EXPERIMENTELLE STUDIE

Die derzeit verfügbaren resorbierbaren Implantate für die Hernienreparation bestehen im wesentlichen aus den Materialien Polyglycolsäure (Dexon^®) und Polyglactin 910 (Vicryl^®), die sich als Nahtmaterialien bereits seit Jahrzehnten klinisch bewährt haben. Neben dem zugrundeliegenden Material unterscheiden sich die einzelnen Produkte in der Maschengröße und Webart. Durch Verschlingen parallel verlaufender Einzelfäden mit Nachbarfäden entsteht bei den Netzen eine gitterartige Struktur (=Gewirk) mit hoher Randfestigkeit und Stabilität. Der Abbau beider Materialien erfolgt hydrolytisch und der Verlauf der Resorption ist vergleichbar. Zwischen 40 und 60 Tagen nach Implantation findet ein starker Abbau statt und zwischen 80 und 90 Tagen ist die Resorption abgeschlossen (Abb. 22).

	Abb. 22: Verlauf der Resorption bei Vicryl® und Dexon®. (Angaben der Hersteller).

	Abb. 23: Reißkraftverlust im Verlauf der Resorption. (Angaben der Hersteller).

Nach 2 Wochen beträgt der Reißkraftverlust zwischen 45-65%, wobei nach Herstellerangaben DEXON^® zu diesem Zeitpunkt geringgradig günstiger sein soll (Abb. 23). In tierexperimentellen Untersuchungen (132) bestätigte sich die gute feingewebliche Verträglichkeit beider Materialien, wie sie auch vom Nahtmaterial bekannt war. Allerdings haben sowohl Polyglycolsäure- als auch Vicryl^®-Netze alleine keine dauerhafte mechanische Stabilität geboten. Tyrell (132) beobachtete in einem Tierexperiment bei der Hernienreparation mit diesen Netzen deutliche Zugfestigkeitsverluste zwischen der 2. und 5. postoperativen Woche, so daß bei den Tieren eine erkennbare Herniation auftrat. Es ist zwar nicht völlig geklärt, wann Narbengewebe eine abschließende Stabilität erreicht hat, aber 3 Monate postoperativ wird immer wieder als ein Ausheilungssstadium angesehen (31). Während ein nicht-resorbierbares Kunststoffnetz bereits unmittelbar postoperativ eine nahezu gleichbleibende Stabilität bietet (62,63), kommt es bei den resorbierbaren Netzen infolge des Abbaus nach etwa 14 Tagen zu einem zunehmendem Stabilitätsverlust. Solange noch kein stabiles Narbengewebe aufgebaut worden ist, hängt die Stabilität der Hernienreparation im wesentlichen von der Integrität des Implantates ab. Ist dieses durch fortgeschrittenen Abbau selber mechanisch geschwächt, kann es zur Ruptur des Implantates und zur erneuten Herniation kommen. Den bisherigen mechanischen Schwächen resorbierbarer Implantate stehen jedoch potentielle Vorteile gegenüber. Vor allem Patienten äußern immer wieder ein großes Interesse an “auflösbaren” Implantaten. Möglicherweise trägt die gute feingewebliche Verträglichkeit der resorbierbaren Implantate zu einer geringeren Serombildung im Vergleich [Seite 65↓]zu nicht-resorbierbaren Implantaten bei. Darüberhinaus ist zu vermuten, daß sich die Langzeitwirkungen der Implantate nach deren Abbau besser bewerten lassen als bei nicht resorbierbaren Netzen, weil lokale und systemische Wirkungen im Prinzip von den Nahtmaterialien bekannt sind. Ein weiterer Vorteil könnte darin bestehen, daß resorbierbare Netze in Analogie zu resorbierbaren Osteosynthesematerialien zu einem physiologischen Heilungsverlauf beitragen. Im Idealfall käme es durch den parallelen Abbau des Implantates und den Aufbau des Narbengewebes zu einer gleichbleibenden Stabilität der Reparation (Abb. 24).

	Abb. 24: Schematische Darstellung zur Stabilität von Narbengewebe und resorbierbarem Netz im zeitlichen Verlauf.

Vergleichbar den Erfahrungen mit resorbierbaren Osteosynthesen (105) könnte sich möglicherweise durch den Wegfall der Stressprotektion ein flexibles Narbengewebe bilden, das die Dynamik der Bauchdecken durch ausreichende Elastizität wenig beeinträchtigt. Solange noch kein resorbierbares Implantat zur Verfügung steht, das den mechanischen Anforderungen für eine Hernienreparation gerecht wird, sollte daher nach anderen Möglichkeiten gesucht werden, die Reparation mit einem handelsüblichen resorbierbaren Netz zu verbessern. Als Implantat wurde aufgrund des geringgradig günstigeren Reißkraftverhaltens ein DEXON^® PGA-Netz ausgewählt. Durch Zugabe von bindegwebsstimulierenden Stoffen sollte der Aufbau eines stabilen Narbengewebes beschleunigt und so der Stabilitätsverlust des Netzes kompensiert werden. Hierzu wurde Fibrinkleber ausgewählt, der bei verschiedenen Indikationen zur Unterstützung der Hämostase und Wundheilung im klinischen Alltag eingesetzt wird. Günstige Ergebnisse wurden beispielsweise bei der Behandlung von Darmanastomosen (112,113) oder der Knochenheilung (11) beobachtet. Auf der Suche nach weiteren möglichen Adjuvantien wurde eine [Seite 66↓]Literatursuche in der Medizindatenbank Medline unter dem Stichwort “woundhealing” durchgeführt. Diese ergab eine Reihe von Publikationen mit überraschend guten Ergebnisse von thrombozytären Wachstumsfaktoren in der Wundheilung (20,51,66,101,102,121). Um zu prüfen, ob Wachstumsfaktoren möglicherweise auch für diesen experimentellen Ansatz geeignet sind, wurden verschiedene Herstellerfirmen kontaktiert. Dabei wurde klar, daß die klinische Anwendung von thrombozytären Wachstumsfaktoren sich derzeit vorwiegend auf die Applikation bei chronischen Wunden bezieht. Hierzu werden Suspensionen von speziell für diese Indikation zusammnegestellten Wachstumsfaktoren in bestimmtern Abständen auf die Wunden appliziert. Im Gegensatz dazu wäre bei diesem Experiment die gezielte Applikation der Wachstumsfaktoren nur zum Zeitpunkt der Implantation sinnvoll möglich. Während bei den chronischen Wunden der möglichst schnelle Wundverschluß durch Epithelzellen im Vordergrund steht, sollte im vorliegenden Experiment die Ausbildung von stabilem Narbengewebe beschleunigt werden. Aufgrund dieser Unterschiede erschien es nicht sinnvoll, hierfür ein kommerzielles Fertigprodukt zu verwenden, sondern eine Komposition von Wachstumsfaktoren, die auf die spezielle Indikation dieses Experiments zugeschnitten war. Das wesentliche Kennzeichen dieser Komposition ist daher eine höhere Konzentration von Wachstumsfaktoren im Vergleich zu Lösungen für die externe Applikation bei chronischen Wunden.

