Erhöhte Rektalzellproliferation nach Alkoholmissbrauch Gut

Diskussion

Unsere Ergebnisse zeigen zum ersten Mal, dass ein starker chronischer Alkoholkonsum unabhängig von der Art des konsumierten alkoholischen Getränks dazu führt signifikant erhöhte Regeneration der Rektalschleimhaut. Dieser signifikante Unterschied in der Zellregeneration wurde mit drei verschiedenen Proliferationsmarkern gezeigt. Die quantitative Analyse mit PCNA-Färbung ergab auch Informationen über das Muster dieser alkoholassoziierten rektalen Hyperproliferation. Eine wichtige Determinante zur Charakterisierung der Bedeutung der Hyperproliferation von Kryptazellen ist das Ausmaß der Expansion des PC der Krypta. Unter normalen Bedingungen repräsentiert das untere Drittel der Krypta den PC, gefolgt von dem Funktionskompartiment, in dem die Zellteilung stark reduziert ist und die Zellen im Allgemeinen differenzieren, bevor sie das Kolonlumen erreichen. Die Expansion des PC ohne Kryptahyperplasie ist, wie in diesem Fall, typisch für das reparative Zellwachstum nach toxischer Schädigung der Schleimhaut und ähnelt den proliferativen Veränderungen im Rektum chronisch alkoholgefütterter Versuchstiere.12-14 Eine verringerte Überlebenszeit von Kryptazellen verhindert wahrscheinlich eine Hyperplasie, da ein chronischer Ethanolkonsum offensichtlich zu einer Schädigung der toxischen Zellen und damit zu einer sekundären kompensatorischen Hyperproliferation führt.13 Die Expansion des PC ist auch mit einem erhöhten Risiko für Darmkrebs verbunden und kann einen prädiktiven Marker für ein erhöhtes Risiko für Darmkrebs darstellen, wie in gezeigt Versuchstiere1617 sowie beim Menschen.1819

Zusätzlich zur quantitativen PCNA-Studie untersuchten wir eine zweite Gruppe alkoholischer Patienten und Kontrollen. Bei diesen Probanden färbten wir rektale Biopsieproben für Ki67 und Histon H3. Ki67 ist ein nukleares Nicht-Histon-Protein, das fast während des gesamten Zellzyklus in zyklischen Zellen exprimiert wird, mit Ausnahme des frühen G-1. Daher charakterisiert es ungefähr die Wachstumsfraktion des untersuchten Gewebes 23, wenn auch auf einem etwas niedrigeren Niveau. Eine zuverlässige Färbung von S-Phasenzellen kann mit In-situ-Hybridisierung für Histon H3.24 durchgeführt werden. Sowohl die Proliferationsmarker Ki67 als auch Histon H3 zeigten im Vergleich zu Kontrollen eine deutlich erhöhte Färbung in rektalen Krypten von Patienten. Dies war mit einer Ausdehnung der Proliferationszone in Richtung des Kolonlumens verbunden. Der Prozentsatz an H3-positiven Zellen war im Vergleich zu Ki67 von Natur aus niedriger. Daher bestätigten wir eine erhöhte Proliferation von Rektalschleimhautzellen mit drei verschiedenen Methoden bei Probanden mit starkem Alkoholkonsum. Da schnappgefrorene Gewebeproben für Ki67 und Histon H3 die gleichen Ergebnisse ergaben wie die PCNA-Studie mit formalinfixierten Geweben, können Fixierungsartefakte ausgeschlossen werden. In experimentellen Studien wurde eine signifikante Korrelation zwischen Kryptazellproduktionsraten und Schleimhaut festgestellt Acetaldehydkonzentrationen wurden in der Rektalschleimhaut chronisch ethanolverzehrender Tiere berichtet.1214 Der in der Darmschleimhaut und auch im Lumen des Dickdarms vorkommende Acetaldehyd wird überwiegend von Fäkalbakterien produziert.122526 Diese Bakterien sind in der Lage, Ethanol zu metabolisieren (das in das Dickdarmlumen in ähnlichen Konzentrationen wie im Blut) zu Acetaldehyd. Aufgrund der großen Anzahl vorhandener Bakterien ist es nicht überraschend, dass die Acetaldehydkonzentrationen im Dickdarm die höchsten im Körper gefundenen sind, wenn sie pro Gramm Gewebe berechnet werden27, und es ist bekannt, dass Acetaldehyd schnell an Protein28 und sogar an DNA 29 bindet Dies führt zu einer Zellverletzung.30 In der Tat ist das funktionelle Kompartiment von Rektalkrypten kleiner und die Lebensdauer der Zellen im Funktionskompartiment verkürzt, was auf eine Zerstörung der Schleimhautzellen hinweist, wenn Ratten chronisch mit Alkohol gefüttert werden.13 Darüber hinaus zeigten sich rektale Biopsien von Alkoholikern verändert Histologie mit entzündlichen Infiltraten.31 Dieses histologische Merkmal normalisiert sich nach dreiwöchiger Abstinenz.31 Auch im oberen Gastrointestinaltrakt von Versuchstieren könnten nach oraler Verabreichung von Acetaldehyd hyperplastische und hyperproliferative Veränderungen induziert werden.15 Neben der Tatsache, dass Acetaldehyd produziert werden kann durch Fäkalbakterien ist Schleimhautalkoholdehydrogenase auch c kann Acetaldehyd erzeugen.32 Wenn Acetaldehyd durch Acetaldehyddehydrogenase (ALDH) nicht ausreichend zu Acetat weiter metabolisiert wird, kann es sich ansammeln und seine toxischen Wirkungen können sich verschlimmern. In einer kürzlich von Yokoyama et al. Durchgeführten Studie wurde ein erhöhtes Risiko für Rektumkrebs bei Personen berichtet, die eine mutierte ALDH-2 besitzen, die Acetaldehyd nicht ausreichend entfernen kann. Dies ist ein weiterer wichtiger Befund, der sich auf die krebserzeugende oder tumorfördernde Wirkung von Acetaldehyd beim Menschen konzentriert. 33

