Bacterial Translocation and T-Lymphocyte Populations in Experimental Short-Bowel Syndrome*

Abstract

Bacterial translocation (BT) accounts in part for sepsis in short-bowel syndrome in which total parenteral nutrition (TPN) is routinely necessary. TPN "per se" facilitates BT and it has been suggested that decreased T-lymphocyte populations (TLP) in newborn rabbits and nude mice promote BT as well.

We have tested the hypothesis that BT and modifications in TLP are to be expected in rats subjected to TPN and gut resection.

Forty-five adult Wistar rats underwent central venous cannulations and were randomly assigned to one of three groups receiving for ten days three treatment regimes:
- Group Sham (n = 17) oral intake of rat chow + saline (300 ml/kg/24h) through a jugular vein catheter.
- Group TPN (n = 17) fasting + infusion of all-in-one TPN solution (300 ml/kg/24h).
- Group RES (n = 11) fasting, same TPN regime + 80 % gut resection.

At the end of the experiment they were sacrified and specimens (peripheral and portal blood, spleen and mesenteric lymph nodes) were recovered, cultured and/or assessed for CD4+ and CD8+.

Bacterial translocation was found in 47 % of TPN animals, 92 % of RES rats, but not in SHAM ones. Lymphocyte populations were not different in BT+ (n = 8) or BT- (n = 9) rats in the TPN group. TPN and resected animals showed a rise in CD4+ and a drop in CD8+ (then a better CD4+/CD8 ratio) when comparing with SHAM group rats.

From this data we may conclude that: 1) BT is frequent if TPN is administered, and constant in resected animals. 2) No apparent relationship between the proportions of CD4+ and CD8+ lymphocytes and BT could be shown in TPN group. 3) High CD4+/CD8+ ratio in TPN and RES groups demonstrate that BT is possible even having good TLP.

Zusammenfassung

Die bakterielle Translokation (BT) trägt zur Sepsis beim Kurzdarmsyndrom und routinemäßig notwendiger parenteraler Ernährung bei. Die totale parenterale Ernährung (TPN) erleichtert bereits für sich die bakterielle Translokation, die aus dem Abfall von T-Lymphozytenpopulationen bei neugeborenen Kaninchen und Mäusen hervorgeht.

In der vorliegenden Arbeit wurde überprüft, ob es bei Ratten nach Dünndarmresektion und totaler parenteraler Ernährung zu einer bakteriellen Translokation und Modifikation in der T- Lymphozytenpopulation kommt. Hierzu wurden 45 erwachsene Wistar-Ratten mit einem zentralen Venenkatheter versorgt und 10 Tage parenteral ernährt. Insgesamt wurden 3 Gruppen gebildet:

Gruppe I: Eine scheinoperierte Gruppe, die über einen jugulären, zentral-venösen Katheter mit physiologischer Kochsalzlösung (300 ml/kg, Körpergewicht/24h) und oralem Rattenfutter ernährt wurde.

Gruppe II: Ebenfalls 17 Tiere wie Gruppe I, blieb nüchtern und erhielt eine totale parenterale Ernährung (300 ml/kg Körpergewicht/24h).

Die 3. Gruppe der Tiere (n = 11) blieb ebenfalls nüchtern, erhielt eine totale parenterale Ernährung wie oben, nachdem jedoch zusätzlich 80 % des Dünndarmes entfernt worden waren. Am Ende des Experiments wurden die Tiere getötet und Proben aus dem peripheren und portalen Blut der Milz und des mesenterialen Lymphknotens entnommen, bebrütet und auf CD4+ und CD8 (CD8+) untersucht.

Bei 47 % der total parenteral ernährten Tiere und bei 92 % der resezierten Ratten, jedoch bei keinem der scheinoperierten Tiere wurde eine bakterielle Translokation gefunden. Die Lymphozytenpopulationen waren bei den total parenteral ernährten Tieren unverändert (BT = bakterielle Translokation positiv bei 8, BT negativ bei 9 Ratten).

In der Gruppe der total parenteral ernährten und resezierten Tiere fand sich ein Anstieg von CD4+ und ein Abfall von CD8+, d. h. ein besseres Verhältnis von CD4+ zu CD8 im Vergleich zu den scheinoperierten Ratten.

Schlußfolgerungen: Hieraus kann gefolgert werden, daß die bakterielle Translokation bei total parenteraler Ernährung häufig und bei den resezierten Tieren immer nachweisbar ist. Hingegen konnte bei den total parenteral ernährten Tieren keine Veränderung des Verhältnisses von CD4+- und CD8+-Lymphozyten gefunden werden, während bei den resezierten Ratten die Relation von CD4+ zu CD8+ hoch war, was zeigt, daß eine bakterielle Translokation auch bei guter und ausreichender, total parenteraler Ernährung möglich ist.

Key words

Bacterial translocation - T-lymphocytes - Parenteral nutrition - Gut-associated lymphoid tissue - Shortbowel syndrome

Schlüsselwörter

Bakterielle Translokation - T-Lymphozyten - Parenterale Ernährung - Kurzdarmsyndrom - Ratten