3 Bereitstellung homologer Aortenklappen

3.1 Homograftlabor

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Das Homograftlabor im Deutschen Herzzentrum Berlin besteht seit 1993 und wurde gegründet, um den Eigenbedarf an menschlichen Herzklappen zu decken. Die Gewinnung derartiger Homografts erfolgte vordergründig aus „Dominoherzen“ und aus Herzen, die zur Organspende vorgesehen waren, aber bei denen aus verschiedenen Gründen eine solche Organspende nicht realisierbar war. "Dominoherzen" sind explantierte Herzen von Patienten, die auf Grund ihrer kardialen Erkrankung transplantiert wurden und die schriftlich eingewilligt haben, dass ihr explantiertes Herz für die Gewinnung von Homografts benutzt werden darf.

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Abbildung 5 Allogene Aortenwurzel mit Aorta ascendens und Aortenbogen aus einem nicht zur Transplantation geeigneten Herzen, Quelle: DHZB, Homograftbank

Bedingt durch die hohe Frequenz an Transplantationen wurde das Deutsche Herzzentrum Berlin zu einem der Schwerpunkte der Homograftherstellung und Anwendung und damit zum europaweit gesuchten Partner. Mit dem Abschluß eines Kooperationsvertrages zwischen dem Deutschen Herzzentrum Berlin und Bio Implant Service (BIS) Leiden wurde im Jahr 1994 eine effektive Form gefunden, die beinhaltet, dass im Homograftlabor des Deutschen Herzzentrums Berlin die Homografts präpariert und gelagert werden, während die Vergabe ausschließlich durch Bio Implant Service Leiden erfolgt. Mit dem Beginn dieser Zusammenarbeit wurden die Herstellungs- und Qualitätskriterien von Bio Implant Service übernommen und durch das Homograftlabor Berlin den jeweiligen aktuellen Bedingungen angepasst.

Auswahlverfahren für Herzklappenhomografts

Oftmals müssen die gewonnenen aortalen oder pulmonalen Homografts aufgrund schwerer pathologisch-anatomischer Veränderungen der Herzklappen verworfen werden. Dabei werden hauptsächlich folgende morphologische Veränderungen beobachtet:

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  1. morphologisch tast- bzw. sichtbare Verkalkungen zumeist in der Basis der Taschenklappen, vor allem der Aortenklappen
  2. Vernarbungen, die den Schließungsrand destruktiv verändert bzw. zu einer „Verwachsung“ von zwei oder allen Taschenklappen geführt haben
  3. großflächige Lipoidbeete und Atherome in der Taschenklappe bzw. im Wandanteil des Blutgefäßes hinter der Taschenklappe
  4. durch Atherome, manchmal auch durch Verkalkungen bedingte Ostiumstenosen

In seltenen Fällen muss auf die Gewinnung der Homografts verzichtet werden, weil gravierende Schäden bei bzw. durch die Herzentnahme entstanden sind.
Im einzelnen handelt es sich häufig um folgende technische Defekte:

  1. Einschnitte unterschiedlicher Größe in die Wand des Blutgefäßes bzw. in die Taschenklappe
  2. zu kurz oberhalb der Klappenebene abgesetzte Blutgefäße, so dass der Wandanteil für eine ordnungsgemäße Anastomose als nicht ausreichend angesehen wurde

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Durch eine fortbestehende bakterielle Kontamination auch nach entsprechender Behandlung mit Antibiotika muss ebenfalls auf die Verwendung der Homografts verzichtet werden. Das gilt auch für eine pathologische Hepatitisserologie. Ebenfalls in Fällen von entzündlichen Herzmuskelerkrankungen mit pathologisch-anatomischen Befunden im Myokard aber auch in der Aortenwand werden Homografts von der weiteren Verwendung ausgeschlossen. Da sich der Anteil von Spenderorganen älterer Spender im Laufe der Jahre immer weiter erhöht hat, korreliert damit auch eine höhere Ausfallquote an gewonnenen Homografts. Dabei lässt sich jedoch feststellen, dass die Ausfälle aufgrund mikrobiologischer, serologischer und pathologisch-anatomischer Befunde an der gewonnenen Herzklappe nur eine geringe Größe der Ausfallquote ausmachen. Demgegenüber sind die durch technische Mängel bedingten Ausfälle nicht tolerierbar.


