Klinik und Poliklinik für Innere Medizin Abt. Gastroenterologie, Endokrinologie und Ernährungsmedizin
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Acute pancreatitis (AP) is a major, globally increasing gastrointestinal disease and a biliary origin is the most common cause. However, the effects of bile acids (BAs), given systemically, on the pancreas and on disease severity remains elusive. In this study, we have investigated the roles of different circulating BAs in animal models for AP to elucidate their impact on disease severity and the underlying pathomechanisms. BAs were incubated on isolated acini and AP was induced through repetitive injections of caerulein or L-arginine; pancreatic duct ligation (PDL); or combined biliopancreatic duct ligation (BPDL). Disease severity was assessed using biochemical and histological parameters. Serum cholecystokinin (CCK) concentrations were determined via enzyme immunoassay. The binding of the CCK1 receptor was measured using fluorescence-labeled CCK. In isolated acini, hydrophobic BAs mitigated the damaging effects of CCK. The same BAs further enhanced pancreatitis in L-arginine- and PDL-based pancreatitis, whereas they ameliorated pancreatic damage in the caerulein and BPDL models. Mechanistically, the binding affinity of the CCK1 receptor was significantly reduced by hydrophobic BAs. The hydrophobicity of BAs and the involvement of CCK seem to be relevant in the course of AP. Systemic BAs may affect the severity of AP by interfering with the CCK1 receptor.
Chronic pancreatitis (CP) is characterized by chronic inflammation and the progressive fibrotic replacement of exocrine and endocrine pancreatic tissue. We identify Treg cells as central regulators of the fibroinflammatory reaction by a selective depletion of FOXP3-positive cells in a transgenic mouse model (DEREG-mice) of experimental CP. In Treg-depleted DEREG-mice, the induction of CP results in a significantly increased stroma deposition, the development of exocrine insufficiency and significant weight loss starting from day 14 after disease onset. In CP, FOXP3+CD25+ Treg cells suppress the type-2 immune response by a repression of GATA3+ T helper cells (Th2), GATA3+ innate lymphoid cells type 2 (ILC2) and CD206+ M2-macrophages. A suspected pathomechanism behind the fibrotic tissue replacement may involve an observed dysbalance of Activin A expression in macrophages and of its counter regulator follistatin. Our study identified Treg cells as key regulators of the type-2 immune response and of organ remodeling during CP. The Treg/Th2 axis could be a therapeutic target to prevent fibrosis and preserve functional pancreatic tissue.
Background
In acute pancreatitis, secondary infection of pancreatic necrosis is a complication that mostly necessitates interventional therapy. A reliable prediction of infected necrotizing pancreatitis would enable an early identification of patients at risk, which however, is not possible yet.
Methods
This study aims to identify parameters that are useful for the prediction of infected necrosis and to develop a prediction model for early detection. We conducted a retrospective analysis from the hospital information and reimbursement data system and screened 705 patients hospitalized with diagnosis of acute pancreatitis who underwent contrast-enhanced computed tomography and additional diagnostic puncture or drainage of necrotic collections. Both clinical and laboratory parameters were analyzed for an association with a microbiologically confirmed infected pancreatic necrosis. A prediction model was developed using a logistic regression analysis with stepwise inclusion of significant variables. The model quality was tested by receiver operating characteristics analysis and compared to single parameters and APACHE II score.
Results
We identified a total of 89 patients with necrotizing pancreatitis, diagnosed by computed tomography, who additionally received biopsy or drainage. Out of these, 59 individuals had an infected necrosis. Eleven parameters showed a significant association with an infection including C-reactive protein, albumin, creatinine, and alcoholic etiology, which were independent variables in a predictive model. This model showed an area under the curve of 0.819, a sensitivity of 0.692 (95%-CI [0.547–0.809]), and a specificity of 0.840 (95%-CI [0.631–0.947]), outperforming single laboratory markers and APACHE II score. Even in cases of missing values predictability was reliable.
