Studien zur Konditionierung von Gefäßmaterial verschiedenster Art in vitro erfordern ein Kreislaufmodell, welches zum einen weitgehend physiologische Verhältnisse zur Verfügung stellt und zum anderen eine größtmögliche Flexibilität in der Beeinflussung der Konditionierungsparameter und in der Methode der Messwerterhebung bietet. Auf Basis der derzeitigen Literatur über Bioreaktoren und Erkenntnisse zur Blutgefäßkonditionierung entwickelten wir ein neuartiges Perfusions-/Superfusionssystem, welches den zu Beginn genannten Forderungen gerecht werden soll. Für einen routinemäßigen Betrieb und Erstellung physiologischer Milieus auch über längere Zeiträume wurde die Anlage weiter optimiert und verschiedene Methodiken erarbeitet. Der Bioreaktor ist in der Lage, physiologische Druckkurven, Pulsationen, Volumenflüsse und Gaspartialdrücke zu erstellen, eine Änderung dieser Parameter ist jederzeit möglich. Durch Superfusionsfluss und Rotationseinrichtung wird eine Blutgefäßzüchtung durch Rotationsbesiedelung mit extraluminaler Nährstoffversorgung durchführbar. Zur direkten Bestätigung einiger dieser Anlageneigenschaften wurden Rindervenen über vier und acht Tage sowie unter physiologischen Scherkräften (2,2 dyn/cm2 gegenüber 0,5 dyn/cm2) und unter zusätzlichem intraluminalen Druck (20 mmHg) über vier Tage inkubiert. Dabei wurden täglich Messungen von Elektrolyt- Glucose- und Laktatkonzentrationen sowie Gaspartialdrücken und pH-Wert vorgenommen, außerdem Gefäßfunktion und -morphologie vor und nach Inkubation bestimmt. Es zeigten sich konstante pCO2- und pH-Werte. Die Elektrolytkonzentrationen stiegen leicht an, am ehesten durch konstanten minimalen Wasserverlust (ca. 4,62 %/Tag) bedingt, welcher sich z.B. durch einen Perfusor leicht ausgleichen ließe. Entsprechend den Änderungen des Sauerstoffpartialdrucks über die Rindervene sowie der Laktat- und D-Glukosekonzentrationen über die Zeit präsentierten die Rindervenen neben einem aeroben Stoffwechsel einen anaeroben Stoffwechsel mit einem glykolytischen Metabolismus unter allen Inkubationsbedingungen außer unter erhöhten Scherkräften mit zusätzlichem intraluminalen Druck. Letztere bewirkten eine im Vergleich zu dem Verbrauch von D-Glukose vermehrte Laktatproduktion, was eine anaerobe Verstoffwechselung weiterer derzeit noch unklarer Substanzen vermuten lässt.
Unser Perfusions-/Superfusionssystem ist zusammen mit der entwickelten Methodik in der Lage, Blutgefäßforschung und -konditionierung, insbesondere im Bereich der Blutgefäßzüchtung, in vitro zu betreiben und somit dazu beizutragen, Ansatzpunkte für das Verständnis und die Behandlung vaskulärer Krankheitsbilder zu liefern