Qualitätsbewertung der freigegebenen Homografts

Die Qualitätsbewertung der aortalen und pulmonalen Klappenhomografts erfolgt im Deutschen Herzzentrum Berlin mittels subjektiver Codes, welche die makroskopisch sichtbaren Veränderungen der Herzklappen wie Narben, Verkalkungen, Entzündungen, Fensterungen usw. erfassen und demnach die Einstufung erfolgt. Damit werden zwar Fälle mit groben morphologischen Veränderungen erfasst und ausgemustert, eine Aussage über die Funktionsfähigkeit des Klappenhomografts, insbesondere das Fließverhalten, ist damit nicht möglich.

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  1. Code 01 Perfekte Klappe
  2. Code 02 Minimale atheromatöse Veränderungen in der Gefäßwand oder der Taschenklappenbasis. Minimale Fibrose in den Taschenklappen bzw. -basis. Fenestrationen in einer sonst perfekten Klappe
  3. Code 03 Wenig atheromatöse Veränderungen in der Gefäßwand. Atherome und Fibrose nur < 1/3 der Basis der Taschenklappen. Fenestrationen
  4. Code 04 Atherome in der Gefäßwand. Atherome und Fibrose nur < 2/3 der Basis der Taschenklappen. Fenestrationen
  5. Code 05 Auffällige Atherome oder Fibrose in der Gefäßwand und/oder in der Taschenklappenbasis. Stecknadelkopfgroße Verkalkung in der Gefäßwand. Geringe Adhäsion der Taschenklappe an der Kommissur. Fenestrationen

Nicht zur Implantation geeignet:

  1. Code 06 Ausgedehnte Atherome und/oder Verkalkungen in der Gefäßwand und/oder den Taschenklappen
  2. Code 07 Beschädigung des Allografts während der Organentnahme
  3. Code 08 Beschädigung des Allografts während der Präparation
  4. Code 09 inkompetente Klappe
  5. Code 10 andere anatomische Abnormitäten, z.B. bikuspide Klappe

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Zusammenfassend lässt sich sagen:

  1. Eine Verkalkung der Taschenklappen oder deren Basis wird in keinem Falle akzeptiert.
  2. Nur geringe atheromatöse Veränderungen in den Taschenklappen werden akzeptiert.
  3. Fenestrationen werden akzeptiert, wenn sie sich auf den Schließungsrand begrenzen und nur < 1/3 dieser Region einnehmen.
  4. Geringe Petechien (punktförmige Einblutungen) in den Taschenklappen sind akzeptabel.
  5. Schnitte und Perforationen in der Gefäßwand werden separat dokumentiert.
  6. Codes 01 bis 05 sind akzeptabel, Codes 06 bis 10 sind nicht akzeptabel.


Abbildung 6 Präparierte allogene Aortenklappe (Code 1)

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Erläuterung zu Abb.6:

Präparationsmethode nach Barratt-Boyes: Betrachtung von kranial. U-förmige teilexzidierte rechte (unterer Bildrand) und linke (rechter Bildrand) koronartragende und akoronare Sinuswand. Im DHZB werden subkoronare Implantationen von Aorten-klappenallografts nach Ross durchgeführt. Dabei wird bei der Präparation der allogenen Klappe der akoronare Anteil des Sinus valsalvae zum Geometrieerhalt belassen.

3.2 Kryokonservierung und Auftauen

Nach Bestimmung des Innendurchmessers des Allograftklappenringes durch eine Messkugel oder Schublehre (in mm) wird die Länge des Konduit mittels Zentimetermaßes bestimmt. Die Allograftklappen werden mit einem speziellen Antibiotika-„Cocktail“ in einer Pufferlösung (Tissue Culture Medium TCM 199 in HEPES Puffer, Gibco No.041-02350 M) mit 20%igem Humanalbumin über in der Regel 24 Stunden bei 4°C dekontaminiert. In Großbritannien (70) wird eine Temperatur von 20-25°C, in Australien (54) eine Temperatur von 37°C während der Dekontaminationsphase bevorzugt (55). Die Dauer der Dekontamination kann sich auf 48 Stunden ausdehnen, wenn die Allograftklappenentnahme unter unsterilen Bedingungen stattfand und/oder der Spender länger als 24 Stunden beatmet war. Grundsätzlich wird bei den „non-beating-heart-donors“ die Antibiotikalösung durch ein Antimykotikum ergänzt (in der Regel Nystatin oder Amphotericin B). Danach wird die Aortenklappe dreifach in Plastikbeutel verpackt. Der erste Beutel enthält 20%ige Humanalbumin- und 10%ige Dimethylsulfoxid(DMSO)-Lösung. Bei der Kryokonservierung werden die Herzklappen zuerst bis auf -40°C bzw. -80°C stufenweise eingefroren und dann in flüssigem Stickstoff (-196°C) weiter abgekühlt. Die Einfriergeschwindigkeit liegt zwischen 1,0 und 1,5°C/min (20). Die Allograftklappe kann dann nach negativem Keimbefund zur Transplantation freigegeben werden.

