In der kontroversen Diskussion um die unklare Ätiologie der Appendizits wird oft eine Motilitätsstörungen angeführt. Die Interstitial cells of Cajal sind bedeutend für die Motilität und die Entstehung der Peristaltik im menschlichen Kolon. Bei einigen Motilitätsstörungen des Darmes wurde eine Rarifizierung dieser Zellen beobachtet.
Die ICC wuden noch nie in der Appendix vermiformis beschrieben. In dieser Arbeit wurden erstmals die ICC in der Appendix mittels einer immunhistochemischen Färbung durch einen maus-monoklonalen Antikörper ( NCL- cKit) nachgewiesen sowie analysiert.
Es konnten keine Subgruppen IC-SMP und IC-MP in der Appendix nachgewiesen werden. Die IC-LM zeigten sich reduziert im Vergleich zum Kolon. Die IC-CM konnten zahlreich und regelmäßig dargestellt werden.
Eine unterschiedliche Verteilung bzw. Dichte der ICC in der normalen Appendix, der akut und chronisch entzündeten Appendizits konnte nicht nachgewiesen werden.
Schlussfolgernd und in Übereinstimmung mit den Beobachtungen anderer Autoren besitzt die Appendix eine reduzierte Motilität und eine physiologische Koprosthase, die aber allein nicht zu Entzündung führt. Erst unter dem Einfluss der aus der Literatur bekannten Kofaktoren wird die Koprosthase verstärkt. Erst dies führt zu einer Alteration der Schleimhaut und zur Appendizitis.
The aetiology of the childlike appendicitis is not generally known, but a motility disorder is discussed. The Interstitial cells of Cajal (ICC) are important for the motility and the development of the peristalsis of the colon. In some motility disorders the ICC are abnormaly distributed. The ICC of the human vermiform appendix has never been examined before.
We proved and analysed the ICC of the appendix with the mous-monoclonal antibody against c-kit, (NCL-cKit). We could not identify subtypes of ICC, as IC-SMP or IC-MP in the appendix. The IC-LM were reduced compared to the colon. The IC-CM were numerously and regularly distributed. There were no differences in the reduced incidence of ICC between normal vermiform appendix, acute inflamed and chronic inflamed appendicitis.
In conclusion and conformance with other observations the appendix has a physiological motility disorder and koprosthasis. Only if some influences of presumably additional cofactors (e.g. inflamation, lymphoid hyperplasia, obstruction), the koprosthasis is intensified, the mucosa is irritated and the appendicitis is developed.
Eine Rarefizierung der ICC und eine Veränderung ihrer Verteilung wurde bei einigen Motilitätsstörungen des Gastrointestinaltraktes beschrieben.71
Die Ätiologie der Appendizitis ist nicht genau verstanden. Die Beteiligung einer Motilitätsstörung an der Genese wird diskutiert.20
Mit Hilfe eines Vergleiches mit der bekannten Organisation und Funktion der ICC des Kolons sollten Rückschlüsse auf die Erregung der Muskulatur der Appendix gezogen werden. Es wurde der Versuch unternommen, anhand dieser strukturellen Erkenntnisse der Erklärung der Ätiologie der Appendizitis näher zu kommen.
Die Untersuchungen dieser Arbeit waren eingebettet in das universitäre Forschungsprojekt: „Untersuchungen zur Ätiologie der Appendizitis im Kindesalter“.
Es wurden zur Entstehung der Appendizitis verschiedene Erklärungsmodelle postuliert. Diese Modelle werden auch heute noch kontrovers diskutiert.20
Die aktuelle Inzidenz der Appendizitis in Europa und Nordamerika ist mit durchschnittlich 100 pro 100.000 Personenjahre anzusetzen.53
Nach Addiss beträgt das Risiko in den USA im Laufe eines Lebens appendektomiert zu werden für Frauen 23% und für Männer 12%.
Bei 7% der Frauen und bei 9% der Männer wurde dabei eine Appendizitis diagnostiziert.2
Die Appendizitis kann in jedem Alter vorkommen. Im Alter von 10 bis 19 Jahren wird ein signifikanter Inzidenzgipfel beobachtet, der doppelt bis vierfach über dem Durchschnitt anderer Altersgruppen liegt. Nach diesem Gipfel fällt die Inzidenz nahezu linear bis zum 40. Lebensjahr ab und pegelt sich auf einem konstanten Niveau ein.53
Die Appendizitis tritt bei Männern im Durchschnitt häufiger auf als bei Frauen. Das relative Risiko aus verschiedenen Inzidenzstudien variiert zwischen 1,18 und 1,97.53
Es konnte mehrfach eine familiäre Häufung der Appendizites beobachtet werden. Als mögliche Ursachen wurden gemeinsame Ernährungsgewohnheiten, genetische und immunologische Dispositionen sowie familiäre und anatomisch prädisponierende Veränderungen diskutiert.1,29,43
Die Bedeutung von ballaststoffarmer Nahrung wird in der Literatur kontrovers diskutiert.
Diese Theorie wurde durch eine Studie bestätigt, in welcher Kinder, die ballaststoffarm ernährt wurden, chronische Verstopfungen erlitten.58
Einige Studien fanden einen geringeren Anteil an Ballaststoffen in der Nahrung von Patienten, die eine Appendizitis entwickelten gegenüber einer Kontrollgruppe.6,13
Eine ballaststoffarme Nahrung verändert die bakterielle Flora im Gastrointestinaltrakt und fördert die Entstehung von Fäkolithen, die durch Obstruktion eine Appendizitis verursachen können.17,43
Beobachtungen, in denen die Inzidenz der Appendizitis bei Abnahme der ballaststoffreichen Ernährung durch zunehmende ökonomische Entwicklung bzw. Umsiedlung von ländlichen in industrialisierte Gebiete anstieg, stützten ebenfalls die Vermutung, dass durch die Ernährungsumstellung eine Appendizitis begünstigt wird.16,50
Trotz einiger Widersprüche häufen sich die Beobachtungen, dass ballaststoffarme Nahrung die Entwicklung einer Appendizitis begünstigt.
Für über 50 jährige Patienten wurde ein 6,5 fach höheres Risiko für eine Appendizitis bei Einnahme von nichtsteroidalen Antiphlogistika (NSAID) in einer Fallkontrollstudie beschrieben.19
In tierexperimentellen Studien wurde bewiesen, dass eine komplette Obstruktion der Appendix zu einer Appendizitis führt. So folgte der kompletten Ligatur der Appendix im Experiment eine akute Appendizitis.26,43,55
Der allgemein angenommene Mechanismus der Entstehung der Appendizitis beruht auf einer Erhöhung des Innendruckes durch eine Obstruktion.
Durch den Gewebeschaden entstehen Eintrittspforten für die physiologischen Darmkeime. Sie können eine Appendizitis durch die verminderte immunologische Resistenz aufgrund der Minderperfusion auslösen.26,55
Gewöhnlich werden als Gründe für eine Obstruktion Fäkolithen, Fibrosen, lymphoide Hyperplasien oder Fremdkörper aufgezählt.56
Der Erklärungsansatz zur Entstehung einer Appendizitis durch eine Infektion basiert auf der Vorstellung, dass durch eine bakterielle oder virale Infektion das lymphoide Gewebe in der Appendix hyperplasiert und das Lumen verschließt. Diese Obstruktion führt dann zur Appendizitis.43
Eine englische Arbeitsgruppe verficht die „Hygienehypothese“. Sie stellte die Änderungen der hygienischen Verhältnisse im 20. Jahrhundert in einen Zusammenhang mit der Inzidenz der Appendizitis.
Bisher konnten keine eindeutigen Daten über spezifische Infektionen und Keime erhoben werden, die für die Entstehung der Appendizitis verantwortlich sind.53
Man weiß aber, dass die Inzidenz der Appendizitis bei Virusepidemien, Gastroenteritiden und Amöbiasis erhöht ist.2,14,43
Einige bakteriologische Studien der normalen Appendix und der akuten Appendizitis zeigten, dass ein Gemisch von gewöhnlichen physiologischen Darmkeimen an der akuten Appendizitis beteiligt ist.11,57
Außer dem Modell der Obstruktion und der Hygienehypothese werden hypersensitive Prozesse in der Ätiologie der Appendizitis diskutiert.
Hypersensitive Prozesse bei erneuter Exposition mit diesen Antigenen führen bedingt durch das Schwartzman-Phänomen zu tiefen und über allen Regionen verteilten Nekrosen und zum Bild der ulzerös phlegmonösen Appendizitis.80
Eine neuere Studie aus dem Jahr 1997 vermutete eine allergische Reaktion vom Typ I als Ursache der Appendizitis.
Allerdings ist in dieser indischen Studie die Beteiligung von Parasiten nicht ausgeschlossen worden, die ebenfalls zu einer eosinophilen Reaktion führen kann.5
Tsuji et al fanden in der fokalen Appendizitis, also im appendizitischen Primäraffekt ein anderes Muster der zellulären Infiltration als in den späteren Entzündungsstadien.
Durch diese Studien wird deutlich, dass spezielle Immunreaktionen auf bestimmte Antigene in die Ätiologie der Appendizitis involviert sein können.
