Bitte benutzen Sie diese Referenz, um auf diese Ressource zu verweisen: doi:10.22028/D291-27747
Titel: In vivo Analyse der Biokompatibilität, Vaskularisierung und Inkorporation verschiedener Netzmaterialien für die Hernienchirurgie
Verfasser: Häufel, Jörg Michael
Sprache: Deutsch
Erscheinungsjahr: 2017
Erscheinungsort: Homburg/Saar
SWD-Schlagwörter: Biokompatibilität
Hernie
Inkorporation <Medizin>
Freie Schlagwörter: Hernienchirurgie
Netzmaterial
Vaskularisierung
DDC-Sachgruppe: 610 Medizin, Gesundheit
Dokumentart : Dissertation
Kurzfassung: In der heutigen Hernienchirurgie ist die Implantation künstlicher Netzmaterialien zum Verschluss von Bruchlücken gängige Praxis. Es gibt insgesamt eine Vielzahl verschiedener chirurgischer Netze. Sie unterscheiden sich vor allem in Größe, Gewicht, Maschengröße und Material. Entscheidend für den klinischen Erfolg der Netzimplantation sind neben einer entzündungsarmen Inkorporation die rasche Vaskularisierung der Netze und eine gute Gewebeverträglichkeit. Trotz großer Fortschritte im Bereich der Materialforschung konnte bisher jedoch noch kein ideales Netz entwickelt werden, welches diese Eigenschaften in idealer Weise erfüllt. In der vorliegenden Arbeit wurde ein neues Modell zur Analyse implantierter chirurgischer Netze etabliert, mit dem erstmals in vivo die Biokompatibilität sowie die Vaskularisierung implantierter Netze mit Hilfe der intravitalen Fluoreszenzmikroskopie analysiert werden kann. Im ersten Teil der Arbeit wurden Syrischen Goldhamstern Ultrapro®-Netze in eine Rückenhautkammer implantiert. Mit Hilfe der intravitalen Fluoreszenzmikroskopie wurden zur Beurteilung der Biokompatibilität die venuläre Leukozyten-Endothelzell-Interaktion und die makromolekulare Gefäßpermeabilität im Randbereich der Implantate analysiert. Außerdem wurde die Vaskularisierung der Ultrapro®-Netze sowie deren Inkorporation in das umliegende Empfängergewebe untersucht. Der Beobachtungszeitraum betrug 14 Tage. Die Implantation der Netze resultierte in einer kurzfristigen Entzündungsreaktion, die durch eine gesteigerte Leukozytenaktivierung sowie eine erhöhte Gefäßpermeabilität gekennzeichnet war. Bereits nach drei Tagen waren erste Zeichen einer beginnenden Angiogenese im Randbereich der Netze nachweisbar. Innerhalb des Beobachtungszeitraumes bildete sich ein vollständiges Netzwerk neuer Blutgefäße im Bereich der implantierten Netze aus. Histologisch konnte die Ausbildung eines vaskularisierten Granulationsgewebes um die Netze nachgewiesen werden. In einem zweiten Teil der Arbeit wurden die klinisch häufig eingesetzten Netze Prolene®, Ultrapro® und Vicryl® miteinander verglichen. Dabei kam es bei den Vicryl®-Netzen zu einer stärkeren Ausbildung von vaskularisiertem Granulationsgewebe, welches im Vergleich zu Prolene®- und Ultrapro®-Netzen mit deutlich mehr Entzündungszellen infiltriert war. Die stärkere angiogene und inflammatorische Reaktion des Empfängergewebes auf das implantierte Vicryl®-Netz führte jedoch nicht zu einer verbesserten Inkorporation, sondern resultierte sogar in einer signifikant geringeren Stabilität im Ausreißversuch. Weiterführende histologische Untersuchungen zeigten, dass das Granulationsgewebe um das Vicryl®-Netz hauptsächlich wegen eines geringen Kollagengehalts und der massiven Infiltration mit Entzündungszellen instabil war. Hieraus kann geschlossen werden, dass eine stärkere angiogene und inflammatorische Reaktion nicht notwendigerweise zu einer verbesserten Inkorporation eines Netzes in das Empfängergewebe führt. Im dritten Teil der Arbeit wurde das Einwachsen chirurgischer Netze unter einer immunsuppressiven Behandlung untersucht, weil insbesondere nach Nieren- und Lebertransplantation Narbenhernien häufig als Komplikation auftreten. Zu diesem Zweck erfolgte die Implantation von Ultrapro®-Netzen in die Rückenhautkammer von Hamstern, die mit Rapamycin oder Cyclosporin A behandelt wurden. Vehikel-behandelte Tiere dienten als Kontrollgruppe. Die angiogene und inflammatorische Antwort des Empfängergewebes auf die Implantation wurde erneut über eine Dauer von 14 Tagen mittels intravitaler Fluoreszenzmikroskopie analysiert. Im Vergleich zu Cyclosporin A-behandelten Hamstern und zu Kontrolltieren zeigte sich unter Rapamycin-Behandlung eine dosisabhängige Inhibition der Vaskularisierung der implantierten Netze. Dies ging mit einem geringeren Kollagengehalt des Granulationsgewebes um die Netze einher. Daraus resultierte eine verminderte Inkorporation des Netzmaterials in das umliegende Empfängergewebe. Die Analyse der Leukozyten-Endothelzell-Interaktion ergab keinen wesentlichen Unterschied zwischen den Gruppen. Diese Ergebnisse zeigen, dass eine Immunsuppression mit Rapamycin wesentlich das Einwachsen chirurgischer Netze beeinflusst und daher bei Patienten mit Narbenhernien nicht zur Anwendung kommen sollte. Zusammenfassend konnte in der vorliegenden Arbeit ein neues Modell zur systematischen Analyse der Biokompatibilität, Vaskularisierung und Inkorporation chirurgischer Netze etabliert werden. Mit Hilfe der intravitalen Fluoreszenzmikroskopie ist es dabei möglich, in vivo das Einwachsen neuer Blutgefäße in die Netze sowie die leukozytäre Entzündungsreaktion auf die verwendeten Materialien repetitiv über einen Zeitraum von 14 Tagen zu visualisieren und zu quantifizieren. Entsprechend kann dieses Modell zukünftig dazu verwendet werden, neue Erkenntnisse über das Einwachsen chirurgischer Netze zu erhalten, und somit zur Entwicklung verbesserter Netzmaterialien für die Hernienchirurgie beitragen.
