der Lamina
propria beruht (JERGENS 1999; WILLARD et al. 2002). Weiterhin wurde beschrieben,
Kapitel 3
Diskussion
79
dass bezüglich der histopathologischen Beurteilung von Veränderungen an intestinalen
Biopsien von Hunden und Katzen deutliche Unterschiede (interobserver differences)
zwischen verschiedenen Pathologen zu verzeichnen sind (WILLARD et al. 2002). Es kann
somit nicht ausgeschlossen werden, dass die zwischen dieser und verschiedenen anderen
Studien auftretenden Diskrepanzen bezüglich des Prozentsatzes von kaninen IBD Fällen
bedingt sind durch individuelle personenbezogene Unterschiede (VAN DER GAAG u.
HAPPÉ 1990).
Bei 3 der 5 Hunde mit LPE wies jeweils mindestens einer der untersuchten
Dünndarmabschnitte keine entzündlichen Veränderungen auf, was als ein Hinweis darauf
gedeutet werden kann, dass beim Vorliegen von LPE die Infiltrate der Lamina propria mit
Lymphozyten und Plasmazellen im Dünndarm regional unterschiedlich verteilt sein
können.
10 der 64 untersuchten Hunde (16%) wiesen eine EGEK auf (Tabelle 3). Die genaue
Ursache für chronische eosinophile Gastroenterokolitiden des Hundes ist unbekannt,
wobei
jedoch
ein
Zusammenhang
mit
Hypersensitivitätsreaktionen
gegenüber
Futtermittelbestandteilen vermutet wird. Nach Meinung einiger Autoren kann eine EGEK
auch idiopathischer Natur sein und kann in derartigen Fällen somit dem Formenkreis der
IBD
zugerechnet
werden
(GUILFORD
1996;
JERGENS
1999).
Es
ist
jedoch
hervorzuheben, dass die histopathologischen Veränderungen bei kaniner EGEK als nicht
pathognomonisch für Futtermittelallergien anzusehen sind (FOSTER et al. 2003).
Im Rahmen der durchgeführten retrospektiven Untersuchung wurde erstmals bei einem
Sibirischen Husky eine eosinophile granulomatöse Gastroenterokolitis diagnostiziert
(Kapitel 2.2) (Tabelle 4). Huskies neigen dazu, in der Haut und Mundschleimhaut sowie
am Augenlid eosinophile Granulome unbekannter Genese auszubilden (POTTER et al.
1980; MADEWELL et al. 1980; VERMOND u. KOEDAM 1989; VAN DUIJN 1995;
VERCELLI et al. 2005; BROWN et al. 2007). Als mögliche pathogenetische Faktoren
werden Vaskulitiden, Mikroangiopathien, Störungen der Fibrinolyse oder Phagozytose
sowie allergische Reaktionen vermutet (BRELLOU et al. 2006). Am GIT und in der Leber
von Huskies wurden derartige Veränderungen bislang nicht beschrieben. Die eosinophilen
80
Diskussion
Kapitel 3
Granulome der Leber und des GITs des in dieser Arbeit untersuchten Huskies zeigten den
gleichen histomorphologischen Aufbau, wie die für Huskies beschriebenen, eosinophilen
Granulome in Haut und Schleimhäuten. Dieser Fallbericht unterstützt die von anderen
Untersuchern aufgestellte Hypothese, dass Huskies eine Prädisposition für die
Entwicklung
von
eosinophilen
Granulomen
in
bestimmten
Geweben
aufweisen
(MADEWELL et al. 1980; POTTER et al. 1980; VAN DUIJN 1995; GUILFORD 1996;
VERCELLI et al. 2005). Die mögliche Ätiologie für die eosinophilen Granulome bei dem
vorliegenden Fall konnte trotz Einsatz verschiedener weiterführender Untersuchungen
(histochemische Spezialfärbungen, Immunhistochemie, Elektronenmikroskopie) nicht
ermittelt werden.
In 38 der insgesamt 64 untersuchten Fälle dieser Studie (59%) waren intestinale
Lymphangiektasien
histopathologische
bei
fehlender
Merkmal
(Tabelle
enteraler
5).
In
Entzündung
29
der
38
das
Fälle
dominierende
(76%)
traten
Lymphangiektasien transmural auf, und in 35 der 38 Fälle (92%) waren sie mit einem
Ödem der Lamina propria assoziiert. Die Ursache für die in diesen Fällen festgestellten
intestinalen Lymphangiektasien und Ödeme ist unklar. Ödeme der intestinalen Lamina
propria treten gelegentlich als Artefakt in endoskopisch gewonnenen Proben von Hund
und Katze auf (VAN DER GAAG u. HAPPÉ 1990). Die untersuchten 15 Kontrollhunde
dieser Studie wiesen nur in 3 Fällen geringgradige Lymphangiektasien und nur in einem
Fall ein Ödem auf. Da die transmuralen Proben für Kontrollhunde und erkrankte Hunde
unter gleichen Bedingungen entnommen wurden, ist es höchst unwahrscheinlich, dass die
bei
erkrankten
Hunden
nachgewiesenen
Lymphangiektasien
und
Ödeme
einen
entnahmebedingten Artefakt darstellen. Zudem sind die Lymphangiektasien der
Kontrollhunde vermutlich auf deren extraintestinale Grunderkrankungen, wie z.B.