Vereinzelt wurde von Appendizitiden nach stumpfen Bauchtraumata berichtet.
Kleinere Fremdkörper können das Appendixlumen verlegen und zu einer Appendizitis führen. 40
In der Ätiologie der Appendizitis werden mehrere Modelle und Einzelfaktoren diskutiert, ohne das ein ganzheitliches Konzept besteht.
In der Analyse der ICC der Appendix vermiformis schien eine Möglichkeit zu liegen, zusätzliche Erkenntnisse über die Ätiologie der Appendizitis zu gewinnen.
Die ICC sind Zellen mesenchymalen Ursprungs, die erstmals von dem Neuroanatomen Ramón y Cajal 1893 beschrieben wurden.
Es wurde viel über die ICC in lichtmikroskopischen Studien diskutiert, bis durch elektronenmikroskopische Untersuchungen die ICC besser studiert werden konnten. Es wurde erkannt, dass die ICC spezielle interstitielle Zellen sind, die eine Zwischenstellung zwischen Nerven- und Muskelzellen einnehmen.
Nach der Einführung der immunhistochemischen Färbemethode mit Kit-ir wurde die Identifizierung der ICC erleichtert.
Der Goldstandard zur Identifizierung und Beschreibung der ICC ist die elektronenmikroskopische Untersuchung.
Seit der Einführung der immunhistochemischen Färbung mit Kit-ir im Jahre 1992 hat man eine hervorragende Methode zur Verfügung, um die ICC zu erforschen.
Die ICC besitzen einen länglichen schmalen Körper mit zwei bis fünf langen Fortsätzrn. Ihre Form ist meist sternen- oder spindelförmig und sie liegen parallel zu den Muskelfasern. Sie besitzen einen länglichen Zellkern und wenig Zytoplasma.
Sie sind im Ösophagus, Magen, Pylorus, Dünndarm, Dickdarm und Rektum nachgewiesen worden. Für die Appendix vermiformis fehlt bisher eine Beschreibung.
Vanderwinden ergänzte 2003 dieses Schema wie nachfolgend erläutert.60
Die IC(C)-CM sind ICC in der circulären Muskulatur. Die IC(C)-LM sind die ICC in der longitudinalen Muskulatur. Sie liegen parallel zwischen den Muskelzellen von Ösophagus, Magen und Kolon.
Die IC(C)-DMP sind ICC im tiefen muskulären Plexus (deep muscular plexus) zwischen der dickeren äußeren und der dünneren inneren circulären Muskelschicht des Dünndarms.
Die IC(C)-MP sind ICC um den Plexus myentericus (myenteric plexus) herum.
Die IC(C)-SMP sind ICC in der Grenze zwischen Submucosa und circulärer Muskulatur und stehen in enger Verbindung zum Plexus submucosus (submucosal plexus).
Die IC(C)-MP des Kolons befinden sich zwischen der Längs- und Quermuskulatur und umlagern den Plexus myentericus ohne ihn zu penetrieren. Sie bilden dabei ein dichtes Netzwerk.
Sie sind relativ wenig erforscht worden. Man weiß aber, dass sie zahlreich in dieser Region vertreten sind. Außerdem sind sie über gap junctions miteinander verbunden und können elektrische Erregungswellen an die benachbarten Muskelzellen weiterleiten.
Die ICC in der Appendix vermiformis werden in dieser Arbeit erstmals beschrieben. Ihr Studium in der Appendix erscheint nicht nur interessant, um die Entstehung der Appendizits zu erklären, sondern auch um die ICC in ihrer Organisation und Funktion besser zu verstehen.
Die ICC besitzen eine Schrittmacherfunktion im Gastrointestinaltrakt. An Tiermodellen konnte gezeigt werden, dass die ICC für die Entstehung der langsamen Erregungswellen für die phasischen Kontraktionen im Gastrointestinaltrakt verantwortlich sind. Diese langsamen Erregungswellen werden slow waves genannt und besitzen niedrige Frequenzen von 3 bis 10 Erregungen pro Minute und niedrige Amplituden von 10 bis 50 mV.
Nur bestimmte Gruppen der ICC besitzen diese Schrittmacherfunktion. Im Magen und Dünndarm generiert die Subgruppe IC(C)-MP die slow waves, während im Kolon die Subgruppe der IC(C)-SMP diese Funktion übernimmt. 41,54,61,65,67
Die ICC stehen mit den Synapsen des enterischen Nervensystems in enger Verbindung und besitzen eine Vielzahl von Rezeptoren für Neuropeptide und Neurotransmitter.60
Eine Rarifizierung und eine Verteilungsänderung der ICC konnte bei einer Vielzahl von Motilitätsstörungen beobachtet werden.71
Beim Morbus Hirschsprung ist ein Fehlen der slow waves im aganglionären Segment registriert worden, während die Anzahl der gefundenen ICC stark reduziert und das Netzwerk unterbrochen war
Bei der Hypo- und Dysganglionose des Kolons ist eine Rarefizierung der ICC beobachtet worden
Für die „idiopathic slow transit constipation“ zeigen zwei Studien eine normale Verteilung der ICC, während in einer anderen Studie eine verringerte Anzahl der ICC gefunden wurde.
Bei der Chagas-Krankheit wurde bei sechs Patienten mit einem Megakolon keine oder nur sehr wenige ICC gefunden
Bei sieben von zwölf Kindern mit hochgradiger anorektaler Malformation wurde eine veränderte Verteilung der ICC beobachtet
Eine Schädigung der ICC durch Makrophagen wurde bei der Colitis ulcerosa beobachtet
Bei der hypertrophischen Pylorusstenose wurde ebenfalls eine Rarefizierung der ICC neben anderen neuralen Elementen beobachtet. Diese Defizite waren nach Ausheilung durch Pyloromyotomie im Sinne einer restitutio ad integrum nicht mehr vorhanden
Weitere Veränderungen der ICC konnten bei der Achalasie, bei zwei Frühgeborenen mit idiopathischer neonataler Pseudoobstruktion, bei der chronisch intestinalen Pseudoobstruktion und beim „Tripple A“ Syndrom gefunden werden
Nachdem die Obstruktion behoben wurde, erschienen die Kit-ir positiven ICC oralwärts wieder normal verteilt.60
Entzündungsvorgänge wirken sich auf die ICC aus, obwohl die ICC auch eine aktive Rolle im Immunsystem spielen.60
Mastzellen und ICC scheinen bei Tieren wie beim Menschen stark zu interagieren.
Entzündungen mit Trichinella spiralis bewirkten eine morphologische und funktionelle Veränderung des ICC Netzwerkes.
Ultrastrukturelle Veränderungen der ICC im Kolon der Ratte wurden nach Exposition mit Ethanol und Essigsäure beobachtet.
Morphologische Veränderungen der ICC konnten bei der Colitis ulcerosa und beim Morbus Crohn des Menschen beobachtet werden.
Bei einem Patienten mit Typ 1 antinukleären Antikörpern war die Anzahl der ICC reduziert.
Die Kit-ir positiven ICC sind neben dem enterischen Nervensystem und den glatten Muskelzellen ein wichtiger und notwendiger Bestandteil, um die Erregung und die koordinierte Motilität des Gastrointestinaltraktes zu ermöglichen. Pathologische Untersuchungen zeigten die Beteiligung der ICC an verschiedenen Motilitätsstörungen.
Um die Funktion und die Pathophysiologie der ICC besser zu verstehen, ist es nötig, weitere Untersuchungen in allen Organen des Gastrointstinaltraktes durchzuführen.
Auf längere Sicht können durch besseres Verstehen der ICC neue pharmakologische Interventionsmöglichkeiten bei Motilitätsstörungen geschaffen werden, da die ICC durch ihre Rezeptorvielfalt und ihrer zentralen Rolle in der Erregung einen pharmakologischen Angriffspunkt bieten.35
Um die Ätiologie der Appendizitis zu erklären, wurden das Modell der Obstruktion, der Hygienehypothese, der Infektion und der hypersensitiven Reaktion entwickelt. Außerdem wurde der Einfluss mehrerer epidemiologischer Faktoren untersucht. Trotzdem konnte die Genese der Appendizits nicht hinreichend genau und widerspruchsfrei erklärt werden.
Die ICC sind funktionell für die Erregung und Koordination der Motilität des Gastrointestinaltraktes bedeutend. Bei einer Vielzahl von Motilitätsstörungen konnte eine Veränderung und Rarefizierung dieser Zellen beobachtet werden.
Daher sollen in dieser Studie die ICC in der Appendix vermiformis erstmals beschrieben werden. Ihre Organisation und Struktur soll in der normalen Appendix analysiert werden und mit der in derentzündeten Appendix verglichen werden, um eventuelle Unterschiede aufzudecken.
Folgende Hypothesen sollen in dieser Arbeit bewiesen oder widerlegt werden:
Die Appendix vermiformis weist im Vergleich zum Kolon eine Rarefizierung und eine unterschiedliche Organisation der ICC und ihrer Netzwerke auf.
