Evaluation neuer Biomarker für Endotoxämie und Sepsis bei der Kolik des Pferdes

„Koliken“, als Symptomkomplex für starke Abdominalschmerzen, sind die häufigsten Notfälle in der Pferdemedizin. Treten sie in Form eines strangulierenden Ileus oder einer Enteritis auf, kommt es aufgrund der erhöhten Permeabilität der Darmwände zu einem Übertritt von gramnegativen Bakterien aus dem Gastrointestinaltrakt in die Bauchhöhle und den Körperkreislauf. Die Hypothesen dieses Promotionsvorhabens bestanden in der Annahme, dass die daraus resultierende Endotoxämie eine Ausschüttung und Aktivierung von Entzündungsmediatoren (TNF-α und IL-1β) sowie Matrix-Metalloproteinasen (MMP-2 und MMP-8) initiiert. Diese proteolytischen Enzyme und ihre Inhibitoren (TIMPs) wurden in dieser Arbeit untersucht, da die Integrität des Gewebes gesunder Pferde maßgeblich von einer Balance aus Degradierung der extrazellulären Matrix mittels MMPs sowie deren Inhibition durch TIMPs abhängt, wobei sich bei pathologischen Geschehen die Relation zugunsten der MMPs und ihrer elastolytischen und kollagenolytischen Aktivität zu verschieben scheint.
Das Patientengut der Studie bestand aus 47 Pferden mit Kolik- Symptomen divergierenden Schweregrades. Mittels eines modifizierten Sepsis-Scores nach Breuer und Schusser wurden die Probanden abhängig von ihrem Allgemeinbefinden, ihren Schleimhäuten, ihrer Herz- und Atemfrequenz, inneren Körpertemperatur und Leukozytenanzahl sowie Konzentration an ionisiertem Kalzium im Blut in Sepsis-positiv, -fraglich oder -negativ eingestuft. Unter Zuhilfenahme von speziesspezifischen Sandwich-ELISA-kits erfolgte anschließend die Messung der MMP-2 und -8, TIMP-1 und -2 sowie TNF-α und IL-1β Konzentrationen sowohl im Bauchhöhlenpunktat als auch Plasma der Patienten.
Die durchgeführte lineare Diskriminanzanalyse ergab, dass alle Parameter des Sepsis-Scores (außer dem ionisierten Kalzium) der Unterscheidung in die verschiedenen Sepsis-Gruppen zuträglich waren. Allerdings ließ sich keine statistische Korrelation zwischen den Laborbefunden, dem Schweregrad der klinischen Anzeichen, den Sepsis-Gruppen und den Konzentrationen der untersuchten Parameter feststellen.
Weder die Hypothese, dass Koliken bei Pferden zu Endotoxämien führen, welche ihrerseits messbare Erhöhungen der Aktivitäten von Zytokinen im Plasma oder Bauchhöhlenpunktat dieser Tiere bewirken, noch die These der elastinolytischen/kollagenolytischen Dysbalance bei kolikenden Pferden, die sich in der vermehrten Produktion von Matrix-Metalloproteinasen manifestiert, konnte somit bestätigt werden.
Als mögliche Ursachen für die fehlenden Korrelationen kommen sowohl eine zu geringe Sensitivität der verwendeten ELISA-kits als auch ein verbesserungswürdiger Versuchsaufbau in Frage. Zukünftige Studien könnten sich durch das Auswählen nachweislich septischer Pferde vermehrt auf die Entzündungskaskaden von der Endotoxämie zur Zytokinausschüttung oder auf die Funktion der MMPs bei Umbauprozessen des Extrazellularraumes in Gegenwart von Adhäsionen und Fibrosierungen bei post-operativen Kolikern konzentrieren. "Evaluation of New Biomarkers Associated with Endotoxemia and Sepsis in Equine Colic"

Equine colic, as a symptom-complex for severe abdominal pain, is the leading cause of emergency medical treatment within horse medicine. In strangulating obstruction and severe gastrointestinal inflammation, the enhanced permeability of the inflamed intestinal wall causes cell-wall components of gram-negative bacteria to reach the peritoneal cavity and circulation. Purpose of this study was to proof that endotoxemia resulting therefrom stimulates activation and production of inflammatory mediators (TNF-α, IL-1β) and matrix-metalloproteinases (MMP-2, MMP-8). These proteolytic enzymes and their inhibitors (TIMPs) play an important role in keeping an equilibrium between degradation of extracellular matrix and its inhibition, which made them an object of our research. In certain pathological conditions the elastinolytic and collagenolytic activity of the matrix-metalloproteinases seems to predominate the equipoise.
47 horses, that showed clinical signs of colic with various severities, were included in the study. A modified sepsis scoring system published by Breuer and Schusser was used to classify the equids as negative, questionable or positive for sepsis, measuring their general condition, heart and respiratory rate, rectal temperature, mucous membranes, white blood cell count and ionized calcium. MMP-2, MMP-8, TIMP-1, TIMP-2, IL-1ß and TNF-α concentrations were evaluated in plasma and peritoneal fluid using species-specific sandwich ELISA kits. In a linear discriminant analysis, every medical finding of sepsis scoring apart from ionized calcium separated well between sepsis severity groups. Unfortunately, all research objectives studied did not show any differences correlating to the severity of clinical signs, laboratory findings or positive sepsis scoring.
Neither conclusions on an elastinolytic or collagenolytic misbalance caused by an increased production of matrix-metalloproteinases can be realistically drawn at this point of time, nor could we demonstrate how equine colic may lead to endotoxemia resulting in measurably enhanced inflammatory mediators` activity. The failure to show any significant differences for the assessments may either be a matter of the ELISAs` low sensitivity or are based upon deficient experimental setup.
Further studies could focus on the inflammatory cascade leading from endotoxemia to cytokine distribution by choosing only septic horses as subjects. Additionally, the diagnostic value of MMPs for postoperative management of equine colic could be explored to gain information on extracellular remodelling within the abdominal cavity favouring adhesion and fibrosis formation.