Conclusion
A model consisting of a few single blood parameters and etiology of pancreatitis might help for differentiation between infected and non-infected pancreatic necrosis and assist medical therapy in acute necrotizing pancreatitis.
Background and study aims: Gastric cancer (GC) is one of the leading causes of malignancy-related death in Vietnam, with increasing incidence of non-cardia early gastric cancer (N-EGC). Data on accurate diagnosis of EGC and treatment by endoscopic submucosal dissection (ESD) in Vietnam are very sparse. The aim of this study was to describe the characteristics of N-EGC and evaluate the effectiveness and the safety of ESD in Central Vietnam.
Patients and methods: We prospectively enrolled patients with N-EGC detected by magnified chromoendoscopy from December 2013 to August, 2018 in Central Vietnam. Selected cases of N-EGC received standardized ESD technique and have been following up carefully as in protocol.
Results: Among 606 GC patients, 46 had N-GEC and underwent ESD. The depth of invasion was pT1a in 33 (71.7 %), pT1b1 in 10 (21.7 %), and pT1b2 in three cases (6.6 %). Mild chronic atrophic gastritis, most being C2 (63 %), and gastritis-like EGC that did not appear malignant was the predominant type. ESD achieved a 97.8 % en bloc resection rate; the mean procedure time was 76 ± 22 minutes (range 24–155), and mean endoscopic tumor size was 23 ± 5 mm (range 13–52) and ESD sample size was 28 ± 7 mm (range 16.5–60). Complications consisted of two patients with bleeding and one with a minor perforation, all of which were successfully managed by endoscopy. The longest and the mean follow-up times were 84 and 64 months, respectively, with no recurrence.
Conclusions: A significant proportion patients with N-EGC have a background mucosa of mild chronic atrophic gastritis. Our results 7 years after starting ESD demonstrate early promising outcomes with the procedure.
Die Entstehung und Entwicklung der akuten Pankreatitis in BPI-Knockout Mäusen im Taurocholat-Modell
(2023)
Die akute Pankreatitis kann einen schweren, lebensbedrohlichen Verlauf nehmen. Dabei bestimmen vor allem die Komplikationen der Pankreatitis wie Multiorganversagen und Sepsis die Mortalität. Eine wichtige Rolle in der akute Pankreatitis nimmt das Immunsystem ein. Neben dem Ausmaß der lokalen Schädigung im Pankreas bestimmt das Immunsystem die weitere Entwicklung der Pankreatitis und die damit einhergehende systemische Reaktion. Sowohl eine überschießende pro- als auch anti- inflammatorische Reaktion können eine Schädigung anderer Organe und bakterielle Infektionen begünstigen. Das bactericidal/permeability-increasing protein (BPI) ist ein Protein, welches sich hauptsächlich in den azurophilen Granula neutrophiler Granulozyten befindet. Durch seine Struktur wirkt es anti-mikrobiell und kann zudem eine überschießende Immunantwort verhindern. In der akuten Pankreatitis könnte das BPI aufgrund der beschriebenen Funktionen neben der antimikrobiellen Wirkung auch Einfluss auf die Entwicklung der Immunreaktion nehmen. Um die Rolle des Bactericidal/permeability-increasing Protein in der Entwicklung und dem Verlauf der experimentellen akuten Pankreatitis zu untersuchen, wurden in der vorliegenden Arbeit C57BL/6-Mäuse mit einem Knock-out des BPI-Genes mit C57BL/6 Wildtyp-Mäusen verglichen. In beiden Gruppen wurde durch Taurocholat-Injektion eine Pankreatitis induziert. Die Gruppen wurden bezüglich des lokalen Schadens im Pankreas und bezüglich der systemischen Immunreaktion untersucht. In der Taurocholat-induzierten Pankreatitis in BPI -/- Mäusen konnte eine zunächst mildere Pankreatitis als in der Vergleichsgruppe nachgewiesen werden. Durch eine geringere Leukozyteninfiltration trat eine mildere Pankreatitis auf. Am ehesten scheint die Ursache im veränderten Verhalten bzw. Fehlen der neutrophilen Granulozyten zu liegen. Im weiteren Verlauf der Erkrankung trat eine deutliche Zunahme der Ausprägung der Pankreatitis auf. Neben der verstärkten Schädigung der Pankreata der BPI -/- Mäuse ist eine verstärkte bakterielle Translokation aufgetreten. Auffällig war in dieser Phase der Erkrankung der vermehrte Nachweis von Makrophagen und des Chemokins MCP-1, welches vor allem den Makrophagen und der Pro-Inflammation zuzuordnenden ist. Gemeinsam könnten sie ursächlich für die deutliche Zunahme der Pankreatitis in den BPI -/- Mäusen sein. Insgesamt lag aber kein signifikanter Unterschied in den systemischen Komplikationen oder der Mortalität vor, sodass die Rolle des BPI in der akuten Pankreatitis vor allem in der lokalen Immunantwort anzunehmen ist.
