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Morphological parameters in the quantitative determination of inflammatory activity in the peritoneum Abstract The morphology of the inflammatory activity of the peritoneum has been measured qualitatively but quantitative assessments are not common. In a standard- ized rat model we induced chronic abscess-forming peri- tonitis after laparotomy and inoculation of 2 ml Bacte- roides fragilis suspension at a concentration of 10 9 /ml col- ony-forming units. The morphological inflammatory ac- tivity was determined quantitatively by staining the spec- imen of the peritoneum with naphthol-AS-D-chloracetate- esterase (NASDCE); through this staining the cytoplasm of granulocytes and tissue mast cells were marked. The peritonitis group (n=53) and controls (n=15) were ran- domly divided into three subgroups (n Peritonitis =17/18/18 vs. n control =5/5/5) and observed for 3/7/14 days, respec- tively. On days 3/7/14 we diagnosed intra-abdominal ab- scesses in 2 of 17, 13 of 18, and 12 of 18 animals in the peritonitis group. In controls there were no abscesses (P<0.05). The total cellularity and NASDCE-positive rates on days 3/7/14 in the peritonitis group were 301/409/280 (vs. 155/240/273 in controls) and 1.8/2.9/3.6% (vs. 0.7/0.9/1.4%) in the non-abscess-forming regions and 392/661/625 and 14.4/12.9/11.5% in the abscess-sur- rounding regions in the infected animals, respectively (P<0.05). We conclude that the qualitative histological ev- idence of the morphological inflammatory activity of the peritoneum in the form of an abscess can be supplemented by a quantitative method. Through NASDCE staining the granulocyte and tissue mast cell proportion of the total cel- lularity as main indicators of the local inflammatory activ- ity can be estimated in peritonitis. This method can be help- ful in deciding when to definitively close the abdomen in the course of a programmed lavage treatment in peritonitis. Key words Peritonitis · Naphthol-AS-D-chloracetat- esterase · Inflammatory activity · Animal model Zusammenfassung Die entzündliche Aktivität des Peri- toneums konnte bisher morphologisch nur semiquantitativ beurteilt werden. In einem standardisierten Rattenmodell wurde eine chronische abszedierende Peritonitis nach La- parotomie und Inokulation von 2 ml einer Bacteroides-fra- gilis-Suspension mit einer Konzentration von 10 9 CFU/ml induziert. Die entzündliche Aktivität des Peritoneums wurde quantitativ durch die Naphthol-AS-D-Chlorazetate- sterase-Färbung (NASDCE) bestimmt, durch die das Zytoplasma der Granulozyten und Gewebsmastzellen markiert wird. Peritonitis- ( n=53) und Kontrollgruppe (n=15) wurden randomisiert in 3 Untergruppen eingeteilt (n Peritonitis =17/18/18 vs. n Kontrolle =5/5/5), die für jeweils 3/7/14 Tage beobachtet wurden. An den Tagen 3/7/14 wur- den bei 2 von 17, 13 von 18 und 12 von 18 Tieren intra- abdominale Abszesse in der Peritonitisgruppe diagnosti- ziert. Bei den Kontrolltieren wurden keine Abszesse gefunden (p<0,05). Die Gesamtzellularität und NASDCE- Positivität an den Tagen 3/7/14 betrugen in der Peritoni- tisgruppe 301/409/280 (vs. 155/240/273 in der Kontroll- gruppe) und 1,8/2,9/3,6% (vs. 0,7/0,9/1,4%) im abszeß- fernen und 392/661/625 und 14,4/12,9/11,5% im abszeß- nahen Kompartiment der Peritonitistiere (p<0,05). Wir schlußfolgern, daß der qualitative Aspekt einer Perito- nitis z.B. in Form eines Abszesses durch eine quantitative morphologische Charakterisierung der entzündlichen Ak- tivität des Peritoneums ergänzt werden kann. Durch die NASDCE-Färbung kann der Anteil der Granulozyten und Gewebsmastzellen an der Gesamtzellularität als Haupt- indikator der lokalen entzündlichen Aktivität einfach be- Langenbecks Arch Chir (1997) 382: 231–236 © Springer-Verlag 1997 Eingegangen: 12. Februar 1997 A. Woltmann · S. Weiss · B. Martens · R. Broll S. Krüger · H.-P. Bruch Morphologische Parameter zur quantitativen Bestimmung der entzündlichen Aktivität des Peritoneums ORIGINALARBEIT Herrn Professor Dr. H.-P. Bruch zum 50. Geburtstag gewidmet A. Woltmann () · S. Weiss · B. Martens · H.-P. Bruch Klinik für Chirurgie, Medizinische Universität zu Lübeck, Ratzeburger Allee 160, D-23538 Lübeck, Germany R. Broll Klinik für Chirurgie, Chirurgische Forschung, Medizinische Universität Lübeck, Lübeck, Germany S. Krüger Institut für Pathologie, Medizinische Universität Lübeck, Lübeck, Germany

