Advanced

Fat metabolism during total parenteral nutrition: A biochemical and ultra-structural study

Roth, Bengt LU (1997)
Abstract (Swedish)
Popular Abstract in Swedish

Total parenteral nutrition (TPN) ges till patienter som av någon anledning inte kan tillgodogöra sig föda på normalt sätt via magtarmkanalen. TPN innebär att samtliga näringsämnen ges som intravenöst dropp. Av dessa näringsämnen intar fett en särställning. Det måste ges i form av små fettpartiklar utblandade i vatten till en emulsion.



Det ställs stora krav på intravenösa fettemulsioner. För att tolereras måste emulsionens fettpartiklar vara mycket lika de som normalt cirkulerar i blodet. Svårighet att tillfredsställa detta krav var troligen en av orsakerna till att de intravenösa fettemulsioner som tillverkades under 1900-talets första hälft var behäftade med oacceptabla... (More)
Popular Abstract in Swedish

Total parenteral nutrition (TPN) ges till patienter som av någon anledning inte kan tillgodogöra sig föda på normalt sätt via magtarmkanalen. TPN innebär att samtliga näringsämnen ges som intravenöst dropp. Av dessa näringsämnen intar fett en särställning. Det måste ges i form av små fettpartiklar utblandade i vatten till en emulsion.



Det ställs stora krav på intravenösa fettemulsioner. För att tolereras måste emulsionens fettpartiklar vara mycket lika de som normalt cirkulerar i blodet. Svårighet att tillfredsställa detta krav var troligen en av orsakerna till att de intravenösa fettemulsioner som tillverkades under 1900-talets första hälft var behäftade med oacceptabla biverkningar.



År 1961 introduceras en ny svensk produkt - Intralipidâ - som tillverkas av sojabönsolja och äggfosfolipider. Denna produkt tolereras väl av de flesta patienter, men trots detta har en del svårförklarliga biverkningar observerats. I vårt första delarbete beskrivs sjukdomsförloppet hos en patient som drabbades av dessa biverkningar vars natur tydde på funktionsstörning hos patientens försvarsceller (makrofager). Vi misstänkte att makrofagerna stördes av att främmande fettpartiklar ansamlades i patienten. För att testa denna hypotes påbörjades en rad experiment där friska råttor behandlades med olika slags TPN, varvid de första arbetena avsåg att undersöka om råttornas fettomsättning och naturliga fettpartiklar förändrades av behandlingen. I de senare arbetena undersöktes även påverkan på leverns makrofager.



Kroppens normala fettomsättning är komplicerad av flera skäl. Eftersom de energiinnehållande fetterna (triglyceriderna) inte kan lösas i vatten har ett sofistikerat system för transport och omsättning utvecklats av organismen. Triglycerider som tas upp i tarmen bakas in i partiklar vars yta utgörs av delvis vattenlösliga fetter såsom fosfolipider och kolesterol. På så sätt kan fetterna transporteras i lymfa och blod. Hormonellt styrda enzymsystem dirigerar triglyceriderna till arbetande muskulatur eller till fettvävens energidepåer.



Råttorna i våra försök verkade tolerera TPN-behandlingen trots att fettomsättningen rubbades och abnorma kolesterol- och fosfolipidrika fettpartiklar ansamlades i blodet. Att djuren tolererade behandlingen bra kan förklaras av att de inte var drabbade av någon allvarlig sjukdom. Viktiga enzymers aktivitet kunde därför anpassa sig till den ökade belastning som den intravenösa näringstillförseln innebar.



Organismen accepterar troligen inte att fettpartiklar ansamlas i blodet. Partiklarna är för stora för att kunna utsöndras med urinen och om normala eliminationsvägar falerar måste makrofagerna gripa in och rena blodet. Detta kunde iakttas i våra försök med hjälp av elektronmikroskopisk undersökning av leverns makrofager (s.k. Kupfferceller). Det ansamlades fett och mörka, enzyminnehållande lysosomer i dessa celler som tecken på kraftig aktivitetsökning (Figur 8 och 12). När en makrofag har aktiverats utsöndrar den signalsubstanser - s.k. cytokiner - för att hela immunsystemet skall informeras. Cytokinerna är livsnödvändiga, men för stor dos skadar kroppens organ, vilket vi misstänkte att patienten som beskrivs i delarbete I råkade ut för.



Sammanfattningsvis finner vi stöd för misstanken att intravenös tillförsel av fettemulsioner kan påverka makrofagernas struktur och aktivitet. En ny sorts fettemulsion med något annorlunda triglyceridsammansättning visade sig däremot påverka makrofagerna i mindre grad. Möjligen kan de beskrivna rubbningarna av fettomsättningen vid TPN bero på att de konstgjorda fettpartiklarna inte är helt identiska med de som normalt förekommer i blodet. (Less)
Abstract
This thesis evaluates alterations in lipid metabolism and Kupffer cell morphology seen during total parenteral nutrition in healthy rats.



