Cytotoxicity of Various Crystalloid Solutions to the Endothelial Cells of Autologous Grafts

Summary

Harvesting and storage may influence the early failure of autologous grafts. We studied the endothelial layer of human saphenous veins (HSV) and bovine internal mammary arteries (BMA) after a two-hour storage period in comparison to vessel segments prepared immediately after harvesting. The storage solutions were 0.92% NaCl, 0.9% NaCL heparinized, Ringer's Lactate (RL), heparinized blood or Bretschneider's cardioplegic solution. To visualize the endothelial cell damage, specimens were stained with silver nitrate. The surface covered by morphologically intact endothelial cells was computed in percent. In a perfusion model using the carotid artery of rabbits, the increase of the permeability of the endothelium after two hours' perfusion was investigated (n = 5 each). In native HSV-seg-ments 70.8 ± 4.5% of the endothelium were found to be morphologically intact. The figures for stored grafts were: 14.7 ± 4.4%(NaCl),0.5 ± 0.3% (hep. NaCl), 16.0 ± 4.6% (RL), 37.2 ± 5.3% (hep. blood) and 50.0 ± 4.2% (Bretschneider). Comparable results were found with BMA specimens. BMA: 98.3 ± 2.1% (native), 39.2 ± 3.3% (NaCl), 8.4 ± 3.5% (hep. NaCl), 11.2 ±4.8% (RL). 67.0 ± 6.1% (hep. blood) and 78.1 ± 4.7% (Bretschneider). In accordance with these results the increase of the permeability of the endothelial cell layer of the carotid artery of rabbits was significantly less after perfusion with Bretschneider's solution. The condition of the endothelial cells of autologous grafts at the time of implantation was found to be clearly dependent on the type of solutions used for perfusion and immersion. In comparison to all crystalloids studied in this series, Bretschneider's cardioplegic solution proved to be superior.

Zusammenfassung

Venentransplantate unterliegen einer Frühverschlußrate von bis zu 15 % im ersten Jahr. Auslösende Ursachen können in der Art der Transplantatgewinnung und Lagerung zu suchen sein. Untersucht wurde die Endotheloberfläche von 10 intraoperativ anfallenden VSM-Segmenten bzw. frisch gewonnener bov. Aa. thoracicae int. (ATI) nach je 2stündiger Lagerung. Die Lagerungsmedien waren 0,9% NaCL, 0,9% NaCl-heparinisiert, Ringer-Laktat, heparinisiertes Vollblut oder Kardioplegielösung nach Bretschneider. Als Vergleich dienten native Gefäße. Zur Beurteilung der Endotheloberfläche wurden Untersuchungen nach Silbernitrat-Färbung angewendet. Errechnet wurde die intakle Oberfläche in Prozent. In einer experimentellen Serie wurde an in vivoperfundierter A. carotis des Kaninchens die Permoabilitätszunahme der Endothelschicht für Makromoleküle nach 2stündiger Perfusion (n = 5 je Lösung) untersucht. Als Tracer diente Meerrettich-Peroxydase (40000 Dalton). Nach 2stündiger Lagerung in Bretschneiderscher Lösung fand sich mit 50,0 ± 4,2% morphologisch intakter Endothelfläche die signifikant beste Konservierung (NaCl 14,7 ± 4,4%; NaCl-Heparin 0,5 ± 0,3%; Ringer-L. 16,0 ± 4,6%; Vollblut-Heparin 37,2 ± 5,3%). Dem standen bei unbehandelter VSM 70,8 ± 4,5% gegenüber. Vergleichbare Ergebnisse fanden sich für die bov. ATI: 39,2 ± 3,3% (NaCl), 8,4 ± 3,5% (NaCl-Heparin), 11,2 ± 4,8% (Ringer-Laktat), 67,0 ± 6,1% (Vollblut-Heparin), 78,1 ± 4,7% (Bretschneider) und 98,3 ± 2,1% (nativ). Dementsprechend zeigte die Endothelschicht der Kaninchen-Karotis nach Perfusion mit Bretschneiderscher Lösung den signifikant geringsten Permeabilitätsanstieg. Mit Hinblick auf den Endothelzellfaktor war die Kardioplegielösung nach Bretschneider den anderen hier untersuchten Lösungen als Aufbewahrungsmedium klar überlegen.

Key words

Aortocoronary Bypass - Bretschneider's cardioplegic solution - Autologous saphenous vein - Endothelial cell damage - Storage medias