Morphologische Parameter zur quantitativen Bestimmung der entzündlichen Aktivität des Peritoneums

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Page 1: Morphologische Parameter zur quantitativen Bestimmung der entzündlichen Aktivität des Peritoneums

Morphological parameters in the quantitative determination of inflammatory activity in the peritoneum

Abstract The morphology of the inflammatory activityof the peritoneum has been measured qualitatively butquantitative assessments are not common. In a standard-ized rat model we induced chronic abscess-forming peri-tonitis after laparotomy and inoculation of 2 ml Bacte-roides fragilis suspension at a concentration of 109/ml col-ony-forming units. The morphological inflammatory ac-tivity was determined quantitatively by staining the spec-imen of the peritoneum with naphthol-AS-D-chloracetate-esterase (NASDCE); through this staining the cytoplasmof granulocytes and tissue mast cells were marked. Theperitonitis group (n=53) and controls (n=15) were ran-domly divided into three subgroups (nPeritonitis=17/18/18vs. ncontrol=5/5/5) and observed for 3/7/14 days, respec-tively. On days 3/7/14 we diagnosed intra-abdominal ab-scesses in 2 of 17, 13 of 18, and 12 of 18 animals in theperitonitis group. In controls there were no abscesses(P<0.05). The total cellularity and NASDCE-positive rateson days 3/7/14 in the peritonitis group were 301/409/280(vs. 155/240/273 in controls) and 1.8/2.9/3.6% (vs.0.7/0.9/1.4%) in the non-abscess-forming regions and392/661/625 and 14.4/12.9/11.5% in the abscess-sur-rounding regions in the infected animals, respectively(P<0.05). We conclude that the qualitative histological ev-idence of the morphological inflammatory activity of the

peritoneum in the form of an abscess can be supplementedby a quantitative method. Through NASDCE staining thegranulocyte and tissue mast cell proportion of the total cel-lularity as main indicators of the local inflammatory activ-ity can be estimated in peritonitis. This method can be help-ful in deciding when to definitively close the abdomen inthe course of a programmed lavage treatment in peritonitis.

Key words Peritonitis · Naphthol-AS-D-chloracetat-esterase · Inflammatory activity · Animal model

Zusammenfassung Die entzündliche Aktivität des Peri-toneums konnte bisher morphologisch nur semiquantitativbeurteilt werden. In einem standardisierten Rattenmodellwurde eine chronische abszedierende Peritonitis nach La-parotomie und Inokulation von 2 ml einer Bacteroides-fra-gilis-Suspension mit einer Konzentration von 109CFU/mlinduziert. Die entzündliche Aktivität des Peritoneumswurde quantitativ durch die Naphthol-AS-D-Chlorazetate-sterase-Färbung (NASDCE) bestimmt, durch die das Zytoplasma der Granulozyten und Gewebsmastzellen markiert wird. Peritonitis- (n=53) und Kontrollgruppe(n=15) wurden randomisiert in 3 Untergruppen eingeteilt(nPeritonitis=17/18/18 vs. nKontrolle=5/5/5), die für jeweils 3/7/14 Tage beobachtet wurden. An den Tagen 3/7/14 wur-den bei 2 von 17, 13 von 18 und 12 von 18 Tieren intra-abdominale Abszesse in der Peritonitisgruppe diagnosti-ziert. Bei den Kontrolltieren wurden keine Abszesse gefunden (p<0,05). Die Gesamtzellularität und NASDCE-Positivität an den Tagen 3/7/14 betrugen in der Peritoni-tisgruppe 301/409/280 (vs. 155/240/273 in der Kontroll-gruppe) und 1,8/2,9/3,6% (vs. 0,7/0,9/1,4%) im abszeß-fernen und 392/661/625 und 14,4/12,9/11,5% im abszeß-nahen Kompartiment der Peritonitistiere (p<0,05). Wirschlußfolgern, daß der qualitative Aspekt einer Perito-nitis z.B. in Form eines Abszesses durch eine quantitativemorphologische Charakterisierung der entzündlichen Ak-tivität des Peritoneums ergänzt werden kann. Durch dieNASDCE-Färbung kann der Anteil der Granulozyten undGewebsmastzellen an der Gesamtzellularität als Haupt-indikator der lokalen entzündlichen Aktivität einfach be-