Die vorliegende Arbeit untersucht genetische Risikofaktoren der chronischen Pankreatitis (CP) mithilfe von Next-Generation Sequenzierungsdaten einer Primärkohorte und spezifischer Genotypisierung von Kandidatengenen in einer Validierungskohorte. Es sollten neue Risikovarianten identifiziert, bereits bekannte bestätigt und mögliche Synergismen bei trans-heterozygoten Merkmalsträgern aufgezeigt werden. Anhand einer Kandidatengen-Liste, u.a. aus dem Bereich der Proteasen, der Primärziliengene, des Immunsystems und des Fettstoffwechsels, wurden aus den Genom-Sequenzdaten einer Primärkohorte aus Patienten mit idiopathisch-chronischer Pankreatitis (ICP) und pankreasgesunden Kontrollprobanden potenzielle Risikovarianten für die CP zur Validierung ausgewählt. Die Auswertung der Sequenzdaten ergab vier Varianten mit signifikanter Häufung unter den ICP-Patienten (p.V579M [IFT74], p.H3215Y [FAT4], c.1023-8C>T [MAP2K1], p.F20L [FLII]), sowie drei weitere Varianten (p.S65C [HFE], p.F224L [IFT74], p.S522L [ZNF18]), die in der Primärkohorte eine ähnliche Verteilungs-Tendenz zeigten. Im Rahmen einer anschließenden Überprüfung der Sequenzvarianten mittels Real Time-PCR in einer größeren Validierungskohorte bestehend aus ICP-Patienten, Patienten mit alkoholisch-chronischer Pankreatitis (ACP) und gesunden Kontrollen konnten die Ergebnisse der Primärkohorte nicht bestätigt werden. Zwei Varianten (c.1023-8C>T [MAP2K1], p.F20L [FLII]) wurden jedoch ausschließlich bei Patienten mit CP nachgewiesen. In der erweiterten Primärkohorte wurden auch Prävalenz und Synergismen bekannter Risikovarianten für die CP überprüft. Es konnte die SPINK1-Variante p.N34S als Risikofaktor für alkoholisch-chronische Pankreatitis bestätigt werden (p=0,006). Die CTRC-Variante p.G60G kam im rezessiven Vererbungs-Modell signifikant häufiger bei Patienten mit ICP vor (p=0,02), unter den ACP-Patienten wurde das Signifikanzniveau jedoch nicht erreicht (p=0,05). In der Gruppe der CP-Patienten mit p.N34S-Mutation war das trans-heterozygote Vorliegen von p.G60G/p.N34S signifikant mit chronischer Pankreatitis assoziiert, sowohl für heterozygote als auch homozygote Träger der p.G60G-Mutation (p=0,005 bzw. p>0,0001). Somit konnte p.G60G ebenfalls als Risikofaktor für eine CP bestätigt werden. Die vermutlich Proteinfehlfaltungs-assoziierte CPA1-Variante p.E283K wurde bei einem ICP-Patienten, nicht jedoch bei pankreasgesunden Kontrollen, nachgewiesen. Auch das trans-heterozygote Vorliegen von CTRC- und CFTR-Varianten in dieser Kohorte war signifikant mit idiopathisch-chronischer Pankreatitis assoziiert (p=0,03). Für die Identifizierung neuer Risikovarianten waren die zur Verfügung stehenden NGS-Daten der Patientenkohorte nicht ausreichend, jedoch konnte ein erhöhtes CP-Risiko für spezifische Risikoallele und insbesondere trans-heterozygote Merkmalsträger nachgewiesen werden.
