Zakażenia protez naczyniowych

Niezadowalające wyniki leczenia polegającego na miejscowym opanowywaniu zakażenia, stosowaniu pomostów pozaanatomicznych, wymianie zakażonej protezy naczyniowej na protezy o zwiększonej oporności na infekcję, stanowiły podstawę do podjęcia prób klinicznych wykorzystania przeszczepów tkankowych. Do rekonstrukcji naczyń używa się zarówno własnych tętnic, jak i żył chorego, a także materiału homologicznego - żył lub tętnic pobranych od dawcy narządów. Zastosowanie materiału tkankowego w miejsce substancji syntetycznej ułatwia proces gojenia ogniska zapalnego.
Dodatkowym problemem jest przeżywalność przeszczepu związana z jego antygenowością i konieczność stosowania immunosupresji. Ogromną rolę w funkcjonowaniu przeszczepu tętniczego odgrywa śródbłonek naczyniowy. Duży problem stanowi leczenie masywnych infekcji protez naczyniowych powikłanych krwotokiem z miejsc zespoleń naczyniowych, w szczególności dotyczy to chorych z zakażeniem całej protezy naczyniowej, z przetokami ropnymi, u których ryzyko utraty życia jest ogromne. Zawsze poleca się wtedy usunięcie zakażonej protezy w całości. Odstępstwem od takiego postępowania może być leczenie chorych z dużym ryzykiem operacyjnym. Złe wyniki takiej oszczędzającej terapii, szczególnie w obserwacji odległej, potwierdzają jednak konieczność usunięcia zakażonego materiału syntetycznego w całości.
W miejsce usuniętej protezy naczyniowej stosowane są pomosty pozaanatomiczne. Jednak często lokalizacja i rozległość zakażenia uniemożliwiają poprowadzenie pomostu pozaanatomicznego w obrębie czystych, niezakażonych tkanek. W takiej sytuacji może to prowadzić do reinfekcji zastosowanych pomostów, np. pachowo- lub podobojczykowo-udowych, i konieczności ich usunięcia. W celu ominięcia zakażonych regionów pomosty pozaanatomiczne czasami trzeba przeprowadzić przez kanał zasłonowy. Zastosowanie pomostów pozaanatomicznych jest również obarczone wysokim odsetkiem powikłań zakrzepowych (do 43 proc. w przypadku pomostów pachowo-udowych), a w następstwie tego zwiększoną częstością amputacji kończyn dolnych. Ze względu na znaczne ryzyko powikłań śmiertelnych pęknięcia kikuta aorty coraz częściej powraca się do leczenia operacyjnego, polegającego na zastąpieniu zakażonej protezy nową, wszczepioną in situ.

Wybór sposobu przechowywania homograftów

Dobre wyniki leczenia powikłań infekcyjnych uzyskano przez zastosowanie materiału tkankowego, auto- lub homologicznego w zakażeniach protez. Takie leczenie z zastosowaniem przeszczepów tętniczych stosowane jest w naszym ośrodku od kilku lat. Allografty tętnicze pozyskiwano w trakcie pobrań nerek oraz pobrań wielonarządowych, których zespół naszego ośrodka wykonuje od kilku lat najwięcej w kraju.
Istotnym elementem całego procesu pobrania homograftu jest unikanie uszkodzenia ściany naczynia, a szczególnie jego śródbłonka. Wybór sposobu przechowywania homograftów metodą zimnego niedokrwienia w temperaturze +4°C jest spowodowany wykazywaną w piśmiennictwie zmniejszoną trwałością ściany przeszczepu i zmianami wstecznymi śródbłonka przy zastosowaniu głębokiego zamrażania homograftu tętniczego. Badania nad wytrzymałością mechaniczną mrożonych homograftów tętniczych na rozciąganie oraz ciśnienie w świetle naczynia nie wykazały różnic w stosunku do wyników uzyskanych przed poddaniem krioprezerwacji. Po rozmrożeniu tętnice zachowują własności elastyczne porównywalne z własnościami naczyń, których nie poddano mrożeniu.
Podobne badania potwierdzające wytrzymałość homograftów żylnych przeprowadzono w naszej klinice. Jednak destrukcja ściany takiego przeszczepu tętniczego poddanego mrożeniu widoczna jest w szczególności w obserwacji klinicznej. Występowanie powikłań, będących wynikiem zmian w ścianie homograftu mrożonego, potwierdzają również autorzy stosujący wyłącznie taki rodzaj przeszczepu allogenicznego. W przypadku stosowania krioprezerwowanych przeszczepów allogenicznych niepokojący jest znaczny odsetek powikłań pooperacyjnych związanych z wczesnym występowaniem tętniaków rzekomych i krwotoków w przebiegu pęknięcia ściany homograftu oraz jego zakrzepicy. Do tych powikłań predestynują zmiany w ścianie krioprezerwowanego homograftu, polegające na zmniejszeniu jego stabilności, a także uszkodzenie komórek śródbłonka naczyniowego i mięśni gładkich. Obserwuje się też niekorzystne zmiany w obrębie homograftów krioprezerwowanych, wpływające na ich stabilność w przypadku przyspieszenia procesu rozmrażania przed ich zastosowaniem. W naszych badaniach obserwowaliśmy uszkodzenie homograftów krioprezerwowanych w obserwacji odległej w postaci tętniaków prawdziwych w obrębie tętnic biodrowych. Również denaturacja homograftu przechowywanego w zimnym niedokrwieniu powoduje utratę śródbłonka naczyniowego i innych elementów komórkowych ściany tętnicy oraz możliwość związanego z tym procesem skróconego okresu funkcjonowania przeszczepu.
Sposób przechowywania homograftu naczyniowego w zimnym niedokrwieniu i ostrożne wypreparowanie pobranych tętnic z otaczających tkanek przed przeszczepem pozwalają na zachowanie śródbłonka naczyniowego. Istotne znaczenie dla utrzymania śródbłonka ma również czas przechowywania homograftu. Im dłuższy czas przechowywania allograftu, tym większa szansa na uszkodzenie śródbłonka i pozostałych warstw ściany naczynia. Zmiany w długo przechowywanym świeżym homografcie są porównywalne do zmian w ścianie allograftów krioprezerwowanych. Czas przechowywania homograftu w naszych badaniach nie przekraczał 24 godzin. Zachowanie budowy naczynia i obecność śródbłonka naczyniowego potwierdzono w każdym przypadku homograftu przechowywanego metodą zimnego niedokrwienia w badaniu w transmisyjnym mikroskopie elektronowym.

