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Erschienen in:
01.12.2014 | Stand der Wissenschaft
Dezellularisierte Aorten-Conduits und ihre Biokompatibilität
Optimierung in einem standardisierten Rattenmodell
Erschienen in: Zeitschrift für Herz-,Thorax- und Gefäßchirurgie | Ausgabe 6/2014
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Hintergrund
Um inhärente Limitationen klinischer Standardimplantate zu umgehen, stehen aktuell verschiedene Konzepte des „tissue engineering“ von Herzklappen- und Gefäßprothesen zur Diskussion.
Ziel der Arbeit
Zwecks komparativer Evaluation verschiedener Ansätze zur Prothesenoptimierung sollte ein Rattenmodell der systemarteriellen Implantation von Aorten-Conduits entwickelt und angewendet werden.
Material und Methoden
Kryopräservierte zelluläre oder auf Detergensbasis dezellularisierte, fibronektinbeschichtete oder unbeschichtete Ratten-Aorten-Conduits (n = 101) wurden infrarenal in hämodynamisch kompetente oder aortovalvulär insuffiziente Ratten implantiert, die in Abhängigkeit von dem jeweiligen Projekt reguläre Nahrung, prokalzifizierende Diät oder prokalzifizierende Diät mit zusätzlicher Simvastatinsupplementierung erhielten. Darüber hinaus wurde eine separate Studie zur Entwicklung und Charakterisierung des Modells der akzelerierten kardiovaskulären Kalzifizierung in Ratten unter 5 verschiedenen Spezialdiäten durchgeführt (n = 102). Die Funktionalität der Implantate wurde mithilfe von Dopplersonographie, Magnetresonanztomographie (MRT) und vaskulärer Plastinierung untersucht, während für die Gewebeanalyse der Explantate histologische, immunhistologische Untersuchungen, In-situ-Zymographie, quantitative „real-time polymerase chain reaction“ (RT-PCR) und Kalziumgehaltmessungen zu verschiedenen Zeitpunkten bis zu 12 Wochen nach Implantation eingesetzt wurden. Weiterhin wurden Mikro-Computertomographie(CT)- und Blutserumspiegelanalysen vorgenommen.
Ergebnisse
Die Modelle der funktionellen Aorten-Conduit-Implantation und der diätinduzierten akzelerierten kardiovaskulären Kalzifizierung wurden entwickelt, optimiert und standardisiert. Die Effekte verschiedener Diätregime sowohl auf das valvuläre als auch auf das vaskuläre „remodeling“ wurden unter Berücksichtigung chondroosteogen degenerativer, inflammatorischer und lipidmetabolischer Prozesse detailliert dargelegt. Die Conduit-Implantationsstudien zeigten folgende Resultate: a) Die Dezellularisierung der Aorten-Conduits verringerte Pannusbildung, Inflammation und kalzifizierende Degeneration signifikant, b) die bilaterale Oberflächenbeschichtung mit Fibronektin beschleunigte die autolog zelluläre In-vivo-Repopulation dezellularisierter Implantate signifikant, und c) die systemische Statintherapie ergab keine relevante Beeinflussung der Degeneration dezellularisierter Prothesen unter extrem prokalzifizierenden Bedingungen.
Schlussfolgerung
Eine Oberflächenbeschichtung dezellularisierter Prothesen mit bioaktiven Proteinen scheint geeignet zu sein, ihre Biokompatibilität zu erhöhen. Weiterführende Studien zur Optimierung der Biokompatibilität sowie zur Reduktion der In-vivo-Degeneration kardiovaskulärer Prothesen werden in dem standardisierten Kleintiermodell durchgeführt werden.