Das Pankreaskarzinom zählt zu den fünf häufigsten Krebserkrankungen in Deutschland, die durch eine spät einsetzende Symptomatik und ein schnelles Wachstum zum Zeitpunkt der Diagnose eine minimale Aussicht auf Heilungserfolg hat. Ziel dieser Arbeit war es, die onkolytische Therapie des Pankreaskarzinoms sicherer zu machen und eine bessere Implementierung in den klinischen Alltag zu erreichen.
In vorherigen Tierversuchen dieser Arbeitsgruppe wurde das Virus im aktiven oder inaktiven Zustand intravenös appliziert und so eine in vivo Stimulation von Spendermäusen vorgenommen. Nach adoptivem Zelltransfer dieser stimulierten Splenozyten in tumortragenden Mäusen konnte eine Onkolyse beobachtet werden, jedoch war die Versuchsdurchführung hinsichtlich der klinischen Anwendung noch zu fern. Aus diesen vorangegangenen Versuchen entwickelte sich das in dieser Arbeit besprochene Modell in dem die Stimulation von entnommenen Splenozyten oder Blutleukozyten in vitro erfolgt. Zusätzlich wurde überprüft, ob nach der Behandlung des Organismus eine weitere Virusübertragung stattfinden kann.
Der Transfer in tumortragende Mäuse wurde zu zwei Zeitpunkten (24h und 72h nach in vitro Stimulation) vorgenommen. Die Onkolyse war zu beiden Zeitpunkten und mit beiden Leukozytengruppen erfolgreich, sodass die Tumore makroskopisch nicht mehr zu erkennen waren oder 10% des Volumens der Kontrollgruppen maßen. Darüberhinaus wurden die reisolierten Tumorzellen der Versuchstiere hinsichtlich der Veränderung ihrer Oberflächenproteine sowie die mesenteriale Lymphknoten auf die Veränderung der Leukozytenpopulationen analysiert. Die Ergebnisse zeigten, dass die Anzahl regulatorischer T-Lymphozyten, deren Rolle die Immunsuppression sowohl im physiologischen als auch im pathologischen Milieu ist, nach dem Transfer von stimulierten Leukozyten deutlich abnimmt. Die Analyse der reisolierten Tumorzellen hat gezeigt, dass die Menge von MHC I ansteigt und die des PD-L1 sinkt, wodurch die Tumorzellen anfälliger für den zytotoxischen Angriff durch T-Lymphozyten sind. Diese Ergebnisse liefern den deutlichen Hinweis, dass der Rückgang der Tumormasse nicht auf das aktive Virus im Organismus, sondern auf die Aufhebung der Immunsuppression und die Erhöhung der Immunogenität des Tumors zurückzuführen ist.
Zusammenfassung
Die chronische Pankreatitis ist eine durch wiederkehrende Entzündungsschübe gekennzeichnete Erkrankung des Pankreas, die meist mit einem ausgeprägten Verlust der endokrinen und exokrinen Organfunktion verbunden ist. Der Übergang einer akut rekurrierenden in eine chronische Form ist meist fließend.