Bei entzündlich veränderten Appendices ist die Dichte der ICC und ihrer Axone im Vergleich zu normalen und unveränderten Appendices verringert.
Es soll erstmals beschrieben werden, dass in der Appendix vermiformis des Kindes ICC vorhanden sind.
Wenn ja, sollen morphologische Unterschiede und Gemeinsamkeiten der ICC zwischen dem Kolon und der Appendix vermiformis analysiert werden. Zu diesem Vergleich wurden die Angaben über die ICC des Kolons aus der Literatur herangezogen.
Außerdem soll die Dichte der ICC und deren Axonen zwischen normalen Appendices und pathologisch veränderten Appendices analysiert und verglichen werden.
In dieser Studie wurden die Appendices von 28 appendektomierten Patienten histologisch aufgearbeitet. Diese waren zum Zeitpunkt der Appendektomie im Alter von sechs Monaten bis 17 Jahren.
In Rahmen unseres universitären Forschungsprojektes „Untersuchungen zur Ätiologie der Appendizitis im Kindesalter“ wurden retrospektiv 360 Fälle intensiv und genau nach klinischen Parametern und histologischen Analysen aufwendig aufgearbeitet. Die Patienten wurden aus einer chronologischen Liste ausgewählt. Die Reihenfolge dieser Liste entsprach der Reihenfolge, wie sie in der Klinik operiert wurden.
Aus dieser Population konnten nur 28 Fälle ausgewählt werden, die den zugrundegelegten Auswahlkriterien ohne Ausnahme und Abweichungen entsprachen. Die immunhistochemische Untersuchung zu den ICC war kostenaufwändig und zum Zeitpunkt der Studie nur in Brüssel durchführbar. Diese Gründe bedingten die Anzahl von 28 Fällen.
Die Patienten wurden anhand ihrer präoperativen Symptomatik und der postoperativen pathologischen Analyse in die vier Gruppen A-D eingeteilt (Siehe Tabelle 1, Gruppencharakterisierung).
Die klinischen Parameter wurden den Epikrisen und den OP-Berichten entnommen. Die pathologischen Diagnosen wurden im Routineverfahren des Paidopathologischen Institutes der Charité gestellt.
Desweiteren wurde eine Gruppe C mit akuten und eine Gruppe D mit chronisch-rezidivierenden Appendizitiden gebildet.
Sie bestand aus Patienten, die bei anderen Grunderkrankungen laparotomiert und aus prophylaktischen Gründen appendektomiert wurden. Diese Patienten boten keine spezifische Klinik einer Appendizitis und wurden aus anderen Gründen laparotomiert. Andere Gründe waren z.B. eine Mekoniumzyste oder ein Ovarialtumor.
In der pathologischen Analyse war diese Gruppe A unauffällig. Es fanden sich keine Zeichen einer akuten Entzündung, keine Periappendizitis, keine Perforation, keine Fibrose und keine Zeichen einer chronischer Entzündung
Die Patienten der Gruppe B wurden laparotomiert wegen des Verdachts auf Appendizitis. Folgende klinische Hinweise stützten die präoperative Diagnose der Appendizitis: Fieber, erhöhtes CRP, Leukozytose und typische Schmerzzeichen.
In der Analyse war die Gruppe B unauffällig. Es fanden sich keine Zeichen einer akuten Entzündung, keine Periappendizitis, keine Perforation, keine Fibrose und keine Zeichen einer chronischen Entzündung.
Die Patienten der Gruppe C wurden wie die der Gruppe B laparotomiert wegen des Verdachts auf eine akute Appendizitis. Folgende klinische Hinweise stützten die präoperative Diagnose der Appendizitis: Fieber, erhöhtes CRP, Leukozytose und typische Schmerzzeichen.
Die Analyse ergab die Diagnose der akuten Appendizitis mit Primäraffekt (Siehe Definition unten). Folgende Kriterien stützten diese Diagnose: mikroskopische Zeichen akuter Entzündung, keine Fibrose und keine Zeichen chronischer Entzündung.
Es wurde laparotomiert wegen des Verdachts auf Appendizitis mit folgenden Hinweisen: Fieber, erhöhtes CRP, Leukozytose, typischer Schmerz und rezidivierender Bauchschmerz.
Die histologischen Diagnosen lauteten chronisch-rezidivierende Appendizits. Es fanden sich mikroskopische Zeichen akuter Entzündung, Fibrose und Zeichen chronischer Entzündung.
Positive Symptomatik
Leichte Erhöhung der Körpertemperatur, rechtsseitiger Unterbauchschmerz, gespannte Bauchdecken, Schmerzwanderung von periumbilikal in den rechten unteren Quadranten; diese Merkmale besitzen die höchste Sensitivität und Spezifität 73
Erhöhte Leukozyten und erhöhtes CRP 27,31
Mikroskopische Zeichen akuter Entzündung: appendizitischer Primäraffekt nach Aschoff mit keilförmigen und granulozytären Infiltraten mit der Basis in den tiefen Wandschichten und Erosionen der Mukosa; Periappendizitis: Entzündung der Serosa und des Mesenteriolums; Perforation: Durchbruch der Ulzeration durch die Serosa; Fibrose: Ersatz des funktionellen Gewebes durch Bindegewebe;
Zeichen chronischer rezidivierender Entzündung: vermehrte lymphozytäre Infiltration, vermehrte Plasmazellen in der Submukosa („Sternenhimmel“) und Fibrose mit Bindegewebsnarben anstelle der Lymphfollikeln.12,56
Bei der akut entzündeten Appendix wurde das frühe Stadium des appendizitischen Primäraffektes gewählt. Die Analyse von weiter fortgeschrittenen Entzündungsstadien der Appendix würde eine Verfälschung in der Quantifizierung der Cajalzellen durch das Wandödem mit sich bringen.
Bei diesen Krankheiten bestand der Verdacht, dass die ICC in ihrer Anzahl oder ihrer Verteilung verändert sind. Dadurch wären die Ergebnisse dieser Studie verfälscht worden.
Patienten mit Colitis ulcerosa und anderen chronisch entzündlichen Darmerkrankungen, da ultrastrukturelle Veränderungen der ICC des Kolons bei Patienten mit Colitis ulcerosa beschrieben worden sind 59
Patienten mit bekannter Nahrungsmittelallergie, entzündlichen Darmerkrankungen, Peritonitis und Sepsis, da in Tierversuchen eine Veränderung der ICC durch eine Entzündung des umgebenden Gewebes beschrieben wurde 45
Patienten mit folgenden Motilitätsstörungen des Gastrointestinaltraktes, da bei diesen eine Reduktion der ICC beschrieben worden ist: chronische und juvenile idiopathische intestinale Pseudoobstruktion 36,79, Achalasie 28, „Tripple A“-Syndrom, Morbus Hirschsprung sowie Hypo- und Dysganglionose, Colitis ulcerosa 78,72, juvenile Pylorusstenose 70, anorektale Malformationen 38
Bei Patienten mit Chagas-Krankheit ist ein Verlust der ICC ebenfalls beschrieben 32
Die Patienten wurden nach den unter „Gruppen“ genannten klinischen und pathologischen Gesichtspunkten retrospektiv und standardisiert ausgewählt. Die verwandten OP-Berichte und Epikrisen stammten aus der Kinderchirurgischen Klinik der Charité.
Die pathologischen Diagnosen wurden im Routineverfahren des Paidopathologischen Institutes der Charité gestellt. Desweiteren wurden die Präparate nachbegutachtet, um standardisierte Diagnosen zu erhalten. Die Nachbegutachtung wurde von drei verschiedenen Personen (X;Y;Z) gleichzeitig durchgeführt.
Aus diesen Blöcken wurde von einer Person (X), an einem Tag und mit der gleichen Schneidevorrichtung der Firma Leica mit der Einstellung 7μm Schnitte auf L-Lysin beschichteten Objektträgern angefertigt.
Da die Färbung mit dem Kit-ir Antikörper im Paidopathologischen Institut der Charité aus technischen Gründen nicht durchführbar war, wurden diese Schnitte im Institut für Neurophysiologie der Freien Universität Brüssel, Belgien gefärbt. Das Institut steht unter der Leitung von Prof. S.N. Schiffmann. Der direkte Kooperationspartner im Institut war J. M. Vanderwinden, Ph. D., der über die ICC mehrere Forschungsarbeiten in renomierten Fachzeitschriften veröffentlichte.
In diesem Institut wurden die Präparate standardisiert mit Hife des C-Kit Horse-Antikörper gefärbt. Desweiteren sind die Präparate neu beschriftet und vermischt worden, um eine verblindete Auswertung zu gewährleisten.
In der pathologischen Abteilung des Deutschen Herzzentrums Berlin wurden freundlicherweise von Prof. Dr. med. Meyer einige technische Geräte zur Verfügung gestellt, mit denen eine digitale und computergestütze Analysemethode angewendet werden konnte. Diese technischen Geräte waren im Institut für Paidopathologie nicht vorhanden.
Die Rohdaten der Analyse sind dann abschliessend im Biometrischen Institut der Charité Berlin unter der Mithilfe von Fr. Dr. Küchler ausgewertet worden.