Dextroposition der Aorta, Leberzirrhose oder multiple Neoplasien innerhalb des Abdomens
zurückzuführen (Tabelle 1). Intestinale Lymphangiektasien des Hundes können primärer
(kongenital oder idiopathisch) oder sekundärer Natur sein als Folge einer Verlegung von
Lymphgefäßen durch Neoplasien oder entzündliche Infiltrate oder durch erhöhten venösen
Blutdruck, wie z.B. bei portalem Hochdruck oder bei kongestiven Herzerkrankungen
(CAMPBELL et al. 1968; PETERSON u. WILLARD 2003; TAMS 2003). Weiterhin kann es
Kapitel 3
Diskussion
81
durch eine generalisierte Entzündung des lymphatischen Netzwerkes zur Erweiterung von
Lymphgefäßen
kommen
(TAMS
1987;
ABRAMOWSKY
et
al.
1989).
Primäre
Lymphangiektasien treten gehäuft auf beim Norwegischen Lundehund, Yorkshire Terrier,
Malteser und Pudel, wobei analog zum Krankheitsbild des Menschen funktionelle
Lymphgefäßveränderungen vermutet wurden (OLSON u. ZIMMER 1978).
Die in Fällen mit IBD dieser Arbeit festgestellten Lymphangiektasien und Ödeme sind
wahrscheinlich Folge der entzündlichen Infiltrate. In den 38 Fällen mit Lymphangiektasien
und Ödemen ohne erhöhte zelluläre Infiltration oder anderen Läsionen ist die Entstehung
dieser Veränderungen unklar. Es wäre jedoch denkbar, dass die Lymphangiektasien Folge
einer veränderten Gefäßpermeabilität als Konsequenz einer Mediatorenfreisetzung durch
Entzündungszellen sein könnten, was in der HE Färbung nicht nachweisbar ist.
Lipogranulome konnten nur in einem der Fälle beobachtet werden. Dieser Befund steht im
Einklang
mit
der
Ansicht
verschiedener
Autoren,
dass
Lipogranulome
höchstwahrscheinlich eine Folge, aber nicht die Ursache eines gestörten lymphatischen
Abflusses sind (SUTER et al. 1985; WILCOCK 1992; PETERSON u. WILLARD 2003).
In 5 der 64 untersuchten Fälle der vorliegenden Studie (8%) wurde ein diffuses intestinales
T-Zell Lymphom diagnostiziert (Tabelle 6). Das diffuse intestinale T Zell Lymphom ist eine
der wichtigsten Differentialdiagnosen zur LPE bzw. LPK, wobei oft eine klare
Differenzierung nur durch den Nachweis von neoplastischen Infiltraten in tieferen
Schichten der Darmwand möglich ist (WILCOCK 1992). Die Ergebnisse dieser Studie
zeigen eindeutig den Vorteil transmuraler Biopsien gegenüber endoskopisch gewonnenen
Mukosabiopsien bei der Diagnostik diffuser intestinaler Lymphome auf, und zwar
insbesondere beim Vorliegen gut differenzierter, kleinzelliger T-Zell Lymphome. In 4 der 5
Fälle konnte die Diagnose eines diffusen intestinalen Lymphoms aufgrund der Ausbreitung
neoplastischer Zellen über die Lamina propria hinaus in tiefere Schichten der Darmwand
eindeutig gestellt werden. In einem der Lymphomfälle standen vom Jejunum 2 Biopsien
aus unterschiedlichen Lokalisationen zur Verfügung, wobei nur in einer Lokalisation ein
intestinales Lymphom zu beobachten war. Dieser Befund deutet darauf hin, dass
intestinale Lymphome regional unterschiedlich lokalisiert sein können und dass die
Entnahme mehrerer Biopsien von Vorteil sein kann. Im einschlägigen Schrifttum ist
beschrieben,
dass
intestinale
diffuse
Lymphome
beim
Hund
sich
aus
einer
82
Diskussion
Kapitel 3
vorbestandenen LPE/LPK entwickeln können (COUTO et al. 1989; WILCOCK 1992;
GUILFORD 1996; TAMS 2003; KLEINSCHMIDT et al. 2006). In diesem Zusammenhang
ist es von Interesse, dass 2 Hunde dieser Studie mit intestinalem Lymphom in
benachbarten Bioptaten zur Neoplasie eine LPE bzw. LPK aufwiesen, was die Befunde
der genannten Autoren unterstützt.
2 Hunde dieser Studie (3%) wiesen keine histopathologischen Veränderungen auf
(Tabelle 7). Es kann nachträglich nicht mehr festgestellt bzw. ausgeschlossen werden,
dass deren klinischen Symptome aus extraintestinalen Erkrankungen resultierten oder
dass die Bioptate aus Bereichen des GITs gewonnen wurden, die von den möglicherweise
veränderten Bereichen zu weit entfernt lagen.
Lediglich in 4 Fällen (6%) konnte keine definitive histopathologische Diagnose gestellt
werden (Tabelle 7). Für endoskopisch entnommene Proben ist bekannt, dass häufig die
Qualität der Proben für eine histopathologische Diagnosestellung nicht ausreicht (VAN
DER GAAG u. HAPPÉ 1990; WILCOCK 1992). In einer dieser beiden Studien ist
beschrieben, dass 23% der endoskopisch gewonnenen Dünndarmbiopsien von Hunden
mit chronischer gastrointestinaler Diarrhö für die histologische Auswertung unbrauchbar
waren (VAN DER GAAG u. HAPPÉ 1990).
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass in einem hohen Prozentsatz (94%) der
untersuchten Hunde mit chronischen gastrointestinalen Symptomen eine definitive
histopathologische Diagnose gestellt werden konnte und dass transmurale Biopsien aus
verschiedenen Darmsegmenten insbesondere hinsichtlich der Diagnosestellung diffuser
intestinaler Lymphome von entscheidendem Vorteil sind.