Trotz der prinzipiell unbekannten Ätiologie sind mit Mutationen in u.a. dem SPINK1- und CFTR- Gen bereits genetische Risikofaktoren für die Entstehung einer idiopathischen Pankreatitis beschrieben. Für die bisher am umfangreichsten untersuchte Leu26Val-Mutation im CTSB existieren unterschiedliche Konklusionen in indischen und europäischen Arbeitsgruppen.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden zwei Patientenkohorten auf Sequenzvarianten im Bereich des Promotors, der 5’UTR und des Translationsstartes des CTSB als Risikofaktoren für die idiopathische Pankreatitis und deren möglicher Einfluss auf die Entstehung von Spleißvarianten und die Genexpression untersucht und mit lokalen Blutspendern sowie der europäischen Kontrollkohorte des 1000-Genome-Projektes verglichen. Hierfür wurden 278 Patienten mit einer idiopathisch chronischen und 83 Patienten mit einer idiopathisch akut rekurrierenden Pankreatitis mittels bidirektionaler Sanger-Sequenzierung und Taqman-Assays genotypisiert.
Besonders hervorzuhebende SNP sind die beiden Missense-Varianten c.76C>G (Leu26Val) und c.157A>G (Ser53Gly) sowie der zwar nur bei einem Patienten detektierte, aber direkt innerhalb der Exon-/Intron-Grenze lokalisierte c.-100+1G>A. Die Varianten c.76C>G und c.157A>G zeigten bei Pankreatitis-Patienten eine signifikant geringere Prävalenz als bei den Kontrollen. Für weitere Varianten fanden sich keine signifikanten Assoziationen mit der idiopathischen Pankreatitis.
Bei der Haplotypenanalyse kam der Haplotyp TCGCG mit den mutierten Allelen der beiden Missense-Mutationen ebenfalls bei Pankreatitis-Patienten signifikant seltener als bei den Kontrollen vor.
Im zweiten Teil der Arbeit wurde die Grundlage für die Untersuchung der Assoziation zwischen unterschiedlichen Transkriptionsstartpunkten im Promotorbereich des CTSB-Gens und der Genexpression geschaffen. Hierfür wurden Reportergenkonstrukte aus dem pEGFP1-Vektor, SV40-Promotor und den Spleißvarianten 1, 2 und 4 des CTSB in HEK293- und PatuT-Zellen stabil transfiziert und die Genexpression mittels Fluoreszenzmikroskopie gezeigt.
Anhand dieser Arbeit erscheinen Sequenzvarianten im CTSB zwar weiterhin möglich, wenn auch unwahrscheinlich als Risikofaktoren für die idiopathische Pankreatitis. Anhand der erstellten Reportergenkonstrukte kann der Hypothese zur unterschiedlichen Aktivität des CTSB in pankreatischem Gewebe, hervorgerufen durch verschiedene Spleißvarianten des Gens, weiter nachgegangen werden.
Infolge des Verlustes von exokriner und endokriner Pankreasfunktion besteht bei Patienten mit chronischer Pankreatitis ein erhöhtes Mangelernährungsrisiko. Zu Früherkennung, Diagnostik und Therapie von Mangelernährung bei dieser Krankheitsentität liegen indes nur unzureichende Erkenntnisse vor. Ziel dieser Arbeit ist es daher, die bestehenden Wissenslücken hinsichtlich Risikofaktoren, Früherkennung und Behandlung von Mangelernährung bei chronischer Pankreatitis zu schließen.
Zur Identifizierung von Behandlungsansätzen erfolgte mittels einer systematischen Übersichtsarbeit mit Metaanalyse eine Auswertung der Evidenz aus randomisierten kontrollierten Studien. Risikofaktoren, Phänotyp und gesundheitliche Folgen der Mangelernährung wurden in einer prospektiven multizentrischen Querschnittstudie untersucht. Schließlich erfolgte die Testung der Umsetzbarkeit und des Effekts einer intensivierten ernährungsmedizinischen Therapie im Rahmen einer einarmigen Machbarkeitsstudie.
