Xenogene Materialien

Bei der HUV handelt es sich zwar nicht im eigentlichen Sinne um ein Xenograft, da sie aus humanem Gewebe hergestellt wurde, dennoch entspricht die Art der Aufbereitung der einer xenogenen Gefäßprothese. Daher wird ihr klinischer Einsatz in diesem Kapitel beschrieben. Den Gebrüdern Dardik gelang es ab 1972 in den USA eine schon alte Idee, nämlich die klinische Verwendung der menschlichen Nabelschnurvene als vaskuläres Implantat, erfolgreich umzusetzen. Sie denaturierten die aus einer frischen nativen menschlichen Nabelschnur exzidierte Nabelschnurvene mit einer niedrigkonzentrierten Glutaraldehydlösung um eine feste Vernetzung der Kollagenstruktur der Gefäßwand, das sog. Crosslinking, zu erzeugen. Dieser „Gerbungsprozess“ gab dem Implantat die gewünschte Festigkeit. Um einer möglichen aneurysmatischen Degeneration der HUV entgegenzuwirken wurde der chemisch behandelte Graft zusätzlich mit einem externen Netz aus locker gewirktem Polyestermaterial zur Verstärkung eingehüllt (Dardik et al. 1976). Diese Prothese fand vor allem in den 1980er-Jahren eine rasche Verbreitung, da sie trotz anspruchsvoller Implantationstechnik eine klinisch gute Offenheit in der peripheren Bypasschirurgie aufwies. Wegen der auch bei der HUV der ersten Generation im Verlauf relativ häufig auftretenden Biodegeneration mit Aneurysmabildung wurde später bei der zweiten Generation dieses Implantats die externe Ummantelung deutlich modifiziert und 10-fach verstärkt. Dardik selbst publizierte günstige Ergebnisse der HUV in der poplitealen und cruralen Bypasschirurgie in einer großen Serie von über 1000 implantierten Prothesen (Dardik1995; Dardik et al. 2002). Speziell in der cruralen Bypasschirurgie konnte er bei über 290 cruralen Rekonstruktionen auch eine gute Funktion mit einer 3-Jahres-Offenheit von 61 % unter Verwendung einer sog. common ostium AV-Fistel berichten (Dardik et al. 1996). In randomisierten multizentrischen und single-center-Studien konnte für den nicht kniegelenksüberschreitenden femoropoplitealen Bypass eine klare Überlegenheit der HUV im Vergleich zum Standard PTFE-Material in Hinsicht auf die langfristige Bypassoffenheit nachgewiesen werden. Die HUV erwies sich allerdings als der autologen Vene unterlegen (Aalders und van Vroonhoven 1992; Johnson und Lee 2000). Auch im deutschsprachigen Raum fand die HUV-Prothese Anwendung in der peripheren Bypasschirurgie trotz der aufgrund der relativ dicken Implantatwand und der externen Ummantelung vergleichsweise anspruchsvollen Implantationstechnik. Hier konnten ebenfalls sehr gute Langzeitergebnisse mit der HUV in poplitealer Position bei über 200 Implantationen mit einer Offenheitsrate von 76 % nach 5 Jahren berichtet werden (Neufang et al. 2007). Eine aneurysmatische Degeneration fand sich in erster Linie im Spätverlauf nach mehreren Jahren mit einer Häufigkeit von 7 % bei mehr als 3 Jahre durchgängigen Implantaten. Nur in der Hälfte dieser Fälle musste eine chirurgische Korrektur der Bypassaneurysmen erfolgen (Neufang et al. 2007). Die Verwendung der HUV als Composite Graft mit autologer Vene und sequenziellem Anschluss von 2 peripheren Arterien erbrachte verblüffend gute Langzeitergebnisse in Hinsicht auf Bypassfunktion und Beinerhalt trotz ebenfalls nachweisbarer Biodegeneration im Spätverlauf Abb. 1, Neufang et al. 2014). Bedauerlicherweise ist dieses bewährte Implantat seit mehreren Jahren aber nicht mehr erhältlich, da die sehr personalintensive, in Handarbeit durchgeführte Produktion der HUV trotz steigender Nachfrage vom nordamerikanischen Hersteller nicht fortgeführt wurde.

Die ovine Kollagenprothese (Omniflow) wurde vor 30 Jahren von einer australischen Arbeitsgruppe entwickelt und steht nach einer Modifikation des integrierten Polyestermeshs als sog. Omniflow II Prothese kommerziell zur Verfügung (Edwards und Roberts 1992). Das Herstellungsprinzip dieses biosynthetischen Conduits beruht auf dem Modell des historischen Sparks-Mandril. Es handelt sich um eine biologische Gefäßprothese aus mit Hilfe von Glutaraldehyd chemisch denaturiertem Schafskollagen mit einem in die Implantatwand zur mechanischen Stabilisation integrierten Polyestermesh (Abb. 2).

