Poor Effect of Glutamin and Human-EGF on Autologic-Allotopic Transplanted Ileum Mucosa

 

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Abstract

Introduction: After establishing a new method of autologic-allotopic ileum mucosa transplantation as a therapy for short-bowel syndrome, the effects of glutamine and human epithelial growth factor (human EGF) on the transplanted ileum mucosa were evaluated.

Methods: Ileum mucosa was transplanted in 28 young beagle dogs in a demucosed vascularised transverse colon segment. The ileum mucosa was kept in place with silicone stents in all animals. Eight animals of the control group were irrigated with saline solution. In the second group with 10 animals, 100 mg/kg glutamine were administered daily in the lumen. The 10 animals of the third group were treated with 25 µg/kg human EGF per day subcutaneously and irrigated with saline solution. 4 weeks later, histological specimens were harvested from the colon coat-ileum mucosa complex, the normal ileum and normal colon. Lumen diameter, percentage ileum mucosa uptake as well as mucosa and colon muscle coat thickness were evaluated.

Results: In all groups, the diameter of the lumen was larger than 10 mm after fixation, due to the silicone stent. The group with glutamine irrigation showed the largest lumen diameter. A complete mucosa lining of the inner surface of the colon muscle coat was achieved in none of the animals. The highest percentage of ileum mucosa uptake was found in the group with glutamine irrigation. In most animals, the transplanted ileum mucosa was markedly thinner than normal ileum mucosa. Only in the group with glutamine irrigation did we find two animals with nearly normal mucosa thickness. The longitudinal muscle of the transplanted colon coat was thicker in all three groups compared to normal colon. There were no differences in thickness of the circular muscle in all animals compared to normal colon.

Conclusions: Silicone stents maintain a lumen after autologic-allotopic ileum mucosa transplantation. However, additional irrigation with glutamine, as well as treatment with human EGF subcutaneously could not provide a complete lining of the colon muscle coat with transplanted ileum mucosa. A modification of the operative procedure is necessary to achieve a colon muscle coat that is completely lined with ileum mucosa before the absorptive capacity of the transplanted colon coat-ileum mucosa complex can be evaluated.

Résumé

Introduction: Après avoir établi une nouvelle méthode autologue-allotopique de transplantation de muqueuse iléale comme traitement du syndrome du grêle court, les effets de la Glutamine et de l'Epithelial Growth Factor (human EGF) sur la muqueuse iléale transplantée sont étudiés.

Méthode: La muqueuse iléale a été transplantée chez 28 jeunes chiens beagle, dans un segment de côlon transverse vascularisé mais démucosé. La muqueuse iléale était gardée en place avec des stents en silicone chez tous les animaux. 8 animaux du groupe contrôle étaient perfusés avec une solution saline. Dans le second groupe de 10 animaux, 100 mg/kg de Glutamine étaient administrés quotidiennement dans la lumière. Les 10 animaux du troisième groupe étaient traités avec 25 µg/kg d'EGF humain par jour en sous-cutané et irrigués avec une solution saline. Quatre semaines après, des biopsies étaient prélevées sur le complexe côlon-muqueuse iléale, l'iléum normal et le côlon normal. Le diamètre de la lumière, le pourcentage de muqueuse iléale aussi bien que la muqueuse et le muscle du côlon étaient appréciés.

Résultats: Dans tous les groupes, le diamètre de la lumière était plus large de 10 mm après fixation, en raison du stent en silicone. Le groupe avec l'irrigation par la Glutamine montrait le plus large diamètre de la lumière. Un complet recouvrement de la surface intérieure de la musculeuse colique n'était réalisé chez aucun des animaux. Le plus haut pourcentage de muqueuse iléale était trouvé dans le groupe avec les irrigations de Glutamine. Chez la plupart des animaux, la muqueuse iléale transplantée était, d'une manière évidente, plus fine que la muqueuse iléale normale. Uniquement chez le groupe avec des irrigations de Glutamine, nous avons trouvé des animaux avec une épaisseur de muqueuse quasi-normale. Le muscle longitudinal du côlon transplanté était plus épais dans les trois groupes, comparé au côlon normal. Il n'y avait pas de différence en épaisseur de la musculeuse circulaire chez tous les animaux.

Conclusions: Les stents en Silicone maintiennent la lumière après transplantation autologue-allotopique de muqueuse iléale. Néanmoins, une irrigation additionnelle avec de la Glutamine de même que le traitement avec l'EGF humain sous-cutané, n'entraînent pas une complète couverture de la musculeuse colique avec de la muqueuse iléale transplantée. Une modification du procédé est nécessaire pour obtenir une couverture complète de la musculeuse colique, avant que les capacités fonctionnelles ne soient évaluées.

