University of Oulu

Experimental study of acute pancreatitis in a porcine model, especially tight junction structure and portal vein cytokines

Saved in:
Author: Meriläinen, Sanna
Organizations: University of Oulu Graduate School
University of Oulu, Faculty of Medicine, Institute of Clinical Medicine, Department of Surgery
University of Oulu, Faculty of Medicine, Institute of Diagnostics, Department of Pathology
University of Oulu, Faculty of Medicine, Institute of Biomedicine, Department of Anatomy and Cell Biology
University of Oulu, Faculty of Medicine, Institute of Biomedicine, Department of Physiology
Format: eBook
Online Access: PDF Full Text (PDF, 4.5 MB)
Persistent link: http://urn.fi/urn:isbn:9789526200651
Language: English
Published: Oulu : University of Oulu, 2013
Publish Date: 2013-02-05
Thesis type: Doctoral Dissertation
Defence Note: Academic dissertation to be presented with the assent of the Doctoral Training Committee of Health and Biosciences of the University of Oulu for public defence in Auditorium 1 of Oulu University Hospital, on 15 February 2013, at 12 noon
Tutor: Professor Jyrki Mäkelä
Professor Tatu Juvonen
Reviewer: Professor Matti Eskelinen
Docent Juhani Sand
Description:

Abstract

Acute pancreatitis is a common disease, Finland being among the countries with the highest incidence. The majority of patients have a mild, self-limiting disease. However, 20% of these patients develop severe necrotizing pancreatitis with a mortality rate of 7 to 25%. The mechanisms for developing the severe disease are not known, it is not possible to accurately forecast the severity of the disease and there is no curative treatment yet.

This study was aimed at analyzing the early phase of acute experimental porcine oedematous and necrotizing pancreatitis. In Study I, the pancreatic microcirculatory changes were measured and the expression of tight junction proteins (claudins-2, -3, -4, -5 and -7) and the rate of apoptosis in the pancreas were all measured. In Study II, bacterial translocation to the blood in the portal vein blood or to the mesenteric lymph nodes was analyzed and the intestinal expression of tight junction proteins (claudins-2, -3, -4, -5 and -7) and the intestinal apoptosis/ proliferation rates were measured. The basic histology of the jejunum and colon were analyzed. Study III analyzed which cytokines are released from the pancreas to the portal venous blood. In Study IV, the ultrastructure of the epithelium of the jejunum and colon was analyzed and the expression of adherens junction proteins, E-cadherin and β-catenin, were measured from both jejunum and colon.

The first study (I) showed that membranous immunoreactivity of claudin-2 in acinar cells appeared in the pancreas during acute oedematous and necrotizing pancreatitis. The expressions of claudins -3, - 4, - 5 and 7 were unaffected. The second study (II) showed that bacterial translocation from the gut was not present at the beginning of acute porcine pancreatitis. The expressions of claudins-2 and -5 do not become altered; however, there might be some decrease in claudin-3 expression in the colon and decrease in the expression of claudins-4 and -7 in the jejunum in necrotizing pancreatitis. Performing the laparotomy itself caused increased apoptosis in the colon and the jejunum. In the third study (III), the initial inflammatory process was diverse in oedematous and necrotizing pancreatitis. Increased monocyte count in combination with elevated PDGF and IL-6 are characteristic of necrotizing pancreatitis in our model. The fourth study (IV) indicated that necrotizing pancreatitis caused damage to the epithelial and endothelial cells of the colon in the early stages of the disease. The expression of E-cadherin immunoreactivity showed a decreasing trend in the colon in both oedematous and necrotizing pancreatitis.

The results of this study suggest that claudin-2 increases in acinar cells during acute porcine pancreatitis. Bacterial translocation is not present during the early phase of acute porcine pancreatitis. Increased monocyte count and elevated PDGF and IL-6 are characteristic of early phase necrotizing porcine pancreatitis and necrotizing porcine pancreatitis causes damage to the epithelial and endothelial cells of the colon.