Problemy stosowania immunosupresji

Istotne znaczenie w przechowywaniu homograftów ma sterylizacja antybiotykowa. Uważamy, że konieczność stosowania antybiotyków zarówno w metodzie prostej hipotermii, jak i w przygotowaniu przeszczepu do zamrożenia związana jest z możliwością występowania przetrwałej infekcji w obrębie opracowywanej tkanki, której jedynie wycinek jest pobierany do badania bakteriologicznego. Z użyciem świeżych przeszczepów tętniczych z zachowanym śródbłonkiem naczyniowym i komórkami błony środkowej związane są jednak, wzbudzające wiele kontrowersji, problemy stosowania immunosupresji, pomimo zakażenia, oraz konieczność doboru dawców i biorców pod względem zgodności głównych grup krwi w zakresie układu AB0, a także w układzie HLA. Dyskusje związane z tym problemem trwają do dzisiaj. W nielicznych obserwacjach klinicznych badano odpowiedź immunologiczną u chorych po wymianie zainfekowanej protezy naczyniowej na świeży homograft tętniczy. Panuje powszechny pogląd o niskiej antygenowości i nieznacznej roli procesu odrzucania przeszczepów tętniczych w ich funkcjonowaniu i przeżywalności. Dlatego tętnicze homografty przeszczepiane są często bez dopasowywania w zakresie głównych grup krwi AB0 i układu HLA.
Uważamy, że dopuszczalne jest stosowanie świeżych homograftów, pomimo słabo dodatniej próby krzyżowej, w sytuacjach zagrażających życiu chorego. Konieczne jest wtedy jednak stosowanie leczenia immunosupresyjnego. W przypadkach, w których nie istnieją pilne wskazania do wymiany zakażonej protezy na homograft, stosujemy zasadę ujemnego wyniku próby krzyżowej między surowicą biorcy i limfocytami oraz limfocytami B dawcy. Natomiast zgodność w zakresie układu AB0 jest warunkiem koniecznym do wykonania przeszczepu tętniczego.
Obecność śródbłonka i komórek ściany tętnicy w homografcie przechowywanym metodą zimnego niedokrwienia warunkuje stosowanie immunosupresji, pomimo masywnego zakażenia. Badania świeżych homograftów z użyciem mRNA potwierdzają aktywność komórek mięśni gładkich błony środkowej allograftu. Dzięki immunosupresji udało się zahamować proces degradacji ściany przeszczepu tętniczego i utrzymać jego funkcjonowanie. Było to możliwe dzięki zachowaniu śródbłonka naczyniowego i aktywności komórek błony środkowej homograftu, które mają istotne znaczenie dla naczynia tętniczego. Badania doświadczalne wskazują na konieczność stosowania immunosupresji w celu zahamowania procesu odrzucania przeszczepionego homograftu tętniczego przechowywanego sposobem prostej hipotermii. Badania na zwierzęcym modelu doświadczalnym demonstrują dużego stopnia antygenowość świeżych homograftów naczyniowych, wywołującą odpowiedź immunologiczną charakterystyczną dla procesu odrzucania u biorców przeszczepów narządowych. Również badania kliniczne nad stosowaniem świeżych homograftów wskazują na immunogenność allograftu i typowe dla przewlekłego odrzucania przeszczepianych narządów unaczynionych zmiany w jego ścianie.
Badania doświadczalne wykazały, że usunięcie elementów komórkowych z pozostawieniem samej macierzy naczynia tętniczego zapobiega wystąpieniu reakcji przewlekłego odrzucania. Stwierdzając u biorców wzrost aktywności limfocytów T pomocniczych (CD4+) oraz obniżenie aktywności limfocytów grupy CD8+ (wzrost infiltracji ściany homograftu przez limfocyty cytotoksyczne), jednoznacznie potwierdziliśmy antygenowość przeszczepów tętniczych i wpływ immunosupresji na osłabienie odpowiedzi immunologicznej.
Stosowanie leków obniżających odporność ma tym samym wpływ na zmniejszenie liczby powikłań pooperacyjnych i wydłużenie czasu funkcjonowania wszczepionych homograftów. Wykonywanie biopsji tętnicy jest bardzo rzadko możliwe. Korzystny wpływ immunosupresji na homograft tętniczy potwierdziliśmy badaniem ściany przeszczepu tętniczego w mikroskopie elektronowym, wykorzystując śródoperacyjną dostępność materiału do badań. Badania te wykazały rozmnażanie się i aktywność miofibroblastów błony środkowej naczynia oraz utrzymanie śródbłonka naczyniowego.
Badania polskich uczonych wskazują na możliwość pojawienia się miocytów wywodzących się z komórek macierzystych biorcy w allogennej aorcie przeszczepionej szczurowi bez stosowania immunosupresji. Zmiany wsteczne ściany świeżego przeszczepu tętniczego są widoczne w mikroskopie elektronowym w przypadku niestosowania lub w momencie przerwania przyjmowania leków immunosupresyjnych. Brak lub zaprzestanie przyjmowania tych leków spowodowało proces niszczenia ściany przeszczepu naczyniowego i utratę śródbłonka naczyniowego. Również stosowanie niewłaściwych, niskich dawek leków immunosupresyjnych powoduje upośledzenie funkcjonowania przeszczepu tętniczego. W niektórych badaniach doświadczalnych wykazano wydłużenie funkcjonowania zastosowanych homograftów mrożonych, zarówno tętniczych, jak i żylnych, z protekcją immunosupresji. Również badania kliniczne potwierdzają antygenowość krioprezerwowanych allograftów.

