Electrophysiological and Pharmacological Study on Innervation of the Aganglionic Colon in Hirschsprung's Disease of Human and Murine Model

Abstract

A true role of extrinsic nerve fibres proliferating abundantly in the aganglionic colon of Hirschsprung's disease has not yet been established. Electrophysiological and pharmacological studies were carried out on rectal muscle strips of piebald lethal mice and their siblings. Muscle strips of both aganglionic and normal colon obtained from fifteen patients with Hirschsprung's disease were also investigated for the purpose of determining whether these extrinsic nerve fibres innervate the smooth muscle cells in the aganglionic colon or not. Junction potentials and contractile tensions evoked by electric stimulations were recorded employing the double-sucrose gap method, and examined the effects of nerve blocking agents on junction potentials. In the normal colon, excitatory junction potentials and inhibitory junction potentials were recorded following stimulation in both man and mouse. Excitatory junction potentials were accompanied by muscle contraction and abolished by atropine or tetrodotoxin. Inhibitory junction potentials were resistant to phentolamine and propranolol, and abolished by tetrodotoxin. It was concluded that the normal colon of both mouse and man is innervated by cholinergic excitatory and non-adrenergic inhibitory nerves. In the aganglionic colon, on the other hand, neither junction potentials nor contractions were evoked by stimulations in both mouse and man. These evidences led to the conclusion that in the aganglionic colon in Hirschsprung's disease of man and murine model, there may be a deficiency in neuronal regulation.

Zusammenfassung

Bisher wurde die genaue Rolle der extramuralen, in den aganglionären Darmabschnitt proliferierenden Nervenfasern beim Morbus Hirschsprung nicht erforscht. In der vorliegenden Arbeit wurden deshalb elektrophysiologische und pharmakologische Untersuchungen von rektalen Darmwandmuskelsegmenten bei Mäusen mit hereditärem Megakolon und ihren gesunden Geschwistern durchgeführt. Gleichzeitig wurden Muskelstreifen des aganglionären Darmabschnitts und normalen Kolons von 15 Patienten mit einem Morbus Hirschsprung untersucht, um zu überprüfen, ob die extramuralen Nervenfasern die glatten Muskelzellen des aganglionären Darmabschnittes innervieren oder nicht. Junktionale Potentiale und Kontraktionsvermögen nach elektrischer Stimulation wurden mittels der Double-sucrose-gap-Technik untersucht und der Effekt nervenblockierender Medikamente auf die junktionalen Potentiale überprüft.

Im normalen Kolon konnten sowohl exzitatorische wie inhibitorische junktionale Potentiale nach Stimulation beobachtet werden, und zwar sowohl beim Menschen als auch bei der Maus. Die exzitatorischen junktionalen Potentiale waren von einer Muskelkontraktion begleitet und konnten durch Atropin oder Tetrodotoxin verhindert werden. Hemmende junktionale Potentiale konnten durch Phentolamin oder Propranolol nicht verhindert werden, jedoch ebenfalls durch Tetrodotoxin. Daraus kann geschlossen werden, daß das normale Kolon von Mäusen und Menschen von exzitatorischen cholinergen sowie inhibitorischen nicht adrenergen Nervenstrukturen innerviert wird. Im aganglionären Kolon hingegen konnten keine junktionalen Potentiale und keine Kontraktionen durch Stimulation erzeugt werden. Dies läßt die Schlußfolgerung zu, daß im aganglionären Darmabschnitt beim Morbus Hirschsprung sowohl beim Menschen wie im Mäusemodell die neuronale Regulation vollständig fehlt.

Key words

Hirschsprung's disease - Aganglionosis - Murine model

Schlüsselwörter

Morbus Hirschsprung - Aganglionie - Mäuse-Modell - Pharmakologie