Zur computergestützten Auszählung der ICC und der Axone übertrug die am Mikroskop angeschlossene digitale Kamera die Bilder auf einen PC. Auf diesem PC konnte dann die Analyse der ICC in den erstellten Bildern beginnen.
Die Bilder sind mit Hilfe der Imaging- und Mess-Software „Easy Measure“ von Inteq Informationstechnik GmbH, Lindenhofstrasse 33, 12623 Berlin analysiert worden.
Die Verwaltung und Bearbeitung der erhaltenen Messwerte wurde mit Microsoft EXCEL und dem Datenverarbeitungsprogramm SPSS durchgeführt.
Für die Herstellung der Schnitte wurden mit L-Lysin beschichtete Objektträger der Firma DAKO, Poly-Prep TM Slides (Catalog No. P0425, LOT 041K4366, Sigma Diagnostics P.Q. Box 14508 St. Louis MO 63178 USA) benutzt.
Die Schnitte sind mit der Schneidevorrichtung Leica SM 2000 R von Leica Instruments 69226 Nussloch, Deutschland und einer Einstellung von 7μm gefertigt worden.
Um alle Präparate zu untersuchen, wurden folgende Kriterien zur Identifizierung der ICC festgelegt:
spezifische Anfärbung durch c-Kit-Antikörper, längliche und sternenförmige Form, Fortsätze in longitudinaler Achse, länglicher zentral gelegener Zellkern 22,68
Abgrenzung zu Mastzellen, die ebenfalls c-kit positiv sind, aber eine größere, eher rundliche Form und einen runden Nukleus haben
Die ICC wurden als vorhanden gewertet, wenn mindestens in einer Region alle oben genannten Kriterien erfüllt waren. Wenn in keiner der zehn Regionen ICC gefunden worden sind, wurden die ICC als nicht vorhanden gewertet.
Ob die Analyse positiv oder negativ war, wurde in einer Tabelle vermerkt.
Die Strukturen der ICC sind in der Appendix vermiformis noch nicht beschrieben worden. Sie wurden aber im Kolon des Menschen mehrfach untersucht. Aufgrund der anatomischen Verwandtschaft der Appendix zum Kolon diente die schon untersuchte Struktur der ICC im Kolon als Grundlage dieser Untersuchung.
Die IC(C)-SM bilden mit ihren Fortsätzen ein dichtes Netzwerk an der Grenzschicht der Ringmuskulatur zur Submucosa des proximalen Kolons. Eine äquivalente Grenzschicht existiert in der Appendix und konnte deshalb zur Analyse der IC(C)-SM herangezogen werden.
Die IC(C)-CM und die IC(C)-LM des Kolons sind gleichmässig in den beiden Muskelschichten der Tunica muscularis verteilt und liegen parallel zu den Muskelzellen. In der Appendix konnten diese Zellen in der Längs- und Ringmuskulatur getrennt untersucht werden.
Anhand dieser Charakterisierung wurden unter dem Mikroskop, in allen 28 Präparaten, in zehn verschiedenen Regionen des Längsschnittes und in verschiedenen Vergrösserungen nach den Subtypen gesucht.
In diesem Teil der Arbeit wurden die ICC und ihre Fortsätze, die das kommunizierende Netzwerk bilden, quantifiziert.
Dazu wurde die Dichte der IC(C)-CM und -LM in der Längs- und Ringmuskulatur bestimmt. Außerdem wurde die Dichte der quer angeschnittenen Fortätze in der Ringmuskulatur analysiert. Die Dichte der längs getroffenen Axone in der Längs- und Ringmuskulatur der Tunica muscularis wurde ebenfalls bestimmt.
Im nächsten Schritt wurde bei 200facher Vergrößerung die obere Horizontale des Kamerafensters an die äußere Grenzschicht der longitudinalen Muskelschicht gelegt. Das Gesichtsfeld erstreckte sich damit von der äußeren Grenzschicht der Muscularis propia longitudinales lumenwärts.
Die Breite des Gesichtsfeldes wurde ausgemessen und für alle weiteren Messungen auf 330 μm festgelegt, da sie für jede Messung eine Konstante blieb. Dann ist die Höhe der longitudinalen Muskulatur und die Höhe der circulären Muskulatur bestimmt worden. Anhand dieser Längenmaße konnte der für die Berechnung der Dichte notwendige Flächeninhalt der Muskelschichten errechnet werden (siehe Abbildung 3).
In diesem Gesichtsfeld wurden folgende fünf Merkmale analysiert.
Abmessung der Länge der längsgetroffenen Axone der Längsmuskulatur und anschließende Bildung der Summe
Abmessung der Länge der längsgetroffenen Axone der Ringmuskulatur und anschließende Bildung der Summe
Zählung der IC(C)-LM in der Längsmuskulatur
Zählung der IC(C)-CM in der Ringmuskulatur
Zählung der quer getroffenen Axone in der Ringmuskulatur
Nun wurden die ICC Subtypen IC(C)-LM und -CM in der Longitudinalmuskulatur und in der Ringmuskulatur gezählt (siehe Abbildung 5).
Im letzten Schritt wurden die quer getroffenen Axone in der Ringmuskulatur ausgezählt (siehe Abbildung 6).
Die zehn verschiedenen Gesichtsfelder wurden dem longitudinalem Verlauf der Appendix vermiformis entsprechend gewählt. Beginnend circa 5mm von der Spitze derAppendix entfernt wurde dazu ein Gesichtsfeld nach dem anderen Richtung Basis eingestellt. Der Abstand betrug eine geschätzte Gesichtsfeldbreite (siehe Abbildung 7).
Die folgenden biometrischen Angaben sind für die quantitative Analyse der ICC relevant.
In dieser Studie wurden 28 Präparate auf fünf Merkmale untersucht. Jedes Merkmal wurde durch die 10 Messwiederholungen 280 mal erfasst. Die 28 Patienten waren auf vier Gruppen verteilt. Aufgrund dieser Charakteristika sind die Daten unter Verwendung einer zweifaktoriellen Varianzanalyse ausgewertet worden, die sowohl der Analyse der Gruppen als auch der fünf Merkmale gerecht wurde.
„Longitudinal“ bezog sich in dieser Untersuchung auf die sich örtlich ändernden Messwiederholungen pro Präparat.
Da es sich um einen Vergleich unter den Gruppen handelte, ergaben sich ordinalverteilte Daten. Für ordinalverteilte Daten gilt der Median und das Konfidenzintervall.
Um eventuelle Gemeinsamkeiten von Merkmalen zwischen den Gruppen festzustellen, wurde eine grafische Auswertung mittels Boxplots angefertigt. Die Boxplots geben mit Hilfe des Medians, den Interquartilspannen und den Perzentilen Auskunft über die Beschaffenheit der Daten. Somit konnten Aussagen über eventuelle Gemeinsamkeiten getroffen werden.
Die immunhistochemische Methode identifizierte zwei verschiedene Typen C-kit positiver Zellen in der Appendix vermiformis.
Die als Mastzellen identifizierten C-kit positiven Zellen hatten einen runden Zellkörper und waren größer als die ICC. Sie besaßen einen runden und zentral gelegenen Nukleus (siehe Abbildung 8).
Es konnten in 28 Präparaten ohne Ausnahme ICC identifiziert werden. Die ICC waren nicht nur in einer, sondern in allen der 10 Regionen jedes Präparates präsent.
Bei der Analyse fiel auf, dass die ICC nicht regelmäßig und homogen verteilt waren, sondern oft lückenhaft und unregelmäßig. Zwischen Bereichen mit vielen ICC fanden sich Bereiche mit auffallend weniger Zellen.
Während die IC(C)-SM und die IC(C)-MP nicht nachgewiesen werden konnten, sind die IC(C)-LM und -CM in der Tunica muscularis immer vorhanden gewesen.
Die IC(C)-SM und deren Netzwerk waren in keinem der untersuchten Präparate zu finden. Es konnten keine C-kit positiven ICC an der Grenze der Ringmuskulatur zur Submucosa regelmäßig identifiziert werden. Einzelne Zellen in dieser Region schienen eher die randständigen IC(C)-CM der Ringmuskulatur zu sein.
Zwischen der Ring- und Längsmuskulatur waren in keinem der Präparate IC(C)-MP zu beobachten. In dieser Region waren die C-kit positiven Zellen abwesend. Ebenso waren keine angeschnittenen Dendriten in dieser Region identifizierbar.
Zwischen den Muskelzellen in der Tunica muscularis externa und interna sind in jedem Präparat die C-kit positiven IC(C)-LM und -CM mit ihren länglichen oder sternenförmigen Zellkörpern und den Dendriten zu erkennen gewesen. Die Zellen lagen parallel zu den Muskelzellen.
In der Längsmuskulatur waren die IC(C)-LM selten anzutreffen. Sie waren nicht in jedem Gesichtsfeld vorhanden. Sie waren vereinzelt und nicht in regelmäßigen Abständen vorzufinden. Die IC(C)-LM im Längsschnitt hatten meist zwei dendritische Axone an den Enden ihres längliche Körpers. Diese Axone sind zum Teil über größere Strecken längs angeschnitten dargestellt worden. Diese Axone konnten aber nur vereinzelt und nicht regelmäßig identifiziert werden.