Kapitel 3
3.3
Diskussion
83
Quantifizierung und Phänotypisierung von Mastzellsubtypen
bei kaniner lympho-plasmazellulärer Enteritis bzw. Kolitis
und eosinophiler Gastroenterokolitis
Hinsichtlich
der
Pathogenese
der
kaninen
IBD
wird
vermutet,
dass
Hypersensitivitätsreaktionen vom Typ I eine besondere Bedeutung zukommt. Da die
Haupteffektorzellen bei Hypersensitivitätsreaktionen vom Typ I Mastzellen sind, wurde in
dieser Arbeit eine gezielte, systematische quantitative und qualitative Analyse zum
Vorkommen verschiedener Mastzellsubtypen bei Hunden mit LPE/LPK und EGEK
vorgenommen. Zudem wurde in der vorliegenden Arbeit erstmals eine separate
Untersuchung und Auswertung von LPE/LPK und EGEK Fällen vorgenommen. Hierzu
wurden die 5 Hunde mit LPE/LPK und alle 11 Hunde mit EGEK untersucht und die
erhobenen Daten mit denen von 15 Kontrollhunden verglichen (Tabellen 1, 2, 3, 4). Dabei
wurden die Mastzellsubtypen in der Lamina propria und der Submukosa mittels
enzymhistochemischer (Chymase) und immunhistochemischer (Tryptase) Reaktionen
phänotypisiert
und
morphometrisch
quantifiziert.
Weiterhin
wurde
durch
eine
metachromatische Färbung (Kresylecht-Violett) der Degranulationsstatus der intakten
Mastzellen
erfasst.
Des
Weiteren
wurden
T-Zellen
(CD3-positiv),
Makrophagen
(Myeloid/Histiocyte Antigen-positiv) und Plasmazellen (IgA-, IgG-, IgM-positiv) mittels
immunhistochemischer Methoden identifiziert und semiquantitativ ausgewertet.
Im Gegensatz zur Studie von LOCHER et al. (2001) zeigt die vorliegende Untersuchung
eindeutige Unterschiede der Mastzellzahlen zwischen Fällen mit LPE/LPK und Fällen mit
EGEK.
Bei der IBD des Menschen, wie z.B. Morbus Crohn, liegt eine durch T-Helfer-Zellen 1
(TH1) dominierte Entzündungszellreaktion vor, die durch Abnahme an metachromatisch
gefärbten Mastzellen gekennzeichnet ist (BISCHOFFF et al. 1996). Studien über das
Zytokinspektrum
bei
Hunden
mit
LPK
zeigen,
dass
eine
TH1
dominierte
Entzündungszellreaktion vorliegt (RIDYARD et al. 2002), während für Hunde mit LPE ein
gemischtes Zytokinspektrum beschrieben ist (GERMAN et al. 2000). Untersuchungen an
Mäusen haben gezeigt, dass es bei Mastzellvorläuferstadien im Rahmen des intestinalen
84
Diskussion
Kapitel 3
Homings zu einer Interaktion von α4β7 Integrin mit dem mucosal addressin cellular
adhesion molecule-1 (MAdCAM-1) kommt (GURISH et al. 2001). Eine mögliche Erklärung
für die in der vorliegenden Arbeit gefundenen reduzierten Zahlen von Mastzellen in
histologisch
veränderten
Biopsien
von
Hunden
mit
LPE/LPK
könnte
eine
Beeinträchtigung des Homings als Folge einer Entzündungsreaktion sein. Zudem könnten
die erniedrigten Zahlen Folge eines Ausdünnungseffektes sein, der durch die erhöhten
Zahlen an Leukozyten bedingt sein könnte.
Durch eine metachromatische Anfärbung von Mastzellen werden nur Zellen erfasst, die
intakte zytoplasmatische Granula aufweisen. Durch die in dieser Studie verwendeten
enzym- bzw. immunhistochemischen Verfahren werden hingegen Mastzellen sichtbar
gemacht, die große Mengen ihres zytoplasmatischen Granulainhaltes ausgeschleust
haben, aber noch ausreichend Proteasen gespeichert haben, die mittels Antikörpern bzw.
einer Enzymreaktion detektiert werden können (BISCHOFF et al. 1996; KUBE et al. 1998).
Als Ursache für die bei Hunden mit LPE/LPK festgestellte Abnahme an metachromatisch
gefärbten Mastzellen kommen verschiedene mögliche Erklärungen in Frage. Entweder ist
die Abnahme auf eine tatsächlich reduziert Zellzahl oder auf eine stattgefundene
Mastzelldegranulation
als
Bestandteil
einer
ablaufenden
Hypersensitivitätsreaktion
zurückzuführen. Zudem kann nicht ausgeschlossen werden, dass die zahlenmäßige
Abnahme die Folge eines oben beschriebenen Ausdünnungseffektes ist. Die Abnahme an
Tryptase- (MCT), Chymase- (MCC) und Tryptase und Chymase-tragenden Zellen (MCTC)
bei LPE/LPK Fällen könnte die Folge einer durch ein TH1 Zytokinspektrum dominierten
Entzündungsreaktion sein, da TH1 Zytokinspektren zellvermittelte Immunitätsreaktionen
fördern und nicht die Proliferation oder Rekrutierung von Mastzellen (ELWOOD u.
GARDEN 1999). Untersuchungen zum Vorkommen von Mastzellen am Darm von
Menschen mit Erkrankungen wie z.B. erosive Duodenitis oder Zöliakie, beschreiben eine
Abnahme an metachromatisch gefärbten Mastzellen sowie niedrigere Zellzahlen für MCT
als Folge struktureller Veränderungen der Zottenarchitektur (CRIVELLATO et al. 2003).
Derartige strukturelle Veränderungen liegen auch bei der kaninen LPE/LPK vor und
könnten in diesen Fällen an der Abnahme von Mastzellen beteiligt sein.
