кандидат биологических наук старший научный сотрудник лаборатории молекулярной, трансляционной и цифровой медицины отдела экспериментальной медицины федерального государственного бюджетного научного учреждения «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово, Российская Федерация
PhD, Senior Researcher, Laboratory for Molecular, Translational, and Digital Medicine, Department of Experimental Medicine, Federal State Budgetary Institution “Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases”, Kemerovo, Russian Federation
доктор биологических наук, доцент заведующий кафедрой морфологии и общей патологии федерального государственного бюджетного образовательного учреждения «Сибирский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, Томск, Российская Федерация
PhD, Head of the Department of Morphology and General Pathology, Siberian State Medical University, Tomsk, Russian Federation
младший научный сотрудник лаборатории молекулярной, трансляционной и цифровой медицины отдела экспериментальной медицины федерального государственного бюджетного научного учреждения «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово, Российская Федерация
Junior Researcher, Laboratory of Molecular, Translational and Digital Medicine, Department of Experimental Medicine, Federal State Budgetary Institution “Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases”, Kemerovo, Russian Federation
кандидат медицинских наук врач – сердечно-сосудистый хирург отделения кардиохирургии № 2 федерального государственного бюджетного научного учреждения «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово, Российская Федерация
MD, PhD, Cardiovascular Surgeon, Cardiac Surgery Unit #2, Federal State Budgetary Institution “Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases”, Kemerovo, Russian Federation
кандидат медицинских наук старший научный сотрудник лаборатории пороков сердца отдела хирургии сердца и сосудов федерального государственного бюджетного научного учреждения «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово, Российская Федерация
MD, PhD, Senior Researcher, Laboratory of Heart Valve Disease, Department of Cardiovascular Surgery, Federal State Budgetary Institution “Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases”, Kemerovo, Russian Federation
доктор медицинских наук заведующий отделом экспериментальной медицины федерального государственного бюджетного научного учреждения «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово, Российская Федерация
PhD, Head of the Department of Experimental Medicine, Federal State Budgetary Institution “Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases”, Kemerovo, Russian Federation
Основные положения
Резюме
Цель. Ультраструктурная характеристика ремоделирования ксеноперикардиальной заплаты через 15 лет после трансаннулярной пластики правого желудочка при атрезии легочной артерии (ЛА).
Материалы и методы. Исследована ксеноперикардиальная заплата «КемПериплас-Нео», установленная в выводном отделе правого желудочка (ВОПЖ) и стволе ЛА в процессе трансаннулярной пластики атрезии ЛА и иссеченная через 15 лет после операции в ходе репротезирования ВОПЖ и клапана ЛА из-за его функциональной недостаточности. Содержащие заплату фрагменты биологических тканей фиксировали в формалине на фосфатном буфере, контрастировали тяжелыми металлами, обезвоживали в этаноле и ацетоне и пропитывали эпоксидной смолой. После полимеризации смолы эпоксидные блоки с заключенными в них образцами шлифовали и полировали до нужной глубины. Для повышения электронного контраста поверхность эпоксидных блоков обрабатывали цитратом свинца. После напыления углеродом биологические ткани визуализировали посредством сканирующей электронной микроскопии в обратно-рассеянных электронах.
Результаты. При электронно-микроскопическом исследовании отмечали формирование слоя неоинтимы на внутренней поверхности заплаты (обращенной в сторону просвета сосуда) и слоя адвентиции на внешней (противоположной) поверхности данной заплаты. Эндотелиальные клетки на поверхности заплаты были интактными и ориентированными вдоль направления потока крови. В толще ремоделированной заплаты выделяли слой фрагментированного коллагена, рыхлый коллагеновый слой и плотный коллагеновый слой. Ремоделированная заплата характеризовалась выраженной гетерогенностью структуры коллагеновых волокон (сохранных или в различной степени подвергшихся протеолитической деградации), присутствием макрофагов (с выраженной литической активностью) и фибробластов. Адвентиция преимущественно состояла из рыхлой соединительной ткани и содержала большое количество канонических макрофагов. На границе адвентиции и заплаты визуализировались многочисленные сосуды микроциркуляторного русла. Исходная заплата (до имплантации в организм пациента) имела упорядоченное строение коллагеновых волокон без признаков ферментативной деградации, что подтверждает интенсивность выявленных процессов ремоделирования в процессе 15-летнего функционирования в составе ВОПЖ.
Заключение. Различия в структуре функционирующей заплаты и исходного ксеноперикарда свидетельствуют о выраженном ремоделировании, являющемся следствием различных процессов: старения материала заплаты, воздействия пульсирующего потока и ферментативной активности коллагеназ, циркулирующих в крови или выделяемых in situ макрофагами и фибробластами, мигрирующими через поверхность заплаты или новообразованные кровеносные сосуды.
Highlights
Abstract
Aim. To perform an ultrastructural analysis for assessing the remodeling of xenopericardial patch 15 years after transannular repair of right ventricular outflow tract.
Methods. KemPeriplas-Neo pericardial patch was explanted 15 years postoperation due to the structural deterioration. The patch was fixed in phosphate-buffered formalin, stained with heavy metals, dehydrated using ethanol and acetone, and impregnated into epoxy resin followed by its polymerization, grinding, polishing, lead citrate counterstaining, and sputter coating. Ultrastructural analysis was performed by backscattered scanning electron microscopy.
Results. The explanted patch exhibited extensive remodeling, including the development of a neointima and a tunica adventitia at the luminal and outer surfaces of the patch, respectively. Endothelial cells covering the neointima were elongated along the blood flow. The patch displayed a heterogeneous collagen matrix comprising fragmented, loose, and dense collagen layers. Heterogeneity of collagen fibers and significant macrophage infiltration suggested high proteolytic activity overwhelming the regenerative capacity of fibroblasts, thus indicating ongoing matrix remodeling. The adventitia consisted of loose connective tissue with numerous canonical macrophages and multiple microvessels, indicating active neovascularization. Non-implanted xenopericardial samples demonstrated a uniform collagen fiber architecture without any evidence of enzymatic degradation.
Conclusion. Here we provided ultrastructural evidence of long-term biological integration and remodeling of xenopericardial patches after the transannular repair of right ventricular outflow tract. Collagen fragmentation and macrophage infiltration highlighted the complex interplay of enzymatic degradation, hemodynamic stress, immune response, and precipitation of circulating proteases. These findings have critical implications for the design and longevity of next-generation bioprosthetic materials for cardiac surgery.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.