Langenbecks Arch Chir (1997) 382: 231–236 © Springer-Verlag 1997

Eingegangen: 12. Februar 1997

A. Woltmann · S. Weiss · B. Martens · R. BrollS. Krüger · H.-P. Bruch

Morphologische Parameter zur quantitativen Bestimmung der entzündlichen Aktivität des Peritoneums

ORIGINALARBEIT

Herrn Professor Dr. H.-P. Bruch zum 50. Geburtstag gewidmet

A. Woltmann (½) · S. Weiss · B. Martens · H.-P. BruchKlinik für Chirurgie, Medizinische Universität zu Lübeck, Ratzeburger Allee 160, D-23538 Lübeck, Germany

R. BrollKlinik für Chirurgie, Chirurgische Forschung, Medizinische Universität Lübeck, Lübeck, Germany

S. KrügerInstitut für Pathologie, Medizinische Universität Lübeck, Lübeck, Germany

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stimmt werden. Diese Methode kann z.B. hilfreich sein zurFestlegung des Zeitpunkts für den endgültigen Bauch-deckenverschluß bei einer Etappenlavage.

Schlüsselwörter Peritonitis · Naphthol-AS-D-Chlor-azetatesterase · Entzündliche Aktivität · Tiermodell

Die entzündliche Aktivität des Peritoneums bei einer Pe-ritonitis wird heute nur qualitativ beschrieben. Als quali-tative morphologische Parameter gelten Abszesse, Exsu-date, Stuhl, Galleflüssigkeit oder fibrinöse Beläge [8]. DieAuswertung kann subjektiv semiquantitativ charakterisiertals wenig, mäßig und viel erfolgen.

Eine quantitative morphologische Bestimmung der ent-zündlichen Aktivität ist unüblich. Sie wäre aber vongroßem Nutzen, z.B. wenn der richtige Zeitpunkt zumBauchdeckenverschluß bei Etappenlavage wegen Perito-nitis bestimmt werden soll. Hierzu existieren heute keineverläßlichen morphologischen Parameter, die die ent-zündliche Aktivität am Ort des Geschehens bestimmen.Die Bauchdecke wird verschlossen, wenn das Abdomen„sauber“ ist [1, 4, 9, 11]. Günstigstenfalls wird noch dieklinische Situation für diese Entscheidung berücksichtigt.

So war es das Ziel der Studie, einfache morphologischeParameter anhand eines Tiermodells zu etablieren, die dieentzündliche Aktivität des Peritoneums bei Peritonitis ex-akt charakterisieren und objektiv quantitativ bestimmen.

Methode

Tiermodell

Unsere Versuchstiere waren männliche, 9–11 Wochen alte, ca. 270–350 g schwere Wistar-Ratten. Je 5 Tiere wurden in einemKäfig in einem 12-h-hell-dunkel-Rhythmus bei einer Raumtempe-ratur von 21°C gehalten. Zur Ernährung wurden Altronium 1314 undWasser ad libitum angeboten. Die Tiere wurden mehrmals täglichaufgesucht, um ihre Vitalfunktionen zu kontrollieren. Die Experi-mente waren vom zuständigen Ministerium des Landes Schleswig-Holstein genehmigt.

Die Peritonitis wurde durch intraabdominale Inokulation von2 ml einer Bacteroides-fragilis-Suspension induziert (American Ty-pe Culture Collection 25285, Rockville, Maryland, USA). Bactero-ides fragilis wurde 18 h vor der Peritonitisinduktion in 50 ml Thio-glykolatlösung eingebracht und anschließend bei 37°C anaerob be-brütet. Durch Verdünnung nach Keimzahlbestimmung wurde dieBakterienkonzentration auf 109 Keime/ml eingestellt. Die Bakteri-ensuspension wurde mit 2 ml eines bei 37°C verflüssigten Agars(Merck Nr. 11471) vermischt. So wurden unter Ketanest-Rompun-Narkose nach Laparotomie je 1 ml der skizzierten, frisch hergestell-ten Bakterien-Agar-Mischung in alle 4 abdominale Quadranten in-okuliert (n=53). Einer Kontrollgruppe (n=15) wurden nach Laparo-tomie lediglich 2 ml des verflüssigten Agars inokuliert.