Bei den Wachstumsfaktoren handelt es sich um polypeptide Moleküle, die das Wachstum, die Differenzierung und den Metabolismus der Zellen in verschiedenen Phasen der Wundheilung kontrollieren. Durch Interaktion mit speziellen Rezeptoren in der Zelloberfläche werden spezifische Zellreaktionen ausgelöst. Sie sind in der Lage, zelluläre Proliferation, Chemotaxis, Angiogenese, Proteinexpression und Enzymproduktion zu stimulieren. Die wichtigsten in thrombozytären Präparaten vorkommenden Wachstumsfaktoren und deren wichtigsten Funktionen sind:

Tabelle 21: Wirkungen verschiedener Wachstumsfaktoren.

Die Wirkungen einzelner Wachstumsfaktoren bei der komplexen Wundheilung im menschlichen Körper sind letztlich nicht erforscht. Bislang wurden verschiedene Aktivitäten erst durch in-vitro-Experimente bestimmt. Wachstumsfaktoren können eine Reihe unterschiedlicher Prozesse in verschiedenen Phasen der Wundheilung sowohl initiieren als auch terminieren. Weil Thrombozyten unter anderem Wachstumsfaktoren wie PDGF, TGF und EGF produzieren können, sind sie essentieller Baustein der Wundheilung. Zu Beginn der Wundheilung (innerhalb der ersten 48 Stunden) werden Wachstumsfaktoren primär von Thrombozyten freigesetzt. Im weiteren Verlauf sind auch andere Zellen - vor allem Makrophagen - in der Lage, Wachstumsfaktoren zu produzieren. Neben der Hämostase und [Seite 68↓]Proliferation spielen Wachstumsfaktoren (EGF, TNF, IL-1 und PDGF) auch bei der Reifung des Bindegewebes eine Rolle, indem sie die Kollagenasen stimulieren (122). Bei der Gewinnung der Wachstumsfaktoren macht man sich die Tatsache zu Nutzen, daß die α-Granula der Thrombozyten eine Reihe von Wachstumsfaktoren beeinhalten, die beim Untergang der Thrombozyten freigesetzt werden (unter anderen: PDGF, TGF-β, FGF, PF-4, EGF, β-Thromboglobulin, Plättchen-assoziierter Angiogenese-Faktor) und so eine physiologische Komposition und Konzentration dieser Wachstumsfaktoren darstellen (=Releasat).

Der kommerziell erhältliche Fibrinkleber Tissucol^® (Immuno GmbH, Heidelberg, Deutschland) ist eine 2-Komponenten-Substanz bestehend aus hochkonzentriertem humanen Fibrinogen, Faktor XIII sowie weiteren humanen Plasmaproteinen (Fibronectin, Albumin, Globuline), Thrombin und CaCl₂ . Ein Fibrinolyse-Inhibitor (Aprotitin) ist grundsätzlicher Bestandteil einer der beiden Komponenten. Fibrinogen wird durch Zugabe von bovinem Thrombin und Calciumchlorid aktiviert. Die Wirkungen des resultierenden Clots bestehen im wesentlichen in hämostatischem und adhäsivem Effekt sowie Aufbau einer physiologischen Matrix für das Einsprossen von Fibroblasten.

In einem Tiermodell sollte untersucht werden, ob die Stabilität einer Hernienreparation mit einem resorbierbaren Netz durch Zugabe von Wachstumsfaktoren oder Fibrinkleber gesteigert werden kann und vergleichbare Ergebnisse erzielt werden können wie bei der Reparation mit einem nicht-resorbierbaren Netz.

Derzeit existiert kein Tiermodell, das realistische Verhältnisse für die Untersuchung von Leisten- oder Narbenhernien widerspiegelt. Verschiedene experimentelle Untersuchungen zur Implantatforschung wurden bislang in der Ratte durchgeführt (10,12,50,83) und die dabei gewonnenen Ergebnisse zur feingeweblichen Reaktion gelten auch für den menschlichen Organismus als repräsentativ und übertragbar. Aus diesem Grunde wurden auch für diesen Versuch Ratten als Versuchstiere ausgewählt. Zunächst wurde in einem Vorversuch überprüft, ob in diesen Tieren eine Hernie der Bauchdecke simuliert werden kann. Dazu wurde ein 2cm großes Quadrat der vorderen Bauchdecke unter Erhalt des Peritoneums exzidiert und darüber anschließend die Haut wieder verschlossen. Bei 6 von 6 Tieren kam es unmittelbar postoperativ zu einer klinisch feststellbaren irreversiblen Herniation von Baucheingeweiden durch den geschaffenen Defekt. Damit konnte gezeigt werden, daß bei den Versuchstieren eine Hernie der vorderen Bauchdecke simuliert werden kann. Um die Situation beim Menschen möglichst realistisch nachzuahmen, wäre es jedoch erforderlich, bei den Tieren in einer ersten Operation zunächst eine Hernie zu simulieren und die Reparation erst nach einer gewissen Zeit der Ausheilung vorzunehmen. Allerdings wurde in diesem Experiment aus Gründen des Tierschutzes auf ein derartiges Vorgehen verzichtet und Herniensimulation und -reparation synchron durchgeführt.

