Antiinflammatorische Stentbeschichtung mit einem C1-Esterase-Inhibitor zur Restenoseprophylaxe beim Weißen Neuseelandkaninchen

Abstract

In der vorliegenden Studie wurde der Effekt eines mit C1-Esteraseinhibitor beschichteten Stents am Tiermodell untersucht. Ziel dabei war es, die Bedeutung der Entzündung im zeitlichen Ablauf nach PTA und Stentimplantation im Hinblick auf die Neointimabildung und Restenose zu erörtern und Unterschiede in der Pathophysiologie zwischen Aortenstück, behandelt mit PTA, sowie Aortenstück, behandelt mit PTA und Stentimplantation zu finden. Desweiteren galt es nachzuweisen, ob durch eine antiinflammatorische Beschichtung der Stents, mit einem C1- Esteraseinhibitor, die Restenoserate gesenkt werden kann indem Komplementinhibitoren eine Unterbrechung der Komplementkaskade ermöglichen und somit die Entzündungsreaktion verhindern oder zumindest verringern. Atherosklerotische Plaques wurden mit Hilfe einer 28-tägigen Cholesterindiät mit 0,5 % Cholesterin im Futter vor dem Eingriff induziert. Es wurden 44 männliche Weisse Neuseelandkaninchen einer PTA und anschließenden Stentimplantation in die Aorta abdominalis unterzogen. Das Versuchsende fand 2 Tage, 4 Tage und 6 Wochen nach dem operativen Eingriff statt. Die Präparate wurden aufgearbeitet, gefärbt und morphometrisch sowie histopathologisch ausgewertet. Die gesamte Tierpopulation teilte sich in drei verschiedene Versuchsgruppen auf: Aortenstück behandelt mit PTA (Ao, n = 44), Aortenstück behandelt mit PTA und Implantation eines unbeschichteten Stents (Ko, n = 22), Aortenstück behandelt mit PTA und Implantation eines beschichteten Stents (C1, n = 22). Der C1-Esteraseinhibitor war an ein Trägerprotein gebunden. Der Stent stellt einen Fremdkörper dar, worauf das Gefäß mit einer stärkeren Intimaproliferation reagiert als auf alleinige Ballondilatation. Nach 2 Tagen war die Plaquefläche der Ko-Tiere (34,3 ± 17,1 m²) signifikant (p < 0,05) größer im Vergleich zu den Ao-Tieren (6,5 ± 5,1 m²), ebenso bei den 6-Wochentieren (Ko-Gruppe 1512,3 ± 598,8 m² > Ao-Gruppe 1035,5 ± 324,7 m²). Der Stenosegrad war in allen Versuchsgruppen nach 6 Wochen signifikant höher als nach 2 und 4 Tagen. Die 4-Tagesgruppen zeigten eine signifikante (p < 0,05) Erhöhung des Stenosegrades zwischen Ko (1,05 ± 1,06 %) und Ao (4,89 ± 4,48 %) wie auch C1 (0,97 ± 0,74 %) und Ao (4,89 ± 4,48 %). Nach 6 Wochen liesen sich signifikante Erhöhungen (p < 0,05) des Stenosegrades zwischen allen Gruppen untereinander feststellen (Ao (35,17 ± 7,52 %) > Ko (22,38 ± 6,79 %) > C1 (16,5 ± 2,29 %)). Der ausgeprägte Stenosegrad ist nach PTA überwiegend auf Umbauprozesse in der Gefäßwand und elastischen Rückstellkräften des Gefäßes zurückzuführen. Ein hoher Wert für die Zelldichte (Gesamtzellzahl der Intima pro Intimafläche) signalisiert aktive Prozesse im Gefäß, als Reaktion auf Verletzung, Entzündung und andere Veränderungen. Die Zelldichte nahm in allen Gruppen ab je länger der Zeitraum nach der Intervention lag. Auskunft über die Aktivität von Reparationsvorgängen im Gefäß gibt der Proliferationsindex. 2 Tage nach der Behandlung sind diese Prozesse bereits aktiviert und steigern sich noch mehr bis zum Zeitpunkt 4 Tage. Nach einer Dauer von 6 Wochen war der Proliferationsindex viel niedriger. Ein höherer Inflammation Score bei den Stentpräparaten im Vergleich zu den Aortenpräparaten zeigt die stärkere Reizung des Gefäßes nach PTA mit Stentimplantation. Der Stent stellt einen permanenten Fremdkörper dar, auf welchen das Gefäß mit Abwehrreaktionen und auch Entzündungsprozessen reagiert. Folge davon ist ein höherer Proliferationsindex und eine größere neointimale Fläche, die sich wiederum nachteilig auf den Stenosegrad auswirkt. Die histopathologische Auswertung lässt Unterschiede zwischen den Kurz- und Langzeitgruppen, wie auch zwischen den Aorten- und Stentgruppen erkennen. Die vorliegende Studie zeigt, dass der Entzündung eine bedeutende Rolle im zeitlichen Ablauf nach PTA und Stentimplantation zukommt. Unterschiede in der Pathophysiologie nach alleiniger PTA im Vergleich zu PTA und Stentimplantation sind vorhanden. Das Experiment lässt einen inhibitorischen Effekt des C1-Esteraseinhibitors auf die Entzündungsprozesse und die Neointimabildung mit nachfolgend geringerer Stenoserate erkennen. In diesem Versuch wurde die Wichtigkeit der Entzündungshemmung in Bezug auf die Senkung der Restenoserate gezeigt.