Weitere C-kit positive ICC konnten weder in der Mucosa, in der Submucosa, noch in der Subserosa ausfindig gemacht werden.
Während die IC(C)-LM und -CM nachweisbar waren, konnten die IC(C)-SM und IC(C)-MP in diesen 28 Appendices nicht gefunden werden. Die IC(C)-L und -CM und ihre Fortsätze konnten identifiziert werden. Sie schienen jedoch nur lückenhaft ausgeprägt zu sein.
Weitere C-kit positive ICC, die nicht dem oben genannten Schema (Vanderwinden) zugeordnet werden konnten, sind nicht beobachtet worden.
In Spalte eins und zwei stehen die Patientennummern und die oben beschriebenen verschiedenen Gruppen. In Spalte drei sind die zehn Messwiederholungen der jeweiligen Patientennummer erfasst. Die Spalte vier enthält die Dichte der Axone der Längsmuskulatur in μm/μm2. In Spalte fünf steht die Dichte der Axone der Ringmuskulatur in μm/μm2 . In den Spalten sechs und sieben stehen die Dichten der IC(C)-LM und –CM der Längsmuskulatur und Ringmuskulatur in Zellkernanschnitte/μm2 . Die Spalte acht enthält die Dichte der quergetroffenen Axone der Ringmuskulatur in Anschnitte/μm2.
Es konnte weiterhin analysiert werden, ob in den Messwiederholungen Effekte auftraten, d.h. ob die sich örtlich ändernden Messwiederholungen schwankende Ergebnisse oder Tendenzen zeigten.
Eventuelle Wechselwirkungen zwischen den Gruppen und den Merkmalen sind mit dieser Methode ebenfalls untersucht worden.
Die p-Werte für die Gruppenunterschiede waren für alle Merkmale wesentlich größer als 0,05. Daraus ist abzuleiten, dass es keine signifikanten Unterschiede zwischen den Gruppen A bis D in den fünf erfassten Merkmalen gab.
Somit konnten keine Unterschiede in der Dichte der ICC und der Dichte der Axone zwischen den 28 Appendices festgestellt werden.
Effekte oder Tendenzen in den Messwiederholungen konnten nicht festgestellt werden. Die p-Werte für die Messwiederholungseffekte lagen weit über 0,05.
Die ICC und die Axone zeigten kein unterschiedliches Verhalten in den Messwiederholungen.
Da die p-Werte für die Wechselwirkungen zwischen den Gruppen und den Variablen ebenfalls weit über 0,05 liegen, sind keine signifikanten Wechselwirkungen anzunehmen.
Es handelt sich um Boxplots mit dem Median (schwarzer Querbalken) und den beiden Quartilen (rotes Feld), in denen 50% der Messwerte liegen. Zwischen der 50. und 75. Perzentile liegen die Werte, die durch einen schwarzen Kreis gekennzeichnet sind. Jenseits der 75. Perzentile liegendie Werte, die durch ein schwarzes Kreuz gekennzeichnet sind.
Auf der Abszisse sind in allen Grafiken die Gruppen A bis D abgebildet. Die Gruppen setzten sich wie unter „Gruppen“ beschrieben wie folgt zusammen:
Gruppe A: keine Symptome bei unauffälligem pathologischen Befund
Gruppe B: Symptome bei unauffälligem pathologischen Befund
Gruppe C: Symptome bei akuter Appendizitis im pathologischen Befund
Gruppe D: Symptome und pathologischen Befund einer chronisch rezidivierenden Appendizitis
Auf der Ordinate sind die jeweiligen Merkmale abgetragen worden. Die Einheit der Ordinate ist der Legende zu entnehmen.
Die fünf Merkmale wiesen wie im SAS-Macro gezeigt keine signifikanten Unterschiede in den Gruppen auf.
Mediane der vier Gruppen alle um ca. 0,5 μm/μm2. Die beiden Quartile der Gruppen unterscheiden sich nicht signifikant. Die Axondichte in der Längsmuskulatur wies in den vier Gruppen keine Unterschiede auf. (siehe Abbildung 10)
In den Abbildungen 12 und 13 sind die Boxplots für die Dichte der IC(C)-LM und -CM in den beiden Muskelschichten der Tunica muscularis zu sehen. Die Mediane liegen um ca. 0,01-0,02 IC-IM/μm2 bzw. 0,05 IC-IM/μm2. Die Quartilen ähneln sich.
Die Dichte der quergetroffenen Axone in der Ringmuskulatur unterschied sich ebenfalls nicht in den vier Gruppen, wie der Abbildung 14 zu entnehmen ist. In diesen Boxplots liegen die Mediane um ca. 0,15-0,2 Querschnitte/μm2 verteilt. Die Quartilen haben eine annähernd gleiche Spannbreite. Somit waren signifikante Unterschiede nicht erkennbar.
Die in den Präparaten der Appendix vermiformis nachgewiesenen C-kit Antikörper positiven Zellen erfüllten die morphologischen Kriterien der Interstitial cells of Cajal. Die beobachteten ICC hatte einen länglichen und schmalen Körper mit zwei bis fünf langen Fortsätzen Ihre Form war meist sternen- oder spindelförmig und sie lagen parallel zu den Muskelfasern. Sie besaßen einen länglichen Zellkern und wenig Zytoplasma. 22
Die ICC waren in allen 28 Präparaten und in jedem Bildausschnitt präsent und sind damit als Struktur in der Appendix vermiformis nachgewiesen.
Während die intramuskulären IC(C)-LM und –CM dargestellt wurden, konnten die zwei wichtigen funktionellen Subgruppen der IC(C)-SMP und IC(C)-MP in der Appendix nicht identifiziert werden.
In keinem der 28 Präparate wurden IC(C)-SMP bzw. deren Dendriten identifiziert. Die IC(C)-SMP, die rund um den Plexus submucosus des Kolons verteilt sind, sind in der Appendix vermiformis des Menschen nicht nachgewiesen worden.
Sanders berichtete von negativen Auswirkungen auf den gerichteten Transport bei einem Fehlen der Schrittmacherzellen im Gastrointestinaltrakt. Obwohl neuronale Reflexe des enterischen Nervensystems zum Teil den Verlust der slow waves kompensieren, entsteht ein erhebliches Defizit in der Motilität.62
Wenn man das Erregungsprinzip des Kolons als Vergleich heranzieht, besitzt die Appendix keine Schrittmacherzellen. Somit dürften keine slow waves existieren. Der Verlust der IC(C)-SMP kann auf eine Motilitätsstörung mit Störungen der Peristaltik und reduziertem Stofftransport in der Appendix deuten.
Im Kolon befinden sich diese zwischen der Längs- und Quermuskulatur und umlagern den Plexus myentericus ohne ihn zu penetrieren. Sie bilden dabei ein dichtes Netzwerk.
Der intermuskuläre Raum zwischen der Quer- und Längsmuskulatur, wie ihn Meier-Ruge für das Kolon beschrieb, enthält neben Elementen des enterischen Nervensystems auch eine kräftigere Bindegewebsschicht.77
Die Ganglien des myenterischen Plexus der Appendix sind nach Hanani über meistens drei Ebenen in Subplexi organisiert, die sich in der circulären und longitudinalen Muskulatur befinden.33
Die Strukturen, in denen sich die IC(C)-MP des Kolons befinden, sind in der Appendix anders organisiert.
Da die Ganglien des Plexus myentericus anders verteilt sind als im Kolon, kann auch eine andere Organisation der IC(C)-MP in der Appendix vermiformis vermutet werden. Die IC(C)-MP stehen als Funktionseinheit mit diesen Ganglien in enger Verbindung.72
Um diese Organisation der IC(C)-MP zu studieren, kann man in einer nachfolgenden Studie die Ganglien des myenterischen Plexus und die ICC parallel in den gleichen Appendixpräparaten anfärben.
Die Funktion der IC(C)-MP rund um den myenterischen Plexus des Kolons ist weitgehend unklar. Man vermutet aufgrund der Lokalisation, dass sie die Erregungen der beiden Muskelschichten koordinieren und im Zusammenspiel der Muskulatur eine wichtige Funktion spielen.60
Ein Verlust der IC(C)-MP in der Appendix könnte somit auf eine fehlende oder eingeschränkte Koordinationsfähigkeit der Längs- und Ringmuskulatur hinweisen.
In der Appendix vermiformis des Kindes konnten die IC(C)-LM und -CM identifiziert werden. Sie wurden wie im Kolon in die Ring- und Längsmuskulatur eingebettet gefunden und lagen parallel zu den Muskelzellen. Sie besaßen die für die ICC typische Zellmorphologie.
In der Ringmuskulatur waren sie zahlreich in jedem Gesichtsfeld anzutreffen. Ihre Verteilung erschien aber teilweise lückenhaft. Zwischen den Muskelzellen waren die angeschnittenen Dendriten der ICC zu erkennen. Diese Dendriten hatten eine regional unterschiedliche Dichte.