Die Versuchstiere (männnliche Wistarratten mit einem Lebendgewicht zwischen 180-200g) wurden mit jeweils 5 Tieren in Käfigen mit kontrollierter Luftfeuchtigkeit und geregeltem Hell-Dunkelrhythmus bei Wasser und Trockenfutter-Pellets ad libitum gehalten. Perioperativ erhielten die Tieren keine Medikation.

Es wurden verschiedene Operationgruppen gebildet und dabei folgende Implantate bzw. Kombinationen aus Implantaten und Adjuvantien untersucht:

• PROLENE: Die Verwendung von nicht-resorbierbaren Netzen (z.B. Prolene^®, Fa. Ethicon^®, Norderstedt) ist in der Chirurgischen Klinik Charité wie auch in vielen anderen Kliniken derzeit als Standardtechnik zur Bauchdeckenaugmentation anzusehen.
• PGS: Um den tatsächlichen Effekt der beiden experimentellen Gruppen bewerten zu können, erfolgte die Implantation eines resorbierbaren Polyglycolsäure-Netzes (DEXON PGA^®, Fa. Braun, Melsungen) ohne jeden Zusatz.

Experimentelle Gruppen

• PGS+FIB: Polyglycolsäure-Netz+Fibrinkleber: 0.5ml Fibrinkleber (Tissucol DuoS^®, Fa. Immuno, Heidelberg; enthält 30-50mg Fibrinogen) wurden nach Implantation gleichmäßig auf dem Netz aufgetragen.
• PGS+WF: Polyglycolsäure-Netz+thrombozytäreWachstumsfaktoren: unmittelbar vor Implantation wurde das Netz 1 Minute in 0,1ml eines Releasates humaner thrombozytärer Wachstumsfaktoren getränkt (enthält 5200ng/ml ß-Thromboglobin, 9 ng/ml PDGF, 35 ng/ml TGF-ß und 150μg/ml totales Protein). Hierbei handelte es sich um eine speziell für diese Untersuchung zusammengestellte Komposition synergistischer thrombozytärer Wachstumsfaktoren (Curative Technologies^® GmbH, Moers), welche in vitro unter Stimulation von Thrombin in Anlehnung an die von Knighton (66) beschriebene Methode gewonnen wurden. Die aktiven Hauptkomponenten für die Geweberegeneration waren: PDGF (platelet derived growth factor), TGF-ß (transforming growth factor -ß), PD-ECGF (platelet derived endothelial cell growth factor), bFGF (basic fibroblast growth factor), ß-TG (ß-thromboglobin), PF-4 (platelet factor 4).

Die Tiere wurden unter Barbituratnarkose (50mg/kg Körpergewicht) bei erhaltener Spontanatmung operiert. Nach Rasur der vorderen Bauchdecke wurden sie in Rückenlage fixiert. Das Operationsgebiet wurde steril abgewaschen und abgedeckt. Nach medianer Hautinzision mit einem Skalpell (5cm) wurde die Muskel-Faszienschicht der vorderen Bauchdecke stumpf vom Peritoneum abgelöst. Das Peritoneum sollte nach Möglichkeit geschont werden und akzidentelle Defekte wurden unmittelbar durch Einzelknopfnaht PDS^® 5x0 verschlossen. Mit dem Lineal wurde ein 2cm großes Quadrat ausgemessen und aus der Muskel-Faszienschicht unter Schonung des Pertioneums exzidiert. Das abgemessene 3x3 cm [Seite 71↓]große Implantat wurde nun in der sogenannten Sublay-Technik in Analogie zur Operationstechnik beim Menschen zwischen Peritoneum und die begrenzende Muskelschicht eingelegt, wobei allseits auf eine Überlappung der Muskelschicht von 5mm geachtet wurde (Abb. 25). Die Fixation des Implantates an der begrenzenden Muskelschicht erfolgte durch 3 Einzelknopfnähte an jeder Seite (Prolene^® 5x0). Nach abschließender Kontrolle auf Bluttrockenheit wurden die Wundränder mit Betaisadonna^® desinfiziert, die Haut durch Einzelknopfnaht Polene^® 5x0 verschlossen und ein Wundsprühverband aufgetragen.

	Abb. 25: Schematische Darstellung der Implantation des Netzes in der Sublay-Technik.

Als Untersuchungszeitpunkte wurden aus verschiedenen Gründen bei vergleichbaren Untersuchungen (10,132) 7, 14 und 90 Tage postoperativ vorgeschlagen. Der 7. postoperative Tag stellt klinisch die erste Belastungsprobe dar, weil zu diesem Zeitpunkt häufig die Entlassung aus der Klinik erfolgt und der Patient beginnt, alltägliche Verrichtungen durchzuführen. Feingeweblich findet sich zu diesem Zeitpunkt die Fremdkörperreaktion gegen das implantierte Material. Am 14. Tag zeigt sich feingeweblich die Differenzierung der Fibroblasten in kollagene Fasern als wichtiger Faktor für die spätere Bindegewebsqualität. Der 90. postoperative Tag gilt als Ausheilungs- bzw. Endzustand bei Hernienreparationen (2,31).

Für die zu erwartenden Unterschiede existieren in der Literatur keine Daten, so daß keine Fallzahlabschätzung vorgennommen werden konnte. In dieser Studie wurden in Analogie zu [Seite 72↓]vergleichbaren Untersuchungen (10,50,83) 15 Tiere pro Untersuchungszeitpunkt und Gruppe gewählt.

Nach Tötung der Tiere wurde in Rückenlage eine Flexüle in der suprapubischen Region eingebracht und ein Pneumoperitoneum (Insufflator Fa. Wolff, Knittlingen, Deutschland) aufgebaut. Beginnend mit 5mmHg wurde der intraabdominelle Druck in Schritten von 5mmHg alle 20sec gesteigert bis eine Herniation auftrat (Abb. 26). Als klinischer Herniationsdruck wurde der intraabdominelle Druck definiert, bei dem eine umschriebene Vorwölbung der Bauchdecke auftrat. Druckwerte und Lokalisation der Herniation wurden dokumentiert.

	Abb. 26: Klinische Herniationstestung. Oben: Versuchsanordnung; unten: Anlage des Pneumoperitoneums.