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Eine Lagerung der Klappenhomografts unter diesen Bedingungen ist bis zu 5 Jahren möglich. Die Zusammensetzung der Antibiotikalösung variiert zwischen den verschiedenen Herzklappenbanken überregionaler großer Zentren mit eigener Klappenbank (Tab.1).

Tabelle 1 Zusammensetzung der Antibiotikalösung

Quelle

Zusammensetzung Antibiotikalösung

Konzentration/ 1 ml TCM 199

Goffin/Goffin et al, J Heart
Valve Dis 9:207-14, 2000,
European Homograft Bank
(EHB), Brussels, Belgium
(69)

Cefoxitin
Lincomycin
Polymyxin B
Vancomycin

240 μg
120 μg
100 μg
50 μg

O’Orien/O’Brien et al, J Heart
Valve Dis 10 :334-45, 2001,
Brisbane, Australia
(54)

Penicillin
Streptomycin
(seit 1988 ohne Amphotericin B)

30 μg
50 μg

Hasnat,...,Yacoub/Hasnat et al,
Circulation 100:II42-47, 1999,
London, United Kingdom
(70)

Vancomycin
Ciprofloxacin
Gentamycin
Cefuroxim
Colistin

500 μg
200 μg
80 μg
250 μg
1000 U

Deutsches Herzzentrum
Berlin,
Homograftklappenbank, 2004

Amikacin
Flucytosin
Vancomycin
Ciprofloxacin
Metronidazol

600 μg
1500 μg
600 μg
150 μg
600 μg


Aktuell werden in europäischen Homograftbanken die Herzklappen zusätzlich auf pathogene Mikroorganismen wie DNA-haltige Viren sowie Hefen und Pilze untersucht, die eine potentielle Gefahr für den Empfänger von Homografts darstellen. Untersucht werden hierbei in der Regel: das Transportmedium, Myokardproben und nach der Dekontaminierung das Kryokonservierungsmittel, in dem die Herzklappen später aufbewahrt werden. Hinsichtlich viraler Infektionen werden die serologischen Befunde wie HBsAg, HBc-Ab, HCV-Ab, HIV-Ab, CMV-IgG erfaßt und gegebenenfalls überprüft. Die mögliche Beteiligung viraler Erreger an inflammatorischen Herzerkrankungen wird gegenwärtig nicht berücksichtigt. Sowohl RNA-, als auch DNA-Viren sind bei Myokarditis und dilatativer Kardiomyopathie (DKMP) häufig als auslösende Ursache beschrieben worden.

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Der Auftauvorgang einer kryokonservierten Allograftklappe verläuft folgendermaßen: Während der Vorbereitung für den extrakorporalen Kreislauf wird die ausgesuchte kryokonservierte Aortenklappe zum Auftauen in den Operationssaal gebracht. Der Transport der Allograftklappe erfolgt in einem Thermogefäß mit flüssigem Stickstoff. Im Operationssaal eröffnet die OP-Schwester den äußeren Beutel und reicht den sterilen inneren Beutel der Instrumentenschwester. Der Beutel mit der Allograftklappe wird dann sofort in eine 40°C warme Ringerlösung gelegt und so aufgetaut. Optimal ist der Auftauvorgang in 2 getrennten Schüsseln im Wechsel. Die Auftauzeit beträgt 7-10 Minuten. Der innere Beutel wird dann eröffnet und die DMSO-Lösung sowie das Humanalbumin werden durch die Ringerlösung verdünnt. Die Allograftklappe wird dem Beutel entnommen und in die Schüssel mit der Ringerlösung gelegt. Durch vorsichtiges Schütteln wird die DMSO-Lösung aus dem Gewebe entfernt. Überflüssiges Fett- und Myokardgewebe wird abgetragen, ein 3 mm langer freier Gewebsrand an der Klappenbasis belassen und die präparierte Allograftklappe verbleibt bis zur Implantation in 5%iger Humanalbuminlösung.


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08.11.2005