Verwendung von Kollagen als Bioimplantat

2.3.1.1 Chemische Eigenschaften und Zusammensetzung

Kollagen ist ein primäres Strukturprotein des Körpers, das als Grundsubstanz des Binde- und Stützgewebes mit einem Anteil von ca. 25% am Gesamteiweiß das am weitesten verbreitete Protein des Körpers ist (CHAVPIL et al. 1973; STENZEL et al.

1974).

Es erfüllt in der Haut, den Knochen, den Bändern, den Sehnen, den Hüllen des Nervensystems und im Knorpel eine Schutz- und Stützfunktion. Außerdem kommt es im Stroma der großen Parenchyme und im interstitiellen Bindegewebe vor (HEES 1990).

Kollagen besitzt eine hohe Zugfestigkeit, eine geringe Dehnungsfähigkeit und weder eine Zug- noch eine Biegungselastizität. Es ist wasserlöslich und wird in Trypsin und Pepsin verdaut. Durch Aneinanderlagerung der zu Tripelhelices gewundenen Polypeptidketten (a-Ketten) werden die Tropokollagene gebildet. Man unterscheidet in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der Aminosäuren der a-Ketten verschiedene Kollagen-Typen, wobei Kollagen-Typ I mit 30-35% den bedeutendsten Anteil im Tierkörper ausmacht und in Haut, Bändern, Sehnen und Knochen vorkommt. Kollagen-Typ II ist Bestandteil des hyalinen Knorpels, Kollagen-Typ III findet man u.a. in retikulären Fasern (LIEBICH 1999).

Als injizierbares Implantatmaterial stehen verschiedene Zubereitungen zur Verfügung, die sich durch ihren Gehalt an fibrillärem Kollagen und durch ihren Grad der Quervernetzung unterscheiden (MCPHERSON et al.1986; CLARK et al. 1989;

KEEFE et al. 1992).

2.3.1.2 Anwendungen in der Humanmedizin

Injizierbares Kollagen wird zur Wiederherstellung der Stimmbandfunktion bei Paralyse der Plica vocalis (FORD et al. 1984 u. 1987; REMACLE et al. 1986), zur Unterstützung der Schließmuskelfunktion bei Harninkontinenz (MCGUIRE u.

ENGLISH 1997), zur Therapie sowohl des ösophagealen Reflux durch Lumeneinengung im Bereich des distalen Ösophagussphinkters (O´CONNOR u.

LEHMAN 1988) als auch des vesicoureteralen Reflux durch transendoskopische subureterale Applikation (LIPSKY 2000) verwendet.

Eine weitere Indikation ist der Einsatz in der plastischen Chirurgie. Zum Unterspritzen von Narben, zur Korrektur altersbedingter Gesichtsfalten oder zur kosmetischen Vergrößerung der Lippen wird ein subkutanes Depot gesetzt, um den Niveauunterschied zur intakten Haut auszugleichen (CASTROW u. KRULL 1983;

WATSON et al. 1983; ELLIS et al. 1984; KNAPP u. VISTNES 1985; ROBINSON u.

HANKE 1985; ELSON 1988).

2.3.1.3 Anwendungen in der Veterinärmedizin

Beim Hund wird Kollagen zur Unterstützung des Schließmuskels bei der kastrationsbedingten Harninkontinenz der Hündin eingesetzt. Die Injektion erfolgt minimalinvasiv mit Hilfe eines Zystoskopes ca. 2 cm kaudal des Blasenhalses und weist eine Erfolgsrate von bis zu 75% auf (ARNOLD 1997, 1998 u. 2000).

Beim Pferd stellt die Epiglottishypoplasie mit resultierender Dorsalverlagerung des Gaumensegels oder einem Entrapment der Epiglottis eine Indikation für den Einsatz von Kollagen dar. Die Injektion in die Submukosa der ventralen Epiglottisschleimhaut führt zu einer Dickenzunahme des Kehldeckels und einer resultierenden verbesserten Haltefunktion der Epiglottis (TULLENERS 1990; BAUDLER 2001). Der Zugang erfolgt entweder über eine Laryngotomie (TULLENERS 1990) oder transendoskopisch (BAUDLER 2001).

