Особенности экспрессии цистеиновых катепсинов B/K/L/S/V/Z в биопротезах клапанов сердца, эксплантированных по причине дисфункции
Автор: Костюнин А. Е., Глушкова Т. В., Богданов Л. А., Кутихин А. Г., Овчаренко Е. А.
Журнал: Сибирский журнал клинической и экспериментальной медицины @cardiotomsk
Рубрика: Клинические исследования
Статья в выпуске: 2 т.38, 2023 года.
Бесплатный доступ
Обоснование. Биопротезы клапанов сердца (БП) подвержены протеолитической деградации в организме реципиентов, приводящей к развитию дисфункций этих медицинских изделий. Ранее было установлено, что в тканях функционирующих БП накапливаются агрессивные коллагеназы и эластазы семейства цистеиновых катепсинов, но пути их поступления в биоматериал остались неисследованными.Цель: изучить паттерны локализации катепсинов B/K/L/S/V/Z в створках БП и выявить пути их поступления в биоткань.Материал и методы. Нами изучено 5 БП, эксплантированных из митральной позиции при репротезировании клапанов. Средний срок функционирования БП составил 169 ± 31 мес. Посредством криотома готовили серийные срезы створок, отбирая сегменты с дегенеративными изменениями. В целях анализа состава и структуры биоматериала срезы окрашивали пентахромом по Расселу - Мовату. Для типирования инфильтрирующих БП клеток и детекции протеаз применяли иммуногистохимический метод, используя антитела к лейкоцитарным маркерам (CD3/19/45/68 и нейтрофильной миелопероксидазе) и катепсинам B/K/L/S/V/Z.Результаты. При макроскопическом изучении эксплантированных БП выявлены дегенеративные изменения в створчатом аппарате, представленные разрывами и макрокальцификацией. В ходе микроскопического анализа створок отмечены признаки разрыхления и фрагментации коллагеновых волокон в поверхностных слоях, а также отсутствие эластических волокон и мукополисахаридов. На участках с дегенеративными изменениями присутствовали макрофагальные инфильтраты. Положительное окрашивание на катепсин B отмечено только в цитоплазме макрофагов. Окрашивание на катепсины K/L/S/V/Z наблюдали и в солокализации с иммунными клетками, и в бесклеточной ткани.Заключение. Макрофаги, формирующие плотные инфильтраты в створках БП, производят все виды изученных катепсинов. Также катепсины K/L/S/V/Z обнаружены в бесклеточных участках ткани, что указывает на имбибицию этих протеаз из плазмы крови.
Биопротезы клапанов сердца, протеолитические ферменты, протеолиз, цистеиновые катепсины, структурная дегенерация клапана
Короткий адрес: https://sciup.org/149142831
IDR: 149142831 | DOI: 10.29001/2073-8552-2023-38-2-166-173
Список литературы Особенности экспрессии цистеиновых катепсинов B/K/L/S/V/Z в биопротезах клапанов сердца, эксплантированных по причине дисфункции
- Funkat A.K., Beckmann A., Lewandowski J., Frie M., Schiller W., Ernst M. et al. Cardiac surgery in Germany during 2011: a report on behalf of the German Society for Thoracic and Cardiovascular Surgery. Thorac. Cardiovasc. Surg. 2012;60(6):371-382. https://doi.org/10.1055/s-0032-1326724.
- Isaacs A.J., Shuhaiber J., Salemi A., Isom O.W., Sedrakyan A. National trends in utilization and in-hospital outcomes of mechanical versus bioprosthetic aortic valve replacements. J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 2015;149(5):1262-1269.e3. https://doi.org/10.1016/j.jtcvs.2015.01.052.
- Siregar S., de Heer F., Groenwold R.H., Versteegh M.I., Bekkers J.A., Brinkman E.S. et al. Trends and outcomes of valve surgery: 16-year results of Netherlands Cardiac Surgery National Database. Eur. J. Cardiothorac Surg. 2014;46(3):386-397. https://doi.org/10.1093/ejcts/ezu017.
- Head S.J., Çelik M., Kappetein A.P. Mechanical versus bioprosthetic aortic valve replacement. Eur. Heart J. 2017;38(28):2183-2191. https://doi.org/10.1093/eurheartj/ehx141.
- Pibarot P., Dumesnil J.G. Prosthetic heart valves: selection of the optimal prosthesis and long-term management. Circulation. 2009; 119(7):1034-1048. https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.108.778886.
