Eur J Pediatr Surg 1992; 2(1): 16-21
DOI: 10.1055/s-2008-1063392
Original article

© Georg Thieme Verlag KG Stuttgart · New York

Hypothyroidism Impairs Colonic Motility and Function. An Experimental Study in the Rat

S.  Goto1 , D. F. Billmire , J. L. Grosfeld2
  • Section of Pediatric Surgery, Department of Surgery, Indiana University School of Medicine, Indianapolis, Indiana 46202, and the James Whitcomb Riley Hospital for Children, Indianapolis, Indiana 46223
  • 1Surgeon-in-chief, Department of Pediatric Surgery, Makiyama Central Hospital, Kitakyushu-City, Japan
  • 2Lafayette F. Page Professor and Chairman, Department of Surgery, Indiana University School of Medicine; Surgeon-in-chief, James Whitcomb Riley Hospital for Children, Indianapolis, Indiana, USA
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Publication Date:
25 March 2008 (online)

Abstract

Hypothyroidism (HT) may be associated with either megacolon or severe constipation that mimics Hirschsprung's disease. The exact nature of this relationship is unclear. This report evaluates colonic motility in experimental HT. HT was produced by a total thyroidectomy in 20 male Sprague-Dawley rats (200-300 g). Ten of the HT rats were given thyroxin (30 µg/kg/day i. p. for 4 weeks) for a replacement study (RS). Ten sham operated rats (SH) and 50 unoperated rats (UN) were studied as controls. HT was documented at 4 weeks following total thyroidectomy by measuring serum T3, T4 uptake, and TSH. At four to 6 weeks the animals were evaluated for several studies concerning colonic motility. Normal weight gain was significantly impaired under HT. In addition, daily stool volume as well as the number of fecal pellets were significantly reduced in HT. A barium enema showed a dilated colon in HT with an increase of recto-colonic ratio. Anal canal pressure was relatively low in HT. HT rats had a decreased frequency of rhythmic colonic activity (cycle/min) (HT: 10.22 ± 2.16 vs. UN: 18.09 ± 4.79, SH: 15.88 ± 3.92, p < 0.001). RS rats showed a recovery of rhythmic frequency (15.56 ± 4.46, p < 0.001). A positive recto-anal reflex was seen in all UN and SH rats, but only 40 % in HT and 80 % in RS. The effect of isoproterenol on anal canal pressure was significantly less in HT. Colonic transit at 4 hours was considerably slower in HT (HT: 29.0 ± 21.0 % vs. US: 60.4 ± 18.3 %, SH: 58.7 ± 14.8 %, p < 0.05). These data indicate that HT significantly impairs colonic motility as frequently seen in clinical patients with HT.

Zusammenfassung

Hypothyreoidismus (HT) kann entweder mit einem Megakolon oder mit einer schweren Obstipation, welche eine Hirschsprungsche Erkrankung imitiert, vergesellschaftet sein. Die Ursache dieses Zusammentreffens ist unklar. In der vorliegenden experimentellen Versuchsanordnung wurde bei 20 männlichen Sprangue-Dawley-Ratten (200-300 g) eine vollständige Thyreoidektomie vorgenommen. Zehn der hypothyreoten Ratten bekamen postoperativ 30 µg/kg/Körpergewicht Thyroxin (i.p. für 4 Wochen). 10 Ratten wurden nur scheinoperiert ohne Thyroxinsubstitution, 50 Ratten verblieben unoperiert und dienten als Kontrollen. 4 Wochen nach der Operation wurden T3, T4 und TSH bestimmt. Im Zeitraum von 4-6 Wochen nach der Operation wurde bei den Tieren die Kolonmotilität untersucht.

Hypothyreote Tiere zeigten eine signifikante Gewichtsabnahme. Darüber hinaus war das tägliche Stuhlvolumen sowie die Anzahl der ausgeschiedenen fäkalen Pellets bei ihnen signifikant reduziert. Mittels Kontrasteinlauf konnte ein dilatiertes Kolon festgestellt werden. Bei den hypothyreoten Tieren war weiterhin der Analkanaldruck relativ niedrig. Die Frequenz der rhythmischen Kolonaktivität (Zyklen pro Minute) betrug 10,22 ± 2,16 gegenüber unoperierten Tieren: 18,09 ± 4,79 und scheinoperierten Tieren (ohne Thyroxinsubstitution) 15,88 ± 3,92 (p < 0,001). Die Gabe von Thyroxin führte zu einer Normalisierung der Zyklenfrequenz (15,56 ± 4,46, p < 0,001). Der rektoanale Reflex wurde bei allen nichtoperierten und scheinoperierten Ratten jedoch nur bei 40 % der thyreoidektomierten gefunden, er trat jedoch bei 80 % der nach der Thyreoidektomie ausreichend substituierten Tiere wieder auf. Der Effekt von Isoprotherenol auf den Analkanaldruck war bei den thyreoidektomierten Ratten verringert. Die Kolontransitzeit war niedriger bei diesen Tieren (HT: 29,0 ± 21,0 % gegenüber unoperierten Tieren 60,4 ± 18,3%, scheinoperierten Tieren 58,7 ± 14,8 %, p < 0,05). Diese Daten zeigen eindeutig, daß eine Thyreoidektomie die Kolonmotilität signifikant herabsetzt. Dies entspricht auch der klinischen Beobachtung bei thyreoidektomierten Patienten.

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