Zur Beurteilung von Verwachsungen wurde die Bauchhöhle über einen Türflügelschnitt 1,5cm lateral des implantierten Netzes eröffnet und die Bauchdecke umgeklappt. Die Verwachsungen zum implantierten Netz wurden dokumentiert und nach folgender Einteilung (Tyrell, 132) bewertet:

Tabelle 22: Einteilung intraabdomineller Verwachsungen nach TYRELL (132)

Die Implantatgröße wurde in cm vermessen. Für Hydroxyprolin-Bestimmungen und histologische Untersuchungen wurde die Bauchdecke nun völlig mit einem Abstand von jeweils 1,5 cm um das Netz exzidiert und in 3 horizontale Streifen geschnitten (Abb. 27).

	Abb. 27: Schematische Darstellung von Defekt- und Implantatgröße sowie der Probenentnahme.

Ein 1cm breiter horizontaler Gewebstreifen (Implantat sowie 1cm Implantatlager beidseits) wurde in eine nach Crawford und Tyrell (22,132) modifizierte tensiometrische Meßvorrichtung eingespannt (Abb. 28). Der Streifen wurde jeweils über eine Klemme gehalten und in das Wassergefäß 100ml Wasser alle 20sec eingefüllt, bis es zu einem [Seite 75↓]Zerreißen des Implantates oder des Implantatlagers kam. Lokalisation der Ruptur und Zuggewicht (in kg) wurden dokumentiert.

	Abb. 28: Schematische Darstellung der Tensiometrie-Einrichtung (abgeleitet nach Crawford 23)

Hydroxyprolin kommt als nichtessentielle Aminosäure im Organismus fast ausschließlich als Bestandteil von Kollagen vor und kann deshalb als Marker der Kollagenbiosynthese dienen. Zur Bestimmung wurde die HPLC (High-performance liquid chromatography) modifiziert nach Lory/Lindblad (82,84) verwendet. Kurzgefaßt wurde das Gewebe durch Zugabe von HCl bei 110^o über 18 Stunden hydrolysiert, getrocknet, gewogen und anschließend wieder resuspensiert. Die Aminosäuren wurden mittels 7-chloro-4-nitrobenzo-2-oxa-1,3-diazole-Chlorid gelöst und mit high-performance-liquid-Chromatographie durch zwei hintereinander geschaltete Umkehrphasen separiert. Die Quantifikation erfolgte spektophotometrisch bei 495 nm. HP-Gewebespiegel wurden kalkuliert als μg pro mg Protein.

Gewebeproben für lichtmikroskopische Untersuchungen wurden in einer aufsteigenden Alkoholreihe entwässert und anschließend in Paraffin eingebettet. Mit dem Schlittenmikrotom wurden nachfolgend 3µm dicke Schnitte in der Sagittalebene angefertigt. Je Probe wurden 4 Objektträger mit jeweils 3 Schnitten erstellt. Nach Entparaffinierung wurden Hämatoxylin-Eosin-Färbung (H.E.) und die Elastica-Färbung nach van Gieson (EVG) durchgeführt. Das [Seite 76↓]Narbengewebe wurde in 5 Sektionen je Probe quantitativ analysiert. Bei einer Vergrößerung von 200 wurde der Netz-Gewebe-Zwischenraum durch ein fixes Untersuchungsfenster (entsprechend einer Gewebefläche von 0.4 mm²) untersucht.

Die Gesamtzahl von Fibroblasten und Kollagenfasern von 5 randomisiert ermittelten Fenstern wurde von einem unabhängigen Untersucher (AC) ohne Kenntnis der Probenart berechnet.

Bei 3 Tieren traten oberflächliche Wundinfektionen auf (PROLENE: n=2; PGS-FIB: n=1), die unter konservativen Maßnahmen (Desinfektion und Sprühverband) folgenlos ausheilten. Hinweise für spontane Herniationen ergaben sich nicht.

Bei allen Versuchstieren konnte bei entsprechendem Druck eine erkennbare Herniation erzeugt werden. Am 7. postoperativen Tag war der Herniationsdruck in der PROLENE-Gruppe am höchsten. Ein signifikanter Unterschied bestand jedoch nur zwischen PROLENE und PGS-Gruppe (p<0,05). Nach 14 Tagen war der Herniationsdruck bei PROLENE, PGS+WF und PGS+FIBR vergleichbar (p>0,05) und signifikant höher als bei PGS (p<0,05). In der PGS-Gruppe war der Druck nach 14 Tagen sogar geringer als nach 7 Tagen, während er in den anderen Gruppen gestiegen war. Nach 90 Tagen waren die Werte in allen Gruppen ohne signifikanten Unterschied, tendentiell der höchste Wert wurde bei PGS+WF ermittelt (Abb. 29).

	Abb. 29: Klinischer Herniationsdruck (mmHg).
	Angabe als MW+SD.*=signifikant (p<0,05), 1: PGS vs. PROLENE; 2: PGS vs. PROLENE, PGS+FIB und PGS+WF

Verwachsungen wurden bei 18 Tieren beobachtet, ohne signifikanten Unterschied zwischen den Gruppen. Die Verwachsungen waren jeweils punktförmig - zumeist zwischen Peritoneum und Dünndarm bzw. großem Netz (Abb. 30) - und ließen sich ohne größeren Zug lösen.

Tage postoperativ

Tabelle 23: Verwachsungen. Stadieneinteilung nach TYRELL (132)

	Abb. 30: Intraabdominelle Verwachsung zwischen Omentum majus und Prolene®-Netz Stadium TYRELL I.

Alle Implantate zeigten eine Schrumpfung, die bei den experimentellen Gruppen stärker waren als bei PROLENE (nach 14 Tagen: PROLENE: 6,7%, PGS: 12,2%, PGS+FIB:21,1% und PGS-WF:24,4%). Nach 90 Tagen betrug die Schrumpfung bei PROLENE 17,7% der Ausgangsgröße (9cm²). Zu diesem Zeitpunkt ließ sich bei den resorbierbaren Netzen aufgrund des fortgeschrittenen Abbaus bereits keine zuverlässige Implantatgröße mehr bestimmen.