During infusion of lipid emulsions, cholesterol and phospholipids accumulated in non-high density lipoproteins, while high density lipoproteins were enriched in triglycerides. Triglycerides also accumulated in hepatic tissue, and the activity of hepatic lipase decreased.



Although lipoprotein lipase activity in the heart was up-regulated and serum levels of triglycerides were normal, suggesting that the total elimination rate of triglycerides was not impaired, ultra-structural investigations indicated that Kupffer cells were involved in clearing exogenous lipids from... (More)
This thesis evaluates alterations in lipid metabolism and Kupffer cell morphology seen during total parenteral nutrition in healthy rats.



During infusion of lipid emulsions, cholesterol and phospholipids accumulated in non-high density lipoproteins, while high density lipoproteins were enriched in triglycerides. Triglycerides also accumulated in hepatic tissue, and the activity of hepatic lipase decreased.



Although lipoprotein lipase activity in the heart was up-regulated and serum levels of triglycerides were normal, suggesting that the total elimination rate of triglycerides was not impaired, ultra-structural investigations indicated that Kupffer cells were involved in clearing exogenous lipids from the blood during the infusion of long-chain triglycerides. Furthermore, the Kupffer cells were activated, according to morphological criteria. When high doses of fat were given intravenously, the Kupffer cells were grossly distended by fat vacuoles, and serum levels of lactate dehydrogenase increased.



During treatment with fat emulsions containing medium-chain triglycerides and long-chain triglycerides in equal amounts, the alterations in lipid transport were less pronounced, and signs of Kupffer cell activation were weaker than during infusion with long-chain triglycerides only.



To some extent, the experimental findings may be related to clinical observations of a head injured patient who developed signs of acute, severe macrophage activation with haemophagocytosis during and after accumulation of exogenous fat in the blood after treatment with intravenous fat emulsions. The condition was considered to be a consequence of impaired lipid elimination and altered macrophage function during clearance of fat from the blood. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
opponent
  • M.D., Ph.D., Henter, Jan-Inge, Karolinska Hospital Stockholm
organization
publishing date
type
Thesis
publication status
published
subject
keywords
Anaesthesiology, Intravenous Fat Emulsion - Lipid Metabolism - Lipoprotein lipase - Kupffer cells - - Histology - Fatty liver - Adverse reactions - Haemophagocytosis, intensive care, Anestesiologi, intensivvård
pages
104 pages
publisher
Anaesthesiology and Intensive Care
defense location
University Hospital Lund,Sweden
defense date
1997-04-05 10:15
external identifiers
  • Other:ISRN: LUMEDW/MEAN--1043--SE
ISBN
91-628-2396-5
language
English
LU publication?
yes
id
0b381ea1-88a9-466e-8ffc-02f851121aff (old id 29059)
date added to LUP
2007-06-11 16:49:00
date last changed
2016-09-19 08:45:06
@misc{0b381ea1-88a9-466e-8ffc-02f851121aff,
  abstract     = {This thesis evaluates alterations in lipid metabolism and Kupffer cell morphology seen during total parenteral nutrition in healthy rats.<br/><br>
<br/><br>
During infusion of lipid emulsions, cholesterol and phospholipids accumulated in non-high density lipoproteins, while high density lipoproteins were enriched in triglycerides. Triglycerides also accumulated in hepatic tissue, and the activity of hepatic lipase decreased.<br/><br>
<br/><br>
Although lipoprotein lipase activity in the heart was up-regulated and serum levels of triglycerides were normal, suggesting that the total elimination rate of triglycerides was not impaired, ultra-structural investigations indicated that Kupffer cells were involved in clearing exogenous lipids from the blood during the infusion of long-chain triglycerides. Furthermore, the Kupffer cells were activated, according to morphological criteria. When high doses of fat were given intravenously, the Kupffer cells were grossly distended by fat vacuoles, and serum levels of lactate dehydrogenase increased.<br/><br>
<br/><br>
During treatment with fat emulsions containing medium-chain triglycerides and long-chain triglycerides in equal amounts, the alterations in lipid transport were less pronounced, and signs of Kupffer cell activation were weaker than during infusion with long-chain triglycerides only.<br/><br>
<br/><br>
To some extent, the experimental findings may be related to clinical observations of a head injured patient who developed signs of acute, severe macrophage activation with haemophagocytosis during and after accumulation of exogenous fat in the blood after treatment with intravenous fat emulsions. The condition was considered to be a consequence of impaired lipid elimination and altered macrophage function during clearance of fat from the blood.},
  author       = {Roth, Bengt},
  isbn         = {91-628-2396-5},
  keyword      = {Anaesthesiology,Intravenous Fat Emulsion - Lipid Metabolism - Lipoprotein lipase - Kupffer cells - - Histology - Fatty liver - Adverse reactions - Haemophagocytosis,intensive care,Anestesiologi,intensivvård},
  language     = {eng},
  pages        = {104},
  publisher    = {ARRAY(0xba39e68)},
  title        = {Fat metabolism during total parenteral nutrition: A biochemical and ultra-structural study},
  year         = {1997},
}