In der vorliegenden Arbeit wurden 41 Membranoxygenatoren mit Polymethylpenten-Gaskapillaren nach Einsatz am Patienten zur Behandlung eines Lungenversagens oder einer kardialen Dekompensation auf das Vorkommen zellulärer Ablagerungen hin untersucht. Es wurden nach Fixierung und Kryokonservierung der Membranoxygenatoren immunhistochemische Färbungen von leukozytären und endothelialen Markern (leucocyte-common-antigen (CD45), von-Willebrand-Faktor (vWF)) ergänzt durch eine Zellkernfärbung (DAPI) vorgenommen. Die Ausprägung der vom DAPI ausgehenden Fluoreszenz, berechnet aus den Bildpunktinformationen der aufgenommen Bilder, wurde als ein Parameter für das Ausmaß zellulärer Ablagerungen herangezogen. Etwa die Hälfte der Präparate zeigte wenig Zellen, während acht Präparate durch ein hohes Ausmaß der zellulären DAPI-Fluoreszenz auffielen. Sechs Präparate wiesen zell- und fibirinhaltige Schichten in Form von Pseudomembranen auf. Von den untersuchten Zellen waren 32% positiv gegen CD45 gefärbt. vWF-positive Zellen fanden sich nur vereinzelt; es wurden jedoch in großem Ausmaß vWF-positive, nicht zellassoziierte Strukturen gefunden, die von Thrombozyten und anhaftendem vWF ausgehen könnten. Die Zugehörigkeit der nicht CD45-positiven Zellen konnte nicht weiter geklärt werden.
Die MOs mit einem hohen Ausmaß der zellulären Ablagerungen und mit Pseudomembranen wurden an jungen Patienten mit einem, wie aus den erhobenen Laborparametern ersichtlich, stärkeren Aktivierungszustand des Immunsystems eingesetzt. Diese Patienten wurden über signifikant längere Perfusionszeiten durch eine ECMO-System unterstützt und in der überwiegenden Mehrheit von der Therapie erfolgreich entwöhnt. Die zugrundliegende Diagnose, die eine ECMO-Therapie notwendig machte, spielte beim Vergleich der Oxygenatoren keine Rolle. Alle Oxygenatoren mit einem hohen Ausmaß der zellulären Ablagerungen und mit Pseudombranen stammten aus einem Maquet-System. Hilite-LT-System der Firma Medos wiesen geringere Ablagerungen auf, wobei einschränkend eine ungleichmäßige Verteilung der Oxygenatorfabrikate vorlag. Die Erkenntnisse der Arbeit deuten darauf hin, dass vor allem die Scherkraft-induzierte Thrombozytenaktivierung und inflammatorische Mechanismen bei der Ausbildung von Zellablagerungen auf Oxygenatormembranen eine Rolle spielen. Eine weitere Aufklärung dieser Prozesse wird grundlegend wichtig für eine erfolgreiche moderne ECMO-Anwendung sein.

After usage for treatment of lung failure or cardiac decompensation 41 membrane oxygenators with polymethylpentene gas capillaries were inspected for cellular deposits. Membrane oxygenators were perfused with fixative and cryoprotection. Specific antibody stainings of leucocyte and endothelial cell markers (leucocyte-common-antigen (CD45), von-Willebrand-factor (vWV)) were performed. Additionally, DAPI-staining was applied on cell nuclei. Calculated from grey scale values of microscopy images intensity of DAPI-fluorescence was taken as a parameter of the extent of cellular depositions. Half of the specimen showed only few cells whereas eight samples presented a high degree of cellular DAPI-fluorescence. On six specimens membrane-like cellular and fibrinous layers were found (pseudomembranes). 32% of depicted cells were stained positive for CD45. vWF-positive cells were detected only sporadically. Non-cell-associated vWF-positive structures were found to a high extent. These deposits of vWF may be derived from thrombocytes and surface-bound vWF. The identity of the CD45-negative cells could not be clarified.
Membrane oxygenators with a high extent of cellular deposits and pseudomembrane structures were used for treatment of young patients with an activated immune system as was displayed by laboratory values. These patients were supported over significantly longer perfusion periods and were successfully weaned from therapy. There were no differences of underlying diseases that made ECMO-support necessary. All membrane oxygenators with high degree of cellular deposits and pseudomembranes were Maquet devices. There were only few cells on Hilite-LT-oxygenators (Medos). Results are limited due to uneven distribution of oxygenator brands. Findings of this work indicate that shear stress associated platelet activation and inflammatory processes act in cellular deposition on membrane materials. Further research in these mechanisms is important for improving further ECMO-therapy.