Orales Everolimus inhibiert neointimale Proliferation in transkutan implantierten Herzklappenstents in der pulmonalen Position bei Schweinen

Abstract

Einleitung: Wachstumfaktor-assoziierte Proliferation von Zellen kann nach Stentimplantation eine Intimaverdickung im Lumen des Stents verursachen. Der perkutane Ersatz von Herzklappen mittels Transkathetertechnik ist eine neu entwickelte alternative Methode zur chirurgischen Implantation von prothetischen Herzklappen mit vielversprechenden Aussichten. Erste Langzeitdaten lassen vermuten, dass die Proliferation von Neointima einen negativen Einfluss auf die Funktion von klappentragenden Stents zeigt. Viele Studien demonstrieren den erfolgreichen Einsatz von immunsupprimierenden Medikamenten zur Senkung der neointimalen Proliferation in endovaskulären Stents. Die Zielsetzung dieser Studie war die Überprüfung der Frage, ob orales Everolimus inhibierend auf die neointimale Gewebsproliferation wirkt, welche mit der Implantation eines klappentragenden Stents in Pulmonalposition verbunden ist. Material und Methoden: In 12 Schweine wurden prothetische Herzklappen mittels einer transkutanen Kathetertechnik implantiert. Die trikuspide Herzklappen wurden aus einem Polymer gefertigt, mit Titan beschichtet und in einen selbstexpandierenden Nitinolstent eingenäht. Der Herzklappenstent wurde in-vitro auf seine hämodynamischen Eigenschaften in einem Flussphantom getestet. Anschließend wurde der HKS mittels transkutaner Kathetertechnik in die Pulmonalposition der Tiere implantiert und unmittelbar nach Implantation die Klappenfunktion angiographisch überprüft, sowie eine invasive Messung des Druckgradienten über der prothetischen Klappe durchgeführt. Das Implantat verblieb für 3 Monate in situ. Bei 6 Tieren wurde eine orale Behandlung mit täglich 2 mg Everolimus durchgeführt. Die verbleibenden 6 Tiere erhielten kein Everolimus und bildeten die Kontrollgruppe. Bei beiden Gruppen wurde eine antikoagulative Behandlung mit Aspirin und Clopidogrel per os durchgeführt. Nach 3 Monaten wurde erneut die Klappenfunktion der Implantate invasiv hämodynamisch evaluiert. Zusätzlich wurden mittels MRT Blutflussmessungen durch die protethischen Herzklappen durchgeführt. Postmortem wurden die Herzklappenstents explantiert und makroskopisch, histologisch und elektronenmikroskopisch untersucht. Ergebnisse: Die in vitro Testung der prothetischen Herzklappe demonstrierte gute hämodynamische Eigenschaften. Die Implantation des HKS war bei allen 12 Tieren erfolgreich. Initiale hämodynamische Messungen im Herzkatheterlabor nach Implantation zeigten eine gute Klappenfunktion des Implantats. Die Behandlung mit Everolimus zeigte keine unerwünschten Nebenwirkungen. Gemessene Everolimus-Talspiegel im Vollblut der Tiere waren 4,2±2,4 ng/ml. Die Folgeuntersuchung im Herzkatheterlabor nach 3 Monaten zeigte eine gut erhaltene Klappenfunktion in der Everolimusgruppe und eine nur wenig schlechtere Klappenfunktion in der Kontrollgruppe. Stenosen konnten bei der invasiven Evaluation der Klappenfunktion in keiner Gruppe beobachtet werden. Magnetresonanztomographische Messungen zeigten ebenfalls eine intakte Klappenfunktion der Everolimusgruppe mit einer Regurgitationsfraktion von 4,3±3,1%, aber demonstrierten eine gestörte Funktion in der Kontrollgruppe mit einer Regurgitationsfraktion von 7,3±4,2% (p<0.01). Postmortem zeigten die explantierten Stents der Everolimusgruppe in der makroskopischen und histologischen Untersuchung nur einen dünnen Überzug der Stentmaschen mit Gewebe. Die Klappensegel waren frei von funktionsstörenden Ansammlungen von Proliferationsgewebe und die elektronenmikroskopische Untersuchung zeigte lediglich einen dünnen und kontinuierlichen Überzug mit Zellen. Im Gegensatz dazu wurde in der Kontrollgruppe erhebliche Neuformation und Verdickung von Gefäßintima festgestellt. Die Gewebsneubildung war am deutlichsten an der Basis der prothetischen Klappe, dehnte sich auf die Klappensegel aus und verursachte eine Verdickung und Verkürzung der Segel. Schlußfolgerung: Die nach Stentimplantation auftretende Proliferation von Neointima hat in der vorliegenden Studie einen negativen Einfluss auf die Klappenfunktion von perkutan implantierten Herzklappenstents. Zudem wurde gezeigt, dass die orale Gabe von Everolimus effektiv die Neubildung von Gewebe in klappentragenden Stents in der Pulmonalposition von Schweinen inhibiert.

BACKGROUND AND AIM OF THE STUDY: Growth factor-dependent cell proliferation can cause in-stent neointimal hyperplasia. The study aim was to evaluate whether oral everolimus inhibits the intimal proliferation associated with the implantation of prosthetic pulmonary valved stents. METHODS: Prosthetic pulmonary valves were implanted in 12 pigs (mean bodyweight 25 kg) using a transcatheter technique. Tricuspid valves were prepared from a titanium-coated polymer and sewn into a self-expanding nitinol stent (diameter 20 mm). Valved stents were implanted in the pulmonary position, where they remained for three months. In six animals, treatment with 2 mg everolimus (Certican; Novartis) per day was started three days before implantation and continued throughout the course of the experiment. The other six pigs acted as controls. Adjuvant anticoagulation treatment consisted of acetylsalicylic acid and oral clopidogrel. After three months, hemodynamic valve function was investigated at catheterization and with MRI. At postmortem investigation the valved stents were explanted and subjected to macroscopic, histological and electron microscopic examination. RESULTS: There were no adverse side effects due to everolimus treatment. The overall mean everolimus plasma level during the study was 4.2 +/- 2.4 ng/ml. MRI revealed intact valve function with a regurgitation fraction of 7.3 +/- 4.2% in controls and 4.3 +/- 3.1% in the everolimus group (p <0.01). On macroscopic inspection and histological examination, the everolimus group showed only a thin tissue coverage of the stent struts. The valve cusps were free from intimal thickening, and electron microscopy showed a thin continuous cellular coating. In contrast, substantial neointimal formation was noted in controls. Tissue neogenesis was pronounced at the base of the valve, extended to the valve cusps, and caused valve thickening and foreshortening. CONCLUSION: The oral administration of everolimus effectively inhibits tissue neogenesis in pulmonary valved stents in pigs.