Über die Perigraftreaktion von unbeschichteten und antibakteriell beschichteten Silber- und Rifampicin-Dacron-Gefäßprothesen : Eine quantitative Analyse am tierexperimentellen Rückenhautkammermodell der Maus

Abstract

Über die Perigraftreaktion von unbeschichteten und antibakteriell beschichteten Silber- und Rifampicin-Dacron-Gefäßprothesen. Eine quantitative Analyse am tierexperimentellen Rückenhautkammermodell der Maus Um geschädigte Arterien zu ersetzten muss häufig auf synthetische Gefäßprothesen zurückgegriffen werden, obwohl diese mit einer deutlich höheren Inzidenz an Infekten einhergehen als dies für autologe Venen der Fall ist. Bei vielen gefäßchirurgischen Patienten stehen zum Beispiel aufgrund von Alter oder Begleiterkrankungen keine entsprechenden Venen zur Verfügung die für einen Gefäßersatz notwendig wären. Für diese Patienten ist die Verwendung von Gefäßprothesen oft die einzig alternative Therapie. Das Risiko eines Gefäßprotheseninfekts liegt bei ungefähr 5% und ist mit einer hohen Morbidität und Mortalität verbunden. Zur Behandlung einer solchen Gefäßprotheseninfektion reicht eine systemische Antibiose alleine oft nicht aus. Teilweise müssen infizierte Prothesen entfernt und gegeben falls sehr aufwendig rekonstruiert werden. Als Ersatz der infizierten Prothese und zur direkten Therapie in situ haben sich DacronTM Prothesen etabliert, die mit antibakteriellen Eigenschaften ausgestattet sind. Das verbreitetste Konzept ist die Beschichtung einer DacronTM Prothese mit dem Antibiotikum Rifampicin. Ebenfalls ist die Beschichtung mit Silber erhältlich und auch eine Kombinationsbeschichtung aus Rifampicin und Silber auf einer DacronTM Prothese ist möglich. Diese speziellen Prothesen werden zunehmend auch zur Prophylaxe eingesetzt. Bei Rifampicin wird jedoch seit längerer Zeit eine antiangiogene und proliferationshemmende Wirkung beschrieben. Eine ausreichende Angiogenese, Proliferation und eine adäquate Inflammation sind jedoch für die suffiziente Integration einer Prothese in das umliegende Gewebe enorm wichtig, hierdurch können auch Gefäßprotheseninfektionen vermieden werden. Insofern wollten wir in unserer Studie untersuchen, ob sich eine Rifampicinbeschichtung negativ auf das Integrationsverhalten von Gefäßprothesen auswirkt. Hierfür wurden Rifampicinbeschichtete und unbeschichteten DacronTM sowie mit Rifampicinbeschichtete Dacron Silber+TM Prothesen verglichen. Für die Studie nutzen wir das Rückenhautkammermodell an C57BL/6 Mäusen. Durch diese Methode war eine in vivo Analyse über 14 Untersuchungstage mittels intravitaler Fluoreszenzmikroskopie (IVM) möglich. Hier konnten die Neoangiogenese und Inflammation als dynamische Prozesse beobachtet werden. Nach Ende der in vivo Messungen folgten ein immunhistochemische Auswertungen der Neoangiogense und Inflammation sowie von Proliferation und Apoptose. Wir konnten feststellen, dass Rifampicinbeschichtete Dacron™ Prothesen verglichen mit unbeschichteten DacronTM Prothesen die Neoangiogense und Inflammation signifikant hemmten. Diese Ergebnisse, eine signifikante Hemmung der Proliferation sowie eine signifikant erhöhte Apoptose, ausgelöst durch Rifampicin, konnte immunhistochemisch bestätigt werden. Der Vergleich von Rifampicinbeschichteten und unbeschichteten Prothesen mit Rifampicinbeschichteten Dacron Silber+ TM Prothesen ergab eine signifikant niedrigere Inflammation und Angiogenense verglichen mit unbeschichteten Prothesen. Im Vergleich mit Rifampicinbeschichteten DacronTM Prothesen war eine erhöhte Angiogenese und Inflammation im späten Verlauf des Versuchs messbar. Darüber hinaus konnten signifikant höhere Werte für Proliferation und signifikant niedrigere Werte für Apoptose im Vergleich mit Rifampicinbeschichteten DacronTM Prothesen erhoben werden. Dieses signifikant schwächere Integrationsverhalten von Rifampicinbeschichteten Gefäßprothesen könnte im direkten Zusammenhang mit der Hemmung des Vascular endothelial growth factor (VEGF) und der bekannten immundepressiven Wirkung von Rifampicin stehen. Vor allem eine frühe Neoangiogense und eine adäquate Inflammation sind für die Inkorporation von Gefäßprothesen wichtig. Eine suffiziente Inkorporation trägt zu einer verbesserten Offenheitsrate bei und senkt die Gefahr eines Protheseninfekts. Insofern sollte der Einsatz von Rifampicinbeschichteten Gefäßprothesen jeweils abgewägt werden. Insbesondere der prophylaktische Einsatz dieser Prothesen sollte überdacht werden.

