Histomorphologischer Vergleich der Leberpforte bei Extrahepatischer Gallengangsatresie und der Entwicklung des Gallengangsystems bei Rattenembryonen in den Carnegiestadien 20- 23 als Beitrag zur Pathogenese der Extrahepatischen Gallengangsatresie

Abstract

Ätiologie und Pathogenese der Extrahepatischen Gallengangsatresie sind bisher ungeklärt. Diskutiert werden virale, immunologische, ischämische, morphogenetische und genetische Ursachen. Unter dem morphogenetischen Aspekt wird vermutet, dass es in der embryologischen Phase der Gallengangsentwicklung zu einem Entwicklungsstop kommt, so dass die Gallengänge sich nicht vollständig entwickeln und auf einer fetalen Entwicklungsstufe stehen bleiben. Dieser Aspekt wurde bezüglich Pathogenese der EHGA untersucht. Verglichen wurde die Histologie der Leberpforte von Patienten mit EHGA sowie von Ratten- embryonen der Carnegiestadien 20-23. Untersucht wurde neben Morphologie und Anzahl auch die Gesamtfläche der Gallengänge in der Leberpforte bei EHGA und Rattenembryonen. Zur Beurteilung des klinischen Verlaufs wurde der postoperative Gallefluss der Patienten in Korrelation mit der Histologie der Leberpforte sowie Anzahl und Gesamtfläche der Gallengänge betrachtet. Ziel war es herauszufinden, ob die Veränderungen der Gallengänge und des Leberparenchyms Folge einer primär persistierenden Erkrankung, des biliären Staus oder Folge der gestörten mesenchymalen Proliferation sind. Das würde bedeuten, dass die EHGA ein embryonales Stadium präsentiert und somit bei der EHGA eine embryonale Entwicklungs- und Differenzierungsstörung vorliegt oder Folge einer gestörten mesenchymalen Proliferation ist, die bei der Entwicklung der Gallengänge bei Rattenembryonen nachgewiesen wurde. Ergebnisse: 1. Bei Rattenembryonen entwickeln sich die extrahepatischen Gallengangs- strukturen in Verbindung mit dem aus dem hepatischen Divertikel in die Leber einsprossenden Mesenchym. Die sich aus dem hepatischen Divertikel entwickelnden Gallengänge verbinden sich mit Gallekanalikuli der Leberläppchen, die wahrscheinlich aus Leberzellbalken entstehen. 2. Bei der EHGA kommt es zu einer deutlichen Vermehrung der Gallengangs- proliferate und ihrer Vorstufen in Verbindung mit einer Vermehrung des Mesenchyms der Periportalfelder und der Septen, die in die Leberläppchen einwachsen. Entlang der bindegewebigen Septen formieren sich Leberzellbalken zu tubulären Strukturen, die mit den Gallengangsproliferaten Verbindungen aufweisen. Zudem zeigen die vor- liegenden Untersuchungen, daß sich solche tubulären Leberzellbalkenstrukturen an der Peripherie des Leberläppchens abschnüren und zu Gallengangsproliferaten differenzieren. Damit zeigt sich einerseits, daß bei der EHGA trotz Vermehrung des Bindegewebes, beispielsweise in der Region des D. choledochus, die embryologisch dem hepatischen Divertikel entspricht und trotz einer enormen Vermehrung des Bindegewebes in der hilären Platte sowie in den Periportalfeldern keine Entwicklung normaler Gallengänge abläuft. Bei Rattenembryonen führt die Einsprossung von Mesenchym ins Parenchym zu einer Gallengangsausbildung. Aus dieser Beobachtung kann postuliert werden, daß ein embryonaler Defekt zu dieser Pathologie führt. Auf der anderen Seite kann beobachtet werden, daß im Bereich der Vermehrung des Bindegewebes, besonders an der Grenzzone zwischen hilärer Platte und Leberparenchym neue Gallengangsformationen, nämlich die Gallen- gangsproliferate oder Ductuli, entstehen. Die Gangstrukturen bei EHGA zeigten eine ähnliche Struktur wie die Gangstrukturen bei Rattenembryonen und lagen ebenfalls an der Kontaktstelle von Parenchym und Bindegewebe. 3. Neben Operationszeitpunkt und Grad der Fibrose der Leberpforte ist auch die Größe der Gallengänge in der Leberpforte für die Prognose von Bedeutung. Ein Zusammenhang zwischen Anzahl der duktulären Proliferate und dem Gallefluss konnte festgestellt werden: Bei schlechtem postoperativen Gallefluss lag eine hohe Anzahl an Proliferaten vor. Wenn diese These stimmt, dann würde im Bereich der Übergangszone von Leberpforte zu Parenchym die Induktion der Gallengangsentwicklung nicht normal ablaufen, auf der anderen Seite bestünde aber eine Induktion einer neuen Gallenwegsentwicklung. Unter morphogenetischen Aspekten wären die Befunde der EHGA auf der einen Seite mit einer ausbleibenden oder verminderten Induktion der Gallengangs- entwicklung durch Mesenchym erklärbar, auf der andere Seite würden die bei Rattenembryonen beobachteten mesenchymalen Induktionsmechanismen zur Anwendung kommen. Eine endgültige Aussage ist erst nach einer speziellen immunhistochemischen Anfärbung der Gallengänge möglich, die das Alter der Gallengänge bestimmen kann. Lassen sich bei Patienten mit EHGA im Bereich der Leberpforte Gallengänge desselben Alters nachweisen, die dieselbe Farbintensität zeigen, wie Gallengänge der Rattenembryonen, würde dieser Befund für einen Stop der embryonalen Entwicklung sprechen. Lassen sich aber Gallengänge unterschiedlichen Alters nachweisen, liegt eine sekundär reaktive Proliferation der Gallengänge vor, die durch eine Mesenchymeinsprossung verursacht ist. Eine andere Arbeitsgruppe führt diese Untersuchung durch.

