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Report Regenerative MedizinDie Verwendung vonMatrix-Transplantaten inder HerzklappenchirurgieMichael Harder 1 , Serghei Cebotari 2 , Axel Haverich 1,2 ,1corlife GbR, Hannover; 2 Medizinische Hochschule HannoverIn Deutschland werden pro Jahr ca. 25.000 Herzklappen ersetzt. In der überwiegenden Anzahl derFälle ist dabei die Aortenklappe betroffen. Die Anforderungen an die Qualität der Herzklappen-Substitute steigen stetig, da deren Funktionalität über immer längere Zeiträume gewährleistetsein muss, da die allgemeine Lebenserwartung steigt. Künstliche Herzklappen aus Metall oderKarbon sind ausgesprochen funktionsstabil. Nachteilig ist die begleitende Antikoagulation, diebei biologischen Herzklappen (auf Basis Glutaraldehyd-fixierter, xenogener Matrices) in der Regelentfällt. Allerdings verkalken diese Herzklappen nach ca. 10 bis 15 Jahren, so dass diese re-substituiertwerden müssen. Eine besondere Anforderung stellt der Ersatz von Herzklappen bei Kindern undJugendlichen dar, da im wachsenden Organismus auch die Herzklappen mit dem GrößenwachstumSchritt halten müssen. Bisher wird dies durch Re-Implantation immer größerer Herzklappengewährleistet – Eingriffe, die die Patienten stark belasten. Auch allogene Klappentransplantate (Homografts)sind nur bedingt geeignet. Zwar entfällt auch hier die Antikoagluation, jedoch verkalkenauch diese Klappen nach zwei bis zehn Jahren. Eine hoffnungsvolle Alternative stellen Herzklappenauf Basis dezellularisierter Herzklappenmatrices (MTx) dar. Die mechanische Funktionalität ist vonAnfang an gegeben, und die Eigenschaft zur Regeneration basiert auf der Re-Besiedlung der MTxmit Empfänger-eigenen Zellen (Autologisierung).Die mechanische Funktion einer Herzklappewird im Wesentlichen durch das Herzklappenskelettdeterminiert, eine mehrschichtigeBindegewebsstruktur auf Basis von Kollagenenund elastischen Fasern. Bei der Dezellularisierungkommt es darauf an, alle Spenderzellenzu entfernen und gleichzeitig die komplexeBindegewebsstruktur zu erhalten. Insbesonderescheint der Erhalt der Basalmembran wichtig fürdie weitere, erfolgreiche Verwendung der Matrixzu sein. Während enzymatische Methoden, zumBeispiel mittels Trypsin, den Strukturerhalt nichtgewährleisten, scheinen verschiedenen Methodenauf Basis von Detergenzien die Ansprüchezu erfüllen 1,2 . Dabei werden überkritisches CO 23,nahezu wasserunlösliche Desoxycholsäure 4in Kombination mit Ethanol 5 , wie auch wasserlöslicheDetergenzien 2 oder hypotonischeLösungen verwendet 6 ; entsprechend komplexund unterschiedlich gestalten sich auch dieSpülschritte mit hypo-, iso- und hypertonischenLösungsmitteln oder die Verwendung von weiterenZusatzstoffen.Neben der Abreicherung der Spenderzellen,dient die Dezellularisierung auch der Sterilisationder MTx und der Abreicherung von Viren,die potentiell mit der MTx übertragen werdenkönnen. Bei der Verwendung porciner MTxist insbesondere auf das endogene porcineRetrovirus (PERV) zu achten, das jedoch mit beschriebenenMethoden quantitativ abgereichertwerden kann 7,8,9 .BeschichtungenDie Beschichtung der dezellularisierten Matricessoll deren Re-Endothelialisierung beschleunigen.Ähnliche Ansätze sind aus der Verwendungvon Stents bekannt. Ein Target ist das EpitopCD34, welches auf Endothelzellen vorkommt.Eine Beschichtung mit Anti-CD34-Antikörpernsoll zu einer spezifischen Absorption von Endothelzellenoder deren Vorläuferzellen (EPC) ausder Blutbahn führen und so die Kolonisierungfördern. In der Tat konnten Rotmans et al. diesenEffekt beobachten: Beschichtete und unbeschichteteePTFE-Grafts wurden bei Schweinenals AV-Shunt zwischen A. carotis und V. jugularisimplantiert. Bis zu 95% der beschichteten Flächewaren nach 28 Tagen besiedelt. Allerdingsbeobachteten die Autoren auch eine intimaleHyperplasie 10 .Die spezifische Bindung von EPCs kann auchmit Aptameren gelingen 11 . Aptamere sind kurzeeinzelsträngige Nukleinsäuren, die Tertiärstrukturenausbilden. Diese Strukturen sind geeignetspezifische Bindungen zu ermöglichen, ähnlichdenen von Antikörpern. Hoffmann et al. ist es gelungen,Aptamere zu isolieren, die spezifisch anEPCs binden. Auf entsprechend beschichtetemProthesenmaterial aus PTFE konnten nach Inkubationmit Vollblut EPCs nachgewiesen werden;unbeschichtetes Material blieb unbesiedelt 12 .Calistru et al. verwenden als Beschichtungdas Chemokin CCN1 (alias CYR61). CCN1 ist einCystein-reiches Polypeptid mit proangiogenetischenEigenschaften. CCN1-beschichtete ovinePK-MTx konnten im Bioreaktor fast vollständigre-besiedelt werden. Dies schließt die Oberflächeder Klappen, den Sinus und die Gefäßwandein. Die Zellen des luminalen endothelialenMonolayer waren entsprechend der angelegtenMediumströmung ausgerichtet. Die PK-MTxder Kontrollgruppe waren wesentlich wenigerre-besiedelt 13 .Autologisieren im BioreaktorVor Implantation können die Herzklappen exvivo autologisiert werden. Dazu werden mittelsVenenbiopsie gewonnene Endothelzellenexpandiert und in einem Bioreaktor auf dieMatrices aufgesiedelt. Die Herzklappe wirdin einer Vorrichtung fixiert und mit Mediumdurchströmt, wobei nach und nach die hämodynamischenVerhältnisse im Rechten VentrikulärenAusflusstrakt (PK) oder die des LinkenVentrikulären Ausflusstraktes (AK) nachgeahmtwerden 1 . Dieser Aufbau ist auch geeignet die Kinetikder Re-Endothelialisierung zu bestimmen 14 .Abb. 1: Dezellularisierte Pumonalklappen28 | 10. Jahrgang | Nr. 4/2009 LABORWELT