Diagnosis of Innervation-Related Motility Disorders of the Gut and Basic Aspects of Enteric Nervous System Development

Summary

Motility disorders of the gut in children have become a matter of increasing concern for the pediatric surgeon. Infantile hypertrophic pyloric stenosis is the most common disease requiring surgery in early infancy. While this entity was first described as early as 1888 by Hirschsprung, its etiology and pathogenesis are still an enigma. Fortunately, its surgical treatment is simple and safe, which cannot be said of all other motility disorders of the infantile gut.

Dysmotility in small bowel atresia and in gastroschisis is related to damaged smooth muscle cells caused by concomitant ischemia of the bowel wall. In contrast, the temporarily adynamic bowel of the prematurely born child, as well as Hirschsprung’s disease and related disorders, is the result of anomalies of the intestinal innervation. The pathogenesis of congenital malformations of the enteric nervous system is still a mystery to surgeons and physicians alike.

With his pressure studies of the colon, Swenson first recognized Hirschsprung’s disease for what it was. This led to the resection of the manometrically diagnosed abnormal colon, which was found to be aganglionic. Histological investigation of the bowel wall became the decisive tool, replacing manometry, in the diagnosis of Hirschsprung’s disease. Histochemical investigation of the bowel wall is not conclusive in other malformations of the enteric nervous system, since the presence or absence of enteric neurons is not the definitive factor discriminating between normally and abnormally functioning bowel. Monoclonal antibodies raised against neuron-specific arkers may become important tools for differentiation within the spectrum of congenital malformations of the enteric nervous system. The immunocytochemical technique, however, does not provide sufficient information to explain the cause of innervation disorders of the gut in infancy and childhood.

Primary migration disturbances or selective disappearance of enteric neurons following ischemia are highly unlikely to cause aganglionosis of the gut. With respect to the pathogenesis and etiology of Hirschsprung’s disease, current research is focused on the embryonic bowel (target organ) in plexus formation.

The enteric nervous system is still an enigma, although its origin is known, at least in birds. Why neural crest cells travel, along what paths, how they reach their destination, and what may go wrong during the migratory process, are questions that must be answered. There is increasing knowledge concerning the way in which neural crest cells aggregate and form plexuses in the gut. It is largely unknown why neural crest cells settle, in the bowel, at the sites of the myenteric and submucous plexus. Ongoing developmental biological research and detailed neuropathological characterization of congenital malformations of the enteric nervous system will lead to a better understanding of the pathogenesis and, consequently, a proper treatment and prevention of these congenital malformations.

Zusammenfassung

Motilitätsstörungen des Darmes im Kindesalter erhalten zunehmende Bedeutung für den Kinderchirurgen. Die infantile hypertrophische Pylorusstenose ist die häufigste Erkrankung, die einer chirurgischen Intervention im frühen Säuglingsalter bedarf. Während dieses Krankheitsbild bereits im Jahre 1888 von Harold Hirschsprung beschrieben wurde, bleiben Ätiologie and Pathogenese auch heute noch ein Rätsel. Glücklicherweise ist die chirurgische Behandlung einfach and sicher, was man nicht von allen anderen Motilitätsstörungen des kindlichen Darmes sagen kann.

Die Dünndarmdysmotilität bei der Dünndarmatresie and der Gastroschisis hat mit Innervationsstörungen nichts zu tun, sondern ist ausschließlich das Produkt einer Schädigung der Darmmuskulatur durch begleitende Darmwandischämie. Hingegen sind die temporäre Darmadynamie des Frühgeborenen sowie der M. Hirschsprung mit seinen Begleiterscheinungen das Resultat abnormer Darminnervation. Obwohl die Aganglionie schon seit langem als kongenitale Fehlbildung erkannt werden ist, bleibt die neuronale Dysplasie (abnorme Gewebeentwicklung) für Chirurgen and Internisten gleichermaßen auch heute noch ungeklärt.

Swenson klärte als erster mit seinen Druckuntersuchungen des Kolons die Natur des M. Hirschsprung. Daraufhin wurde die Resektion des durch Manometrie als abnorm erkannten Kolons, das aganglionär ist, eingeführt. Die histologische Untersuchung der Darmwand wurde dann die entscheidende Untersuchungsmethode beim M. Hirschsprung, die die Manometrie ersetzte. Ihre Verläßlichkeit wird jedoch wieder angezweifelt, da der Befund einer Ganglionose oder Aganglionose letztlich nicht der entscheidende Faktor ist, durch den normal und abnorm innervierter Darm unterschieden werden kann. Ebensowenig liefert sie genügend Information, um alle Ursachen der Darminnervationsstörungen im Säuglings- and Kindesalter zu klären. Viele Hypothesen werden aufgestellt.

Das enterische Nervensystem gibt immer noch Rätsel auf, obwohl dessen Herkunft zumindest bei Vögeln bekannt ist. Warum Neuralleistenzellen wandern, welche Wege sie nehmen, wie sie ihren Bestimmungort erreichen and was bei diesem Migrationsprozelß fehlerhaft ablaufen kann, dies alles sind offene Fragen, die beantwortet werden müssen, bevor die volle Aufklärung and somit eine effektive Behandlung der neuronalen Dysplasie erreicht werden kann.

Résumé

Les troubles de la motilité intestinale chez les enfants prennent de plus en plus d’importance pour le chirurgen pédiatrique. La sténose du pylore hypertrophique infantile est l’affection la plus fréquente et requiert une intervention chirurgicale dans la période néonatale. Cette affection a été décrite dès 1888 par Harold Hirschsprung mais son étiologie et sa pathogénie n’ont pas encore été élucidées. Heureusement, le traitement chirurgical est simple et sans risques, ce qui n’est pas le cas des autres formes de troubles de la motilité de l’intestin dans l’enfance.

La dysmotilité de l’intestin grêle dans les cas d’atrésie de celui-ci et de laparoschisis n’est pas du tout liée à des troubles de l’innervation mais est due exclusivement à une lésion de la musculature intestinale causée par une ischémie concomitante de la paroi intestinale. Par contre, l’adynamie intestinale temporaire et la maladie de Hirschsprung et ses manifestations secondaires sont bien le résultat d’une innervation anormale de l’intestin. Bien que l’on sache depuis longtemps que l’aganglionie constitue une malformation congénitale, la dysplasie neuronale reste un mystère pour les chirurgiens et les internistes. C’est Swenson qui, le premier, fit la lumière sur la nature de la maladie de Hirschsprung en mesurant la pression du côlon. On introduisit alors la résection du côlon que la manométrie avait révélé anormal puisqu’aganglionnaire. L’examen histologique de la paroi intestinale devint alors l’examen de choix dans le cas de la maladie de Hirschsprung et remplaça la manométrie. On commence entretemps à émettre des doutes sur sa fiabilité, étant donné qu’une ganglionose ou une aganglionose n’est pas l’élément essentiel permettant de distinguer une innervation normale d’une innervation anormale de l’intestin. Cet examen ne fournit en outre pas assez d’informations pour faire la lumière sur toutes les causes des troubles de l’innervation de l’intestin chez les nouveaux-nés et les enfants. Plusieurs hypothèses ont été avancées.