U. Gerlach

Sonographic imaging of the pancreatic duct

The pancreatic duct or at least parts of this structure can be demonstrated today by sonography in 75–85% of all persons examined. In 84 persons we have now measured the caliber of the sonographically visualized pancreatic duct in the region of the proximal body of the pancreas with special attention to dependence on age. The diameter of Wirsungs duct ranged from 1 to 3 mm (mean 1.9 mm) and increased significantly from the fifth decade of life onwards. After intravenous injection of the hormone secretin, healthy persons usually show a distinct duct enlargement, which also depends on age. Nine persons aged 19 through 35 (median 28) years showed a dilatation of the main pancreatic duct by about 110% following secretion injection. Nine further probands, 50–74 (median 58) years old, had a dilatation of about 70%. Eighteen patients with confirmed chronic pancreatitis and a pancreatic duct diameter not exceeding 4 mm generally showed no duct enlargement after secretin stimulation. We believe that periductal fibrosis, which is common in chronic pancreatitis, is the most important reason for these results. The use of the sonographic secretin test in the diagnosis of chronic pancreatitis should be considered.

Concentrations of 7S collagen and laminin P1 in sera of patients with diabetes mellitus.

SummarySpecific radioimmunoassays were used to quantify two basement membrane components, 7S collagen and laminin P1, in sera of 70 patients suffering from diabetes mellitus types I and II with and without clinical signs of chronic diabetic complications. Serum levels of both antigens were increased in diabetics compared to controls (p<0.001). Concentrations of 7S collagen were significantly different in diabetics with signs of microvascular damage compared to those without small vessel disease (p<0.05). The difference between laminin P1 concentrations in the two groups of diabetics was not significant (p<0.2). The augmented levels of circulating 7S collagen and laminin P1 may reflect alterations of basement membrane metabolism. Thus, the measurement of concentrations of these basement membrane components in serum may be a useful tool for monitoring the development of chronic diabetic complications.

Connective tissue components of the normal and fibrotic liver. I. Structure, local distribution and metabolism of connective tissue components in the normal liver and changes in chronic liver diseases.

SummaryThe first part of this review describes the chemistry, the occurrence and the metabolism of extracellular connective tissue components in the liver. The normal liver contains typical connective tissue proteins (collagens, structural glycoproteins and proteoglycans) not only in vessel walls, perivascular areas and in the capsule, but they occur also in small amounts in the parenchyma, mainly in the space of Disse along the sinusoidal walls.The “interstitial” collagens type I and III represent the major amount of collagen in the normal as well as in the fibrotic liver, showing a relative increase of type III in fibrosis. Basement membrane collagens type IV and V as well as the cysteine-rich collagenous components “7 S collagen” and “short chain collagen” have been shown to occur in extracts prepared after limited pepsin digestion. In the normal liver, basement membrane collagen can hardly be detected within the parenchyma by immunofluorescence microscopy; increased occurrence, however, can be shown along the sinusoids even in early stages of chronic liver diseases.The glycoprotein fibronectin was shown to be distributed very similarly to collagens type I and III, whereas the basement membrane specific glycoprotein laminin is restricted to vessel walls and the epithelial layer of bile ductuli in the normal liver but is also found in the parenchyma in fibrosis.Occurrence of proteoglycans is increased in fibrosis: a change in the composition of glycosaminoglycans from mainly heparan sulfate in the normal to dermatan- and chondroitin sulfate in the fibrotic liver was observed.It is not yet clear which cell type is mainly responsible for increased connective tissue synthesis in fibrosis. The occurrence of cells resembling smooth muscle cells (“myofibroblasts”) in connective tissue septa of fibrotic livers and the fact that similar cells which actively synthesize collagen grow from explants of fibrotic livers may indicate the significance of this cell type in the process of liver fibrosis.ZusammenfassungIm ersten Teil dieser Übersicht werden die Chemie, das Vorkommen im Gewebe und der Stoffwechsel bindegewebstypischer extrazellulärer Komponenten in der Leber beschrieben. Die normale Leber enthält Proteine des Bindegewebes (Kollagene, Struktur-Glykoproteine, Proteoglykane) nicht nur in den Gefäßwänden, den perivasculären Bereichen und in der Kapsel, sondern sie sind auch im Parenchym in geringer Menge, vor allem im Disseschen Raum entlang den Sinusoiden nachweisbar.Die „interstitiellen“ Kollagentypen I und III bilden die Hauptmenge des Kollagens sowohl in der normalen als auch in der fibrotischen Leber; dabei ist der relative Anteil an Typ III in der fibrotischen gegenüber der normalen Leber erhöht. Die „Basalmembrankollagene“ Type IV und V sowie die cysteinreichen kollagenen Komponenten 7 S und das Kurzkettenkollagen (Intimenkollagen) konnten aus nach limitiertem Pepsinabbau gewonnenen Extrakten isoliert werden. In der normalen Leber sind die Basalmembrankollagene im Parenchym immunhistologisch kaum nachzuweisen; ein verstärktes Auftreten entlang der Sinusoide ist jedoch schon in frühen Stadien chronischer Lebererkrankungen sichtbar.Das extrazelluläre Glykoprotein Fibronectin tritt in der Leber in einer dem Typ I und III Kollagen sehr ähnlichen Verteilung auf, während das basalmembranspezifische Glykoprotein Laminin in der nicht-fibrotischen Leber auf Gefäßwände und Gallengangepithelien beschränkt ist und erst bei Fibrose auch in parenchymalen Bereichen nachgewiesen werden kann.Proteoglykane treten in der fibrotischen Leber ebenfalls vermehrt auf, eine Veränderung der Zusammensetzung der Glykosaminoglykane von überwiegend Heparansulfat in der normalen zu Dermatan-und Chondroitinsulfat in der fibrotischen Leber wurde beobachtet.Unklarheit besteht noch über den Zelltyp, der hauptsächlich zur vermehrten Bindegewebsbildung in der Leber beiträgt. Vermehrtes Auftreten von Zellen, die glatten Muskelzellen ähneln (Myofibroblasten) in den Septen fibrotischer Lebern und der Befund, daß aus Explantaten fibrotischer Lebern hauptsächlich ähnliche Zellen auswachsen, die eine aktive Kollagensynthese zeigen, können auf die Bedeutung dieses Zelltyps für die Fibrose hindeuten.