Tage postoperativ

Tabelle 24: Netzgröße (cm²). Angabe als MW+SD.*=signifikant (p<0,05), 1:PROLENE vs. PGS, PGS+FIB und PGS+WF; 2: PGS vs. PGS+WF

Zu allen Untersuchungszeitpunkten erreichte die PROLENE-Gruppe die höchsten Werte. Ein signifikanter Unterschied ergab sich nur nach 14 Tagen, wo für PGS der signifikant geringste Wert ermittelt wurde. Während in den anderen Gruppen die Zugfestigkeit im Verlauf signifikant zunahm, fiel sie in der PGS-Gruppe zwischen 7. und 14. postoperativen Tag ab. Auch das Reißverhalten der Proben zeigte eine Besonderheit. Normalerweise trat die Ruptur nicht an den Netzen selber, sondern am Übergang vom Netz zu umgebendem Muskellager auf. Lediglich bei PGS - und hier nur nach 14 Tagen - zerrissen die Netze in der Mitte bei geringen Zuggewichten (Abb. 31).

	Abb. 31: Zugfestigkeit (kg).
	Angabe als MW+SD. *=signifikant (p<0,05) PGS vs. PROLENE, PGS+FIB und PGS+WF

Am 7. postoperativen Tag waren die Hydroxyprolin-Werte in allen Gruppen vergleichbar (p>0,05). PROLENE hatte am 14. und 90. postoperativen Tag signifikant geringere Werte als in den anderen Gruppen (p<0,05). Tendentiell am höchsten war der Hyroxyprolin-Gehalt jeweils bei PGS+WF, der Unterschied war jedoch nicht signifikant (Abb. 32).

	Abb. 32: Hydroxyprolin-Gehalt (µg/mg Protein).
	Angabe als MW+SD.*=signifikant (p<0,05), PROLENE vs. PGS, PGS+FIB und PGS+WF

Lichtmikroskopisch war in allen Präparaten nach 7 Tagen eine mononukleäre Entzündungs- und Fremdkörperreaktion zu erkennen. Das Granulationsgewebe war stark vaskularisiert mit vielen mononukleären Zellen und nach 14 Tagen war ein Aufbau von kollagenen Fasern zu erkennen. Die resorbierbaren Netze waren nach 90 Tagen zu 90% abgebaut und es hatte sich ein kollagenreiches Narbengewebe gebildet (Abb. 36). In der Licht- und Elektronenmikroskopie wiesen die kollagenen Fasern bei PGS+WF auch parallele Konfigurationen auf, während bei PGS+FIB mehr ungeordnete Konfigurationen zu beobachten waren (Abb. 36,37). Serome oder Abszesse um die Implantate bzw. Hinweise für eine Abstoßung wurden in keiner Gruppe beobachtet.

Die Zahl der Fibroblasten (14. Tag), bzw. Kollagen-Fasern (90. Tag) war bei PROLENE am geringsten und bei PGS+WF am höchsten (PGS+WF>PGS+FIBR>PGS>PROL). Signifikant war der Unterschied am 14. und 90. Tag zwischen PROLENE, PGS und PGS+WF.

	Abb. 33: Anzahl der Fibroblasten (7. Tag post OP) bzw. Kollagenfasern (14. und 90. Tag) post OP.
	Angabe als MW+SD. *=signifikant (p<0,05), PROLENE vs. PGS, PGS+FIB und PGS+WF

	Abb. 34: Lichtmikroskopische Aufnahme. PGA-Netz ohne Zusätze 14 Tage nach Implantation (HE, x150).

	Abb. 35: Lichtmikroskopische Aufnahmen. PGA-Netz 14 Tage nach Implantation.

	(EVG, x150). A: ohne Zusätze, B: mit Fibrin, C: mit WF. Kollagene Fasern werden rosa-rot abgebildet, Granulationsgewebe hellbraun, Muskelgewebe gelb. Deutlich zu erkennen ist eine Zunahme an Kollagenfasern durch Fibrin bzw. Wachstumsfaktoren.

	Abb. 36: Lichtmikroskopische Aufnahmen. PGA-Netz 90 Tage nach Implantation

	(EVG, x150). A: ohne Zusätze, B: mit Fibrin, C: mit WF. Kollagene Fasern werden rosa-rot abgebildet, Granulationsgewebe hellbraun, Muskelgewebe gelb. Erkennbar ist ein erhöhter Kollagengehalt bei Fibrin und Wachstumsfaktoren. In der Wachstumsfaktoren-Gruppe sind die Kollagenfasern eng und parallel sowie insgesamt kompakter konfiguriert.

Die resorbierbaren Netze waren nach 90 Tagen zu 90% abgebaut und es hatte sich ein kollagenreiches Narbengewebe gebildet (Abb. 36). Serome oder Abszesse um die Implantate bzw. Hinweise für eine Abstoßung wurden in keiner Gruppe beobachtet. In den elektronenmikroskopischen Aufnahmen bestätigte sich der höhere Kollagengehalt bei Fibrin und Wachstumsfaktoren (Abb. 37).

	Abb. 37: Rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen (x500).

	Präparate 90 Tage nach Implantation. Von oben nach unten: PGA-Netz ohne Zusätze, PGA+Fibrin, PGA+WF. Das Kollagengerüst (KOL) nimmt in dieser Reihenfolge zu; in der Wachstumsfaktoren-Gruppe ist es am kompaktesten.