Kapitel 3
Diskussion
85
Die Ergebnisse dieser Studie stehen im Einklang mit Beschreibungen früherer
Untersuchungen, in denen über eine Abnahme an metachromatisch gefärbten Mastzellen
in der duodenalen Mukosa von Hunden mit LPE berichtet wurde (GERMAN et al. 2001).
Sie stehen jedoch im Gegensatz zu Ergebnissen von LOCHER et al. (2001), die in
Biopsien des Magens und Dünndarms von 17 Hunden mit LPE und 3 Hunden mit EGEK
einen Anstieg von MCT feststellten, wobei eine statistische Signifikanz nur für den Magen
beschrieben wurde. Die Unterschiede zwischen den eigenen Ergebnissen und denjenigen
von LOCHER et al. (2001) werfen die Frage auf, ob methodische Variationen wie z.B.
unterschiedliche histologische Graduierungsschemata, unterschiedliche morphometrische
Methoden oder sonstige methodische Unterschiede bei der Gewebefixierung oder
variierende Sensitivität bzw. Spezifität der verwendeten Antikörper zu unterschiedlichen
Resultaten geführt haben könnten. Es kann dabei nicht ausgeschlossen werden, dass ein
selektiver Verlust von Proteasen zu einer verminderten Anfärbung an MCT, MCC oder
MCTC bei Fällen mit LPE/LPK geführt haben könnte. Derartige selektive Verluste könnten
Folge spezifischer Mikromilieubedingungen sein, wie z.B. ganz bestimmte Zytokinspektren
oder imunologische Reaktionsmuster, unter denen gezielt Proteasen abgegeben werden
könnten. Weiterhin kann die Existenz von Proteaseinhibitoren nicht ausgeschlossen
werden. Die Existenz eines vierten Mastzellsubtyps in Fällen von kaniner LPE/LPK,
welcher weder Tryptase noch Chymase beinhaltet und somit durch die hier verwendeten
Nachweismethoden nicht erfasst würde, kann auch nicht ausgeschlossen werden.
Weiterhin könnten methodische Gründe für erniedrigte Mastzellzahlen verantwortlich sein,
da es Untersuchungen gibt, in der degranulierte Mastzellen aufgrund ihrer „ghost cell-like“
Struktur nur mit einem 100fachen Ölimmersionsobjektiv lichtmikroskopisch erfasst werden
konnten (CRIVELLATO et al. 2003).
Hunde mit EGEK zeigen in den betroffenen Biopsien unterschiedliche Veränderungen
ihrer Mastzellzahlen. In zwei Drittel der betroffenen Kolonbiopsien ist ein Anstieg von
enzym- bzw. immunhistochemisch gefärbten Mastzellen (MCtotal), bestehend aus MCT,
MCC,
und/oder
MCTC,
bei
gleichzeitiger
statistisch
signifikanter
Zunahme
von
metachromatisch gefärbten Zellen festzustellen. Diese Befunde könnten für das Vorliegen
einer Hypersensitivitätsreaktion vom Typ I bei Hunden mit EGEK sprechen. Mit Ausnahme
des Jejunums kommt es auch im Dünndarm zu einem Anstieg an MCtotal. Dabei ist ein
86
Diskussion
Kapitel 3
statistisch signifikanter Drift zu MCC zu beobachten, der sich aber allein durch eine starke
Erhöhung
an
MCC
bei
3
Hunden
errechnet.
Die
meisten
der
betroffenen
Dünndarmabschnitte weisen einen Anstieg metachromatisch gefärbter Zellen auf, dem
eine Hypersensitivitätsreaktion zugrunde liegen könnte, wie dies für die Kolonsegmente
angenommen werden kann. Eine abschließende Aussage über den Degranulationsstatus
von Mastzellen bei kaniner EGEK kann jedoch aufgrund starker Schwankungen der
Zellzahlen zwischen den einzelnen Fällen nicht getroffen werden. Da gleiche Anzahlen für
MCtotal und für metachromatisch gefärbte Mastzellen zu verzeichnen sind, kann ein
selektiver Verlust von Proteasen, wie oben diskutiert, nicht ausgeschlossen werden. Es
wäre möglich, dass die hohe Variabilität der Mastzellzahlen in Fällen mit EGEK
unterschiedliche Stadien der Erkrankung widerspiegelt. Da Mastzellen eine zentrale Rolle
bei Hypersensitivitätsreaktionen von Typ I spielen, könnten erhöhte Zahlen an Mastzellen
und eosinophilen Granulozyten in der Lamina propria von Hunden mit EGEK Bestandteil
einer Hypersensitivitätsreaktion vom Typ I, als Reaktion auf Futtermittelantigene in
Kombination mit dem Verlust der normalen Toleranz-Mechanismen und Entwicklung eines
T-Helfer-Zellen
2
(TH2)
Zytokinspektrums
sein
(ELWOOD
u.
GARDEN
1999).
Informationen über das Zytokinspektrum bei Hunden mit EGEK sind bislang nicht
verfügbar. Weiterhin wurden bei Tieren dieser Studie keine Eliminationsdiäten und/oder
Provokationstests durchgeführt, so dass nicht im Einzelnen bekannt ist, ob es sich bei
einigen
der
untersuchten
Fälle
um
Hypersensitivitätsreaktionen
gegenüber
Futtermittelbestandteilen handelte oder ob eine idiopathische Erkrankung vorlag.