Zur Verlaufsbeurteilung wurden die Versuchsgruppen 3 Unter-gruppen randomisiert zugeteilt. Am Tag 0 erfolgte die Induktion derPeritonitis. Die Untergruppen wurden für 3/7/14 Tage beobachtet(nPeritonitis=17/18/18, nKontrolle=5/5/5). Am Ende der jeweiligen Be-obachtungszeit erfolgte unter sterilen Bedingungen eine linksseitigeThorakotomie unter der oben skizzierten Narkose. Zunächst wurdedann durch sterile Herzpunktion Blut zur Untersuchung der Leuko-zytenzahlen und zur Herstellung von Blutkulturen entnommen. Im

nächsten Schritt wurden die Tiere, weiterhin unter sterilen Kautelen,relaparotomiert und mikrobiologische Abstriche aus jedem Qua-dranten genommen. Zuletzt wurden pathologische makroskopischeBefunde wie Abszesse dokumentiert und Probeexzisionen aus demviszeralen (Leber, Milz, Darm, Omentum majus) und parietalen Peri-toneum zur histologischen Aufarbeitung entnommen.

Standardparameter

Die Leukozytenzahlen im peripheren Blut wurden aus einer 5 µl mes-senden Probe nach Zugabe 5%iger Türk-Lösung in der Neubauer-Zählkammer mikroskopisch bestimmt.

Die mikrobiologischen Abstriche (Culturette®, Becton Dickin-son Heidelberg) und Blutkulturen (Bactec® Blutkultur Set NR 16A/17A, Becton Dickinson, Heidelberg) wurden im Institut für Mikro-biologie der Medizinischen Universität Lübeck im Routineverfah-ren ausgewertet. Die Abstriche wurden auf Selektivplatten (Mac-Conkey-Agar) ausgestrichen und für 48 h bei 36±1°C aerob und an-aerob bebrütet. Anschließend wurden wachsende Keime bioche-misch und serologisch identifiziert. Die Blutkulturen wurden bei dergleichen Temperatur 7 Tage anaerob bebrütet, so daß ein anaerobesund aerobes Wachstum gewährleistet war. Die Auswertung erfolgtevollautomatisch mit dem Bactec®-Analyzer (NR 860 Becton Dickin-son, Heidelberg). Zudem wurden die Blutproben auf Mac-Conkey-Agar-Platten ausgestrichen und ebenfalls bei 36±1°C 48 h aerob undanaerob bebrütet.

Histologie

Die histologischen Proben wurden in Formalin (5%) fixiert, auf ca.3 mm Dicke und Fingernagelgröße zugeschnitten, in einer aufstei-genden Alkoholreihe (70%, 96%, 100%) entwässert, in Xylol ge-tränkt und in Paraffin eingebettet. Mit dem Mikrotom wurden 4 µmdicke Schnitte angefertigt und auf Objektträger aufgezogen und ge-trocknet. Vor dem Färben wurden die Schnitte mit Xylol entparaffi-niert und durch eine absteigende Alkoholreihe (100%, 96%, 70%)eingewässert.

Färbungen

Als Grundlage für die histologische Begutachtung diente eine He-matoxilin-Eosin(HE)-Färbung. Intraabdominale Abszesse wurdennur als solche gewertet, wenn sie sich histologisch verifizieren ließen(Abb. 1).

Die NASDCE-Färbung wurde nach Leder [7] mit folgenden Ma-terialien durchgeführt: Pararosanilinlösung 4%, Natriumnitritlösung4%, Veronalazetatpuffer pH 7,6, 2N HCL, Naphthol-AS-D-Chlor-azetat (Sigma, St. Louis, Art.Nr. N-0758), N,N-Dimethylformamid(Merck-Schuchardt, Hohenbrunn, Art.Nr. 822275) und Aquatex®

(Merck, Darmstadt, Art.Nr. 8562).Zunächst wurde Lösung A hergestellt: 3 Trpf. Pararosanilinlö-

sung 4% wurden mit 3 Trpf. Natriumnitritlösung 4% gut vermischtund nach 60 s mit 90 ml Veronalazetatpuffer pH 7,6 verdünnt. DerpH-Wert wurde mit 2N HCL auf 6,3 eingestellt. Für Lösung B wur-den 30 mg Naphthol-AS-D-Chlorazetat in 3 ml N,N-Dimethyl-formamid gelöst. Lösung A und Lösung B wurden gemischt und an-schließend filtriert. Nach sorgfältiger Entparaffinierung und Ein-wässerung wurden die Präparate hierin 30 min inkubiert und dar-aufhin mit Leitungswasser gespült. Hierauf erfolgte eine Kernfär-bung mit Hämalaun (10 min). Nach erneuter Spülung mit Leitungs-wasser wurden die Schnitte zuletzt mit der Glyzerin-Gelatine Aqua-tex® eingedeckt.