Bei der Entwicklung von Implantaten für die Hernienreparation stellen Fragen zur Biomechanik wie zur Biokompatibilität wichtige Bewertungskriterien dar. Die feingewebliche Verträglichkeit von Implantaten wird zumeist im Tierversuch untersucht, weil dadurch eine standardisierte Analyse im zeitlichen Verlauf der Einheilung und im lebenden Organismus möglich ist. Eine Reihe von Studien hat die Biokompatibilität von Implantaten in Ratten bzw. Kaninchen untersucht (2,10,132) und die so gewonnenen Erkenntnisse zur feingeweblichen Verträglichkeit gelten als repräsentativ für den menschlichen Organismus. Im Gegensatz dazu ist die Untersuchung biomechanischer Aspekte der Hernienreparation im Tiermodell aufgrund verschiedener Unterschiede zwischen Modell und Mensch problematisch. Dabei ist zu berücksichtigen, daß es sich bei den Versuchstieren in der Regel um gesunde Tiere handelt, bei denen eine Hernie zunächst operativ simuliert werden muß. Im eigenen Tiermodell konnte zwar wie im Vorversuch gezeigt eine Bauchdeckenhernie simuliert werden, allerdings erfolgte synchron die Hernienreparation, um den Versuchstieren einen zweiten Eingriff zu ersparen. In Abweichung von den Verhältnissen beim Menschen wurde somit keine Rücksicht auf mögliche Reparations- oder Heilungsprozesse genommen. Ein besonderes Problem bei der biomechanischen Untersuchung ist auch in den prinzipiellen mechanischen Unterschieden zwischen den gängigen Tiermodellen und dem Menschen zu sehen, die durch die unterschiedliche Körperhaltung vorgegeben sind.

Weitgehend ungesichert ist wissenschaftlich auch die Frage, durch welche experimentellen Testverfahren das klinische Korrelat der Hernienentstehung nachgeahmt werden kann. Ausgehend von der Annahme, daß die intraabdominelle Druckerhöhung ein wesentlicher Faktor der Hernienentstehung ist (62,63), wurde dieses Prinzip auch experimentell genutzt, indem nach Tötung der Tiere intraperitoneal Wasser bzw. Luft appliziert wurden. Im Unterschied zum Menschen, wo dieses ein langsam fortschreitender, chronischer Aspekt bei der Hernienentstehung darstellt, wird dies experimentell eher zur postmortalen Stabilitätstestung der Reparation umgewandelt. Eine weitere in vielen Studien verwendete biomechanische Testmethode ist der sogenannte Streifenzugversuch (Tensiometrie). Ähnlich [Seite 89↓]der eigenen Methode wird bei einem Streifen des Implantates mit umgebendem Muskel-/Fasziengewebe in automatischen Zugtestungsmaschinen oder vergleichbaren Testeinrichtungen das Gewicht oder die Kraft ermittelt, die zu seinem Zerreißen führen. Obwohl derartige Messungen zu einem hohen Maße standardisierbar sind, entsprechen sie dennoch nicht der physiologischen Belastung, und biomechanische Modelle können bislang nur Annäherungen an die realen Verhältnisse der Bauchwandhernie im menschlichen Körper darstellen. Aus diesem Grunde wird in zunehmendem Maße versucht, die Qualität des entstehenden Narbengewebes als ein weiteres Kriterium der Hernienreparation zu beurteilen. Hierzu werden neben feingeweblichen Untersuchungen (licht- und elektronenmikroskopisch) auch biochemische Analysen - wie zum Beispiel die Hydroxyprolin-Bestimmung - durchgeführt. Während bei den feingeweblichen Analysen neben der Bewertung der Fremdkörperreaktion auch Fibroblasten und Kollagenfasern des entstehenden Narbengewebes zumeist durch Auszählen randomisierter mikroskopischer Fenster quantifiziert werden, gilt der Hydroxyprolin-Gehalt als ein Marker des Kollagengehaltes eines Gewebes. Basierend auf den Beobachtungen von Sandberg (109) bei Hautwunden in Versuchsratten, nimmt man an, daß auch bei Narbengewebe nach Netzimplantation zwischen der Anzahl von Fibroblasten und Kollagenfasern, Hydroxyprolingehalt und der Zugfestigkeit des Gewebes eine Korrelation besteht. Weitere Untersuchungskriterien stellen die Parallelität und die Typisierung der Kollagenfasern dar. Während die Typisierung derzeit noch als aufwendig gilt, läßt sich die Ausrichtung der Fibrillen zumindest deskriptiv und vergleichend beurteilen. Die Zugfestigkeit von Hautwunden korreliert zwar mit der Parallelität der Fibrillen, allerdings genauso mit der Fibrillenstärke sowie dem Umfang der Brückenbindungen zwischen den Fibrillen (30,85). Damit scheint eine Bewertung der Bindegewebsqualität lediglich anhand der Fibrillenausrichtung von Kollagenfasern unzureichend und zukünftig differenziertere Untersuchungsmethoden notwendig. Ob die in der Gruppe mit Wachstumsfaktoren beobachteten stärker parallel angeordneten Kollagenfasern tatsächlich einen Einfluß auf die Langzeitstabiltät der Reparation haben, kann deshalb nicht beantwortet werden. Neben den bislang dargestellten Untersuchungskriterien, die sich vornehmlich auf die Stabilität der Reparation beziehen, wird mit der Bewertung von intraabdominellen Verwachsungen eine mögliche Komplikation von Netzimplantationen untersucht. Klinische und experimentelle Untersuchungen haben gezeigt, daß es besonders nach intraabdomineller Implantation von Polypropylene-Netzen zu starken Verwachsungen, Deserosierungen und Fisteln kommen kann [Seite 90↓](91,120). Einschränkend muß in diesem Zusammenhang angemerkt werden, daß das hier gewählte Tiermodell (Erhalt des Peritoneums, Netzimplantation in “Sublay-Technik”) nur eingeschränkt zur Beurteilung von Verwachsungen geeignet ist, weil das Implantat bei dieser Technik normalerweise nicht in direkten Kontakt zu intraabdominellen Organen kommt. Allerdings hätten zumindest theoretisch insbesondere durch die Verwendung von Fibrinkleber und Wachstumsfaktoren aufgrund kleiner iatrogener Peritonealdefekte oder einer peritonealen Entzündungsreaktion verstärkte intrabdominelle Verwachsungen auftreten können. Die vorliegenden Ergebnisse ergaben jedoch hierfür keinen Anhalt.