Tiivistelmä

Akuutti haimatulehdus on yleinen sairaus, jonka ilmaantuvuus Suomessa on verrattain suuri. Suurimmalla osalla potilaista tauti on lievä ja itsestään paraneva. Kuitenkin 20 %:lle potilaista kehittyy vaikea haimatulehdus, johon liittyy 7–25 %:n kuolleisuus. On epäselvää, miksi toisinaan kehittyy vaikea tautimuoto. Taudin vaikeusastetta ei voida etukäteen tarkasti ennustaa, eikä tautiin ole parantavaa hoitoa.

Väitöskirjatyön tarkoituksena oli tutkia lievän ja vaikean haimatulehduksen varhaisvaihetta kokeellisessa sikamallissa. Työssä I mitattiin haiman mikroverenkierron muutoksia, tutkittiin tiivisliitosproteiinien klaudiini-2:n, -3:n, -4:n, -5:n ja -7:n ilmenemistä sekä apoptoosin määrää haimassa. Toisessa työssä tutkittiin mahdollista bakteeritranslokaatiota porttilaskimovereen ja vatsaontelon imusolmukkeisiin, mitattiin suoliston tiivis liitos-proteiinien klaudiinien-2, -3, -4, -5 ja -7 ilmenemistä ja suoliston apoptoosin ja soluproliferaation määrää. Mahdollisia muutoksia ohut- ja paksusuolen perushistologiassa analysoitiin. Kolmannessa työssä mitattiin sytokiinipitoisuuksia porttilaskimoverestä. Neljännessä työssä analysoitiin ohut- ja paksusuolen mikrorakennetta elektronimikroskopian avulla ja mitattiin vyöliitosproteiinien E-cadherin ja β-catenin määrää.

I työssä todettiin klaudiini-2:n ilmaantuvan haiman asinaarisolujen solukalvoille lievässä ja vaikeassa kokeellisessa haimatulehduksessa. Klaudiinien 3,- 4,- 5 ja 7 esiintyminen haimassa ei muuttunut. II työssä todettiin, että bakteeritranslokaatiota ei tapahtunut seuranta-aikana. Suolistossa klaudiinien-2 ja -5 ilmenemisessä ei tapahtunut muutoksia. Klaudiini-3:n ilmenemisessä paksusuolessa ja klaudiinien -4 ja -7 ilmenemisessä ohutsuolessa saattaa tapahtua vähenemistä vaikeassa haimatulehduksessa. Tutkimustoimenpide itsessään aiheutti ohut- ja paksusuolen apoptoosin lisääntymistä. III työn mukaan tulehdusvaste oli erilainen akuutissa lievässä ja vaikeassa kokeellisessa haimatulehduksessa. Monosyyttimäärän sekä PDGF:n ja IL-6:n pitoisuuksien lisääntyminen, olivat tyypillisiä vaikealle haimatulehdukselle tässä mallissa. IV työssä todettiin, että vaikea haimatulehdus vaurioittaa paksusuolen epiteeli- ja endoteelisoluja. E-cadherin: n määrässä todettiin jonkin verran vähentymistä sekä lievässä että vaikeassa haimatulehduksessa.

Näiden tulosten mukaan klaudiini-2 lisääntyy sian haiman asinaarisoluissa akuutissa haimatulehduksessa. Sialla ei tapahdu bakteerien translokaatiota haimatulehduksen varhaisvaiheessa. Sian vaikeaan haimatulehdukseen liittyy monosyyttien, PDGF:n ja IL-6:n lisääntyminen. Kokeellisessa vaikeassa haimatulehduksessa paksusuolen epiteeli- ja endoteelisolut vaurioituvat jo varhaisvaiheessa.


Series: Acta Universitatis Ouluensis. D, Medica
ISSN: 0355-3221
ISSN-E: 1796-2234
ISSN-L: 0355-3221
ISBN: 978-952-62-0065-1
ISBN Print: 978-952-62-0064-4
Issue: 1195
Subjects:
Copyright information: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited.