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