Seltener ließen sich die IC(C)-LM in der Längsmuskulatur der Appendix identifizieren. Sie kamen nicht in jedem Gesichtsfeld vor. Somit erschien die beobachtete Dichte der IC(C)-LM in der Längsmuskulatur der Appendix wesentlich kleiner als im Kolon, da die IC(C)-LM im Kolon wesentlich dichter und regelmäßiger anzutreffen sind.71,72
Eine quantitative Verringerung der ICC gegenüber Kontrollpatienten wurde bei Störungen der Motilität des Gastrointestinaltraktes beobachtet, wie z.B. beim Morbus Hirschsprung, der Hypo- und Dysganglionose, der Chagas-Krankheit, der Colitis ulcerosa, der Achalasie und der juvenilen Pylorusstenose.71,72
Die erste aufgestellte Hypothese dieser Studie konnte somit bestätigt werden. Die Appendix vermiformis weist im Vergleich zum Kolon eine Rarefizierung und einen unterschiedlichen Aufbau der ICC und dessen Netzwerk auf, denn die IC(C)-SMP und die IC(C)-MP konnten weder in den normalen noch in den entzündeten Appendices ausfindig gemacht werden und die IC(C)-LM und CM erschienen teilweise rarefiziert.
Das bedeutet, dass die Appendix keine Schrittmacherzellen und Koordinationszentren für die Erregung hat. Somit könnte ein grundsätzliches Defizit an Erregungselementen im Vergleich zum Kolon bestehen, welches zu Motilitätsstörungen führt.
In verschiedenen pathophysiologischen Untersuchungen wurden dieKontraktion der Appendix oder von Appendixstreifen unter dem Einfluss verschiedener Pharmaka in vitro beobachtet. Es konnten Kontraktionen verschiedener Qualität und zum Teil auch Spontanaktivitäten der Muskulatur beobachtet werden. In keiner dieser Studien wurde aber eine Peristaltik der Muskulatur beobachtet.4,42,48
Kujath berichtete in seinen elektrophysiologischen Experimenten mit in vitro untersuchten Appendixstreifen von lokal unterschiedlichen Kontraktionsstärken. Besonders fiel auf, dass sich verschiedene Abschnitte der gleichen Appendixstreifen abweichend stark kontrahierten.
Es war aber nicht erklärbar, warum auch in den Normalgruppen, die frei von Fibrose und ohne abgelaufene Entzündungen waren, dieselben lokal schwankenden Messwerte der Kontraktionen beobachtet wurden.41
Diese regionalen Veränderungen können als Hinweise auf eine lokale unterschiedliche muskuläre Dysfunktion durch Erregungsdefizite gedeutet werden. Besonders die regionalen Unterschiede in der Normalgruppe können Ausdruck der fehlenden ICC mit den Schrittmacher- und Koordinatonszentren sein.
M. Baggot postulierte in den Ausführungen über die Ätiologie der Appendizitis, dass die Entwicklung von Muskelspasmen und muskulärer Hypertonie zu Fehlfunktionen der Bewegungen führt und es daraufhin zur Appendizitis kommen kann.9
Eine theoretische Erklärung für diese Beobachtungen könnte folgende sein.
Obwohl lokale neuronale Reflexe zum Teil kompensierend wirken, reduziert der Verlust der slow waves die myogene Regulation und hebt die Koordination der Erregung auf. Darunter konnte man eine negative Auswirkung auf den gerichteten Stofftransport beobachten.62
Beim Entfernen von ICC aus Schrittmacherregionen konnte eine Depolarisation der Muskulatur mit einer Erhöhung des Grundtonus und der Wandspannung beobachtet werden, die zu einer Behinderung des Stofftransportes führte.62
Westphal beschrieb weiterhin, dass sich das proximale Drittel der Appendix wesentlich stärker kontrahierte und sich immer vollständig entleerte, während die distalen zwei Drittel wesentlich schwächer und insuffizienter kontrahierten und sich oft nicht entleerten.76
Da sich die untersuchten Abschnitte der Appendix mit den rarefizierten ICC dieser Studie in dem distalen Drittel befanden, welches sich insuffizient entleerte, werden die morphologischen Ergebnisse dieser Studie und die Schlussfolgerung der motilen Dysfunktion gestützt.
Westphal beschrieb zwar Muskelspasmen und Entleerungsstörungen seiner untersuchten Appendices, jedoch auch ein vollkommen anderes Bewegungsmuster, als es vom Kolon bekannt ist.
Diese Appendices zeigten keine Peristaltik wie das Kolon, sondern bewegten sich unter Streckung und Stauchung des gesamten Organes.
Laut Hanani ist der Plexus myentericus der Appendix anders organisiert als in anderen Teilen des Gastrointestinaltraktes, wie zum Beispiel dem Kolon. Er fand Nerven und Neurone in der circulären und longitudinalen Muskulatur sowie zwischen ihnen. Diese Ganglien waren in verschiedenen Ebenen zu meistens drei Netzwerken organisiert, so dass der myenterische Plexus der Appendix in Subplexi unterteilt ist.33
Wenn die Ganglien des enterischen Nervensystems in der Appendix anders organisiert sind als im Kolon, ist es möglich, dass die ICC, die mit den Ganglien interagieren, ebenfalls anders organisiert sind. Ein anderes Verteilungsmuster der erregenden Strukturen könnte eine abweichende Erregung und Bewegung des Organs bedingen.
Sie diskutiert ein im Vergleich zum Kolon rarefiziertes und nicht mehr funktionfähiges Bindegewebsskelett der Appendix, das nur noch segmental vorhanden ist.
Wie bei der Desmose des Kolons ist es der Muskulatur der Appendix nicht möglich, an ein funktionsfähiges Bindegewebsskelett anzusetzen und somit die entwickelte Kraft zielgerichtet auf das Organ zu übertragen.77
Die Rechnung mit dem SAS-Macro von Brunner erbrachte keine signifikant unterschiedlichen Dichten der ICC zwischen der normalen Appendix, der akuten und der chronisch rezidivierenden Appendizitis.
In der grafischen Analyse konnten ebenso keine Unterschiede zwischen den Dichten festgestellt werden. Die grafischen Darstellungen ließen zusätzlich vermuten, dass sich die Dichten in den vier Gruppen annähernd gleich verhalten.
Dieser Zusammenhang konnte mit der senstiven SAS-Macro Berechnung untersucht werden. Das SAS-Macro von Brunner ist gerade für Analysen longitudinaler Daten mit geringen Populationen geeignet und ist fähig, Tendenzen in kleinen Kollektiven nachzuweisen.15
Die Bildung einer Alternativhypothese, dass alle Präparate eine gleiche Dichte der ICC besitzen, konnte unter Berücksichtigung der grafischen Analyse gestützt werden. Die ICC und deren Netzwerke verhalten sich somit in der normalen Appendix, der akuten und der chronisch rezidivierenden Appendizitis annähernd gleich.
Da bei vielen Motilitätsstörungen eine Rarefizierung der ICC gegenüber Kontrollpatienten beobachtete wurde, muss eine Rarefizierung der ICC mit einer Motilitätsstörung einhergehen. Da die entzündeten Appendices in dieser Studie keine Rarefizierung der ICC gegenüber den normalen Appendices aufwiesen, ist ein Unterschied in der Motilität zwischen ihnen auszuschließen.
Diese Aussage verwundert, da in der Diskussion um die Ätiologie die Motilitätsstörung eine Rolle spielt. In diesem Zusammenhang erscheinen die Ergebnisse zunächst fraglich.
Wenn die ICC und die Netzwerke in der gesunden Appendix schon rarefiziert und wahrscheinlich funktionell eingeschränkt sind, dann sind Unterschiede zwischen der gesunden und der entzündeten Appendix vermiformis nicht mehr zu erwarten. Denn wenn die normale Appendix vermiformis eine motorische Dysfunktion besitzt, hat die entzündete ebenfalls eine. Somit sind die Ergebnisse erklärbar.
Da das Eregungsdefizit bei gesunden wie bei entzündeten Appendices zu finden ist, scheint es nicht der Faktor zu sein, der eine Appendizitis auslösst.
Die durch Obstruktion bedingte intraluminale Druckerhöhung, die sich auf die Wandspannung auswirkt, soll den Perfusionsdruck reduzieren und eine Ischämie erzeugen. Die ischämiebedingten Mukosaschäden fördern eine Einwanderung der Darmkeime und eine Entzündung. Die Ischämie verhindert weiterhin eine suffiziente Immunabwehr und ermöglicht damit das Fortschreiten der Entzündung.20
Diese herkömmliche Theorie zur Erklärung der Ätiologie der Appendizitis durch Obstruktion ist eher unwahrscheinlich.
Sie fanden in fast allen untersuchten phlegmonösen Appendizitiden keine intraluminale Druckerhöhung. Lediglich in den gangränösen konnten regelmäßig Druckerhöhungen gemessen werden, die auf den fortschreitenden Entzündungsprozess zurückgeführt und nicht als Ursache gewertet wurden.7,8
Bei der Obstruktionstheorie zur Ätiologie der Appendizitis ist eine intraluminale Druckerhöhung für ihre Entstehung jedoch notwendig. Die Obstruktion konnte also nicht alleinige Ursache dieser phlegmonösen Appendizitiden sein.