Die systematische Übersichtsarbeit mit Metaanalyse ergab, dass hinsichtlich der Behandlung von Mangelernährung bei chronischer Pankreatitis nur sehr begrenzt Daten aus hochwertigen randomisierten kontrollierten Studien vorliegen. Aktuelle Empfehlungen basieren daher in der Regel auf Erkenntnissen aus Beobachtungsstudien oder Expertenmeinungen. In der Querschnittstudie zeigte sich, dass eine Mangelernährung bei etwa zwei Dritteln der Patienten vorlag. Die mangelernährten Individuen wiesen häufiger eine kürzere Krankheitsdauer sowie eine höhere Krankheitsschwere auf. Der Phänotyp der Mangelernährung war insbesondere durch den Verlust von Muskelmasse nicht aber -funktion charakterisiert und trat bei Vorliegen einer schweren Mangelernährung ausgeprägter in Erscheinung als bei moderatem Schweregrad. Infolge der intensivierten Ernährungstherapie konnten diese pathologischen Veränderungen teilweise umkehrt werden. Neben einer Gewichtssteigerung resultierte die Intervention in einer Zunahme an Muskelmasse sowie einer Verbesserung des Krankheitsschweregrades. Hinsichtlich der Umsetzbarkeit konnte für die meisten Interventionskomponenten eine hohe Compliance beobachtet werden. Zudem ergab sich nur eine geringe Dropout-Rate im Interventionsverlauf.
Mangelernährung stellt in der Tat eine häufige Komplikation der chronischen Pankreatitis dar und ist insbesondere durch eine verringerte Muskelmasse charakterisiert. Hierdurch ist die Muskelfunktion zwar kaum kompromittiert, allerdings geht dieser Zustand mit einer höheren Krankheitsschwere einher. Eine intensivierte ernährungsmedizinische Therapie bei mangelernährten Patienten mit chronischer Pankreatitis ist umsetzbar und verbessert effektiv den Ernährungszustand, aber auch funktionale und prognostische Parameter. Anschließende Untersuchungen sind indes erforderlich, um Früherkennung und Behandlung weiter zu optimieren und die notwendige Evidenz für starke Empfehlungen zu generieren.
In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass miR-502 in vitro in der pankreatischen Tumorzelllinie
PaTuT Proteine des cNHEJ supprimiert. Dazu wurden in PaTuT-Zellen die miR-502
überexprimiert und mittels qPCR, Luciferase-Assay und Western-Blot die mRNA sowie die
Proteinmenge im Bezug zu einer Kontrollgruppe bestimmt. Dabei konnte gezeigt werden, dass
sowohl die Proteine Ku70 und XLF herunterreguliert werden, als auch deren mRNAs, während
Ku80 nur auf Proteinebene signifikante Unterschiede im Vergleich zur Kontrollgruppe zeigte.
Für Ligase 4, die in Vorversuchen der Arbeitsgemeinschaft Moskwa auch potentiell von miR-
502 inhibiert wurde, konnten keine Unterschiede zur Kontrollgruppe festgestellt werden.
Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass miR-502 am stärksten in der G1 und S-Phase des
Zellzyklus exprimiert ist und somit in den Phasen, indem das cNHEJ inhibiert ist. Damit ist
miR-502 die erste bekannte miRNA, die mehrere Proteine des cNHEJ reguliert und daher eine
interessante miRNA für einen möglichen Therapieansatz. Eine Verschiebung des Zellzyklus
durch miR-502 konnte nicht nachgewiesen werden. Dies kann durch Zelllinien-spezifische
Unterschiede verursacht worden sein. Nach Bestrahlung der Zellen konnte gezeigt werden, dass
Zellen mit überexprimierter miR-502 nach Bestrahlung mehr Doppelstrangbrüche aufwiesen
und nach Bestrahlung weniger Zellen überlebten, was darauf hinweist, dass Zellen mit
überexprimierter miR-502 die Doppelstrangbrüche schlechter reparieren können.