Perigraftreaction of uncoated and antibacterial coated Silver- and Rifampicin- Dacron-vascular grafts. A quantitative analysis using the dorsal skinfold chamber of mice. Synthetic vascular grafts are frequently used to replace damaged arteries, although they have higher incidences for vascular infections then autogenic used veins. Because of increasing age and comorbidities there are a lot of patients in vascular surgery who do not possess suitable veins to perform proper bypass surgery. For those patients, the use of synthetic vascular grafts is an alternative treatment. The risk for vascular prosthetic graft infections is approximately 5% and results in high rates of morbidity and mortality. For the treatment of a vascular prosthetic graft infection is a single antibiotic therapy often not effective. In some extent, the infected graft should be removed and the vessels should be reconstructed. For the substitution of the infected graft besides to have an antibacterial therapy directly in the contaminated tissue DacronTM vascular grafts are well established which show antibacterial properties. In this regard, the most used concept is the use of Rifampicin coated DacronTM grafts. Furthermore, there are silver acetate coated vascular grafts available and the combination of Rifampicin soaked, silver acetate coated vascular grafts. These particular grafts are also increasingly used for antibacterial prophylaxis. Rifampicin is known to reduce vascularization and proliferation. An adequate vascularization and proliferation besides a suitable inflammation of vascular prostheses during the early healing process is essential for a proper integration in addition for the prevention of perioperative or late graft infection. Thus, in this experimental study we analyzed whether this coating affects the early tissue incorporation of the grafts. There for we matched uncoated and Rifampicin coated grafts with Rifampicin soaked silver acetate coated vascular grafts. For our studies, we used the dorsal skinfold chamber model of C57BL/6 mice. This model permits an in vivo survey over an observation period of 14 days by using repetitive intravital fluorescence microscopy. With this method neovascularization and inflammation were examined as dynamical processes. After the in vivo experiments neoangiogenesis and inflammation as well as cell proliferation and apoptosis were analyzed immunohistochemically. Our results show that Rifampicin coated DacronTM vascular grafts compared to uncoated DacronTM grafts exhibit a significant reduced neovascularization and inflammation. Furthermore, a significant impaired proliferation and an enhanced count of apoptotic cells. The comparison between Rifampicin coated and uncoated DacronTM grafts with Rifampicin soaked Dacron Silver+TM grafts yielded a significant reduced inflammation and neovascularization compared to uncoated DacronTM grafts. Compared to Rifampicin coated DacronTM grafts we measured increased neovascularization and inflammation. In addition, we examined a significant increased proliferation and enhanced apoptosis compared to Rifampicin coated DacronTM grafts. The significant impaired incorporation of Rifampicin coated vascular grafts could be cohesive with the immune depressive effect of Rifampicin and in addition eventually with the down regulation of the vascular endothelial growth factor (VEGF) by Rifampicin. Especially the rapid graft vascularization and inflammation are thought to be highly important for the incorporation of vascular grafts. Thus a sufficient Incorporation contributes to a higher patency rate and lower risks of vascular graft infections. On this account, the use of Rifampicin coated vascular grafts should reconsidered. Exceedingly the use of Rifampicin coated grafts for antibacterial prophylaxis should be reevaluated particularly in cases of elective arterial reconstruction in noninfected environments.