Hintergrund: Moderne Herzklappenprothesen sind noch immer unvollkommen. Biologische Klappen sind durch die frühzeitige Degeneration, mechanische durch die Notwendigkeit einer Antikoagulation limitiert. Beiden fehlt zudem die Fähigkeit sich zu regenerieren und zu wachsen. Gerade für pädiatrische Patienten macht dies oft wiederholte Operationen erforderlich. Tissue- engineerte Klappen bieten möglicherweise das Potential diese Limitationen zu überwinden. Seit einigen Jahren befinden sich minimalinvasiv implantierbare Pulmonalklappen in der klinischen Anwendung. Diese Studie hatte das Ziel die Vorteile einer tissue-engineerten Herzklappe mit denen der minimalinvasiven transkutanen Implantation zu vereinen. Methoden: Tissue-engineerte Herzklappen wurden auf Basis eines bioresorbierbaren Scaffolds und vaskulärer Myofibroblasten in einem Bioreaktor gezüchtet und nachfolgend dezellularisiert. Vernäht in einem selbstexpandierbaren Nitinolstent wurden sie bei 15 adulten Schafen über einen transkutanen Zugang in der Vena jugularis in Pulmonalklappenposition implantiert. Die Tiere wurden nachfolgend in 5er Gruppen für 8, 16 und 24 Wochen nachbeobachtet. Die Funktion und Morphologie der Klappen wurde mittels Angiographie, intrakardialer Echokardiographie und CT beurteilt. Nach Explantation wurden die Klappen makroskopisch und histologisch untersucht. Ergebnisse: Die transkutane Implantation der Klappen war in allen Tieren erfolgreich. Das Follow-up konnte bei allen komplettiert werden. Nach Implantation zeigten die Klappen eine milde bis moderate Insuffizienz, welche im Follow-up bis zu einer moderaten oder schweren Insuffizienz zunahm. Es fanden sich keine Anzeichen einer Stenosierung durch das Klappenkonduit. Histologisch waren eine gute Wiederbesiedelung der Klappen mit Zellen und ein Umbau der extrazellulären Matrix sowie eine bereits nach 16 Wochen Follow-up durchgängige Endothelialisierung zu beobachten. Diskussion: Wir konnten zeigen, dass die transkutane Implantation einer dezellularisierten tissue-engineerten Klappe in Pulmonalklappenposition durchführbar ist. Die in vivo Wiederbesiedelung der Matrix mit Zellen lässt ein Wachstum möglich erscheinen. Gründe für die Insuffizienz waren ein durch den nativen Ausflusstrakt oval verformter Stent, eine Verkürzung der Segel sowie eine Verwachsung der Segel mit der Konduitwand. Wenn eine Beseitigung dieser funktionellen Probleme durch eine Verbesserung des Designs gelingt, stellen tissue-engineerte Herzklappen eine zukünftige Alternative zu den bisher verwendeten Klappenprothesen dar.
Background: Modern heart valve prostheses are still imperfect. Biological prostheses suffer from early degradation whereas mechanical ones are limited by the need for anticoagulation. None of them has the ability to regenerate or grow. In children this often necessitates multiple re-operations for heart valve replacement during growth. Tissue-engineered heart valves might have the potential to overcome these limitations. Minimally invasively implantable pulmonary valves were recently implemented in clinical use. The aim of this study was to combine the advantages of tissue-engineered heart valves with the minimally invasive implantation technique. Methods: Tissue-engineered heart valves were cultivated in vitro using biodegradable scaffolds and vascular myofibroblasts, decellularised, sewn into self-expandable nitinol-stents and implanted transcutanously in pulmonary position in 15 adult sheep. Follow-up was conducted at 8, 16 or 24 weeks (5 animals per group). Valve function and morphology were investigated in vivo by angiography, intracardiac echocardiography and CT-scans. After explantation valves were analyzed macroscopically and histologically. Results: Transcutaneous implantation was successful in all animals and each completed its pre-planed follow-up. Immediately after implantation valves showed mild to moderate insufficiency that increased to moderate to severe insufficiency until the end of follow-up. There were no signs of stenosis at any time. Histology showed cells infiltrating the extracellular matrix and remodeling its components. The valves were completely endothelialised at 16 weeks. Discussion: The study shows that production of a tissue-engineered heart valve and implantation through a transcutaneous approach are feasible. In vivo colonization and remodeling of the matrix with autologous cells indicates that growth seems possible. Reasons for insufficiency were the oval shape of the right ventricular outflow tract, shortening of the leaflets, and fusion of the leaflets with the conduit wall. If these functional problems are overcome, tissue-engineered valves may be an alternative to currently used heart valve prostheses.