Die bei den Hunden mit EGEK dieser Arbeit festgestellten erhöhten Zahlen eosinophiler
Granulozyten können durch eine mögliche parasitäre Infektion verursacht sein, auch wenn
histopathologisch keine Parasiten nachgewiesen wurden. Bei Hunden dieser Studie kann
eine parasitäre Infektion als Ursache für erhöhte Mastzellzahlen und erhöhte Zahlen an
eosinophilen Granulozyten jedoch weitestgehend ausgeschlossen werden, da die
durchgeführten Kotuntersuchungen alle mit negativem Ergebniss verliefen. Allerdings
muss erwähnt werden, dass Stadien enteraler Parasiten oft intermittierend ausgeschieden
werden und dadurch mit falsch negativen Ergebnissen zu rechnen ist.
Kapitel 3
Diskussion
87
Freigesetzte Mediatoren der Mastzellen könnten einen aktiven epithelialen Ionentransport
mit konsekutivem Wasser-Efflux in das Darmlumen hinein auslösen (HUNTER u. MCKAY
2004). Ein derartiger Mechanismus könnte das Auftreten von Diarrhö bei Hunden mit
EGEK erklären.
Bei Hunden mit LPE/LPK bzw. EGEK dieser Studie zeigten die Biopsien, in denen keine
histopathologischen Veränderungen vorlagen, reduzierte Zahlen an MCtotal und erhöhte
Zahlen an metachromatisch gefärbten Zellen. Die Ursache dieser Diskrepanz ist unklar,
könnte jedoch in einem selektiven Proteaseverlust zu suchen sein. Weiterhin zeigten die
histologisch unveränderten Bioptate bei Fällen mit LPE/LPK eine geringfügige Erhöhung
an T-Zellen und in einem Fall ein geringfügig erhöhtes Infiltrat an Makrophagen. Ähnliche
Veränderungen sind auch in den histologisch unauffälligen Bioptaten der Hunde mit EGEK
vorhanden,
mit
einer
zusätzlichen
geringgradigen
Erhöhung
an
IgA-positiven
Plasmazellen. Die Veränderungen von Immunzellinfiltraten in histologisch unauffälligen
Bioptaten ist möglicherweise die Folge einer Produktion proinflammatorischer Zytokine in
den erkrankten Darmsegmenten.
Die bisherigen therapeutischen Maßnahmen bei kaninen Patienten mit IBD stützen sich
auf die Elimination von bakteriellen und Futtermittel-assoziierten Antigenen in Kombination
mit der Gabe von Glukokortikoiden. Weiterhin kommen Metronidazol (antiprotozoär,
bakterizid, Inhibierung zellulärer Immunität), Sulfasalazin (siehe unten) oder Azathioprin
(Zytostatikum) zum Einsatz.
Basierend
auf
den
neuen
Erkenntnissen
dieser
Studie
wären
weitergehende
therapeutische Möglichkeiten denkbar. Ausgehend von der Überlegung, dass bei Hunden
mit LPE/LPK ein TH1 Zytokinspektrum vorliegt und dass sich TH1 und TH2 Spektren
gegenseitig herunterregulieren (HUNTER u. MCKAY 2004), würde die Förderung einer
TH2 dominierten Immunantwort (z.B. Anstieg von IL-4 und/oder IL-10) bei Hunden mit
LPE/LPK möglicherweise zu einer Inhibierung einer TH1 dominierten Entzündungsreaktion
führen. Eine derartige TH2 Förderung wird beim Menschen und bei der Maus unter
anderem durch eine intestinale Endoparasitose (TH2 Antwort) erreicht (HUNTER u.
MCKAY 2004). Ob eine TH2 Antwort beim Hund durch Endoparasiten induziert werden
kann bleibt fraglich. Untersuchungen über kanine Endoparasitosen zeigten, dass sich die
88
Diskussion
Kapitel 3
mukosalen Mastzellzahlen nach einer Infektion nicht verändern, was eher gegen eine TH2
Antwort sprechen würde (LLOYD et al. 1991; MORENO et al. 2004). Eine weitere
Möglichkeit wäre die Gabe von immunsuppressiv wirkendem IL-10, wie es bei Morbus
Crohn des Menschen versucht wurde (VAN DEVENTER et al. 1997).
Ein zusätzlicher therapeutischer Ansatzpunkt könnte die Herabsetzung der Menge an
proinflammatorischem TNF-α mittels anti-TNF-α Antikörpern sein, wie es in der
Humanmedizin für Morbus Crohn beschrieben ist (HE 2004).
Ziel eines therapeutischen Ansatzes bei Hunden mit EGEK könnte aufgrund erhöhter
Mastzellzahlen die Stabilisierung oder Reduzierung von Mastzellen sein. So könnten
Versuche mit Cromoglykat, welches die Freisetzung von Histamin und Leukotrien hemmt,
unternommen werden (PENISSI et al. 2003).
Des Weiteren wäre der Einsatz von Antikörpern gegen IL-10 und/oder IL-4 denkbar. Bei
Mäusen hat sich gezeigt, dass eine Behandlung mit Antikörpern gegen IL-10 und/oder IL-4
zu einer Reduzierung des im Serum vorhandenen IgE führt (VAN HALTEREN et al. 1997).
Eine Inhibierung einzelner Mastzellkomponenten wird bereits praktiziert. So führt die
Metabolisierung von Sulfasalazin unter anderem zur Bildung von Mesalamin, einem
potenten Inhibitor der IgE-vermittelten Histamin- und Prostaglandin D2-Freisetzung (FOX
et al. 1991).
Bei der Colitis ulcerosa des Menschen zeigte sich der Einsatz eines Tryptaseinhibitors
(APC2059) Erfolg versprechend (TREMAINE et al. 2002). Ob derartiges therapeutisches
Vorgehen für den Hund geeignet wäre, bleibt spekulativ.