Surgical repair of abdominal hernias is frequently performed by implantation of artificial mesh graft materials. A considerable number of such mesh grafts is currently available. They differ in size, weight, pore size and material composition. For the clinical success of mesh implantation, the implanted materials should exhibit a good biocompatibility. Moreover, they should be rapidly vascularized and incorporated into the surrounding tissue. However, despite major progress in the field of biomaterial research, no surgical mesh has been developed yet which ideally fulfills all of the aforementioned requirements. In the present study, a new animal model for the analysis of implanted surgical meshes was established, which allows for the first time the in vivo assessment of their biocompatibility and vascularization by means of intravital fluorescence microscopy. In a first set of experiments, Ultrapro® meshes were implanted into dorsal skinfold chambers of Syrian golden hamsters. To investigate the biocompatibility of the implants, leukocyte-endothelial cell interaction and macromolecular leakage were assessed. Furthermore, the incorporation of the biomaterial was determined by histology and the measurement of the explantation strength. The observation period was 14 days. The mesh implantation resulted in a short-term inflammatory host tissue response, as indicated by an increased adherence of leukocytes in venules at the borders of the implants as well as macromolecular leakage. After three days, first signs of angiogenesis could be observed in the border zones of the implants. Throughout the following observation period, a complete network of newly formed blood vessels developed around the implanted meshes. Additional histological analyses showed the formation of a vascularized granulation tissue surrounding the implants. In a second set of experiments, biocompatibility and vascularization of three different types of mesh materials, namely Prolene®, Ultrapro® and Vicryl®, were compared to each other. The Vicryl® mesh induced the formation of a densely vascularized granulation tissue, which was infiltrated by more inflammatory cells when compared to the Prolene® and Ultrapro® mesh. However, the pronounced angiogenic and inflammatory host tissue response to the Vicryl® mesh was not associated with a better mesh incorporation, as indicated by a significantly lower explantation strength. Histological analyses showed that the granulation tissue surrounding the Vicryl® mesh was instable due to a low collagen content and a massive infiltration of inflammatory cells. Thus, it can be concluded that a stronger angiogenic and inflammatory response to an implanted mesh does not necessarily result in a better mesh incorporation into the host tissue. In a third set of experiments, the effect of an immunosuppressive therapy on the incorporation of surgical meshes was analyzed, because a frequently observed complication in patients with immunosuppressive therapy during liver transplantation are incisional hernias, which are then treated with surgical meshes. For this purpose, Ultrapro® meshes were implanted into dorsal skinfold chambers of hamsters, which were treated with either rapamycin or cyclosporin A. Untreated animals served as controls. The angiogenic and inflammatory host tissue response to the mesh implants were analyzed over a period of two weeks by means of intravital fluorescence microscopy. Mesh incorporation was additionally determined by histology. Treatment with Rapamycin but not with cyclosporin A dose-dependently inhibited the vascularization of the implanted meshes compared to untreated animals. Furthermore, the granulation tissue surrounding the meshes of rapamycin-treated animals exhibited a lower collagen content. Consequently, the meshes were poorly incorporated, as indicated by a significantly reduced explantation strength. The leukocyte-endothelial cell interaction in venules surrounding the implants did not markedly differ between the three groups. These results demonstrate that immunosuppression with rapamycin inhibits the incorporation of surgical meshes and, thus, should be omitted in patients with incisional hernias. Taken together, it was possible in the present thesis to establish a novel model for the systematic analysis of biocompatibility, vascularization and incorporation of surgical meshes. By means of intravital fluorescence microscopy this model allows the visualization and quantification of the angiogenic and inflammatory host tissue response to mesh implants throughout an observation period of 14 days. Accordingly, the present model may be used to gain new insights into the incorporation of surgical meshes and, thus, contribute to the development of improved mesh materials for hernia surgery.
Link zu diesem Datensatz: urn:nbn:de:bsz:291--ds-277479
hdl:20.500.11880/27351
http://dx.doi.org/10.22028/D291-27747
Erstgutachter: Menger, Michael D.
Tag der mündlichen Prüfung: 13-Sep-2018
SciDok-Publikation: 7-Feb-2019
Fakultät: M - Medizinische Fakultät
Fachrichtung: M - Chirurgie
Fakultät / Institution:SciDok - Elektronische Dokumente der UdS

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