Einfluss Endothelialer Progenitorzellen auf die Revaskularisation mikrovaskulärer anastomosierter Fernlappentransplantate

Freie Lappentransplantate sind eine verbreitete, aber sehr anspruchsvolle Methode der plastischen Chirurgie zur Deckung komplizierter Wunden. Um Komplikationen bei diesen Eingriffen zu verringern, könnte der Einsatz von EPC nützlich sein. Diese Zellen haben in vielen Untersuchungen positive Effekte auf die Neovaskularisation von Geweben gezeigt. Teils bewirken sie über parakrine Effekte eine Steigerung der Angiogenese oder werden direkt in neue Gefäße inkorporiert.
In der vorliegenden Studie wird daher die Hypothese untersucht, dass EPC die Vaskularisation von freien Lappentransplantaten und damit deren Wundheilung verbessern. Im Tiermodell werden freie Lappen transplantiert, wobei zunächst die von Miyamoto und Kollegen beschriebene Operationsmethode (162) in einigen Punkten modifiziert werden muss, um die Erfolgsrate zu steigern. Ebenfalls werden im Rahmen eines Vorversuchs die Gefäßarchitektur und histologische Parameter zu verschiedenen Entnahmezeitpunkten verglichen. Der siebte postoperative Tag wird als Entnahmezeitpunkt für den Hauptversuch ausgewählt, da sich hier die größten Unterschiede zwischen den Transplantaten und den Kontrollgeweben zeigen. Im Hauptversuch erhalten die Tiere entweder subkutan oder intraarteriell EPC bzw. in der Kontrollgruppe keine EPC.
An den entnommenen Transplantaten wird histologisch die Vaskularisation und elektronenmikroskopisch die Gefäßarchitektur untersucht. Auf eine Zugdehnungsmessung der Wundränder muss aufgrund der hohen Fragilität der Wundränder verzichtet werden. Histologisch kann eine signifikante Steigerung der Gefäßanzahl bei den Behandlungsgruppen um 39 % (EPC intraarteriell) bzw. 45 % (EPC subkutan) gegenüber der Kontrollgruppe festgestellt werden, wobei keine Applikationsart der EPC der anderen überlegen ist. Hinsichtlich der Dicke der Hautschichten und der Proliferationsrate ergaben sich keine signifikanten Unterschiede.
Bei der Untersuchung der dreidimensionalen Gefäßarchitektur (Gefäßdurchmesser, Gefäßabstand, Aufzweigungswinkel und Abstand der Gefäßaufzweigungen) ergeben sich keine signifikanten Unterschiede, welche gegebenenfalls zu einem früheren Untersuchungszeitpunkt darstellbar sein könnten. In den REM-Untersuchungen lässt sich kein signifikanter Unterschied im Auftreten von pillars und sprouts feststellen, da vermutlich der Großteil der SA bereits vor dem Untersuchungszeitpunkt passiert und die IA erst anzulaufen beginnt.
Die aus anderen Anwendungsgebieten bekannten positiven Effekte der EPC auf die Neovaskularisation können anhand dieser Studie auch bei freien Lappentransplantaten nachgewiesen werden. Aufgabe zukünftiger Studien wäre es, die Art und Weise der proangiogenen Wirkungen zu untersuchen und den Einfluss der EPC auf die funktionelle Wundheilung, z.B. durch Überprüfung der Wundfestigkeit. Veterinärmedizinisch bedeutsam wäre die weitere Erforschung von spezieseigenen EPC und deren Effekten im Tierkörper. Free flap transfer has become a common technique in plastic surgery for closure of extensive defects but is technically demanding. EPC can promote neovascularization and are therefore a possible therapeutic target to minimize complications. These cells have shown their proangiogenic potential in various studies in different animal models and settings. While some induce angiogenesis via paracrine effects, others are directly incorporated into newly formed vessels.
The following study explored the hypothesis, that EPC increase the neovascularization in microvascular transferred free flaps and improve their wound healing. The rat was used as an animal model to transplant the free flaps using a previously described operation technique (162). The technique had to be modified to achieve sufficient flap survival rates.
A preliminary study investigated the effect of different times of sample taking on vascular architecture and histological parameters. As most changes occurred on the seventh post-operative day, this became the time interval for the main study. Here, the animals were given EPC s.c. or intraarterially and the control group received none.
Samples were taken for histological and SEM examination of the vasculature. Measurement of wound tensile strain could not be performed as the wounds proved to fragile. Histologically there was a significant increase in vessel numbers of 39 % (EPC intraarterially) and 45 % (EPC s.c.) in the treatment groups and no difference was observed regarding the application method. No significant differences were observed when measuring the width of the cutaneous layers and the proliferation rate.
The SEM analysis showed no significant differences in the vascular architecture (vessel diameter, vessel density, interbranching distance, branching angle), which might be detectable at earlier stages. Likewise, there was no significant difference in the appearance of pillars and sprouts. This is possibly due to the fact, that SA occurs earlier, and IA is just starting at the seventh day of wound healing.
This study could confirm the positive effects of EPC on neovascularization in free flap transfer as shown in previous studies in other applications. Future studies are necessary to determine the mode of the proangiogenic effect of the EPC and their effect on tensile strength of free flap wounds. In veterinary medicine there is need for further research of species-specific EPC and their effects in the respective animals.