Eine wesentliche Frage für die Reparation von Bauchwandbrüchen ist die zu fordernde Mindeststabilität. Hierzu hat insbesondere die Aachener Arbeitsgruppe (62-65) in der Vergangenheit neue Erkenntnisse über die biomechanischen Ansprüche bei der Bauchdeckenreparation sowie Veränderungen der Bauchwandmechanik nach Netzimplantation geliefert. Danach errechnet sich bei einer maximalen intraabdominalen Druckbelastung (z.B. kräftiger Hustenstoß oder Pressen) von maximal 20 kPa für den Menschen eine erforderliche Haltekraft von 1,6 kPa pro cm Bauchumfang (117). Gebräuchliche Polypropylene-Netze weisen dagegen eine Zugfestigkeit von 91 N cm^-1 auf und sind demnach für die physiologischen Anforderungen bei der Bauchdeckenreparation überdimensioniert. Durch die Anwendung der sogenannten 3-D-Photogrammetrie (63-65) wurde außerdem der Einfluß der Implantate auf die Bauchdeckenbeweglichkeit untersucht. Dazu wurde nach Markierung mittels Lichtraster die Bauchwand unter standardisierten Dehnbelastungen videographisch dokumentiert, die gewonnenen Daten digitalisiert ausgewertet und 3-dimensional dargestellt. Auf diese Weise konnte gezeigt werden, daß nach Implantation von gewöhnlichen Polypropylene-Netzen bei der Reparation von Bauchwandhernien eine erhebliche Einschränkung der Bauchwandkrümmung resultiert. Diese Ergebnisse unterstreichen die Forderung nach biokompatiblen Implantaten, die den physiologischen Anforderungen bezüglich Stabilität und auch Elastizität bei der Bauchwandreparation gerecht werden. Als neue Alternative hat die Aachener Arbeitsgruppe ein neues großmaschiges, leichtgewichtiges Polypropylen-Netz vorgestellt. Das Vypro^®-Netz (Fa. Ethicon^®, Norderstedt) weist einen deutlich geringeren Anteil von Polypropylene (26,8g/qm vs. 90,2g/qm) sowie eine größere Maschengröße (5mm vs. 0,8mm) auf als [Seite 91↓]herkömmliche Polypropylene-Netze und ist zur besseren Handhabbarkeit mit dem resorbierbaren Polyglactin 910 (Vicryl^®) kombiniert. Erste klinische Ergebnisse einer prospektiv-randomisierten Studie (120) deuten darauf hin, daß die Narbenhernienreparation mit diesem Netz zu günstigeren Ergebnissen bezüglich Wundkomplikationen, Bauchdeckenbeweglichkeit sowie feingeweblicher Reaktion führt.

Dieser Trend zur Vermeidung von nicht-resorbierbarem Material wird durch das vorliegende Experiment aufgegriffen. Durch Zugabe der Adjuvantien konnte bei Verwendung eines resorbierbaren Netzes die gleiche Stabilität der Hernienreparation erzielt werden wie mit einem Polypropylen-Netz. Der konkrete Wirkmechanismus der Adjuvantien auf die Bindegewebsneubildung in diesem Experiment sowie der Einfluß der Dosierung und der Applikation bleibt jedoch ungeklärt. Bei den Wachstumsfaktoren ist theoretisch die Applikation von Thrombozytenreleasaten sinnvoll, weil sie Konzentrationen und Kombinationen von Wachstumsfaktoren beeinhalten, wie sie physiologischerweise in Wunden vorliegen. Denkbar wäre aber auch, daß diese Gemische aus verschiedenen Wachstumsfaktoren negative Auswirkungen auf die Wundheilung haben, weil einzelne Faktoren sich bei zeitgleicher Applikation gegenseitig in ihrer Wirkung behindern könnten. Verschiedene Studien deuten jedoch darauf hin, daß die synchrone Applikation einer Mischung verschiedener Wachstumsfaktoren bessere Ergebnisse liefert als ein einzelner Faktor (15,16,42,53). Davidson (25) beobachtete in einem Tiermodell an diabetischen Ratten eine signifikant verbesserte Wundheilung, wenn die Wachstumsfaktoren TGF-β1 und bFGF kombiniert appliziert wurden als bei Applikation von jeweils nur einem Faktor. Für die klinische Anwendung wurden daher spezielle Kompositionen von Wachstumsfaktoren zusammengestellt. Die am meisten bekannte Komposition - PDWHF^® (Platelet derived wound healing formula - Procuren^®) - wurde vor allem bei chronischen, nicht heilenden Ulcera eingesetzt (20,51,101). Coerper (20) zeigte einen stimulierenden Effekt von PDWHF^® auf die Epitheliasation von venösen Ulcera vor einer Mesh-graft-Transplantation in einer prospektiven Studie. Die Anwendung von Wachstumsfaktoren bezog sich bislang vor allem auf die externe Applikation auf Wunden, über eine interne Applikation wurde lediglich in 2 experimentellen Untersuchungen berichtet. Phillips (101) beobachtete eine vermehrte Angiogenese in der Wundheilung und Hiraizumi (54) eine vermehrte Heilung bei [Seite 92↓]Rückenmark-Verletzungen durch PDWHF^® in einem Rattenmodell. In der vorliegenden Studie sollten erstmalig thrombozytäre Wachstumsfaktoren zur Beschleunigung der Bindegewebsneubildung nach Implantation eines resorbierbaren Netzes eingesetzt werden. Allerdings lassen die bei chronischen Wunden häufig zugrunde liegenden Gefäß- oder Stoffwechselerkrankungen und bakteriellen Kontaminationen einen unmittelbaren Vergleich mit der eigenen Studie nicht zu. Holloway (51) demonstrierte in einer klinischen Untersuchung zur Dosistestung die Wirksamkeit von thrombozytären Releasaten zur Behandlung chronisch nicht heilender Wunden. Dabei wurde eine spezielle Zubereitung von thrombozytären Releasaten täglich über mehrere Wochen auf die Wunden aufgetragen. Verglichen mit der wirksamsten Dosis dieser klinischen Studie war die Dosis in der vorliegenden Studie fast doppelt so hoch, weil die gezielte Applikation der Wachstumsfaktoren nur einmalig bei Implantation des Netzes möglich war.