Resumen

Introducción: Tras desarrollar un nuevo método de transplante de mucosa ileal autóloga alotópica para el tratamiento del síndrome de intestino corto hemos evaluado los efectos de la glutamina y del EGF humano.

Métodos: Se transplantó la mucosa ileal sobre un segmento de colon transverso vascularizado desmucosado en 28 beagles jóvenes. Ocho animales del grupo control fueron irrigados con solución salina. En un segundo grupo de 10 animales se introdujeron diariamente 100 mg/kg de glutamina en la luz. En los 10 animales del tercer grupo se administraron subcutáneamente 25 µg/kg cada día de EGF humano. Cuatro semanas después se recogieron especímenes del complejo colon-mucosa, del ileon normal y del colon normal. Se estudió el diámetro de la luz, la proporción de mucosa ileal sobreviviente y el espesor mucoso y muscular.

Resultados: En todos los grupos el diámetro de la luz era mayor de 10 mm tras la fijación a causa del molde de silicona. El grupo irrigado con glutamina tenía la luz más amplia. La mucosa implantada no recubrió el 100 % de la superficie en ningún caso. La proporción de cobertura mayor se halló en el grupo irrigado con glutamina. En la mayoría de los animales la mucosa transplantada era más fina que la normal excepto en dos perros irrigados con glutamina. No hubo diferencias en el espesor de las capas musculares.

Conclusiones: Los moldes de silicona mantienen la luz tras el transplante de mucosa ileal autólogo alotópico. Sin embargo, la irrigación adicional con glutamina o el tratamiento con EGF humano no permitieron una cobertura completa de la zona del implante. Es necesario modificar el procedimiento operatorio para obtener una cobertura completa del muscúlo cólico denudado antes de estudiar la capacidad absortiva de la mucosa transplantada.

Zusammenfassung

Einleitung: Nach Entwicklung einer neuen Methode zur autologen-allotopen Ileummukosatransplantation als Therapie für das Kurzdarmsyndrom, wurden die Effekte von Glutamin und humanem epithelialem Wachstums-Faktor (humanes EGF) auf die transplantierte Ileummukosa untersucht.

Methode: In 28 Beagle-Welpen wurde isolierte Ileummukosa in ein demukosiertes, vaskularisiertes Segment des Colon transversum transplantiert und mithilfe eines perforierten Silikon-Stents an Ort und Stelle fixiert. Die 8 Tiere der Kontrollgruppe erhielten täglich eine Spülung mit physiologischer Kochsalzlösung. In der zweiten Gruppe wurde 10 Tieren 100 mg/kg Glutamin täglich über den perforierten Silikon-Stent verabreicht. Den 10 Tieren der dritten Gruppe wurden 25 µg/kg humanes EGF täglich subkutan injiziert und der Stent mit physiologischer Kochsalzlösung gespült. Nach 4 Wochen erfolgte die Entnahme von histologischen Präparaten aus dem Kolonmantel-Ileummukosa-Komplex sowie aus dem normalen Ileum und Kolon. Zur Auswertung erfolgte die Bestimmung des Lumendurchmessers, der prozentualen Aufnahme von transplantierter Mukosa sowie der Dicke der transplantierten Mukosa und des Kolonmuskelmantels.

Ergebnisse: In allen Gruppen war der Lumendurchmesser nach Fixation aufgrund des Silikons-Stents größer als 10 mm. Die Gruppe mit Glutamin-Spülung zeigte die größten Lumendurchmesser. Eine komplette Auskleidung des Kolonmuskelmantels wurde bei keinem der Tiere erreicht. Die höchste Rate an vitaler transplantierter Ileummukosa wurde in der Gruppe mit Glutamin-Spülung gefunden. Bei den meisten Tieren war die transplantierte Ileummukosa deutlich dünner als normale Ileummukosa. Nur in der Gruppe mit Glutamin-Spülung fanden sich zwei Tiere mit nahezu normaler Mukosadicke.

Die Longitudinalmuskulatur des Kolonmuskelmantels war in allen drei Gruppen dicker als die normale Kolonlängsmuskulatur, während die Ringmuskulatur keinen Dickenunterschied zum normalen Kolon aufwies.

Schlussfolgerungen: Die Silicon-Stents ermöglichten ein offenes Lumen nach autologer-allotoper Ileummukosatransplantation. Allerdings konnten weder durch den Silikon-Stent allein, noch durch die Behandlung mit Glutamin-Spülungen und humanem EGF eine vollständige Auskleidung des Kolonmuskelmantels mit vitaler Ileummukosa erreicht werden.

Eine Modifikation der operativen Technik erscheint notwendig, damit eine vollständige Auskleidung des Kolonmuskelmantels mit Ileummukosa erzielt werden kann. Erst dann können Resorptionsstudien der transplantierten Ileummukosa durchgeführt werden.

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