Etiology and pathogenesis of EHGA are still unknown. Viral, immunological, ischemic, morphogenetic or genetic causes are supposed. The morphological cause suggests that biliary atresia results from a block in maturation of bile ducts during development. The consequence is that the bile ducts are not completely developed and show a fetal stage of development.

In this study the morphogenetic cause was studied to clear up the pathogenesis of EHGA. Therefore the histology of the porta hepatis of patients with EHGA was compared with the histology of the porta hepatis of rat embryos in the Carnegie stages 20- 23. The morphology, number of bile ducts and the total area of bile ducts of the porta hepatis in EHGA and rat embryos were studied. To evaluate the clinical process the postoperative bile flow of patients was examined in correlation with histology of porta hepatis, the number and the total area of bile ducts.

The aim of the study was to verify if variations of bile ducts and the liver parenchyma are the results of a primary persisting disease, of the biliary stasis or of the failed mesenchymal proliferation. A possible conclusion is that EHGA represents an embryonic stage and that EHGA shows a failure of the embryonic development and differentiation or is a result of a failed mesenchymal proliferation. This failure of mesenchymal development was demonstrated in the development of bile ducts of rat embryos.

These are the results of the study: 1. In rat embryos extrahepatic bile duct structures develop with the mesenchyme growing from the hepatic diverticle into the liver. Bile ducts developing from the hepatic diverticle get connected with bile canaliculi of hepatic lobules. These bile canaliculi result probably from liver cell trabecles. 2. In EHGA there is a strong increase of bile duct proliferates and their early steps in correlation with an increase of the mesenchyme in the periportal fields and the septum growing into the liver lobules. Liver cell trabecles form to tubular structures along the fibrous septums which get connected to the bile duct proliferates. Additional this study shows that these tubular structures of liver cells tie off in the circumference of the liver lobules and transform into bile duct proliferates. This shows that in EHGA on the one hand although increase of mesenchyme, for example in the region of the D.choledochus and on the other hand although strong increase of mesenchyme in the hilar plate and in the periportal fields there is no development and differentiation of normal bile ducts. The D.choledochus is in the embryological phase part of the hepatic diverticle. In rat embryos immigration from mesenchyme into parenchyma leads to bile duct development. From these results it can be postulated that an embryological defect leads to these pathologic findings. It could also be shown that in the location of the increase of mesenchyme almost in the zone between hilar plate and liver parenchyma and also at the Grenzzone/confines between periportal field and liver lobules and in the fibrous septum new bile duct formations arise. These bile ducts are called the bile duct proliferates or ductuli. The bile ducts in EHGA show a similar structure to the bile duct structures in rat embryos and their location in the liver was also at the place of contact between parenchyma and mesenchyme.

3. The prognosis of EHGA depends on time of operation and grade of fibrosis in the porta hepatis and additionally on the diameter of bile ducts in the porta hepatis. A connection between number of ductular proliferates and the bile flow was shown in this study: In cases of bad bile flow a great number of proliferates was seen in the porta hepatis. If this thesis is right, it would mean that in place from the “Übergangszone” from the porta hepatis to parenchyma the induction of bile duct development is abnormal, on the other hand there is an induction of a new bile duct development. In morphogenetic aspects on the one hand EHGA could be caused by a lacking or diminished induction of bile duct development through mesenchyme, on the other hand the mechanisms of mesenchymal induction, as seen in rat embryos, could be used to declare the pathogenesis.

A conclusion is first possible after a further study in which a special immunohistochemical coloration of bile ducts is used. This coloration could determine the age of the bile ducts. If there are bile ducts of the same age in the porta hepatis in patients with EHGA which show the same colour intensity like bile ducts in rat embryos it would show a stop of the embryonic development. If there are bile ducts of different ages in the porta hepatis it shows a secundar reactive proliferation of bile ducts caused by an immigration of mesenchyme. Another working group realizes this study.