In this study, the effect of a coated stent with C1-Esterase-inhibitor at an animal model was explored. One objective was to discuss the significance of inflammation by time after PTA and stent implantation in respect of neointima and restenosis. Secondly, the differences in the pathophysiology between aorta - treated with PTA - and aorta - treated with PTA and stent were to figure out. In addition, the statement question was to proof if restenosis can be lowered by a coated stent, covered with an anti-inflammatory C1-Esterase-inhibitor. The mechanism would be an interruption of the complement cascade with complement inhibitors and limitation or prevention of inflammation. Before the start of the operation, atherosclerotic plaques were induced by a 28 day diet of 0,5% cholesterin in the food. 44 male New Zealand White Rabbits were undergone a PTA and an implantation of a stent in the aorta abdominalis. The experiments were completed after 2 days, 4 days and 6 weeks past operation. The preparations were processed, coloured and analysed morphometrically and histopathologically. The total population of animals was separated into three different groups to be tested: aorta treated with PTA (Ao, n = 44), Aorta treated with PTA and implantation of an uncoated stent (Ko, n = 22), Aorta treated with PTA and implantation of a coated stent (C1, n = 22). The C1-Esterase-inhibitor was bound to a protein carrier. The stent is a foreign matter to the vessel, which reacts with a stronger intima proliferation compared to a single dilatation. After 2 days the plaque area of the Ko-group (34,3 ± 17,1 m²) was significantly (p < 0,05) bigger compared to the Ao-group (6,5 ± 5,1 m²). This also applied to the 6 week group (Ko-group 1512,3 ± 598,8 m² > Ao-group 1035,5 ± 324,7 m²). The level of stenosis in all groups under trial was significantly higher after 6 weeks compared to the groups after 2 and 4 days. The groups with end of experiment 4 days past operation showed a significant (p < 0,05) increase of the level of stenosis between Ko (1,05 ± 1,06 %) and Ao (4,89 ± 4,48 %) as well as C1 (0,97 ± 0,74 %) and Ao (4,89 ± 4,48 %) 6 weeks past operation. Significant (p < 0,05) increases of the rates of stenosis between all groups could be detected (Ao (35,17 ± 7,52 %) > Ko (22,38 ± 6,79 %) > C1 (16,5 ± 2,29 %)). The distinctive level of stenosis after PTA can be predominantly traced back to negative remodelling and elastic recoil. A high rate of cell density (total number of cells of the intima per intima area) demonstrates active processes in the vessel wall as a reaction of injury, inflammation, and other modifications. The density of cells increased in all groups with the time past intervention. The proliferation index informs about activity of reconstitution in the vessel. 2 days past treatment these processes were already activated and increasing until 4 days past treatment. After 6 weeks the proliferation index was much lower. The stronger irritation of the vessel wall after PTA with stent implantation is demonstrated by an higher inflammation score of the stent preparations compared to the aorta preparations. The stent represents a permanent foreign matter, which causes defensive reactions, and inflammation processes in the vessel. This involves an increased proliferation index and a bigger neointimal area, which has adverse impacts to the level of stenosis. The histopathological evaluation shows differences between short-term and long-term groups as well as between aorta and stent groups. Subject study demonstrates the importance of inflammation in the time progress after PTA and stent implantation. Differences exist in the pathophysiology after PTA compared to PTA and stent implantation. The experiment reveals an inhibitory effect of the C1-Esterase-inhibitor on the inflammation process and the creation of neointima followed by a decreased level of restenosis. This test also demonstrates the importance of the inhibition of inflammation related to the decrease of restenosis.