Histological Comparison of Vascular Grafts in a Pig to Goat Xenotransplantation Model

Background: Current vascular prostheses are considered still inadequate for reconstruction of small-diameter vessels. To evaluate the potential use of xenograft vessels as small diameter arterial grafts, we implanted porcine vessels in goats. The grafts were treated with two different processes, freezing and acellularization, before implantation, and gross inspection as well as microscopic examination followed after a predetermined period. Material and Method: Bilateral porcine carotid arteries were harvested and immediately stored at $-70^{\circ}C$ within tissue preservation solution. One of them was designated as frozen xenograft vessel. The other one was put on acellularization process using NaCl-SDS solution and stored frozen until further use. Grafts were implanted in the place of carotid arteries of the same goat. The grafts have remained implanted for 1, 3, and 6 months in three animals, respectively. Periodic ultrasonographic examinations were performed during the observation period. After explantation, the grafts were analyzed grossly and histologically under light microscope. Result: All animals survived the experimental procedure without problems. Ultrasonographic examinations showed excellent patency of all the grafts during the observation period. Gross examination revealed nonthrombotic, patent lumens with smooth surfaces. Microscopic examinations of the explanted grafts showed cellular reconstruction at the 6-month stage in both grafts. Although more inflammatory responses were observed in the early phase of frozen xenografts, there was no evidence of significant rejection. Conclusion: These findings suggest that porcine xenograft vessels, regardless of pre-implantation processes of acelluarization or freezing, can be acceptably implanted in goats, although short duration of observation in a small number of animals may limit this study.

돼지-염소 이종이식모델에서 냉동 및 무세포화 혈관이식편의 조직학적 비교분석

배경: 현재까지 개발된 인조혈관들은 소구경 혈관에서는 개통성을 유지하기 어려워 사용에 제한이 따른다. 이에 저자는 이종혈관이식편이 소구경 혈관을 대신할 수 있는지 시험하고자 돼지의 혈관을 채취하여 냉동보관과 무세포화의 두 가지 방법으로 전처치한 뒤 이를 염소에게 이식하고 일정기간 동안 그 변화를 비교 분석하였다. 대상 및 방법: 돼지의 양측 경동맥을 적출한 뒤 하나는 바로 조직 보관액에 담아 냉동 보관하였고 하나는 NaCl-SDS 용액을 이용하여 무세포화(acellularization)한 뒤 냉동 보관하였다. 동일한 염소의 양측 경동맥에 냉동보관만 했던 이식편과 무세포화한 이식편을 각각 삽입하였다. 3마리의 염소에게 이를 시행하였고 술 후 각각 1, 3, 6개월째에 이식편을 적출하였다. 관찰기간 동안 주기적으로 초음파검사를 시행하여 개통성 여부를 확인하였으며, 이식 편의 적출 후에는 육안소견 및 광학현미경 소견을 비교 분석하였다. 결과: 3마리 실험동물 모두 혈전색전증과 같은 별다른 문제없이 예정된 적출시기까지 생존하였다. 초음파검사상 모든 혈관이식편에서 관찰기간 동안 우수한 개통성을 보였다. 육안소견상 이식편의 내강에서는 혈전의 생성없이 매끈한 표면을 관찰할 수 있었다. 현미경 검사상 6개월째의 혈관이식편에서 세포가 재구성되고 있는 것을 확인할 수 있었다. 이식 후 초기였을 때 무세포화이식편보다 단순 냉동이식편에서 염증반응이 활발한 것으로 보였으나 유의한 거부반응의 증거는 관찰되지 않았다. 결론: 돼지-염소간의 이종이식모델에서 단순 냉동혈관이식편과 무세포화혈관이식편 사이에 이식 후 6개월까지는 임상적인 차이를 야기하지 않았다. 이는 동일한 모델의 혈관이식에 있어 무세포화의 과정을 생략할 수 있다는 가능성 때문에 고무적인 결과라 할 수 있으나, 관찰기간이 비교적 짧고, 실험동물의 수가 많지 않아 향후 추가적인 연구가 뒷받침되어야 하리라 생각된다.