Ein weiterer möglicher Mechanismus für eine erhöhte Zellproliferation bei starken Trinkern könnte der Alkoholentzug selbst sein, da während des Krankenhausaufenthaltes und der Abstinenz rektale Biopsien entnommen wurden.Hohe Mengen an Alkohol können die Zellproliferation zumindest in der Leber hemmen, 34 während moderater Alkoholkonsum zu einer Hyperproliferation der Leber führt.35

Wir konnten keine Auswirkung des chronischen Alkoholkonsums auf die Expression von p53 feststellen, was nicht der Fall ist überraschend, da die Überexpression von p53 ein spätes Ereignis in der Karzinogenese ist, das häufig bei neoplastischen Polypen beobachtet wird. Zusätzlich beeinflusste Alkohol die Expression von Rb1 nicht. Es gab eine schwache Aktivität in einigen Basalzellen, aber keinen Unterschied zwischen den beiden Gruppen. Es muss jedoch betont werden, dass die Funktion von Rb1 von seiner Phosphorylierung abhängt und dies mit der verwendeten Methode nicht aufgeklärt werden kann.

Das bcl-2-Protoonkogen ist an der Regulation des programmierten Zelltods beteiligt, wo es der Induktion entgegenwirkt der Apoptose.36 In normalen kolorektalen Krypten sind nur wenige Zellen an der Basis der Krypten bcl-2-positiv, was mutmaßliche Stammzellen darstellen kann.37 Da die Einnahme von Alkohol zu einer Hyperregeneration der Schleimhaut und einer Expansion des PC von rektalen Krypten führt, ohne dass sich das Protoonkogen ändert Expression, chronischer Ethanolkonsum scheint frühe Ereignisse in der rektalen Tumorentstehung zu beeinflussen. Das Auftreten einer mukosalen Hyperregeneration ist laut Fearon und Vogelstein in der Tat ein so frühes Ereignis.38 Ein Folsäuremangel könnte jedoch ein zusätzlicher Faktor in einer Situation sein, in der eine mukosale Hyperproliferation auftritt.3940 Es scheint ein Zusammenhang zwischen hohem Alkoholkonsum und Folatmangel zu bestehen und erhöhtes Darmkrebsrisiko.4142 In jüngster Zeit wurden nach chronischer Alkoholaufnahme niedrige Folatspiegel in der Rektalschleimhaut von Ratten nachgewiesen.43 Aufgrund des erhöhten Folatbedarfs für die Cytosinmethylierung und Thymidinsynthese unter hyperproliferativen Bedingungen kann ein solcher Folatmangel ein zusätzlicher sein relevanter Faktor bei der alkoholassoziierten Rektalkarzinogenese. In der Tat wurde kürzlich über DNA-Hypomethylierung im Dickdarm von Ratten nach chronischem Alkoholkonsum berichtet.44 Darüber hinaus kann Acetaldehyd selbst für einen lokalen Folatmangel verantwortlich sein, da Acetaldehyd in Konzentrationen im Dickdarm Folat zerstört.45

To Um die epitheliale Differenzierung zu bewerten, haben wir für verschiedene Cytokeratine immungefärbt. Die kolorektalen Kryptazellen von Patienten sowie Kontrollen zeigten das übliche Cytokeratin-Expressionsmuster mit positiver Färbung für die Cytokeratine 8 und 19 und keiner Immunreaktivität für die Cytokeratine 4 und 13, wobei letztere normalerweise in Plattenepithelien exprimiert wurden.46

Zusammenfassend haben wir hier erstmals eine erhöhte Proliferation von Schleimhautzellen mit Expansion des PC in rektalen Krypten von Patienten mit chronischem Alkoholmissbrauch gezeigt. Dies ist ein Zustand, der mit einem erhöhten Risiko für Rektumkrebs verbunden ist.