Zur Herstellung des Implantates werden mehrere bis zu 70 cm lange Silikonstäbe (sog. Mandrils) mit einem aufgezogenen Polyestermesh steril in das subkutane Gewebe eines lebenden Schafes implantiert. Um den Mandril bildet sich dann innerhalb einiger Wochen als eine Art Narbe eine feste Kollagenmatrix, die das Polyestermesh komplett in den sich ausbildenden Kollagenschlauch inkorporiert (Abb. 3).

Nach einer sog. Reifungszeit von 12–14 Wochen wird das Tier geschlachtet und dieser verstärkte Kollagenschlauch wiederum steril aus dem Gewebe exzidiert, chemisch fixiert und mechanisch überprüft. Die in verschiedenen Durchmessern und Konfigurationen (neben einem geraden Graft auch als sog. Loop) hergestellte biologische Prothese wird in 50%er alkoholischer Lösung bis zu ihrer Verwendung steril gelagert. Wie auch bei der HUV erfordert diese Art der Lagerung in alkoholischer Lösung vor der Implantation eine ausgiebige Spülung der Prothese mit steriler physiologischer NaCl-Lösung um die Reste der Konservierungsflüssigkeit zu entfernen.

Ebenso wird vom Hersteller eine Imprägnation der Protheseninnenoberfläche mit unverdünnter Heparinlösung empfohlen, um einer Frühthrombose des Grafts vorzubeugen. Die Anastomosierung kann in der gleichen Technik wie bei autologem Venenmaterial erfolgen, dabei muss allerdings strikt auf die Inkorporation des Meshmaterials in die Naht geachtet werden. Ebenfalls sollen zur Schonung der Implantatwand keine üblichen Gefäßklemmen auf die Prothese gesetzt werden, um eine mechanische Schädigung der Kollagenstruktur zu vermeiden. Die Prothese darf auch nicht ungeschützt mit Klemmen durch das Gewebe gezogen werden, da es auch durch unkontrollierten Zug zu einer Schädigung der Kollagenstruktur kommen könnte. Sie muss vielmehr durch einen sog. Hohlraumtunnelierer vor mechanischer Beanspruchung geschützt möglichst atraumatisch im Gewebe tunneliert werden. Als positiv wird die rasche gute Inkorporation des Kollagenmaterials in das Empfängergewebe hervorgehoben (Ramshaw et al. 1989).

Obwohl diese Prothese seit ihrer Einführung ihre Verbreitung gefunden hat, ist die Datenlage zu ihrer Funktion aber als eher spärlich zu bezeichnen. Die Arbeitsgruppe von Koch an der Universitätsklinik in Graz berichtete für die bis heute größte Serie von über 250 Implantationen zufriedenstellende Offenheiten zwischen 44 und 63 % in poplitealer Position mit allerdings schlechter Offenheit in cruraler Position (Koch et al. 1997). Sie betonten ebenfalls die für ein peripheres Gefäßimplantat auffällig niedrige Infektionsrate, gerade bei der fortgeschrittenen pAVK und fanden eine nur geringe Neigung zur Biodegeneration. Palumbo konnte in einer Serie von 38 arteriovenösen Prothesenshunts über eine sehr gute sekundäre Offenheit von 75 % nach 2 Jahren mit einer nur geringen Neigung zur Infektion berichten (Palumbo et al. 2009). Eigene Erfahrungen des Autors mit diesem Implantat als Composite Bypass bei unzureichender autologer Vene sind für komplexe crurale Rekonstruktionen mit gutem peripheren Ausstrom (in Form eines sog. sequenziellen Bypasses, Abb. 4) mit einer 4-Jahres-Offenheit von 62 % als positiv zu bezeichnen (Neufang et al. 2014). Auch hier wurden vereinzelt im Spätverlauf in der Regel asymptomatische biologische Degenerationen bei erhaltener Graftfunktion registriert.

Die auffällig geringe Anfälligkeit dieses Materials für Infektionen hat auch zur Verwendung der Omniflow II Prothese in der septischen Gefäßchirurgie geführt. Einzelne Arbeitsgruppen haben dabei in kleinen Serien die erfolgreiche Beherrschung von Infekten synthetischer Prothesen in peripherer und auch zentraler Position durch komplette Exzision des Kunststoffmaterials und Ersatz mit einer ovinen Kollagenprothese unter zusätzlicher antibiotischer Therapie beschrieben (Wiltberger et al. 2014; Topel et al. 2012).

Die Verwendung xenogener biologischer Materialien als biologisches Patchmaterial hat sich für die traditionellen Rekonstruktionstechniken vor allem bei der Thrombendarteriektomie etabliert. Hier kommt Patchmaterial aus denaturiertem tierischem Perikard zur Anwendung. Während in Nordamerika und Europa in erster Linie Perikard vom Rind oder Schwein implantiert wird, wird in Asien auch Perikard vom Pferd benutzt.