Die klinischen und experimentellen Erfahrungen mit Fibrinkleber beziehen sich auf verschiedene Indikationen. In tierexperimentellen Untersuchungen konnte die Zugfestigkeit von bestrahlten Darmanastomosen durch Fibrinkleber signifikant erhöht werden (135) und es zeigte sich zusätzlich ein erhöhter Hydroxyprolin-Gehalt als Hinweis auf einen höheren Kollagengehalt (113). Romanos (106) untersuchte den Einfluß von Fibrinkleber auf die bindegewebige Heilung in einem Rattenmodell. Dazu wurde 1ml Tissucol^® in eine kleine subcutane Tasche am Rücken der Tiere appliziert und histologische Untersuchungen in festen Zeitintervallen durchgeführt. Es zeigte sich, daß Tissucol^® biokompatibel ist und keine nennenswerte inflammatorische Reaktion hervorruft. Es trägt zum Aufbau eines stabilen Bindegewebes bei, das in hohem Maße gegenüber proteolytischen Enzymen resistent ist. In dieser Bindegewebsmatrix - vergleichbar einem dichten fibrillären Netzwerk - kommt es zu einer verstärkten Anreicherung von Fibroblasten, aus denen sich zwischen zweiter und dritter postoperativer Woche Kollagenfasern mit weitgehend paralleler Orientierung bildeten. Verstärkt zu finden war hier der Kollagenfasertyp V, der in der extracellulären Matrix die höchste Resistenz gegen bakterielle Kollagenase aufweist und für die Stabilität der Matrix verantwortlich ist. Allerdings wurde in einigen Studien auch ein negativer Einfluß auf die Gewebeheilung festgestellt. Jörgensen (56) verglich in einem Rattenmodell die Heilung einer Hautwunde mit Wundpflaster alleine bzw. mit zusätzlichem Fibrinkleber. In der Fibringruppe [Seite 93↓]war die Zugfestigkeit am 2. postoperativen Tag höher, zwischen dem 4. und 8. Tag gleich und nach dem 20. Tag sogar geringer als in der Gruppe ohne Fibrinkleber. Eine mögliche Erklärung für die teilweise diskrepanten Untersuchungsergebnisse zum Einfluß des Fibrinklebers auf die Wundheilung könnten in unterschiedlichen Konzentrationen und Zusammensetzungen bestehen. Lasa (75) untersuchte den Einfluß verschiedener Konzentrationen von Fibrinogen und Thrombin auf die Wundheilung. Danach hatten Fibrinogen-Konzentrationen von mehr als 60 mg/ml einen eher nachteiligen Effekt auf die Wundheilung. Bezüglich der Thrombin-Konzentration schienen Konzentrationen zwischen 25-50 U/ml den günstigsten Effekt auf die Fibroblasten-Proliferation auszuüben. Basierend auf diesen Beobachtungen wurden so experimentell spezielle Konzentrationsempfehlungen für verschiedene Indikationen untersucht. Sanders (111) beobachtete in einer tierexperimentellen Mastektomie-Studie die geringste Rate an Seromen bei einer Fibrinogen-Konzentration von maximal 50mg/ml. In einer Wundheilungsstudie ermittelte Eckersly (32) die günstigste Zugfestigkeit und Elastizität der Wunden bei einer Kombination von 39 mg/ml Fibrinogen sowie 200-600 U/ml Thrombin ohne Zusatz von Faktor XIII. Im Vergleich dazu wurde in der eigenen Studie eine kommerzielle Fertigzubereitung verwendet, wie sie für chirurgische Indikationen gebräuchlich ist (Fibrinogen: 70mg, Thrombin: 500 IE). Welchen Einfluß andere Konzentrationen und Zusammensetzungen des Fibrinklebers auf die Hernienreparation mit einem Polyglycolsäure-Netz haben könnte, bleibt spekulativ.

Ein vergleichbarer experimenteller Ansatz wie in der eigenen Studie wurde bislang lediglich in einer weiteren Studie erforscht. Kyzer (73) untersuchte in einem Rattenmodell den Einfluß eines mit Fibroblasten kultivierten Polyglycolsäure-Netzes auf die Wundheilung. Vor der Implantation wurde das PGA-Netz in einem Wachstumsmedium eingebettet und über 5 Tage auf dem Netz Fibroblasten kultiviert. Im Vergleich zur Kontrollgruppe ohne Fibroblastenkultur zeigte sich in der experimentellen Gruppe ein schnellerer Abbau des Netzes. Der Hydroxyprolin-Gehalt war in der experimentellen Gruppe nach 7 und 14 Tagen höher, dagegen nach 28 und 60 Tagen signifikant geringer als in der Kontrollgruppe. Den schnelleren Abfall des Kollagengehaltes erklären die Autoren mit den verstärkten Abbauprozessen im Rahmen der Wundheilung. Darüber hinaus wird vermutet, daß eine längere Kultivierung der Fibroblasten auch zu günstigeren Ergebnissen nach 28 und 60 Tagen führen könnte. Übereinstimmend mit den eigenen Beobachtungen wurde auch in dieser Studie [Seite 94↓]bei der experimentellen Gruppe ein verstärkter Abbau des Netzes und eine höhere Aktivität der Wundheilung beobachtet.

Die Studie hat gezeigt, daß die Stabilität einer Hernienreparation mit einem resorbierbaren Polyglycolsäure-Netz durch Zugabe von Fibrinkleber bzw. Wachstumsfaktoren verbessert werden konnte und dem nicht-resorbierbaren Standard vergleichbar war. Die Zunahme der Fibroblasten/Kollagenfasern bzw. Hydroxyprolin-Gehalt deuten auf eine verstärkte Bindegwebsneubildung durch die Adjuvantien hin. Klinisch wurden dadurch vergleichbare Stabilitätswerte (Herniationsdruck, Tensiometrie) wie bei einer Reparation mit einem Prolene^®-Netz erreicht. Tendentiell waren diese Befunde bei Wachstumsfaktoren günstiger im Vergleich zum Fibrinkleber und nach 90 Tagen waren in dieser Gruppe häufiger parallel angeordnete Kollagenfasern zu beobachten als in den anderen Gruppen. Möglicherweise ist die Zunahme der Fibroblasten und Kollagenfasern in den experimentellen Gruppen ein Indiz für eine physiologischere Narbenbildung im Vergleich zur Reparation mit einem Prolene^®-Netz. Damit ergeben sich zukünftig vielleicht neue Ansätze für die Weiterentwicklung von resorbierbaren Implantaten zur Hernienreparation und zur Induktion von mechanisch belastbaren Narben.