2.3.1.4 Histomorphologische Befunde

In Abhängigkeit von der Zubereitung, der Lokalisation und der Spezies zeigen sich graduelle Unterschiede in der Reaktion des Wirtsgewebes. Unmittelbar nach Injektion ist das histologische Bild durch eine perivaskuläre, mononukleäre Zellinfiltration charakterisiert. BURKE et al. (1983) weisen nach, daß das ursprünglich implantierte Kollagen schon nach einem Zeitraum von sechs Wochen fast vollständig durch Granulationsgewebe ersetzt wird. FORD (1986) stellt das Implantat nach 48 Wochen als homogene eosinophile Masse dar. Eine Einwanderung von Fibroblasten wird nur in geringer Zahl im Randbereich beobachtet. Hinweise für die Bildung von neuem, wirtseigenen Kollagen sind nicht gegeben. Das durch den Zusatz von Glutaraldehyd quervernetzte Kollagenpräparat zeigt innerhalb der ersten zwölf Wochen eine deutliche Immigration von Fibroblasten, eine Neovaskularisierung und eine Bildung neuer Kollagenfasern, die das Implantat strangartig durchziehen (FORD 1986; KLIGMAN u. ARMSTRONG 1986; STEGMAN

et al. 1987; LEONARD et al. 1990; KEEFE et al. 1992; FREY et al. 1992 u. 1994;

BAUDLER 2001).

2.3.1.5 Komplikationen bei der Anwendung

Die Hypersensitivitätsreaktion ist eine Komplikation nach Anwendung von Kollagen, die bei drei Prozent der Patienten auftritt (KEEFE et al. 1992). In der Humanmedizin wurde sie auch bei bis zu zwei Prozent der Personen beobachtet, die ein negatives Ergebnis des zuvor durchgeführten Hauttestes aufwiesen (MCPHERSON et al.

1986). Als klinische Symptome werden Schwellungen, Rötungen, Verhärtungen und Juckreiz im Bereich der Injektionsstelle beschrieben, die kontinuierlich oder intermittierend über einen Zeitraum von vier bis sechs Monaten, bei einigen Patienten auch über ein Jahr, anhalten können und die nur begrenzt auf eine entzündungshemmende Therapie ansprechen. Die Symptome verschwinden in der Regel nach vollständiger Resorption des Implantatmaterials. In 0,04% der Fälle entsteht im Bereich der Injektionsstelle eine Umfangsvermehrung, in dessen meist fluktuierendem Inhalt Antikörper gegen bovines Kollagen nachgewiesen werden können. Eine Rückbildung nach einigen Wochen ist möglich, doch wurden intermittierend Abzeßbildungen über einen Zeitraum von über zwei Jahren bei Patienten beobachtet (HANKE et al. 1991).

Beim Pferd wird als Nebenwirkung das temporäre Auftreten einer Urtikaria nach Injektion von Kollagen in die Epiglottis beobachtet (OHNESORGE 2001).

Applikationsbedingte Rötungen, Schwellungen oder Gewebsnekrosen im Bereich der Injektionsstelle treten selten auf. Sie werden in der Regel nur wenige Tage post injectionem beobachtet und zeigen eine gute Heilungstendenz (KEEFE et al. 1992).

Die zur Gewinnung und Verarbeitung des Kollagens angewandten Verfahren lassen eine Übertragung des Erregers der Bovinen Spongiformen Enzephalopathie (BSE) nicht sehr wahrscheinlich erscheinen, ausgeschlossen werden kann sie nach derzeitigem Stand wissenschaftlicher Erkenntnisse allerdings nicht.

2.3.1.6 Stabilität des Implantates

Kollagen als körpereigenes Protein wird im Wirtsgewebe abgebaut. KLIGMAN und ARMSTRONG (1986) können schon 90 Tage nach Applikation das Implantat histologisch nicht mehr nachweisen. Um den enzymatischen Abbau zu verlangsamen, erfolgte eine Quervernetzung durch den Zusatz von Glutaraldehyd.

Das so modifizierte Kollagen stellt sich 180 Tagen nach der Injektion als von neu gebildeten Kollagenfasern durchzogenes Implantat dar (DELUSTRO et al. 1986;

MCPHERSON et al. 1986; CLARK et al. 1989).

In Abhängigkeit von der Lokalisation unterliegt das Implantat einer mechanischen Beanspruchung, die zu einer Verdrängung in tiefere Schichten und damit zum Verlust des therapeutischen Effektes führen kann (WATSON et al. 1983; KNAPP u.

VISTNES 1985; STEGMAN et al. 1987).

2.3.2 Verwendung von Polytetrafluorethylen als Bioimplantat