Celowana antybiotykoterapia likwiduje zakażenia

Potwierdzenie w mikroskopie elektronowym obecności śródbłonka i aktywności komórkowej w obrębie ściany naczynia (wytwarzanie kolagenu i fagocytoza lipidów przez miofibroblasty), badanie aktywności limfocytów T u biorców przeszczepów tętniczych oraz nieduży odsetek powikłań naczyniowych przy zastosowaniu immunosupresji to jedyne takie obserwacje w kraju. Podobna obserwacja kliniczna stosowania immunosupresji na świecie dotyczyła badań świeżych homograftów tętniczych w krytycznym niedokrwieniu kończyn dolnych. Stosowanie immunosupresji w takich przypadkach wydłużało ich przeżywalność i prawidłowe funkcjonowanie.
Badań takich nie przeprowadzano natomiast w przypadkach leczenia zakażeń protez naczyniowych przeszczepami tętniczymi. Nie badano też reakcji organizmu dawcy na allograft przechowywany metodą prostej hipotermii bez immunosupresji i nie porównywano wyników ich stosowania z homograftami świeżymi w protekcji leków obniżających odporność. Mniejsza aktywność limfocytów T w przypadku stosowania immunosupresji potwierdza jej przydatność w leczeniu zakażeń protez naczyniowych przeszczepami tętniczymi. Również obniżenie infiltracji przeszczepionego naczynia limfocytami T, a tym samym mniejsza destrukcja ściany naczynia świadczy o celowości stosowania immunosupresji. Stosowanie celowanej i wydłużonej do miesiąca antybiotykoterapii w połączeniu z zastąpieniem zainfekowanej protezy homograftem tętniczym powoduje ustąpienie zakażenia, pomimo leczenia immunosupresyjnego.

Podsumowanie

Zastosowanie materiału tkankowego w leczeniu zakażeń protez naczyniowych należy traktować jako postępowanie z wyboru po wyczerpaniu możliwości leczenia miejscowego. Ustępowanie infekcji po zastosowaniu allogenicznych przeszczepów tętniczych z immunosupresją w miejsce zakażonej protezy naczyniowej wskazuje na przydatność omawianej metody terapeutycznej. Jednak leczenie zakażenia protez naczyniowych nadal stanowi największe wyzwanie dla chirurga naczyniowego i w dalszym ciągu podejmowane będą próby stosowania różnych materiałów odpornych na zakażenie. Przyszłością w leczeniu takich zakażeń może okazać się odbudowywanie naczyń z użyciem komórek macierzystych.