Zusammenfassend ist aufgrund der Ergebnisse dieser Arbeit davon auszugehen, dass
Mastzellen und ihre Mediatoren wahrscheinlich eine Rolle bei der Pathogenese der
kaninen IBD spielen, wie es für die beiden IBD-Formen des Menschen beschrieben ist
(BISCHOFF et al. 1996; HE 2004). Bei den Untersuchungen haben sich eindeutige
Unterschiede zwischen Fällen von LPE/LPK und Fällen von EGEK ergeben. Dies lässt
vermuten, dass unterschiedliche Pathomechanismen, d.h. TH1 vermittelte Reaktionen bei
der LPE/LPK bzw. TH2 vermittelte Hypersensitivitätsreaktionen bei der EGEK vorliegen.
Um weitere Einblicke in die Pathogenese dieser zum Formenkreis der kaninen IBD
Kapitel 3
Diskussion
89
gehörenden entzündlichen Darmerkrankungen zu erlangen, wären Untersuchungen über
die beteiligten Zytokinspektren und Subpopulationen von T-Helfer-Zellen wünschenswert.
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cells in colonic tissue of conditioned sex- and breed-matched dogs.
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Yong, L. C. (1997): The mast cell: Origin, morphology, distribution, and function.
Exp. Toxicol. Pathol. 49, 409-424.
Kapitel 5
Anhang
5.
Anhang
5.1
Zusammenstellung der untersuchten Hunde
109
110
Anhang
Kapitel 5
Kapitel 5
Anhang
111
112
Anhang
Kapitel 5
Kapitel 5
Anhang
113
114
5.2
Anhang
Abkürzungen
bzw.
beziehungsweise
CD
cluster of differentiation
cm
Zentimeter
d.h.
das heißt
EGEK
Eosinophile Gastroenterokolitis
GALT
Darm-assoziiertes lymphatisches Gewebe
GIT
Gastrointestinaltrakt
HE
Hämatoxylin-Eosin
IBD
Inflammatory Bowel Disease
IEL
Intraepitheliale Lymphozyten
IgA
Immunglobulin A
IgE
Immunglobulin E
IgG
Immunglobulin G
IgM
Immunglobulin M
INF-γ
Interferon-gamma
IL-4
Interleukin-4
IL-10
Interleukin-10
IL-13
Interleukin-13
LPE
Lympho-plasmazelluläre Enteritis
LPK
Lympho-plasmazelluläre Kolitis
MAdCAM-1
Mucosal addressin cellular adhesion molecule-1
MCC
Chymase-tragende Mastzelle
MCTC
Tryptase und Chymase-tragende Mastzelle
MCtotal
Summe aus MCT + MCC + MCTC
MCT
Tryptase-tragende Mastzelle
MHC
Haupthistokompatibilitätskomplex
NOD1
nucleotid-binding and oligomerization domain containing 1
NOD2
nucleotid-binding and oligomerization domain containing 2
PAS
Periodic acid-Schiff
Kapitel 5
Kapitel 5
Anhang
PCR
Polymerase-Kettenreaktion
SIBO
small intestinal bacterial overgrowth
TGF-β
Transforming-Growth-Factor-β
TH1
T-Helfer-Zellen Typ 1
TH2
T-Helfer-Zellen Typ 2
TNF-α
Tumor-Nekrose-Faktor- α
u.
und
u.a.
unter anderem
z.B.
zum Beispiel
z.T.
zum Teil
115
116
Zusammenfassung
6.
Kapitel 6
Zusammenfassung
Untersuchungen über altersassoziierte Veränderungen des kaninen mukosalen
Darmimmunsystems und zur Beteiligung von Mastzellsubtypen und Immunzellen
bei Hunden mit chronischen idiopathischen Darmentzündungen (IBD)
Sven Kleinschmidt
In der Einleitung wird ein Überblick über die Struktur und Funktion des MagenDarmsystems sowie des intestinalen mukosalen Immunsystems gegeben. Es werden die
zellulären Bestandteile des mukosalen Immunsystems, deren Verteilung und Funktionen,
inklusive altersassoziierter Veränderungen diskutiert. Der zweite Teil der Einleitung
beschäftigt
sich
mit
der
Klassifikation
der
kaninen
idiopathischen
chronischen
Enteropathien (Inflammatory Bowel Disease, IBD) sowie mit den möglichen, an der
Pathogenese beteiligten Faktoren. Im dritten Teil der Einleitung wird ein Überblick über die
Entwicklung, Heterogenität und Färbeeigenschaften von Mastzellen sowie über ihre
Beteiligung bei Hypersensitivitätsreaktionen und über ihre Mediatoren gegeben.
Die
Verteilung
und
Anzahl
von
Leukozyten
und
Mastzellen
des
kaninen
Gastrointestinaltraktes (GIT) wurden bei drei verschiedenen Altersgruppen mittels enzymund immunhistologischer Methoden untersucht. Bei allen Gruppen sind CD3-positive TZellen vermehrt in den Zotten und nur in geringer Zahl in den Krypten zu finden.
Unterschiede zwischen den einzelnen Darmsegmenten haben sich nicht ergeben.
Makrophagen weisen eine diffuse Verteilung auf. Im Gegensatz zur Zottenregion sind in
der Lamina propria der Krypten signifikant mehr Kresylecht-Violett-positive Mastzellen
sowie Tryptase-positive Mastzellen (MCT) zu finden. Chymase-tragende Mastzellen (MCC),
IgA-, IgG- und IgM-positive Plasmazellen sind vermehrt in der Lamina propria der Krypten
zu finden, jeoch ohne statistische Signifikanz. IgG-positive Zellen zeigen kein typisches
Kapitel 6
Zusammenfassung
117
Verteilungsmuster. Die Ursache für die Verteilung von T-Zellen, Makrophagen,
Plasmazellen und Mastzellen ist unklar.