Zur quantitativen Auswertung wurden pro Präparat eines jedenTiers aus Peritonitis- und Kontrollgruppe in der Regel 10 Gesichts-felder aus dem Omentum majus bei 400facher Vergrößerung ausge-zählt und daraus ein Mittelwert gebildet. Die Fermentaktivität derNASDCE wurde durch einen homogenen, leuchtend roten Farbtonim Zytoplasma der Granulozyten und Gewebsmastzellen angezeigt(Abb. 2a–2c) [14]. Es wurden die Gesamtzellularität, der Anteil der

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NASDCE-positiven Zellen und die Aufteilung nach Granulozytenund Gewebsmastzellen durch einen Untersucher bestimmt. Für dieTiere mit intraabdominalen Abszessen erfolgte die Auswertung ge-trennt nach abszeßfernen und -nahen Regionen. Das innere Abszeß-kompartiment wurde nicht ausgezählt.

Statistik

Die statistische Auswertung der Ergebnisse und ihre Prüfung auf Sig-nifikanz erfolgten für die Beschreibung von Gruppenunterschieden

mit dem U-Test nach Mann und Whitney, der für nicht-normalver-teilte Meßwerte gilt. Die Abhängigkeit 2er Variablen wurde mit demexakten Test nach Fisher geprüft. Zur vergleichenden Quantifizie-rung wurden p-Werte errechnet. Wenn die p-Werte <0,05 lagen, wur-den die Unterschiede als signifikant bezeichnet.

Ergebnisse

Die Letalität betrug in beiden Gruppen im Untersuchungs-zeitraum von 14 Tagen 0%.

In der Peritonitisgruppe kam es nach der Bakterien-inokulation zu einer chronischen abszedierenden Perito-nitis. Intraabdominale Abszesse wurden in der Peritonitis-gruppe am Tag 3/7/14 bei 2/13/12 Tieren (12/72/67%) ge-funden, in der Kontrollgruppe wurden keine Abszesse ge-sehen (Abb. 3). Die Unterschiede waren am Tag 7 und 14signifikant (p<0,01/0,05).

Das mikrobiologische Monitoring konnte bei 2 von 53 Tieren eine Translokation von Darmkeimen in die freieBauchhöhle nachweisen (vergrünende Streptokokken). Inder Peritonitisgruppe waren bei 8/10/7 Tieren die Abstri-sche Bacteroides-fragilis-positiv (Abb. 4), in der Kon-trollgruppe waren alle Abstriche steril. Die Unterschiedewaren am Tag 7 signifikant (p<0,05). Die Blutkulturen wa-ren in der Peritonitisgruppe bei 2/2/1 Tieren Bacteroides-fragilis-positiv, wogegen in der Kontrollgruppe alle Blut-kulturen steril waren.

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2c2b

1 2a

Abb. 1 Intraabdominaler Abszeß am Tag 14, Peritonitisgruppe.Rechts Abszeßinneres mit Agarresten, Zellschutt, neutrophilen Gra-nulozyten und Bakterienrasen; links Abszeßmembran mit fibrobla-stenreichem Bindegewebe und Fremdkörperriesenzellen. HE-Fär-bung, Vergr. 250:1

Abb. 2 a Abszeßnahe Region (Omentum majus) am Tag 7, Perito-nitisgruppe. Hohe Gesamtzellularität (>600 pro Gesichtsfeld400fach vergrößert), hoher Anteil NASDCE positiven Zellen(>10%), hoher Anteil an Granulozyten an den NASDCE positivenZellen (>60%) im Vergleich zu den Gewebsmastzellen (<40%).NASDCE-Färbung, Vergr. 400:1; b abszeßferne Region (Omentummajus) am Tag 7, Peritonitisgruppe. Mittlere Gesamtzellularität (ca.400 pro Gesichtsfeld 400fach vergrößert), mittlerer Anteil NASD-CE-positiven Zellen (ca. 3%), mittlerer Anteil an Granulozyten anden NASDCE-positiven Zellen (ca. 30%), Gewebsmastzellen ca.70%, NASDCE-Färbung, Vergr. 400:1; c Omentum majus am Tag 7,Kontrollgrupe. Niedrige Gesamtzellularität (<300 pro Gesichtsfeld40fach vergrößert), niedriger Anteil NASDCE-positiven Zellen(<1%), niedriger Anteil an Granulozyten an den NASDCE-positivenZellen (<10%) im Vergleich zu den Gewebsmastzellen (> 90%),NASDCE-Färbung, Vergr. 400:1

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In der Peritonitisgruppe bestand über die gesamte Be-obachtungszeit eine Leukozytose, in der Kontrollgruppelagen die Werte lediglich am Tag 3 über der 11000/ml-Grenze (Abb. 5). Die Unterschiede waren am Tag 7 signifi-kant (p<0,01).