Chang beschrieb lediglich in 6 % von 3000 untersuchten Appendizitiden eine lymphatische Hyperplasie. Auch die Obstruktion durch Kotsteine wurde in dieser Studie nur selten gefunden. Eine lymphatische Hyperplasie oder Kotsteine können also nicht die alleinige Ursache einer Obstruktion sein.21,30
Kotsteine sind außerdem häufig in normalen Appendices zu finden, ohne dass sie Entzündungszeichen aufweisen. In einer Studie wurden z.B. in 27% der Appendices aus Autopsien Kotsteine gefunden. In keiner dieser Appendices fanden sich jedoch Entzündungszeichen.3
Diese Studien lassen den Schluss zu, dass eine Obstruktion des Lumens durch Kotsteine oder andere beschriebene Substrate nicht alleiniger Auslöser der Entzündung sein kann.
Die im vorherigen Kapitel beschriebene motorische Dysfunktion der Appendix mit den Muskelspasmen könnte jedoch eine Obstruktion verursachen. Diese Muskelspasmen wären besonders folgenreich an der Basis der Appendix, indem sie das Lumen abschnüren und eine Obstruktion verursachen könnten.
Diese funktionelle Obstruktion hätte dann kein substantielles Korrelat, wie Kotsteine oder Fibrosen und wäre in der makroskopischen Analyse nicht nachweisbar. Es sei denn, man könnte eine muskuläre Hypertrophie als Folge des Spasmus der Appendixwand nachweisen.
Im Experiment zeigte sich nach experimenteller Entfernung von ICC eine Zunahme des Muskeltonus und derMuskelspasmen im Gastrointestinaltrakt. 62 Die gefundene Rarefizierung der ICC in der Appendix können ein morphologisches Korrelat zu diesen beobachteten Muskelspasmen sein.
Fraglich bleibt nur, ob die Spasmen effizient genug sein könnten, um das Lumen zu obstruieren und eine Verlegung herbeizuführen. Vielleicht gibt es ähnliche Mechanismen wie bei der hypertrophen Pylorusstenose, an deren Genese die ICC ebenfalls beteiligt sind. 70 Dies wäre in weiterführenden Untersuchungen zu klären.
Die Ergebnisse dieser Studie fügen sich in die Diskussion um die Obstruktion ein. Sie werden durch die vorangestellten Überlegungen gestützt, denn sie bieten einen neuen Erklärungsansatz für die Obstruktion und der Genese der Appendizitis.
Eine motile Dysfunktion kann durch Wandstarre oder Bewegungsarmut mit gefolgter lokaler Stase des Nahrungsbreies zu einer Förderung von Prozessen führen, die eine lokale Entzündung auslösen, denn eine Stase des Nahrungsbreies hätte sicherlich negative Einflüsse auf die bakterielle Flora und Besiedlung der Appendix.
Es ist nicht auszuschließen, dass das lokal verweilende Gemisch aus Bakterien, Nahrungsbestandteilen und Sekreten Irritationen und Entzündungsreaktionen in der Mucosa hervorruft.
Für die Beteiligung lokaler Prozesse sprechen die Primäraffekte im Anfangsstadium der Appendizitis. Sie sind Zeichen lokaler Entzündungsreaktionen, die den Beginn der Appendizitis markieren und in jedem Frühstadium der Appendizitis zu finden sind.56
Sisson beschrieb den frühen oberflächlichen Mucosaschaden im zeitlichen Ablauf der Appendizitis, der ebenfalls auf lokale Prozesse hinweist.64
Sie können Zeichen der lokalen Entzündungsprozesse, Irritationen und der Immunantworten sein, die durch das an der Mucosa verweilende Gemisch aus Bakterien, Nahrungsbestandteilen und Sekreten hervorgerufen werden.
Stelzner behauptete schon 1972, dass in der Appendix aufgrund ihrer anatomischen Besonderheiten eine leichte Entzündungsreaktion folgenschwer ist. Sie ist nicht dehnbar, hat viele eng gelagerte Lymphfollikel und nur eine Endarterie zur Blutversorgung. Sie ist somit den Anforderungen, die die Verdauung an sie stellt, nicht gewachsen und anfällig für eine Entzündung.66
Eine Stase könnte also die Ursache von lokalen Entzündungsprozessen sein, die die Entwicklung einer Appendizitis fördern.
Die fehlenden Subgruppen der ICC können aber die beschriebene motile Dysfunktion verursachen. Da die ICC zwischen der normalen und der entzündeten Appendix keine Unterschiede aufwiesen, ist ein Unterschied in der motilen Dysfunktion zwischen ihnen unwahrscheinlich. Die normale und die entzündete Appendix sind somit gleichermaßen funktionell gestört.
Jede Appendix ist aufgrund der motilen Dysfunktion aber anfällig für eine verstärkte Koprostase, die eine Appendizitis auslösen kann. Dies könnte man dann als pathologische Koprostase kennzeichnen.
Es müssen also noch andere Faktoren existieren, die die Koprostase über einen kritischen Punkt hinaus fördern und zur Auslösung einer Appendizitis führen.
Unter spezifischen und unspezifischen Infektionen wurde eine erhöhte Rate an Appendizitisfällen beobachtet.2,14,37,43
Die Infektion führt zu einer leichten Hypertrophie der Lymphfollikel. Die hypertrophierten Lymphfollikel fördern den intraluminalen Platzmangel, da die Appendix nicht dehnbar ist.
Die absolut signifikante Häufung der Appendizits bei Kindern 53, bei denen das lymphatische Gewebe physiologisch und obligat hypertrophiert ist und dadurch ein ständiger intraluminaler Platzmangel vorhanden ist, ist ein bedeutender Hinweis auf die Beteiligung der hypertrophierten Lymphfollikel an der Entstehung zusätzlicher Koprostase und der Genese der Appendizitis.
Die Hygienehypothese beschreibt eine Zunahme der Inzidenz der Appendizitis aufgrund verbesserter hygienischer Verhältnisse im 20. Jahrhundert bei einer Zunahme von viralen Erkrankungen gegenüber bakteriellen.10
Es wurde gezeigt, dass es unter verschiedenen Infektionen zu einer Zunahme der Inzidenz der Appendizitis kam. Die Entzündung der Appendix unter verschiedenen Erregern spricht für eine allgemeinen Mechanismus und nicht für einen spezifischen Entzündungsmechanismus der einzelnen Erreger. Da unter allen Infektionen eine Reaktion des lymphatischen Gewebes der Appendix wahrscheinlich ist, kann der Hypertrophie des lymphatischen Gewebes in der Appendix eine wichtige Rolle in der Genese zukommen.
Die Lymphfollikel der Appendix sind dicht gelagert. Die Appendix ist zu keiner Ausdehnung fähig. Somit würde schon eine leichte lokale Vergrößerung der Lymphfollikel eine Zunahme des intraluminalen Platzmangels und der Stase bedeuten. Schon eine leichte lymphatische Hypertrophie könnte somit eine Appendizitis auslösen.
Die lymphatische Hypertrophie könnte selbst bei geringer Ausprägung in der anfälligen Balance des Stofftransportes in der Appendix ein entscheidender Faktor in der Genese der Appendizitis sein.
Die Sensibilisierung und allergische Reaktion gegen bestimmte Nahrungsbestandteile wird von einigen Autoren als Ursache einer Appendizitis angesehen. 5,69,80
Bei erneutem Kontakt liegt das Antigen durch die Stase wieder längere Zeit der Mucosa an und verstärkt die Immunantwort.
Somit begünstigt die Stase eine hypersensitive Reaktion. Außerdem kann aufgrund der hypersensitiven Immunreaktion das lymphatische Gewebe der Appendix ebenfalls hypertrophieren und die Entwicklung einer Appendizitis begünstigen. Somit begünstigt die Immunreaktion die Stase.
Einige Fremdkörper können sicherlich durch direkte mechanische Manipulation der Mucosa zur Entzündung führen.
Eine totale Obstruktion durch diese Fremdkörper erscheint eher unwahrscheinlich. Die Morphologie der Fremdkörper muss so beschaffen sein, dass sie das Lumen dicht verschließen können. Sie müssen in das Lumen eindringen und nicht wieder austreten können. Dieser Mechanismus ist kompliziert und liegt sicherlich eher selten vor.
Eine ballaststoffarme Ernährung wird in vielen Arbeiten als Risikofaktor für eine Appendizitis angesehen.16,43
Eine ungünstige Konsistenz des Nahrungsbreies aufgrund der ballaststoffarmen Ernährung kann sicherlich die Stase im Lumen verstärken und die Entzündung fördern.
Es ist denkbar, dass trotz der motilen Dysfunktion der Appendix vermiformis ein ausreichender Transport in der Appendix möglich ist, um keine schwerrwiegende Koprostase entstehen zu lassen. Sobald aber zusätzliche Faktoren den Stofftransport verhindern, könnte es zu einer schweren Koprostase und zu einer folgenden Appendizitis kommen.
