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Die chronisch arterielle Ischämie der unteren Extremitäten stellt ein alltägliches Problem in gefäßchirurgischen Kliniken dar. In Deutschland sind etwa 3 % aller Hospitalisierungen auf eine periphere arterielle Verschlusskrankheit (PAVK) zurückzuführen, wobei vor allem die kritischen Ischämien stark zunehmen. Die Folgen der chronischen Ischämie reichen von eingeschränkter Gehstrecke bis hin zum Verlust der Extremität. Am Anfang stehen Stressfaktoren wie Hyperlipidämie (LDL), freie Radikale, arterielle Hypertonie, Infektionen oder subklinische Entzündungen, die die Endothelhomöostase stören. Es kommt zu einer Dysfunktion des Endothels mit erhöhter Durchlässigkeit. Zellen des Immunsystems werden angelockt und wandern in die Gefäßwand ein, wo sie zum Abbau von Matrixkomponenten und zur Destabilisierung des Plaques führen. Durch Änderung des Phänotyps von glatten Muskelzellen und Makrophagen entstehen osteoklastenähnliche Zellen, die zu Verhärtungen in der Gefäßwand führen. Ab einer Gefäßwandstärke von etwa 100 μm wird durch den Sauerstoffmangel Hypoxie induzierter Faktor (HIF-1α) verstärkt exprimiert, was zu einem Anstieg an Wachstumsfaktoren wie VEGF („vascular endothelial growth factor“) führt. Dadurch wird die Angiogenese als Kapillarenbildner gefördert, reicht aber nicht aus, um eine stenosierte Arterie zu kompensieren. Arteriogenese bezeichnet das Wachstum von bereits vorhandenen Kollateralgefäßen. Die treibenden Kräfte sind der Druckgradient vor und hinter der Stenose sowie die Scherkräfte, die auf die Gefäßwände einwirken. Bei voranschreitender Stenosierung können die Kompensationsfähigkeiten überfordert werden und es kommt zu einer manifesten Hypoxie im Gewebe mit Rückbildung der gewonnenen Gefäßstrukturen/Kollateralkreisläufen und Gewebsatrophie.
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