Short-termin vivo stability of endothelial-lined polyester elastomer and polytetrafluoroethylene grafts

Abstract

A fibronectin substrate will significantly enhance the strength of endothelial cell attachment on grafts constructed of polyester elastomer (PE) and polytetrafluoroethylene (e-PTFE). This experiment was undertaken to determine the short-termin vivo stability of endothellum on these fibronectin coated surfaces. Eight mongrel dogs underwent bilateral carotid artery replacement with both graft materlals. All grafts were inoculated with 2,000 cells/mm² using cultured autogenous venous endothelium labelled with Indium-111-oxine. The Indium-111 label in the grafts was measured immediately prior to implantation, after 1 hour ofin vivo perfusion, and at explantation after 24 hours. The percentage of inoculated cells attached to the grafts before perfusion was simillar for both materials, 93.3±3.0% versus 92.2±7.2%, for PE and e-PTFE respectively. All grafts were patent at one hour after implantation. PE grafts were found to have 93.8±3.9 % of the attached cells present at one hour while e-PTFE grafts had only 54.5 ± 10.8 % remaining, p<.001. After 24 hours, 5/8 (62.5%) e-PTFE grafts and 2/8 (25.0 %) PE grafts remained patent, p=.13. Of the patent grafts however, endothelial cell retention was still superior on the PE grafts with 78.0±0.6% of the attached cells remaining compared to only 24.5±6.1% on e-PTFE, p<.001. Occluded PE grafts had fewer cells remaining at 24 hours than patent ones, 78.0±0.6% versus 31.1±32.8%, respectively, p=.13. Histologically, patent PE grafts demonstrated nearly confluent endothelial monolayers while e-PTFE had patches of endothelial cells surrounded by, a platelet-fibrin carpet. We conclude that short-term patency appears to be determined by the extent of endothelial retention on PE but not e-PTFE.

Resumen

La estabilidad de las células endoteliales sembradas, después de una implantación del injerto parecen ser de importancia para la mejora de las propriedades hemodinámicas de las prótesis. En la actualidad se sabe que la fibronectina, que es una glicoproteína de 450.000 daltones de peso molecular, proporciona propiedades de adherencia de células endoteliales en injertos de elastómero de poliester y PTFE expandido. Las células endoteliales fueron extraídos de forma enzimática de la venas yugulares de 8 perros mongrel y cultivadas en placas de Petri. El grueso del grupo celular fue marcado con Indio-111 oxina según la técnica de Sharefkin. A cada perro se le sustituyeron las 2 carótidas con elastómero de poliester (EP) cubierto con fibronectina y PTFE expandido sembrados con células autógenas marcadas con Indio-111. Se permitió el paso del flujo por estas prótesis y a las 24 h fueron sacrificados los animales. Los resultados muestran que las pérdidas más importantes de células en ambos injertos tuvo lugar en los primeros minutos después del desclampaje, siendo estas pérdidas sólo iniciales en el caso del elastómero de poliester, mientras que en el PTFE hubo una segunda fase de pérdida, aunque más lenta que la inicial. A las 24 h el 62.5% de los PTFE expandidos estaban permeables, mientras que sólo el 25% de los EP. Sin embargo, la capacidad de retención celular de estos últimos fue mayor cuando se les comparaba con los PTFE, con una p<0.001. Es curioso destacar que en los injertos permeables existía una zona monolineal de endotelio en las zonas centrales, mientras que las zonas perianastomóticas carecían apenas de endotelio. Si bien es verdad, que la permeabilidad protésica es baja, la tasa de retención celular sobre los injertos de elastomero de poliester fue muy alta, creyéndose pues que desempeñaría un papel profiláctico en la trombosis. El hallazgo de leucocitos debajo de las células endoteliales nos hace sospechar que la lesión endotelial puede ser el resultado de un ataque inmunológico a la fibronectina o del poliester del injerto, siendo la lisis de este substrato de fibronectina el último evento en la secuencia de este proceso inmunologico. Esta hipótesis explicaría la primera fase de pérdida rápida. Por el contrario, las fuerzas de rozamiento serían las responsables de la fase lenta de pérdidas celulares en el PTFE impregnado de fibronectina. Como es conocido las prótesis arteriales de pequeño calibre tienden a la trombosis. En teoría si la prótesis ya posee un lecho endotelial debe poseer cualidades antitrombóticas.