Media remodeling – the result of stent induced media necrosis and repair

Background: Stents have been introduced clinically to help maintaining the patency of the vascular lumen after balloon angioplasty. To ensure a sufficient lumen of the stented vessel, oversized stents are frequently used. However especially deployment of oversized stents may lead to mechanical injury of the intima and media of the vessel wall. The aim of the study was to characterize the vascular lesions and repair processes within the first 4 weeks after implantation of oversized stents in the rabbit carotid artery and thereby contribute to the understanding of vascular remodeling during stent implantation. Methods: Oversized stents were implanted in the carotid artery of Chinchilla rabbits. Rabbits were sacrificed 3, 7, 14, and 28 days after stent implantation and a detailed histologic and immunohistochemical analysis was performed. Results: The carotid artery was expanded by a factor of 1.3–1.5, leading to a constant dilatation of the vessel. The struts were deeply impressed in the vessel wall, resulting in a disruption of the intima, thrombus formation, media compression and segmental media necrosis. The necrotic media was repopulated by smooth muscle cells by day 7. In contrast to the intima lesions, necrotic areas of the media were not invaded by an inflammatory infiltrate. Formation of neointima, characterized by a confluent layer of endothelial cells and deposition collagen fibers started in close vicinity of the struts. Conclusions: Being part of a high-pressure system, the arterial vessel apparently adapts to constant dilatation. Deployment of oversized stents caused intima disruption, media necrosis of varying degree and constant dilatation of the vessel wall. Necrosis and repopulation of smooth muscle cells of the media took place within the first 4 weeks, leading to the speculation whether the repopulating SMC are more resistant to the constant pressure.

Hintergrund: Stents sollen helfen das Gefäßlumen nach Ballonangioplastie offen zu halten. Um einen hinreichenden Lumenquerschnitt zu garantieren werden oft «oversized Stents» verwendet. Gerade solche Stents können jedoch zu einer mechanischen Schädigung der Intima und Media des Gefäßes führen. Das Ziel dieser Untersuchung war die Charakterisierung der Gefäßläsion und der innerhalb von 4 Wochen stattfindenden reperativen Prozesse, um so zum Verständnis des vaskulären Umbaues nach Stentimplantation beizutragen. Methoden: «Oversized Stents» wurden in die Arteria carotis von Chinchilla Kaninchen implantiert. Die Kaninchen wurden nach 3, 7, 14 und 28 Tagen getötet und das Gefäß ausgedehnt histologisch und immunhistochemisch untersucht. Ergebnisse: Die Arteria carotis wurde durch die Stentimplantation um den Faktor 1,3–1,5 aufgeweitet. Die Stentstreben waren tief in die Gefäßwand eingesunken und diese zeigte Intimaunterbrüche, Thrombusauflagerungen, eine Kompression der Media und eine segmentale Medianekrose. Innerhalb von 7 Tagen konnte eine Repopulation der Media durch glatte Muskelfasern beobachtet werden. In der Media fanden sich im Gegensatz zur Intima keine entzündlichen Infiltrate. In der Umgebung der Stentstreben begann die Entwicklung einer Neointima mit vollständiger endothelialer Bedeckung und der Ablagerung von kollagenen Fasern. Schlussfolgerungen: Das Einführen «oversized Stents» in eine Arterie führt zu einer konstanten Dilatation des Gefäßes. Die Tunica media der Gefäßwand zeigte eine Nekrose und nachfolgende Repopulation der glatten Muskelfasern innerhalb der ersten 4 Wochen. Diese Beobachtung führt zur Hypothese, dass dieser Vorgang der Repopulation ein adaptativer Prozess als Antwort auf die veränderte Wandspannung darstellen könnte.