Viability of Endothelial Cells in Preserved Human Saphenous Vein Allografts

Background:Autogenous vein is the preferred vascular graft for patients who require coronary artery bypass surgery or peripheral arterial bypass surgery. When an autogenous vein is not available, an allograft saphenous vein can be used as an alternative conduit. Although arterial homograft has been under investigation since the beginning of this century, the viability of endothelial cells and the optimum mode of storage for the venous and arterial allografts is controversial. In addition, with the recently gained knowledge of vascular endothelial functions, such as the production of nitric oxide or thrombomodulin, the viability and antigenicity of endothelial cells are being studied again. The purpose of this study was to evaluate the viability of endothelial cells in the preserved human saphenous veins. Material and Method: The veins were stored in a $4^{\circ}C$ RPMI (Roswell Park Memorial Institute) 1640 solution including 10% fetal calf serum, for one, three, five, seven or fourteen days. After the completion of the storage period, the veins were divided into two groups: Group I: studied immediately at $4^{\circ}C$ (cold) storage (I-1, I-3, I-5, I-7, I-14), and Group II: studied after storage at $-196^{\circ}C$ liquid nitrogen tank (cryopreservation) in an RPMI 1640 solution containing 10% DMSO for two weeks (II-1, II-3, II-5, II-7, II-14). Light microscopy and scanning electron microscopy (SEM), frypan blue exclusion testing, and thrombomodulin immunohistochemistry were performed. Result: In a morphometric study using SEM, there was statistically significant increase in Gundry Score in Groups I-7, I-14, II-5, II-7, and II-14 and showed cellular destruction (p<0.05). In the thrombomodulin immunohistochemistry study, there was reactivity in Groups I-1, I-3, and I-5, but the cryopreserved group revealed decreased reactivity (p<0.05). The trypan blue exclusion testing also showed superior viability in cold storage Group I. Conclusion: Venous allografts preserved in a $4^{\circ}C$ RPMI 1640 solution showed well preserved endothelial cellular integrity and thrombomodulin expression at up to seven days of preservation. Although cryopreservation of venous allografts stored in 10% DMSO -RPMI 1640 solution maintained the endothelial cellular structure on SEM, immunohistochemistry from the thrombomodulin and trypan blue exclusion testing showed decreased viability, It remains to be seen whether the decreased thrombomodulin reactivity could be restored, and what the nature to the relationship is between thrombomodulin and long-term patency of allografts.

보존된 사람 동종 복재정맥 이식편혈관 내피세포의 생활성에 관한 연구

관상동맥 우회술이나 말초 혈관 우회술 시 가장 많이 쓰이는 대체 혈관은 자가 복재정맥이나, 이러한 정맥을 사용할 수 없는 경우 동종 복재정맥이 이용되어 왔다. 1900년대 초부터 시작된 동종 정맥의 이식은 아직도 그 이용에 대하여 논란이 있으며 보존 방법에 따른 혈관 내피세포나 평활근의 생활성 평가에 있어도 큰 편차가 있다. 특히 혈관 내피세포의 항응고 기능이나 nitric oxide에 대한 연구가 이루어지면서 동종 정맥 이식에 있어도 이들의 생활성 및 항원성 여부에 관심이 모아지고 있다. 대상 및 방법: 본 연구는 사람의 복재정맥을 보존하였을 때 보존 방법 및 기간에 따른 혈관 내피세포의 생활성의 평가를 목적으로 하였다. 신선 복재정맥을 대조군으로 하였으며, 실험군 복재정맥은 RPMI (Roswell park memorial institute) 1640에 10% 우태혈청이 포함된 $4^{\circ}C$ 조직 배양액에 넣어 각각 1일(24시간), 3일, 5일, 7일, 14일간 냉장 보존(cold storage)하였다. 기간별 냉장 보존이 끝나면 반으로 나누어 이 상태의 정맥을 I군(I-1, I-3, I-5, I-7, I-14)으로 정하고 냉장 상태에서 실험하였으며, 나머지는 10% 우태혈청과 10% DMSO가 포함된 RPMI 1640용액에 넣고 $-196^{\circ}C$의 액화 질소 탱크에서 2주간 냉동 보존 후(cryopreservation), $37^{\circ}C$에서 급속 해동하여 냉장 보존된 기간에 따라 II군(II-1, II-3, II-5, II-7, II-14)으로 정하여 실험하였다. 각 군의 생활성을 알아보기 위하여 전자현미경을 이용한 내피세포의 관찰, 트롬보모듈린(thrombomodulin) 면역조직화학검사를 이용한 혈관 내피세포의 항응고기능, 효소 소화에 의한 정맥에서의 혈관 내피세포 분리 후 트리판 블루(trypan blue)를 이용한 세포 생존율 검사 등을 시행하였다. 결과: 전자현미경을 통한 세포의 형태학적 검사에서 Groups I-7, I-14, II-5, II-7, 그리고 II-14정맥군들이 Gundry score의 의미 있는 증가(p <0.05)를 보이는 형태학적 변화가 나타났다. 트롬보모듈린을 이용한 면역조직화학검사와 트리판 블루를 이용한 세포 생존율 검사에서는 냉장군은 7일째 생활성 저하를 나타냈으나 냉동 보존군에서는 보존 기간에 상관없이 모두 생활성이 저하된 것으로 관찰되었다. 결론: 사람의 복재정맥을 우태혈청이 포함된 $4^{\circ}C$의 RPMI 1640에 냉장 보존하였을 경우 냉장 7일째부터 형태학적, 기능적 생활성 저하를 관찰할 수 있었으나, $-196^{\circ}C$에 냉동 보존한 경우에는 냉장 5일 후 냉동 보존한 정맥에서도 형태학적인 생활성 저하를 관찰할 수 있었으며 혈관 내피의 항응고 기능을 나타내는 트롬보모듈린 면역조직화학검사에서는 냉동 보존한 대부분 정맥에서 기능적 생활성이 저하된 것으로 관찰되었다. 그러나 이러한 생활성 및 항응고 기능의 저하가 일시적인 현상인지의 여부와 이러한 기능 저하가 이식 혈관의 장기 개통률에 미치는 영향에 대하여 지속적 연구가 필요하다.