Intestinal Adaptation in Pediatric Short Bowel Syndrome – Controlled Assessment of Duodenal Mucosa after Extensive Bowel Resection

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-6409-4
Title: Intestinal Adaptation in Pediatric Short Bowel Syndrome – Controlled Assessment of Duodenal Mucosa after Extensive Bowel Resection
Author: Sanaksenaho, Galina
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Medicine
Doctoral Program in Clinical Research
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2020-12-11
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-6409-4
http://hdl.handle.net/10138/321489
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: Background. Although extensively studied in experimental models, human data on intestinal adaptation in short bowel syndrome (SBS) is very limited. Aim of the study. We studied mucosal homeostasis of the duodenum in children with intestinal failure (IF) both during parenteral nutrition (PN) and after achieving intestinal autonomy by weaning off PN in relation to controls. Patients and methods. In total, 58 patients with IF aged from 0.5 to 23 years and 43 controls matched for age and gender without intestinal pathology were included. Duodenal biopsies obtained during clinically indicated gastroscopies were collected. We evaluated duodenal disaccharidase activities, inflammation, structural mucosal hyperplasia, proliferation, apoptosis, epithelial barrier function and nutrient transport by using the glucose oxidase method, histology, immunohistochemistry, and quantitative real-time polymerase chain reaction (qPCR) for 52 genes. Dilatation of the small bowel was assessed from a contrast small bowel series. Results. Activities of maltase and sucrase were 1.6 times lower and mucosal inflammation more frequent (22% vs 3%) in patients on current PN in comparison with controls (P˂0.05 for both). Disaccharidase activities in patients who had weaned off PN were comparable with controls. In the evaluation of mucosal morphology, proliferation, and apoptosis, PN-dependent and weaned off patients showed similar results to controls. Compared to controls, SBS patients showed a statistically significant (P<0.005 for PN-dependent and weaned off patients) increase in mucosal mRNA expression of Transforming growth factor (TGF)β2 and Caveolin1 (CAV1). In addition, compared to controls, patients on PN demonstrated elevated mRNA expression of Claudin 1 (CLDN1), Mucin 2 (MUC2) and Glucose transporter, GLUT1 (SLC2A1) and decreased expression of NLR family CARD containing 4 (NLRC4) (P<0.005 for all). Weaned-off patients showed increased histologic inflammation of the lamina propria and elevated Tumor necrosis factor (TNF) and TGF-β2 (P<0.05 for all) mRNA expression when compared to controls. Pathologic small bowel dilatation was associated with shorter crypts (P=0.045) and decreased mRNA expression of Interleukin (IL)-6 (P=0.008). Conclusions. In children with IF, current PN was associated with decreased disaccharidase activities and increased inflammation, suggesting that PN requirement negatively affects intestinal adaptation. Duodenal mucosal hyperplasia seemed to have only a limited role in intestinal adaptation after extensive bowel resection in children with SBS and despite weaning off PN, patients showed mucosal inflammation and molecular signs of altered epithelial permeability.Taustatietoa. Vaikka suolen adaptaatiota on tutkittu laajasti eläinkokeissa, tietoa ihmisten suolen adaptaatiosta suolen vajaatoimintaa sairastavilla potilailla on hyvin rajallisesti. Tutkimuksen tavoite. Tutkia pohjukaissuolen limakalvon homeostaasia suolen vajaatoimintaa sairastavilla lapsipotilailla ja verrokkipotilailla. Suolen vajaatoimintapotilaat olivat joko riippuvaisia suonensisäisestä ravitsemuksesta tai vieroittuneet siitä. Potilaat ja menetelmät. Tutkimukseen osallistui 58 suolen vajaatoimintapotilasta iältään 0.5–23-vuotiasta sekä 43 iältään ja sukupuoleltaan vastaavaa verrokkia ilman todettua suolistopatologiaa. Biopsiat kerättiin kliinisesti perusteltujen ohutsuolentähystysten yhteydessä. Tutkimme pohjukaissuolen disakkaridaasiaktiivisuuksia, tulehdusmuutoksia, limakalvon rakenteellista hyperplasiaa, proliferaatiota, apoptoosia, epiteelin suojaliitosten toimintaa ja ravintoaineiden kuljetusta käyttämällä glukoosioksidaasimenetelmää, histologisia tutkimuksia, immunohistokemiaa ja kvantitatiivista reaaliaikaista polymeraasiketjureaktiota (qPCR) 52 geenille. Ohutsuolen laajenemista tutkittiin suoliston varjoainekuvauksella. Tulokset. Maltaasin ja sakkaraasin (P˂0.05 molemmille) aktiivisuudet olivat suonensisäisestä ravitsemuksesta riippuvaisilla potilailla 1.6 kertaa matalammat ja limakalvojen tulehdusmuutokset yleisemmät (22 % vs. 3 %), verrattuna verrokkipotilaisiin. Disakkaridaasiaktiivisuudet suonensisäisestä ravitsemuksesta vieroittuneilla potilailla eivät eronneet merkitsevästi verrokkipotilaiden aktiivisuuksista. Pohjukaissuolen limakalvon morfologia-, proliferaatio- ja apoptoositulokset olivat toisiinsa verrattavia molemmilla potilasryhmillä verrattaessa verrokkeihin. Lyhytsuolisyndroomapotilailla havaittiin tilastollisesti korkeammat (P<0.05 kaikille) arvot transformoivan kasvutekijän (TGF)β2 ja Caveolin1:n (CAV1) lähetti-RNA:n (mRNA) ilmentymisessä verrattuna verrokkeihin. Suonensisäisestä ravitsemuksesta riippuvaisilla potilailla havaittiin korkeammat (P<0.05 kaikille) mRNA määrät verrattuna verrokkipotilaisiin Claudin 1:n (CLDN1), Mucin 2:n (MUC2) ja glukoosin kuljettajageenin, GLUT1 (SLC2A1) sekä matalammat mRNA määrät NLR-perheen CARD 4 geenin (NLRC4) kohdalla. Suonensisäisestä ravitsemuksesta vieroittuneilla potilailla löydettiin villusten lamina proprian lisääntynyttä tulehdusta sekä kohonnutta tuumorinekroositekijägeenin (TNF) ja TGF-β2:n (P<0.05 kaikille) mRNA ilmentymää verrattaessa verrokkipotilaisiin. Patologinen ohutsuolen laajentuminen liittyi tutkimuksessamme matalimpiin kryptiin ja alhaisempaan interleukiini (IL)-6:n mRNA ilmentymään (P<0.05 molemmille). Johtopäätökset. Suolen vajaatoimintaa sairastavilla lapsilla riippuvuus suonensisäisestä ravitsemuksesta liittyi vähentyneeseen disakkaridaasiaktiivisuuteen ja lisääntyneeseen tulehdukseen, mikä viittaa siihen, että suonensisäinen ravitsemus vaikuttaa negatiivisesti suoliston adaptaatioon. Lyhytsuolipotilaiden pohjukaissuolen limakalvon hyperplasialla näytti olevan vain rajallinen rooli suoliston adaptaatiossa, ja suonensisäisestä ravitsemuksesta vieroittumisesta huolimatta potilailla havaittiin lisääntyneitä pohjukaissuolen limakalvon tulehdusmuutoksia ja merkkejä permeabiliteetin muutoksista.
Subject: lääketiede
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
sanaksenaho_galina_dissertation_2020.pdf 2.888Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record