Ultrastructural Changes In Terminal Ileum After Massive Small Bowel Resection

A Bıyıklı*, G Akkoyunlu**, G Karagüzel*, M Melikoğlu*

*Akdeniz University School of Medicine Department of Pediatric Surgery, Antalya
**Akdeniz University School of Medicine, Department of Histology and Embryology, Antalya, TURKEY

Aim: To evaluate ultrastructural changes in terminal ileum after massive bowel resection (MBR) in rats, both qualitatively for cytoplasmic organelles and nucleus, and quantitatively for microvilli and mitochondria.

Materials and Methods: Totally 60 young rats were included in our study. Group I (sham, n=30): The rats underwent sham operation. Group II (MBR, n=30): MBR including all small bowel except the segments of 5 cm long-proximal jejunum and 10 cm long-terminal ileum was performed. The rats in both main groups were fed orally in the postoperative period. On the postoperative 3rd, 9th, and 15th days, relaparotomy was performed and tissue samples were taken from terminal ileum. Muscle thickness, crypt depth and vessel area were measured in the samples using light microscope. Electron microscopically, qualitative evaluation of cytoplasmic organelles and nuclei; and quantitative examination of microvilli heights and widths, mitochondrial area, and mitochondrial circumference were performed.

Results: There was no significant difference in light microscopic evaluation of muscle thickness and vessel area. However, there was a significant increase in crypt depth on the 9^th and 15^th days in the MBR group (p<0,05). Electron microscopically, there was an electron-lucent appearance due to degeneration in the cytoplasmic organelles and empty vesicles in the cytoplasm in early period after MBR (on the 3^rd and 9^th days). The endoplasmic reticulum cisterns were dilated and its continuity could not be clearly seen. However, in 15^th day evaluation, it was observed that cytoplasmic structures of the MBR group gained similar characteristics with the control group. Whereas, the increase in mitochondrial cristas was remarkable. Nucleus preserved its euchromatin structure in all groups. In quantitative evaluations, no statistically significant difference was found in the measurements of microvilli height, microvilli width, mitochondrial area, mitochondrial environment.

Conclusion: Our electron microscopy findings supported that qualitative ultrastructural degenerative changes detected in the cytoplasm on the 3rd day after MBR were normalized on the 15th day. However, there was no significant change in the quantitative parameters of microvilli and mitochondria during the adaptation process. Studies investigating the complex ultrastructural changes in the intestines after MBR with other quantitative parameters may contribute to our better understanding of the adaptation process.

Keywords: massive small bowel resection, rat, ileum, electron microscope

Masif Bağırsak Rezeksiyonu Sonrası Terminal İleumdaki Ultrastrüktürel Değişiklikler

A Bıyıklı*, G Akkoyunlu**, G Karagüzel*, M Melikoğlu*

*Akdeniz Üniversitesi Tıp Fakültesi Çocuk Cerrahisi Anabilim Dalı, Antalya
**Akdeniz Üniveristesi Tıp Fakültesi Histoloji ve Embryoloji Anabilim Dalı, Antalya, Türkiye

Amaç: Sıçanlarda gerçekleştirilen masif bağırsak rezeksiyonu (MBR) sonrasında terminal ileumdaki ultrastrüktürel değişiklikleri hem sitoplazmik organeller ve nükleus açısından nitel ve hem de mikrovilluslar ve mitokondriler açısından nicel olarak değerlendirmek.

Gereç ve Yöntem: Çalışmamıza toplam 60 adet genç sıçan dahil edildi. Grup I (kontrol, n=30): Sıçanlara sham ameliyatı yapıldı. Grup II (MBR, n=30): Sıçanlara 5 cm proksimal jejunum ve 10 cm terminal ileum segmentleri kalacak şekilde masif ince bağırsak rezeksiyonu yapıldı. Her iki ana gruptaki sıçanlar postoperatif dönemde oral yoldan beslendi. Postoperatif 3’üncü, 9’uncu ve 15’inci günlerde tekrar laparotomi yapıldı de mikroskobik değerlendirme için terminal ileumdan örnekler alındı. Işık mikroskobik olarak doku örneklerinde kas kalınlığı, kript derinliği, damar alanları ölçüldü. Elektron mikroskobik olarak hücrelerin sitoplazmik organelleri ve nükleusları nitel olarak; mikrovillüs yüksekliği, mikrovillüs genişliği, mitokondri alanı, mitokondri çevresi ise nicel olarak değerlendirildi.

Bulgular: Işık mikroskobik değerlendirmede ortalama kas kalınlığında ve ortalama damar alanında gruplar arasında istatistiksel olarak anlamlı farklılık saptanmadı. Ancak, MBR grubunda 9’uncu ve 15’inci günlerde kript derinliğinde anlamlı artış saptandı (p<0.001). Elektron mikroskobik olarak MBR sonrası erken dönemde (3’üncü ve 9’uncu günlerde) sitoplazmik organellerde dejenerasyon ve sitoplazmada boş veziküller olması nedeni ile elektron-lüsent görünüm mevcuttu. Endoplazmik retikulum sisternaları dilate olmuştu ve devamlılığı net seçilememekteydi. Ancak 15’inci gündeki değerlendirmede, MBR grubunun sitoplazmik yapılarının kontrol grubu ile benzer özellikler kazandığı görüldü. Bununla beraber mitokondrial kristalardaki artış dikkat çekiciydi. Nükleus tüm gruplarda ökromatin yapısını korumuştu. Nicel değerlendirmelerde mikrovillus yüksekliği, mikrovillus genişliği, mitokondri alanı, mitokondri çevresi ölçümlerinde istatistiksel olarak anlamlı farklılık saptanmadı.

Sonuç: Elektron mikroskopi bulgularımız, MBR sonrası 3’üncü günde stoplazmada saptanan kalitatif ultrastrüktürel dejeneratif değişikliklerin 15’inci günde normalize olduğunu desteklemiştir. Ancak, adaptasyon sürecinde mikrovillus ve mitokondrilere ait kantitatif parametrelerde anlamlı bir değişiklik gösterilememiştir. MBR sonrasında bağırsaklarda görülen kompleks ultrastrüktürel değişikliklerin, başka kantitatif parametrelerle araştırıldığı çalışmalar adaptasyon sürecini daha iyi anlamamıza katkıda bulunabilir.

Anahtar Kelimeler: masif ince bağırsak rezeksiyonu, sıçan, ileum, elektron mikroskop