Die CD3-positiven T-Zellen sowie die Makrophagen der Lamina propria nehmen
zahlenmäßig mit zunehmendem Alter statistisch signifikant ab, während IgA-positive
Zellen statisch signifikant zunehmen. Für Mastzellen, IgG- und IgM-positive Plasmazellen
haben sich keine altersassoziierten Veränderungen ergeben.
64 Hunde mit chronischen gastrointestinalen Symptomen wurden einer retrospektiven
histopathologischen Untersuchung unterzogen. In der Mehrzahl der Fälle (38/64; 59%)
wurden intestinale Lymphangiektasien und Ödeme ohne erhöhtes zelluläres Infiltrat
gefunden. Die Ursache dieser Veränderungen ist unklar. Bei 10 Hunden (16%) wurde eine
eosinophile Kolitis diagnostiziert, z.T. in Kombination mit eosinophiler Gastritis und/oder
Enteritis. 5 Hunde (8%) wiesen eine lymphoplasmazelluläre Enteritis (LPE) oder
Enterokolitis (LPK) auf. Weitere 5 Hunde (8%) litten an einem intestinalen diffusen T-ZellLymphom. Die restlichen untersuchten Fälle waren histologisch ohne besonderen Befund
oder waren aufgrund mangelhafter Qualität der Biopsien nicht auswertbar. Im Gegensatz
zu Veröffentlichungen über endoskopisch gewonnene Bioptate, bei denen bekannt ist,
dass ihre Qualität stark schwankt und häufig die Proben nicht auswertbar sind, konnte an
den transmuralen Biospien in einem hohen Prozentsatz eine definitive histopathologische
Diagnose gestellt werden. Weiterhin haben sich transmurale Biopsien als hilfreich zur
Diagnostik intestinaler diffuser Lymphome erwiesen.
Es wird vermutet, dass Hypersensitivitätsreaktionen vom Typ I eine Rolle bei der
Pathogenese der kaninen IBD spielen. Mastzellen sind die Haupteffektorzellen einer Typ I
Hypersensitivitätsreaktion. Kanine Mastzellen, wie auch die Mastzellen des Menschen,
lassen sich aufgrund ihres Gehaltes an Proteasen unterteilen in Tryptase- (MCT),
Chymase- (MCC) und Tryptase-Chymase-tragende Mastzellen (MCTC). In der vorliegenden
Arbeit wurden die Anzahl sowie der Phänotyp von Mastzellen in Biopsien des GITs von
Hunden mit LPE (n=4), LPK (n=1) sowie eosinophiler Gastroenterokolitis (EGEK) (n=11)
untersucht. Paraffin-eingebettete und Formalin-fixierte Gewebeschnitte des Magens, des
Dünndarms (Duodenum, Jejunum, Ileum) sowie des Kolons wurden metachromatisch
mittels
einer
Kresylecht-Violett
Färbung
und
einer
kombinierten
enzym-
und
118
Zusammenfassung
Kapitel 6
immunhistochemischen Färbung für Chymase und Tryptase angefärbt. Weiterhin wurden
Antikörper in einer immunhistochemischen Reaktion gegen T-Zellen (CD3-positiv),
Makrophagen (Myeloid/Histiocyte Antigen-positiv) und IgA-, IgG- und IgM-positive
Plasmazellen verwendet. Die Mastzellen wurden mittels Morphometrie quantitativ erfasst,
während die immunhistochemisch angefärbten Zellen semiquantitativ analysiert wurden.
Zwischen den beiden histopathologisch definierten Gruppen wurden klare Unterschiede
hinsichtlich der Mastzellzahlen ermittelt.
In der Mehrzahl der histologisch veränderten Bioptate von Hunden mit LPE/LPK wurde
eine Abnahme an metachromatisch (Kresylecht-Violett) gefärbten Zellen und MCT, MCC,
MCTC festgestellt. Diese Abnahme könnte Folge einer Mastzelldegranulation sein oder im
Zuge einer durch T-Helfer-Zellen Typ 1 dominierten Entzündungsreaktion entstehen oder
Folge eines „Ausdünnungseffektes“ sein durch erhöhte Zahlen an T-Zellen, IgA- oder IgGpositiven Plasmazellen.
Bei Hunden mit EGEK lag eine größere Variabilität der Mastzellzahlen vor. Die in der
Mehrzahl der Fälle festgestellten erhöhten Anzahlen an Mastzellen und eosinophilen
Granulozyten sprechen für das Vorliegen einer Typ 1 Hypersensitivitätsreaktion (T-HelferZellen 2 Reaktion) als mögliche Antwort auf Futtermittelantigene.
Änderungen der Zellzahlen traten auch in histologisch unauffälligen Biopsien von Hunden
mit LPE/LPK und EGEK auf, die gleichzeitig eine Reduktion der Zahlen an MCT, MCC und
MCTC, erhöhte Zahlen metachromatischer Zellen und teilweise erhöhte Werten für
Leukozyten und Makrophagen zeigten.
Kapitel 7
7.
Summary
119
Summary
Investigations about age-related changes in the canine gastrointestinal mucosal
immunsystem and about the role of mast cell subtypes and immune cells in dogs
with inflammatory bowel disease (IBD)
Sven Kleinschmidt
In the introduction an overview on the normal structure and function of the canine
gastrointestinal tract and intestinal mucosal immune system is given. Furthermore, the
cellular components of the mucosal immune system, their distribution and functions are
discussed including age-related changes. The second part of the introduction contains an
overview on the classification and factors involved in the pathogenesis of canine
inflammatory bowel disease (IBD). In the third part of the introduction an overview on
development, heterogeneity and staining characteristics of mast cells is given. Also, their
role in hypersensitivity reactions and the function of released mediators are discussed.
