Overview of Intestinal Adaptation and its Stimulation

Abstract

Total parenteral nutrition (TPN) can be life-saving for many patients with short-bowel syndrome (SBS). However, chronic TPN administration is associated with nutritional deficiencies, septic complications, high health care costs, and life-threatening organ failure. In an effort to rehabilitate SBS patients so they may achieve enteral autonomy, investigators have attempted to stimulate the adaptive response following extensive small-bowel resection. Intestinal adaptation may include: 1) morphological changes of the residual bowel which increase the absorptive surface area; 2) functional changes that increase the absorptive capacity of individual enterocytes and colonocytes; and 3) changes in colonic production and absorption of short-chain fatty acids which improve intestinal vitality and maximize efficiency of energy and fluid absorption. Several peptides, nutrients, cytokines, and other factors promote intestinal adaptation in animals. These "growth" factors may predominantly affect one aspect of the adaptive response while having little or no effect on other physiologic or morphologic parameters. In addition, combined administration of stimulatory agents may be necessary to enhance adaptation. Dietary constituents may have profound positive and negative effects on adaptation and must be considered in developing an overall plan for treatment of the SBS patients. Only a few clinical studies have been performed to evaluate therapeutic regimens for SBS beyond standard supportive care and TPN administration. The combined administration of growth hormone, glutamine and a modified diet to over 225 adults has been shown to eliminate or decrease TPN dependence in 80% of patients receiving this therapy. Further study is required to optimize the treatment of humans with intestinal failure and to determine which patients are most likely to benefit from medical therapy. The authors conclude that the intestinal length to body weight index may be one predictive factor useful for determining which SBS patients will benefit from a trial of phamacologic manipulation before attempting alternative, potentially more invasive therapies.

Zusammenfassung

Komplette parenterale Ernährung kann für viele Patienten mit Kurzdarmsyndrom lebensrettend sein. Langfristige parenterale Ernährung ist jedoch mit nutritionellen Mangelerscheinungen, septischen Komplikationen, hohen Kosten im Gesundheitswesen und lebensbedrohlichen Organversagen verbunden. In dem Bemühen, Kurzdarmsyndrom-Patienten auf enterale Autonomie hin zu rehabilitieren, versuchten die Untersucher, die Anpassungsprozesse nach ausgedehnter Dünndarmresektion zu stimulieren. Intestinale Adaptation kann umfassen: 1. morphologische Veränderungen des verbleibenden Darmes, welche die resorbierende Oberfläche vergrößern; 2. funktionelle Reaktionen, welche das individuelle Absorptionsvermögen des einzelnen Entero- und Kolonozyten steigern; und 3. Veränderungen in Produktion und Resorption kurzkettiger Fettsäuren durch das Kolon, welche die intestinale Vitalität verbessern und die Effizienz von Energie- und Flüssigkeitsaufnahme maximieren. Verschiedene Peptide, sonstige Nahrungsmittel, Zytokine und andere Faktoren fordern die intestinale Adaptation bei Tieren. Diese ,,Wachstums-Faktoren" beeinflussen unter Umständen überwiegend einzelne Aspekte der Adaptationsreaktion, während sie wenig oder keine Wirkung auf andere physiologische oder morphologische Parameter ausüben. Zusätzlich kann es sein, daß eine kombinierte Verabreichung von stimulierenden Wirkstoffen erforderlich ist, um die Adaptation zu verstärken. Diätetische Bestandteile können tiefgreifende positive und negative Effekte auf die Adaptation haben, was bei der Gesamtplanung der Behandlung von Kurzdarmpatienten berücksichtigt werden müß. Nur wenige klinische Studien wurden bisher durchgeführt, um Therapieregime für Kurzdarmsyndrom zu evaluieren, welche über eine supportive Basisversorgung und Verabreichung von parenteraler Ernährung hinausgehen. Die kombinierte Zufuhr von Wachstumshormon, Glutamin und einer modifizierten Diät bei über 225 Erwachsenen führte bei 80 % der Patienten zu Aufhebung oder Verminderung der Abhängigkeit von parenteraler Ernährung. Weitere Forschung ist erforderlich, um die Behandlung von Menschen mit intestinalem Versagen zu optimieren und herauszufinden, welche Patienten mit höchster Wahrscheinlichkeit von einer medikamentösen Behandlung profitieren. Die Autoren schließen, daß das Verhältnis zwischen Darmlänge und Körpergewicht ein nützlicher Vorhersagefaktor bezüglich des Ansprechens auf pharmakologische Manipulationen sein kann, bevor alternative, potentiell invasivere Behandlungsmaßnahmen eingeleitet werden.

Key words

Short-bowel syndrome - Growth hormone - Glutamine - Intestinal adaptation

Schlüsselwörter

Glutamin - Intestinale Adaptation - Kurzdarmsyndrom - Somatotropes Hormon