Die Gesamtzellularität betrug am Tag 3/7/14 in der Peri-tonitisgruppe abszeßfern 301/409/280 und 392/661/625abszeßnah, wogegen die Werte für die Kontrollgruppe bei155/240/273 lagen (Abb. 6). Der Anteil der NASDCE-po-sitiven Zellen betrug in der Peritonitisgruppe abszeßfern1,8/2,9/3,6% und abszeßnah 14,4/12,9/11,5% vs. 0,7/0,9/1,4% in der Kontrollgruppe (Abb. 7). Die Unterschiedewaren signifikant, die Signifikanzniveaus sind im Detailden Abbildungen zu entnehmen.

Die Anteile der Granulozyten bzw. Gewebsmastzellenan der Gesamtzellularität betrugen in der Peritonitisgruppeabszeßfern 0,5/1,8/1,1 bzw. 1,1/1,1/2,5 und abszeßnah14,2/12,7/11,4 bzw. 0,2/0,2/0,1, in der Kontrollgruppe0,1/0,02/0,1 bzw. 0,7/0,9/1,3 (Tabelle 1). Betrachtet manden Verlauf des prozentualen Anteils der Granulozyten undGewebsmastzellen an den NASDCE-positiven Zellen (Ta-belle 2), fällt auf, daß in der Peritonitisgruppe abszeßfernzunächst (Tag 3) 2/3 des NASDCE-positiven Infiltrats dieGewebsmastzellen, dann (Tag 7) die Granulozyten undzum Ende der Beobachtung (Tag 14) wieder die Gewebs-mastzellen bildeten. Im abszeßnahen Gebiet wurden fastnur Granulozyten gefunden (98–99%), wogegen die Ge-websmastzellen völlig in den Hintergrund (1–2%) traten.

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Abb. 3 Histologisch verifizierte intraabdominale Abszesse in derPeritonitisgruppe (n=Anzahl der Ratten mit Abszessen), keine Ab-szesse in der Kontrollgruppe, exakter Test nach Fisher, * p<0,05 fürden Vergleich zur Kontrollgruppe

Abb. 4 Intraabdominale Bacteroides-fragilis-positive Abstriche inder Peritonitisgruppe (n=Anzahl der positiven Abstriche), keine po-sitiven Abstriche in der Kontrollgruppe, exakter Test nach Fisher, * p<0,05 für den Vergleich zur Kontrollgruppe

Abb. 5 Mittelwerte+SEM der Leukozytenzahlen im peripherenBlut der Tiere in der Peritonitis- und Kontrollgruppe, U-Test nachMann und Whitney,* p<0,05

Abb. 6 Mittelwerte+SEM der Gesamtzellularität (Gesichtsfeld400fach vergrößert) im Peritoneum abszeßnah und abszeßfern in derPeritonitis- und Kontrollgruppe. U-Test nach Mann und Whitney, * p<0,05, ** p<0,01

Page 5: Morphologische Parameter zur quantitativen Bestimmung der entzündlichen Aktivität des Peritoneums

In der Kontrollgruppe bildeten dagegen über den gesam-ten Zeitraum die Gewebsmastzellen den größten Teil derNASDCE-positiven Zellen (92–98%) gegenüber den Gra-nulozyten (2–8%).

Diskussion

Die Behandlung der Peritonitis stellt auch heute noch eineder größten chirurgischen Herausforderungen dar. Bei der

lokalen Peritonitis erfolgt nach der Primärherdsanierung,dem Debridement und einer ausführlichen Spülung desAbdomens der sofortige Bauchdeckenverschluß [2]. Die-ses Prinzip ist seit über 70 Jahren unumstößlich [5] und alsStandardverfahren in 85% der Fälle erfolgreich [9]. Wenneine diffuse 4-Quadranten-Peritonitis vorliegt, stellt dasgesamte Peritoneum den sekundären Infektionsherd dar.Der primäre Verschluß der Bauchhöhle ist nach dem Stan-dardverfahren mit einem zu hohen Risiko einer Relaparo-tomie verbunden, weshalb eine Etappenlavage angeschlos-sen wird [5]. Hierbei wird das Abdomen nur provisorisch,z.B. mit Folie, verschlossen, um es alle 24–48 h geplanterneut zu spülen [1]. Der Vorteil dieses erweiterten Be-handlungsregimes liegt in der lokalen Kontrolle angeleg-ter Anastomosen und des Infektionsherds [4]. Durch diewiederholten offenen Spülungen sind eine zuverlässigeReinigung des Abdomens und eine dauerhafte Ausschal-tung des intraabdominalen Sepsisherds zu erwarten.