Connective tissue components of the normal and fibrotic human liver. II. Clinical aspects.

SummaryIn this second part, clinical aspects of connective tissue metabolism in the liver will be described and two main aspects considered. The first is the possibility to monitor the activity of fibrosis by the use of metabolites and enzymes of connective tissue metabolism. In recent studies the qualification for this purpose of enzymes such as procollagen prolyl hydroxylase and lysosomal N-Acetyl-β-glucosaminidase and the N-terminal peptide of procollagen type III has been tested. The serum activities or concentrations of these substances in patients with chronic active liver diseases increase in due relation to the histologically estimated activity of liver fibrosis.The second aspect deals with therapeutic approaches to fibrosis in the liver by using connective tissue specific agents. So far none of the antifibrotic substances such as proline analogues, colchicine, lathyrogens and penicillamine has been used in longer-term antifibrotic treatment.ZusammenfassungIm zweiten Teil dieser Übersicht werden die klinischen Aspekte des Bindegewebsstoffwechsels in der fibrotischen Leber dargestellt. Besonders eingegangen wird auf die Möglichkeit, die Aktivität der Leberfibrose durch neuere Laborproben zur Erfassung von Enzymen und Metaboliten des Bindegewebsstoffwechsels zu verfolgen. Für diesen Zweck geeignet erscheinen die Enzyme Prokollagen-Prolyl-Hydroxylase, die lysosomale N-Acetyl-β-Glucosaminidase und das N-terminale Peptid vom Prokollagen Typ III. Die Aktivitäten bzw. Konzentrationen im Serum von Patienten mit chronisch aktiven Leberkrankheiten korrelieren gut mit der histologisch geschätzten Aktivität der Fibrose im punktierten Lebergewebe der gleichen Patienten. Weiterhin werden die therapeutischen Versuche zur Behandlung der Leberfibrose mit bindegewebsspezifischen Substanzen besprochen.

Zur klinischen Bedeutung der Aktivitätsmessung von Sorbitdehydrogenase im menschlichen Blutserum

ZusammenfassungVon klinischer Bedeutung sind insbesondere solche Enzyme, die normalerweise nicht im menschlichen Blutserum vorhanden sind, sondern deren Vorkommen vorwiegend auf ein einzelnes Organ beschränkt ist und die erst unter gewissen pathologischen Veränderungen eben dieses Organes in die Blutbahn übertreten. Sorbitdehydrogenase findet sich im menschlichen Organismus hauptsächlich in der Leber, nicht im Blutserum. Erst Leberzellschädigungen führen zu einem Übertritt der Sorbitdehydrogenase ins Blut. Die sich hieraus ergebenden diagnostischen und differential-diagnostischen Gesichtspunkte werden an Hand verschiedener Leberkrankheiten besprochen. Gegenüber anderen Enzymbestimmungen bietet der Sorbitdehydrogenase-Test die Möglichkeit, eine Organläsion zu lokalisieren.

7 S Collagen: A method for the measurement of serum concentrations in man

A radioimmunoassay was developed for the detection of 7 S collagen, a basement membrane component derived from type IV collagen, in sera of patients. Two forms of 7 S collagen were isolated by limited collagenase digestion of type IV collagen from bovine placenta. Antisera against both forms were raised in rabbits. The antigens were labeled by conjugation with the Bolton Hunter reagent or by the Chloramine T method. Free and bound antigen were separated using a second antibody directed against rabbit-IgG. Serum concentrations of 7 S collagen ranged from 5-14 micrograms/l. Serum levels of 7 S collagen were increased in diabetic patients as compared to normal subjects.