Somit kann die Motilitätsstörung nur bedingt an der Genese der Appendizitis beteiligt sein. Die fehlenden Unterschiede der ICC in Anzahl und Lokalisation zwischen der normalen und der entzündeten Appendix vermiformis lassen vermuten, dass das Erregungsdefizit und die dadurch resultierende Motilitätsstörung nicht Auslöser der Appendizitis ist.
Das physiologische Defizit an ICC in normalen und entzündeten Appendices verursacht eine „physiologische motile Dysfunktion“ der Appendix vermiformis mit einer physiologischen und notwendigen Koprostase. Diese kann unter anderem aus immunologischen Gründen notwendig sein.
Unter dem Einfluss von zusätzlichen Faktoren (wie z.B eine mechanische komplette oder inkomplette Obstruktion, lymphoide Hyperplasie, Fibrose u.a.), die letztlich alle eine zusätzliche mehr oder minder starke Lumeneinengung verursachen, kommt es zu einer „pathologischen“ Koprostase, mit den Folgen der verschiedensten Formen der Appendizitis.
Es bedarf aber einer Untermauerung durch nachfolgende Studien:
Hierzu könnten elektrophysiologische Experimente, die die slow waves in der Appendix erfassen, durchgeführt werden.
Weiterhin müsste die Struktur der ICC in der Appendix genauer analysiert werden.
Bildgebende Analysen, die die Bewegung der Appendix in realer Zeit erfassen (wie die Sonographie) und Rückschlüsse auf die Stase in der Appendix erlauben (z.B. mit US-Kontrastmittel bei Koloskopien in die Appendix platziert), können durchgeführt werden.
Weitere Überlegungen und Nachweise zur Pathogenese der Irritationen und lokalen entzündlichen Prozesse an der Mukosa der Appendix durch die Stase, können folgen.
Hierzu könnten Vergleiche zu anderen Erkrankungen mit Motilitätsstörungen und Entzündungsvorgängen durchgeführt werden.
Da die IC(C)-SMP und die IC(C)-MP in der Subgruppenanalyse nicht identifiziert worden sind, konnten sie nicht zwischen den Appendizitisformen verglichen werden. Zum Vergleich wurden lediglich die IC(C)-LM und -CM herangezogen.
Da die IC(C)-SMP die Schrittmacherzellen des Kolons und sehr bedeutend für die Peristaltik und die IC(C)-MP wahrscheinlich für die Koordination der beiden Muskelschichten verantwortlich sind, fehlten für den Vergleich der Appendizitisformen zwei funktionell wichtige Gruppen der ICC.
Die IC(C)-SMP und die IC(C)-MP fehlen zwar in der Appendix, doch ist es möglich, dass die als IC(C)-LM und -CM identifizierten Zellen über Schrittmacherpotential verfügen und die Organisation der ICC in der Appendix vom Kolon variiert. Somit wäre der Vergleich der IC(C)-LM und -CM wieder sinnvoller, da die wichtigen Schrittmacherzellen in den Vergleich involviert wären.
Die immunhistochemische Färbung mit C-Kit ir ist die am besten geeignete Methode zur Darstellung der ICC für größere pathologische Studien. Der Goldstandard ist die Identifizierung der ICC mit dem Elektronenmikroskop. Diese Methode erfordert aber einen enormen formalen Aufwand und ist eher für ultrastrukturelle Analysen geeignet.
Schwäche der C-Kit Färbung ist, dass sie die Existenz einer speziellen Tyrosinkinase an der Oberfläche der ICC nachweist. Jede Veränderung dieses Rezeptors führt zu einem Nichterkennen der ICC.
Ob frühe Entwicklungsstadien oder morphologische Veränderungen der ICC durch die Immunhistochemie immer erfasst werden, ist damit fraglich. Da die Appendix vermiformis ein rudimentäres Organ ist, wäre es möglich, das die ICC der Appendix verändert sind und das Fehlen von Subgruppen nur ein Fehler der Färbung ist. Da die IC(C)-LM und -CM aber korrekt angefärbt sind, ist ein ähnliches Färbeverhalten der anderen Gruppen zu erwarten. Über ein unterschiedliches Färbeverhalten der verschiedenen Subtypen ist in der Literatur bisher nicht berichtet worden.
Motilitätsstörungen gehen oft mit einer Hypertrophie oder Dilatation des Gewebes einher, die die Quantifizierung der ICC erschweren. Gleiches gilt für das die Entzündung begleitende Ödem. Aus diesem Grund sind alle Präparate dieser Untersuchung nur aus frühen Entzündungsstadien ausgewählt worden. Daher hatte das Ödem wahrscheinlich wenig Einfluss auf die Quantifizierung.
Es wurden 28 Fälle aus einem Kollektiv von 360 Patienten nach strengen Kriterien ausgewählt und daraus vier Gruppen gebildet. Die Gruppe A war eine Kontrollgruppe. Die Gruppe B bestand aus Patienten mit normalen Appendices und positiver Symptomatik. Die Gruppe C bestand aus Patienten mit einer akuten Appendizitis. In der Gruppe D waren Patienten mit einer chronisch rezidivierenden Appendizitis.
Erstes Ziel war eine Erstbeschreibung der ICC in der Appendix vermiformis durchzuführen. Zweitens sollten die gefundenen ICC der Appendix vermiformis mit den bekannten Daten über die ICC des Kolons verglichen und eventuelle Unterschiede aufgezeigt werden. Diese Arbeit sollte drittens die ICC und deren Axone in der Appendix quantifizieren und zwischen den vier Gruppen vergleichen, um einen vermuteten Unterschied der ICC zwischen normaler und entzündeter Appendix zu suchen.
Die C-kit positiven Zellen wurden aufgrund der spezifischen Färbemethode und den morphologischen Charakteristika eindeutig identifiziert.
Die Subgruppen der ICC der Appendix hatten eine unterschiedliche Struktur im Vergleich zum Kolon. Es konnten in der Appendix vermiformis keine Subgruppe IC(C)-SMP gefunden werden, die im Kolon eine Schrittmacherfunktion und eine bedeutende Funktion für die Motilität inne haben.
Die IC(C)-LM in der Längsmuskulatur der Appendix waren dem Kolon gegenüber rarefiziert. Es wurden keine wesentlichen Unterschiede der IC(C)-CM in der Ringmuskulatur der Appendix gegenüber dem Kolon gefunden.
Weitere, vom Kolon nicht bekannte ICC Subtypen konnten nicht gefunden werden.
Aus der Rarefizierung der ICC und dem Fehlen funktionell wichtiger Subgruppen in der Appendix vermiformis ließ sich durch den Vergleich zum Kolon die Schlussfolgerung ziehen, dass die normale und die entzündete Appendix ein Erregungsdefizit an ICC besitzen. Dieses Erregungsdefizit lässt nach den bisherigen Erkenntnissen keine Peristaltik und keinen Stofftansport zu, wie man es vom Kolon kennt. Es weist eher auf eine Wandstarre oder Spasmen der Muskulatur durch Fehlinnervationen hin.
Diese morphologischen Ergebnisse und Schlussfolgerungen korellieren mit beschriebenen Motilitätsstörungen der Appendix in mehreren pathophysiologischen Analysen und bildgebenden Beobachtungen.
Durch die Rarefizierung der in der Appendix erstmalig nachgewiesenen ICC und dem Erregungsdefizit kommt es schlussfolgernd zur Reduktion der Motilität jeder Appendix vermiformis. Diese daraus folgende, an sich „physiologische“ Koprostase im Appendixlumen scheint aber als alleiniger ätiologischer Faktor zur Erklärung der Entstehung einer Appendizitis nicht auszureichen.
Zusätzliche Faktoren wie Kotsteine, Fibrosen und vor allem lymphatische Hyperplasien durch Infektionen sowie andere Ursachen scheinen die Koprostase zu verstärken und somit zu einer „pathologischen“ Koprostase zu führen. Erst unter dem zusätzlichen Einfluss dieser Faktoren kommt es zur Ausbildung einer der Formen der Appendizitis.
Hiermit erkläre ich die vorliegende Dissertation selbständig und unter Zuhilfenahme der angegebenen Methoden und Literatur erarbeitet zu haben.
Ferner erkläre ich, weder diese noch eine andere Dissertation bereits für eine Promotion eingereicht zu haben.
André Richter
An dieser Stelle sei Herrn Prof. Dr. J. Wit für die hervoragende Betreuung und Unterstützung sowie Herrn Prof. Dr. M. Vogel für die Überlassung des Themas gedankt.
Herr Prof. Dr. Meyer stellte mir freundlicherweise einen Arbeitsplatz im Labor für Herzpathologie des Deutschen Herzzentrum Berlin zur Verfügung und ermöglichte mir, eine moderne und computergestützte Analyse durchzuführen.
Des Weiteren danke ich Jean-Marie Vanderwinden, M.D., Ph.D. im Institut für Neurophysiologie der Freien Universität Brüssel, Belgien für die Unterstützung bei der Anfärbung der Präparate.
Mein besonderer Dank gilt meiner Freundin Sölva Kahl, die mich unterstützte, motivierte und mir immer beiseite stand.