Den richtigen Zeitpunkt für den Bauchdeckenverschlußnach einer solchen Behandlung zu wählen, ist seit langemein Problem. Objektive Kriterien existieren dafür nicht.Die Entscheidung wird meist subjektiv gefaßt und durchdie Erfahrung des Operateurs begründet. Die Abdominal-höhle soll „sauber“ sein [1, 4, 9, 11]. Ein zu früher Ver-schluß des Abdomens und eine daraus resultierende Rela-parotomie erhöhen die Letalität eklatant [1]. Deshalb soll-ten zusätzlich der Rückgang der allgemeinen Infektions-zeichen und die Besserung der Allgemeinsituation (Vital-funktionen) gegeben sein, bevor das Abdomen verschlos-sen wird [3]. Andererseits sollte die Bauchhöhle nicht zulange offen behandelt werden, da der Wechsel des Keim-spektrums hin zu Hospitalkeimen und eine Retraktion derFaszie drohen. Die programmierte Etappenlavage belastetnicht nur den individuellen Patienten, sondern auch das be-handelnde Personal und das Krankenhausbudget erheb-lich. Deshalb müssen neue Parameter entwickelt werden,die den rechtzeitigen Bauchdeckenverschluß objektiv an-zeigen, damit nicht unnötig lange [2] oder aber zu kurzetappenlavagiert wird.

Ein histologisches Monitoring wird bei der Peritonitisseit langem gefordert [6]. Hierdurch können nicht nurwichtige Informationen für die Begleittherapie, wie z.B.gegen einen Pilzbefall, eingeholt werden, sondern die pe-ritoneale Entzündung kann auch auf mikroskopischerEbene beurteilt werden. Frühere Untersuchungen lassen je-doch auch nur qualitative oder semiquantitative Beurtei-lungen zu [6]. So verfolgten wir mit der vorliegenden Un-tersuchung das Ziel, objektive und quantitative Parameterfür die morphologische entzündliche Aktivität des Perito-neums aufzustellen.

Die Experimente erfolgten an einem gut etabliertenTiermodell [10, 12, 13], bei dem nach Laparotomie und In-okulation von Bacteroides fragilis bei Ratten eine chroni-sche, abszedierende Peritonitis induziert wird. Es erfolgtkeine Herdsanierung, sondern die Peritonitis wird durcheine zunehmende Abkapselung der infektiösen Foci gegenEnde der Beobachtungszeit überwunden. Die histologi-schen Untersuchungen fußten auf einer Standard-HE-Färbung zum qualitativen Nachweis von Abszessen. Die

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Abb. 7 Mittelwerte+SEM des Anteils der NASDCE-positiven Zel-len an der Gesamtzellularität im Peritoneum abszeßnah und abszeß-fern in der Peritonitis- und Kontrollgruppe. U-Test nach Mann undWhitney, * p<0,05, ** p<0,01, *** p<0,001

Tabelle 1 Anteil der Granulozyten (G) und Gewebsmastzellen(GM) an der Gesamtzellularität abszeßnah und abszeßfern in der Pe-ritonitis- und Kontrollgruppe. U-Test nach Mann und Whitney, * p<0,05, ** p<0,01, a Gabszeßnah vs. GKontrolle, b Gabszeßfern vs. GKontrolle, c GMabszeßnah vs. GMKontrolle, d GMabszeßfern vs.GKontrolle

Granulozyten Gewebsmastzellen p-Wert

Tag 3 14,2/0,5/0,1 0,2/1,1/0,7 –/**/–/–

Tag 7 12,7/1,8/0,02 0,2/1,1/0,9 **/**/**/–

Tag 14 11,9/1,1/0,1 0,1/2,5/1,3 */**/*/*

(abszeßnah/abzeßfern/Kontrolle) (a/b/c/d)

Tabelle 2 Anteil der Granulozyten (G) und Gewebsmastzellen(GM) an den NASDCE-positiven Zellen abszeßnah und abszeßfernin der Peritonitis- und Kontrollgruppe. U-Test nach Mann und Whit-ney, * p<0,05, ** p<0,01, a Gabszeßnah vs. GKontrolle, b Gabszeß-fern vs. GKontrolle, c GMabszeßnah vs. GMKontrolle, d GMabszeß-fern vs. GKontrolle