Significance of a Sonographic Secretin Test in the Diagnosis of Pancreatic Disease: Results of a Prospective Study

In a prospective study the pancreatic duct diameter was measured sonographically before and after secretin stimulation in 20 healthy controls and 59 patients with upper abdominal pain, weight loss, and/or diarrhea. Whereas healthy controls and patients without pancreatic disease after secretin stimulation showed a distinct pancreatic duct dilatation of more than 90% of basal duct diameter, no distinct secretin-induced duct enlargement was observed in most patients with chronic pancreatitis. Patients with circumscript pancreatic duct stenosis even had a marked and longer-lasting duct dilatation after stimulation. In patients with anomalies of the pancreatic duct system, no uniform response was found after secretin injection. In this study the sonographic secretin test showed a sensitivity of 92% and a specificity of 95% for diagnosis of chronic pancreatitis. The results confirm that this diagnostic method can be recommended as a reliable screening test for pancreatic disease.

[ON THE DEPENDENCE ON AGING, OF SULFATE-ACTIVATING ENZYMES IN THE HEART (A CONTRIBUTION ON THE BIOCHEMISTRY OF AGING)].

ZusammenfassungAus Rattenherzen wurde ein sulfataktivierendes Enzymsystem extrahiert.Hiermit konnte bei Verwendung von S35O4-- markiertes „aktives Sulfat“ (Lipmann) synthetisiert werden.Es zeigte sich, daß die Aktivität des Enzymsystems vom Lebensalter der Versuchstiere abhängig ist. Die biologische Bedeutung des Befundes wird besprochen.

Elektronenmikroskopische Untersuchung der metastatischen Calcifizierung

ZusammenfassungDurch Verfütterung von Dihydrotachysterin wurde experimentell eine metastatische Verkalkung hervorgerufen.Bei dieser Calcifizierungsform zeigten sich elektronenmikroskopisch extra- und intracelluläre Kalkablagerungen. Unter den intracellulären Veränderungen war die intramitochondriale Ablagerung von elektronendichtem Material besonders interessant: In diesen Ablagerungen konnte mittels Röntgenmikroanalyse Calcium und Phosphat direkt nachgewiesen werden.Die Beladung der Mitochondrien mit Calciumphosphat ist eine aktive, respirationsgebundene Leistung der Mitochondrien. Sie ist mit der Funktion der Atmungskette innerhalb der „Elektronen-Transport-Partikel“ an der Oberfläche der Cristae mitochondriales verknüpft, wie sich aus Versuchen mit isolierten Mitochondrien ergab. Die in Einzelheiten beschriebene intramitochondriale Calcifizierung ist unseres Erachtens ein charakteristischer pathophysiologischer Vorgang bei der metastatischen Gewebsverkalkung, die nach unseren Befunden auch ohne primäre Zellschädigung in Gang kommen kann.SummaryCalcification in experimental animals was started by feeding Dihydrotachysterin per os. During calcification it could be shown on an electronmicroscopic level, that calcification occurs intra- and extracellular.In our experiments especially the intramitochondrial calcification was investigated. Using x-ray-microanalysis calcium and phosphate could directly be shown.The uptake of calcium phosphate by mitochondria is an active process, which is directly connected with respiration and with intact electron transport particles on the surface of the cristae mitochondriales.The intramitochondrial calcification seems to be a very typical process during reactive calcification of several tissues. This reactive type of calcification may occur without primary lesion of the cell.

Activity of procollagen-prolyl-hydroxylase and N-acetyl-beta-glucosaminidase in liver biopsies from patients with chronic liver diseases.

ZusammenfassungIn 5 mg Lebergewebe, gewonnen durch Punktion von Patienten mit chronischen Leberkrankheiten, wurde die Aktivität der Prokollagen-Prolyl-Hydroxylase und der N-Acetyl-β-Glucosaminidase bestimmt. Die Aktivität beider Enzyme ist parallel zum histologisch bestimmten Aktivitätsgrad der Fibrose erhöht. In Relation zur N-Acetyl-β-Glucosaminidase steigt die Aktivität der Prolylhydroxylase stärker an. Die Relation beider Enzymaktivitäten in Zusammenhang mit der Entwicklung einer Leberfibrose wird besprochen.SummaryIn 5 mg of liver tissue obtained by needle biopsy from patients with chronic liver diseases, activity of both Procollagen-prolyl-hydroxylase and N-Acetyl-β-glucosaminidase was measured. The activity of both enzymes increased due to the activity of fibrosis, but prolyhydroxylase increased more. The relation of these two enzyme activities in the development of liver fibrosis is discussed.