- Capodanno D., Petronio A.S., Prendergast B., Eltchaninoff H., Vahanian A., Modine T. et al. Standardized definitions of structural deterioration and valve failure in assessing long-term durability of transcatheter and surgical aortic bioprosthetic valves: a consensus statement from the European Association of Percutaneous Cardiovascular Interventions (EAPCI) endorsed by the European Society of Cardiology (ESC) and the European Association for Cardio-Thoracic Surgery (EACTS). Eur. Heart J. 2017;38(45):3382-3390. https://doi.org/10.1093/eurheartj/ehx303.
- Dvir D., Bourguignon T., Otto C.M., Hahn R.T., Rosenhek R., Webb J.G. et al. Standardized definition of structural valve degeneration for surgical and transcatheter bioprosthetic aortic valves. Circulation. 2018;137(4):388-399. https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.117.030729.
- Cote N., Pibarot P., Clavel M.A. Incidence, risk factors, clinical impact, and management of bioprosthesis structural valve degeneration. Curr. Opin. Cardiol. 2017;32(2):123-129. https://doi.org/10.1097/HCO.0000000000000372.
- Marro M., Kossar A.P., Xue Y., Frasca A., Levy R.J., Ferrari G. Noncalcific mechanisms of bioprosthetic structural valve degeneration. J. Am. Heart Assoc. 2021;10(3):e018921. https://doi.org/10.1161/JAHA.120.018921.
- Shetty R., Pibarot P., Audet A., Janvier R., Dagenais F., Perron J. et al. Lipid-mediated inflammation and degeneration of bioprosthetic heart valves. Eur. J. Clin. Invest. 2009;39(6):471-480. https://doi.org/10.1111/j.1365-2362.2009.02132.x.
- Simionescu A., Simionescu D.T., Deac R.F. Matrix metalloproteinases in the pathology of natural and bioprosthetic cardiac valves. Cardiovasc Pathol. 1996;5(6):323-332. https://doi.org/10.1016/s1054-8807(96)00043-9.
- Костюнин А.Е., Глушкова Т.В., Шишкова Д.К., Маркова В.Е., Овчаренко Е.А. Скрининговый анализ протеолитических ферментов и их ингибиторов в створках эпоксиобработанных биопротезных клапанов сердца, эксплантированных по причине дисфункций. Биомедицинская химия. 2022;68(1):68-75. https://doi.org/10.18097/PBMC20226801068.
- Fonovic M., Turk B. Cysteine cathepsins and extracellular matrix degradation. Biochim. Biophys. Acta. 2014;1840(8):2560-2570. https://doi.org/10.1016/j.bbagen.2014.03.017.
- Soares J.S., Feaver K.R., Zhang W., Kamensky D., Aggarwal A., Sacks M.S. Biomechanical behavior of bioprosthetic heart valve heterograft tissues: characterization, simulation, and performance. Cardiovasc. Eng. Technol. 2016;7(4):309-351. https://doi.org/10.1007/s13239-016-0276-8.
- Кудрявцева Ю.А. Биологические протезы клапана сердца. От идеи до клинического применения. Комплексные проблемы сердечнососудистых заболеваний. 2015;4:6-16. https://doi.org/10.17802/2306-1278-2015-4-6-16.
- Margueratt S.D., Lee J.M. Stress state during fixation determines susceptibility to fatigue-linked biodegradation in bioprosthetic heart valve materials. Biomed. Sci. Instrum. 2002;38:145-150.
- Zhuravleva I.Y., Karpova E.V., Oparina L.A., Poveschenko O.V., Surovtseva M.A., Titov A.T. et al. Cross-linking method using pentaepoxide for improving bovine and porcine bioprosthetic pericardia: a multiparametric assessment study. Materials Science and Engineering C: Materials for Biological Applications. 2021;118:111473. https://doi.org/10.1016/j.msec.2020.111473.
- Manji R.A., Lee W., Cooper D.K.C. Xenograft bioprosthetic heart valves: past, present and future. Int. J. Surg. 2015;23(Pt B):280-284. https://doi.org/10.1016/j.ijsu.2015.07.009.
- Костюнин А.Е., Резвова М.А. Роль остаточных ксеноантигенов в дегенерации ксеногенных биопротезов клапанов сердца. Иммунология. 2019;40(4):56-63. https://doi.org/10.24411/0206-4952-2019-14005.
- Ding K., Zheng C., Huang X., Zhang S., Li M., Lei Y. et al. A PEGylation method of fabricating bioprosthetic heart valves based on glutaraldehyde and 2-amino-4-pentenoic acid co-crosslinking with improved antithrombogenicity and cytocompatibility. Acta Biomater. 2022;144:279-291. https://doi.org/10.1016/j.actbio.2022.03.026.
