Gezüchtetes Knorpelgewebe in einem präfabrizierten, mikrovaskulären Lappen

Zusammenfassung

Hintergrund

Die Präfabrikation von kutanen Lappen für die rekonstruktive Chirurgie ist relativ neu. Durch Implantation einer axialen Gefäßschlinge wird ein Gewebeareal autonomisiert. Ein so geschaffener individueller Weichteillappen kann gestielt oder frei transplantiert werden. Weitere Gewebekomponenten, wie z. B. Knorpel, wären sinnvoll. Ziel der Studie war es, die Präfabrikation durch die Implantation eines Gefäßstiels im Kaninchenmodell zu etablieren sowie erste Erkenntnisse zur Prälamination mit gezüchteten Knorpelgewebe zu gewinnen.

Material und Methoden

Aus der Knorpelbiopsie vom Ohr eines Kaninchens wurden die Chondrozyten isoliert, amplifiziert, auf ein nicht gewobenes Vlies aus einem Hyaluronsäurederivat aufgebracht und für weitere 2–3 Wochen in vitro kultiviert. Später wurden beim gleichen Tier durch Präparation einer mikrochirurgisch anastomosierten Gefäßschlinge ein Bauchhautlappen mit einem axialen Gefäßstiel präfabriziert und Zell-Biomaterial-Konstrukte im Lappen, s.c., intermuskulär und ein Leervlies als intraindividuelle Negativkontrolle implantiert. Die Tiere wurden nach 6 oder 12 Wochen geopfert.

Ergebnisse

9 von 12 operierten Tieren wurden explantiert. Die präfabrizierten Lappen waren alle über den implantierten Gefäßstiel komplett perfundiert. Alle knorpeligen Explantate zeigten geringe Deformation und Schrumpfung bei knorpelähnlicher Konsistenz, eine knorpeltypische Morphologie, die Expression von knorpelspezifischem Kollagen Typ II sowie die Synthese von Proteoglykanen. Die Leervliese wiesen keine Knorpelentwicklung auf. Es ergaben sich keine Hinweise auf entzündliche Reaktionen.

Fazit

Die Integration eines autolog gezüchteten Knorpelkonstruktes in einen präfabrizierten Bauchhautlappen konnte im Kaninchenmodell demonstriert werden.So könnten komplexe Defekte im Kopf-Hals-Bereich mit einer geringen Hebedefektmorbidität rekonstruiert werden.

Abstract

Introduction

In reconstructive surgery, the integration of tissue-engineered cartilage in a prefabricated free flap may make it possible to generate flaps combining a variety of tissue components to meet the special requirements of a particular defect. The aim of the present study was to establish the technique of prefabricating a microvascular free flap by implanting a vessel loop under a skin flap in a rabbit model. The second aim was to gather experience with prelaminating the flap with autologous tissue-engineered cartilage in terms of matrix development, inflammatory reaction and host-tissue interaction.

Methods

The microvascular flap was created by implanting a vessel loop under a random pattern abdominal skin flap. The tissue-engineered cartilage constructs were made by isolating chondrocytes from auricular biopsies. Following a period of amplification, the cells were seeded onto a non-woven scaffold made of a hyaluronic acid derivative and cultivated for 2–3 weeks. One cell-biomaterial construct was placed beneath the prefabricated flap, and the others were placed subcutaneously under the abdominal skin and intermuscularly at the lower extremity. In addition, a biomaterial sample without cells was placed subcutaneously as a control. All implanted specimens were left in position for 6 or 12 weeks. After explantation, the specimens were examined by histological and immunohistological methods. The prefabricated flap was analyzed by angiography.

Results

The prefabricated flaps showed a well-developed network of blood vessels formed by neovascularization between the implanted vessel loop and the original random-pattern blood supply. The tissue-engineered constructs remained stable in size and showed signs of tissue similar to hyaline cartilage, as evidenced by the expression of cartilage-specific collagen type II and proteoglycans. No hints of inflammatory reactions were observed.

Conclusion

These results show the potential of prefabricated flaps as custom-made flaps for reconstructive surgery in difficult circumstances, more or less independent of anatomical prerequisites. Cartilage tissue engineering provides a 3-dimensional structure with minimal donor-site morbidity.