Die Thrombusbildung in Membranoxygenatoren von ECMO-Systemen stellt eine schwere Komplikation der ECMO-Therapie dar. Maßgeblich an der Thrombusbildung beteiligt ist der von Willebrand Faktor. Die Detektion dieses Proteins auf den Gasfasern von Membranoxygenatoren könnte ein Hinweis darauf sein, dass im Oxygenator ein unphysiologischer Blutfluss herrscht, bzw. lokal erhöhte Scherkräfte auf die Blutbestandteile wirken. Ebenfalls muss an eine überschießende Fremdkörperreaktion angesichts der großen Oberfläche an Fremdmaterial durch den Membranoxygenator und das Schlauchsystem gedacht werden. In der vorliegenden Arbeit wurden Proben aus 57 Membranoxygenatoren, welche nach Therapieende oder bei Systemwechsel entnommen wurden, entnommen, vorbereitet und mit Antikörpern gegen vWF und P-Selektin gefärbt, sowie die Zellkerne mit DAPI sichtbar gemacht. Mittels Immunfluoreszenz wurden die Proben unter dem Mikroskop betrachtet.
Bei der Auswertung wurde besonderes Augenmerk auf die verschiedenen qualitativen, quantitativen und topografischen Eigenschaften des vWF gelegt, sowie die räumliche Beziehung des vWF zu Leukozyten und Thrombozyten auf den Gasfasermembranen betrachtet. Der vWF bildete granuläre und netzartige Strukturen auf den Gasfasern aus. An den Kreuzungspunkten benachbarter Gasfasern wurden außerdem vWF-Fäden identifiziert. Da die Ausbildung von fadenartigen Strukturen des vWF unter Einfluss hoher Scherkräfte beschrieben wird, brachte dies die Frage auf, ob in Membranoxygenatoren von ECMO-Systemen unphysiologische Strömungsbedingungen herrschen. Mathematische Berechnungen hierzu konnten diese Theorie aber bislang nicht bestätigen.
Durch die Immunfluoreszenzfärbung mit P-Selektin konnten Leukozyten auf den Gasfasern identifiziert werden, welche sich in direkter Nachbarschaft zum vWF befanden. Hier wird die Frage diskutiert, ob es sich um Thrombozyt-Leukozyt-Koaggregate oder von neutrophilen Granulozyten phagozytierten vWF handelt. Beide Möglichkeiten korrelieren mit dem Schweregrad der Organdysfunktion der ECMO-Patienten, sodass hierfür eine Auswertung von Patientendaten in Zusammenschau mit Ergebnissen der Immunfluoreszenz notwendig ist.

Thrombus formation in membrane oxygenators of ECMO-systems still is a notable complication under ECMO-therapy. Von willebrand factor plays a key role in shear-induced thrombus formation. The detection of von willebrand factor on gas exchange membranes of membrane oxygenators could be an indicator for unphysiologically elevated blood flow and pathological shear in the oxygenator. Furthermore, it has to be considered that foreign surfaces inside the oxygenator and tubings are able to activate von willebrand factor and thus induce thrombus formation. In the presented study probes out of 57 oxygenators were taken after removal from the patient, stained with immunofluorescence-labelled antibodies against von willebrand factor and p-selectin and counterstained with DAPI. Visualization was realized using immunofluorescence microscopy.
While interpreting the results, special interest was drawn to differences in qualitative and quantitative distribution of von willebrand factor. Also, topographical relations to leukocytes and platelets have been analyzed. Von willebrand factor could be detected as granular and cobweb-like structures on gas exchange membranes. At crossing points of adjacent gas exchange fibers, fiber-like von willebrand factor could be detected. As it is known that von willebrand factor creates fiber-like structures under shear, the question was brought up if there happen to be unphysiologically high shear conditions in membrane oxygenators of ECMO-systems.
By threefold immunofluorescence staining, P-selectin as well as leukocytes could be detected in the vicinity of von willebrand factor on gas exchange membranes. The question was to discuss, if this could be either platelet-leukocyte-aggregates or phagocytized von willebrand factor. Both options correlate with severity of organ dysfunction of ECMO-patients. Including patients’ data to the results of immunofluorescence analysis could bring light to thrombus formation in membrane oxygenators of ECMO-systems.