Quantitative Investigations of Acetylcholinesterase Activities in Colorectal Malformations*

Abstract

In cases of colorectal innervation disturbance the histological and histochemical findings are well placed to classify the morphological state and to indicate to the pediatric surgeon the therapeutic direction. Any limitation of their value results from technical errors, age dependent localization of morphological structures and the subjectivity of the assessment. For this reason a quantitative biochemical investigation of cholinesterase activity in homogenized rectal mucosa specimens and resected bowel segments was performed. The biochemical standard value of the AChE-activity amounts up to 3 - 6 × 10^-7 mol ACh/min/g in healthy test patients and the ratio of specific/unspecific esterases 1.1 to 1.3. The percentage of AChE to the total enzyme activity was 47.5 %. The standard distribution of the different globular and asymmetric cholinesterase structures is described by the proportion of the molecular types G1/G2/G4 and A12. These main types determine the biochemical nature of the human rectum. Hypertrophy of cholinergic nerve fibres in aganglionic bowel segments correlates pathobiochemically with the increase of the cholinesterases caused by the high molecular tetramer G4. However the Hirschsprung's disease could not be differentiated by the percentage of the AChE-activity to the total ChE-activity because of the continuous increase of the BChE in the aganglionic tissue. Neuronal intestinal dysplasias with their main cholinergic nerve fibre hyperplasias are characterized by disturbances of the dualism and interrelation of different cholinesterases. By means of pathobiochemical investigations the subjective factor in the assessment of histochemical states is avoided and the diagnostic accuracy increased. The corresponding procedure has already proved to be a success in our clinic.

Zusammenfassung

Bei kolorektalen Innervationsstörungen sind die histologischen und histochemischen Untersuchungsmethoden bestens geeignet, den morphologischen Befund einzuordnen und dem Kinderchirurgen den therapeutischen Weg aufzuzeigen. Ihre Aussagefähigkeit wird allerdings durch technisch bedingte Fehlerquellen, die altersabhängige Strukturlokalisation und Subjektivität ihrer Einschätzung begrenzt. Aus diesem Grund wurde die quantitative biochemische Untersuchung der Cholinesteraseaktivitäten in homogenisierten Rektumschleimhautbiopsien durchgeführt. Der biochemische Ausgangswert der Azetylcholinesteraseaktivität bei normalen Probanden betrug 3 - 6 × 10^-7 mol ACh/min/g und das Verhältnis spezifischer zu unspezifischen Cholinesterasen 1,1 bis 1,3. Der Prozentsatz der AChE zur Gesamtaktivität betrug 47,5%. Die Normalverteilung der unterschiedlichen globulären und asymmetrischen Cholinesterasestrukturen wird bestimmt durch das Verhältnis der molekularen Formen G1/G2/G4 und A12. Diese Haupttypen bestimmen die biochemische Natur des menschlichen Rektums. Die Hypertrophie der cholinergen Nervenfasern korreliert pathobiochemisch mit dem Anstieg der Cholinesterasen, der insbesondere durch das hochmolekulare Tetramer G4 bedingt ist. Eine Abgrenzung der Hirschsprungschen Erkrankung durch Veränderungen des Anteils der AChE-Aktivität an der Gesamtcholinesteraseaktivität war im Gegensatz zu Angaben anderer Autoren nicht möglich, da die unspezifischen Esterasen kontinuierlich mit anstiegen. Hingegen sind die neuronalen intestinalen Dysplasien durch Störungen des Dualismus und der Wechselbeziehung der Cholinesterasen untereinander charakterisiert. Mittels dieser pathobiochemischen Untersuchungen wird der subjektive Faktor bei der Einschätzung histochemischer Befunde beseitigt und somit die diagnostische Sicherheit erhöht. Ein entsprechendes Vorgehen hat sich in unserer klinischen Arbeit bereits bestens bewährt.

Key words

Colorectal innervation disturbances - Quantitative acetylcholinesterase activity - Molecular assays of cholinesterases - High molecular tetramer G4

Schlüsselwörter

Kolorektale Innervationsstörungen - Quantitative Azetylcholinesteraseaktivität - Molekularassays der Cholinesterasen - Hochmolekulares Tetramer G4