Granulozyten Gewebsmastzellen p-Wert

Tag 3 99/32/8 1/68/92 –/**/–/**

Tag 7 98/62/2 2/38/98 **/**/**/**

Tag 14 99/32/6 1/68/94 */**/*/**

(abszeßnah/abzeßfern/Kontrolle) (a/b/c/d)

Page 6: Morphologische Parameter zur quantitativen Bestimmung der entzündlichen Aktivität des Peritoneums

eigentliche quantitative Charakterisierung erfolgte anhandder Naphthol-AS-D-Chloracetatesterase(NASDCE)-Fär-bung. Die Technik ist ebenfalls seit langem etabliert undmarkiert Granulozyten und Gewebsmastzellen [7, 14].

Gegenüber einer Kontrollgruppe wurde in der Verum-gruppe eine chronische, abszedierende Peritonitis indu-ziert, deren Verlauf durch ein histologisches, mikrobiolo-gisches und hämatologisches (Leukozyten) Monitoring ex-akt dokumentiert wurde. Die quantitative histologischeAuswertung ergab, daß bereits die Gesamtzellularität imBereich des Peritoneums einen Parameter darstellt, mitdem die entzündliche Aktivität exakt charakterisiert wer-den kann. An den Tagen 3 und 7 lagen die Werte der Peri-tonitisgruppe signifikant über denen der Kontrollgruppe.Am Tag 14, als die Tiere mit der zunehmenden Komparti-mentierung der Abszesse die Peritonitis überwunden hat-ten, glichen sich die Werte abszeßfern wieder an. DieserZeitpunkt wird nach einer chirurgischen Herdsanierung sicher früher erreicht und muß für den Bauchdeckenver-schluß genutzt werden.

Auch anhand des ermittelten Anteils der NASDCE po-sitiven Zellen unterschieden sich die beiden Gruppen be-reits ab dem 3. Tag signifikant. Ebenfalls signifikant wa-ren die Unterschiede zwischen den abzeßfernen und ab-szeßnahen Regionen. Unter der Annahme, daß das abszeß-ferne Kompartiment im Modell einem sanierten Abdomennach chirurgischer Herdsanierung entspricht, könnte dieHypothese aufgestellt werden, daß die Rate an NASDCE-positiven Zellen, wie im abszeßfernen Gebiet, für denBauchdeckenverschluß <4% liegen sollte. Bei einer In-filtration von über 10% ist, wie in den experimentellenabszeßnahen Bereichen, von einer ungenügenden Focus-sanierung des sekundären Infektionsherde, nämlich desPeritoneums, auszugehen.

Interessant sind aber v.a. die Anteile der Granulozytenund Gewebsmastzellen an den NASDCE positiven Zellen.Es zeigten sich nicht nur wiederum signifikante Unter-schiede zwischen der Kontroll- und Peritonitisgruppe. AmTag 3 simuliert das Verhältnis der Granulozyten und Ge-websmastzellen (32/68% der NASDCE-positiven Zellen)im abszeßfernen Gebiet eine mäßige entzündliche Aktivi-tät. Am Tag 7 fällt jedoch am Höhepunkt der im Modellerzeugten Peritonitis eine Umkehr dieses Verhältnissesauf, das sich erst zum Ende der Beobachtung wieder dennormalen Verhältnissen der Kontrollgruppe annähert. Imabszeßnahen Gebiet wird die eindeutig pathologischeSituation durch das Verhältnis von Granulozyten zu Ge-websmastzellen von 98:2% deutlich. Als Voraussetzungfür den Bauchdeckenverschluß muß vielmehr das umge-kehrte Verhältnis angestrebt werden, wie es von der Kon-trollgruppe repräsentiert wird (Granulozyten <10%, Ge-websmastzellen >90%).

Um verläßliche Empfehlungen geben zu können, müs-sen die Untersuchungen zunächst in der klinischen Situa-tion durchgeführt werden. Bei einem ohnehin notwendi-gen histologischen Monitoring stellt dies keine zusätzlicheBelastung für den Patienten dar. Die Methode kann ein-fach und schnell durchgeführt werden. Technisch ist dieFärbung auch am Gefrierschnitt möglich. Das Verfahrenerfordert eine enge Zusammenarbeit zwischen Chirurgenund Pathologen, die im Sinn der Patientenversorgung je-doch sowieso unabdingbar ist.

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