The distribution and numbers of leucocytes and mast cells (MCs) in the canine
gastrointestinal tract (GIT) of three different age groups was investigated by using enzymhistochemical and immunhistochemical techniques. In all age groups, CD3+ T cells were
more prominent in the villus region than in the crypt areas without differences between
intestinal segments, whereas macrophages were more randomly distributed. Kresylechtviolet positive, tryptase-positive MC (MCT) were prominent in pericrypt regions with statistic
significances. Chymase-bearing mast cells, IgA-, IgG- and IgM-containing cells did not
show significant differences in their distribution but, except for IgG-positive cells, subjective
trends with increasing numbers towards the crypts exist. The reasons for the distribution of
T cells, macrophages, immunoglobulin-containing cells and mast cells are not clear.
Lamina propria CD3+ T cells and macrophages significantly decreased whilst a significant
increase of IgA-containing plasma cells with increasing age was found. For mast cell
subtypes as well as IgG- and IgM containing cells no significant changes in numbers with
increasing age exist.
120
Summary
Kapitel 7
An evaluation of histologic findings in full-thickness biopsies from the gastrointestinal tract
(GIT) from 64 dogs with chronic GIT disease symptoms was performed. In the majority of
cases (38/64; 59%), intestinal lymphangiectasia and mucosal oedema of unknown
aetiology were present. In 10 dogs (16%) an eosinophilic colitis, either alone or together
with gastritis and/or enteritis, was found. In 5 dogs (8%) lymphocytic-plasmacytic enteritis
(LPE) or enterocolitis was diagnosed. Five dogs (8%) had an intestinal T-cell lymphoma.
Samples from the remaining cases were histologically normal or did not allow to establish
a final diagnosis. In contrast to reports about findings in endoscopic biopsies, which often
are of varying quality or inadequate for diagnosis, in the majority of cases of this study,
examination of full-thickness biopsies from the GIT allowed to make a definitive
histopathologic diagnosis. Furthermore, the study revealed that transmural biopsies are
very helpful for diagnosing diffuse intestinal lymphoma.
It has been suggested but not proven that hypersensitivity type I reactions are involved in
the pathogenesis of canine IBD. The main effector cells in type I hypersensitivity reactions
are MCs. Canine MCs, as human MCs, can be subdivided into three subtypes according
to their content of mast cell-specific proteases: tryptase (MCT), chymase (MCC), or tryptase
and chymase bearing MCs (MCTC). In this study, numbers and subsets of mast cells were
investigated in biopsies from the GIT of dogs with histopathologically confirmed LPE (n=4),
lymphocytic-plasmacytic colitis (LPC) (n=1) and eosinophilic gastroenterocolitis (EGEC)
(n=11). Paraffin sections of formalin-fixed samples from the stomach, small intestine
(duodenum, jejunum, ileum) and colon were stained by using a metachromatic staining
method
(kresylecht-violet;
KEV)
and
immunohistochemical
technique
for
immunohistochemistry
with
antibodies
a
combined
chymase
against
enzyme
and
T
cells
histochemical
and
tryptase.
Additionally,
(CD3),
macrophages
(myeloid/histiocyte antigen) and IgA, IgG and IgM bearing cells was conducted.
Quantitative evaluation of MCs and semiquantitative scoring of immunohistochemically
stained cells were performed. Between the two histopathologically defined groups clear
differences concerning mast cell numbers were detected. In most affected intestinal tissue
locations of dogs with LPE/LPC a decrease in metachromatically (kresylecht-violet)
stained granule-containing MCs and immunohistochemically stained MCT,C,TC was found.
This reduction could be due to mast cell degranulation, a T Helper cell 1 dominated
Kapitel 7
Summary
121
reaction pattern or a “thinning out” due to increasing T cells, IgA and IgG bearing cells.
Dogs with EGEC displayed higher variability in mast cell numbers but most of the affected
large and small intestinal locations had increased numbers of MCs. In these cases, T cells,
IgA bearing cells and macrophages also increased. Increased numbers of MCs and
eosinophils seen in the intestinal mucosa of dogs with EGEC could indicate the presence
of a type I hypersensitivity reaction (T helper cell 2 pattern) in response to dietary antigens.
Changes in cell numbers occurred also in unaffected locations of dogs with LPE/LPC and
EGEC which showed reduced MCT,C,TC, increased KEV positive cells and partially
increased leucocytes and macrophages.
122
Danksagung
8.
Kapitel 8
Danksagung
Bedanken möchte ich mich bei....
… Frau Prof. Dr. M. Hewicker-Trautwein für die Überlassung des Themas, die
wissenschaftliche Unterstützung bei der Erstellung der These, die freundliche
Zusammenarbeit und die ständige Ansprechbarkeit.
… Frau Dr. C. Puff für die tapferen Hilfsmaßnahmen und Entwicklungshilfen bei der
Statistik und diversen Computerprogrammen.
… Herrn K.-P. Kuhlmann für die unermüdliche technische Unterstützung beim
Schneiden und Färben des x-ten Blockes.
… Frau B. Buck für die Unterstützung bei histochemischen Färbemethoden.
… Herrn
Dr.
K.
Rohn
aus
dem
Institut
für
Biometrie,
Epidemiologie
und
Informationsverarbeitung der Tierärztlichen Hochschule Hannover für die Beratung bei
statistischen Fragen.
… bei meinen Kolleginnen Cpuff, Dalgermi, Ilimbs, kHermeye, Mkummer und ppmBock
für die lustigen und unterhaltsamen Überbrückungen langweiliger Zellzählungen oder
Wartephasen mittels des Instant-Messenger Systems.
… bei der Deutschen Forschungsgemeinschaft für die finanzielle Unterstützung.