Summary
Based on the experimental experiences in more than 180 implantations of different
materials as venous substitutes segments of the inferior vena cava have been replaced
in 34 dogs by Polyurethane (low microporosity) and modified e-PTFE prostheses (increased
microporosity of 60 μm and 90 μm fibril length). The 12 months patency rate didn't
differ between both tested optimized materials and ranged from 43 to 50 %. After a
follow-up of 12 months the grafts were taken out and analysed by light, immunofluorescence
microscopy, scanning and transmission electron microscopy. In addition a new technique
of microcorrosion casts was used for SEM-analyses. As a result a transmural microvessel
system in the microporous meshwork of the prostheses with multiple orifices at the
inner surface of the grafts could be demonstrated. Complete endothelialization was
only observed in e-PTFE prostheses of high microporosity (> 60 μm fiber length). There
is strong evidence that a full tissue incorporation of microporous artificial grafts
mainly depends on a sufficient primary intramural deposit of blood components (fibrin,
platelets, leucocytes), which initiates cell invasion from the surrounding tissue,
accompanied by a highly developed microvessel network. A multifocal endothelialization
takes place from the numerous microvascular orifices on the inner surface of the prostheses.
Other sources such as pannus invasion or adhesion of multipotent cells from the blood
stream play probably a very limited role.
Zusammenfassung
Nachdem in tierexperimentellen Voruntersuchungen unterschiedliche künstliche Blutleiter
in mehr als 180 Implantationen als Ersatz großkalibriger Venen erprobt wurden, erfolgte
jetzt bei 34 Hunden der Ersatz der Vena cava inferior durch Polyurethan mit niedriger
und modifizierten e-PTFE-Prothesen mit erhöhter Mikroporosität (60 und 90 μm Fibrillenlänge).
Da es sich bereits um verbesserte Venenprothesen handelte, wurde auf jegliche Protektion
(av-Fistel, Antikoagulation) verzichtet. Die Offenheitsraten der getesteten verbesserten
Materialien nach 12 Monaten Beobachtungsdauer unterschieden sich statistisch nicht,
sie betrugen 43 - 50 %. Nach einer Beobachtungsdauer von 12 Monaten erfolgte die Explantation
der künstlichen Blutleiter und deren licht-, immunfluoroszenz-, raster- und transmissionselektronen-mikroskopische
Untersuchung. Darüber hinaus wurde eine neue Technik zur Herstellung von Mikrokorrosionspräparaten
für die rasterelektronenmikro skopische Analyse eingesetzt. Hierbei zeigte sich ein
transmurales Gefäßsystem im mikroporösen Maschenwerk der Prothesen mit multiplen Öffnungen
auf der inneren Oberfläche der Kunststoffgefäße. Eine vollständige Endothelauskleidung
in gesamter Länge der künstlichen Blutleiter wurde jedoch nur bei e-PTFE-Prothesen
mit erhöhter Mikroporosität (mehr als 60 μm Fibrillenlänge) gefunden. In den bisherigen
Voruntersuchungen war es unter Anwendung des gleichen Testmodells zu keiner kompletten
Endothelauskleidung gekommen, weder bei Textilprothesen, e-PTFE üblicher Mikroporosität
(20-30 μm) noch bei Polyurethan. Es muß angenommen worden, daß eine komplette Inkorporation
geeigneter künstlicher Blutleiter in erster Linie von einer erhöhten Mikroporosität
und somit einer ausreichenden initialen Ablagerung von Fibrin, Thrombozyten und Leukozyten,
d.h. einem intramuralen Thrombus abhängt. Dieser induziert nach den vorliegenden Untersuchungen,
wahrscheinlich aufgrund der Freisetzung von angiogenen Wachstumsfaktoren, sowohl die
Invasion von Bindegewebe als auch eines ausgedehnten Mikrogefäßnetzes aus dem Transplantatlager.
Nur hierdurch wird eine multifokale Endothelauskleidung, ausgehend von zahlreichen
trichterförmigen Mikrogefäßöffnungen an der inneren Oberfläche der Prothese, ermöglicht.
Demgegenüber spielen andere Quellen, wie z.B. die Invasion von Pannus aus den angrenzenden
Wirtgefäßstümpfen oder die Haftung und Differenzierung von jugendlichen Zellen des
Bindegewebes und von mononukleären Zellen des vorbeifließenden Blutes für die Endothelialisation,
mutmaßlich eine untergeordnete Rolle. Die beschriebenen Einheilungsmechanismen unterscheiden
sich von den bisherigen bekannten Hypothesen der sog. “Fremdkörperinkapsulation” oder
der “Neoarteriogenese” künstlicher Blutleiter.
Key words
Transprosthetic vascularization - Mechanisms of endothelial lining - Microcorrosion
casts
