кандидат технических наук заведующий лабораторией новых биоматериалов федерального государственного бюджетного научного учреждения «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово, Российская Федерация
Candidate of Technical Sciences, Head of the Laboratory of New Biomaterials of the Federal State Budgetary Scientific Institution "Scientific Research Institute of Complex Problems of Cardiovascular Diseases", Kemerovo, Russian Federation
кандидат биологических наук старший научный сотрудник лаборатории новых биоматериалов федерального государственного бюджетного научного учреждения «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово, Российская Федерация
Candidate of Biological Sciences, Senior Researcher at the Laboratory of New Biomaterials of the Federal State Budgetary Scientific Institution "Scientific Research Institute of Complex Problems of Cardiovascular Diseases", Kemerovo, Russian Federation
кандидат биологических наук старший научный сотрудник лаборатории новых биоматериалов федерального государственного бюджетного научного учреждения «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово, Российская Федерация
PhD, Senior Researcher at the Laboratory of New Biomaterials of the Federal State Budgetary Scientific Institution Scientific Research Institute of Complex Problems of Cardiovascular Diseases, Kemerovo, Russian Federation
младший научный сотрудник лаборатории геномной медицины федерального государственного бюджетного научного учреждения «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово, Российская Федерация
Junior Researcher at the Laboratory of Genomic Medicine of the Federal State Budgetary Scientific Institution "Scientific Research Institute of Complex Problems of Cardiovascular Diseases", Kemerovo, Russian Federation
младший научный сотрудник лаборатории новых биоматериалов федерального государственного бюджетного научного учреждения «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово, Российская Федерация
Junior Researcher at the Laboratory of New Biomaterials of the Federal State Budgetary Scientific Institution "Scientific Research Institute of Complex Problems of Cardiovascular Diseases", Kemerovo, Russian Federation
лаборант-исследователь лаборатории геномной медицины федерального государственного бюджетного научного учреждения «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово, Российская Федерация
Laboratory Researcher at the Laboratory of Genomic Medicine of the Federal State Budgetary Scientific Institution "Scientific Research Institute of Complex Problems of Cardiovascular Diseases", Kemerovo, Russian Federation
младший научный сотрудник лаборатории новых биоматериалов федерального государственного бюджетного научного учреждения «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово, Российская Федерация
Junior Researcher at the Laboratory of New Biomaterials of the Federal State Budgetary Scientific Institution Scientific Research Institute of Complex Problems of Cardiovascular Diseases, Kemerovo, Russian Federation
кандидат медицинских наук старший научный сотрудник лаборатории новых биоматериалов федерального государственного бюджетного научного учреждения «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово, Российская Федерация
PhD, Senior Researcher at the Laboratory of New Biomaterials of the Federal State Budgetary Scientific Institution Scientific Research Institute of Complex Problems of Cardiovascular Diseases, Kemerovo, Russian Federation
кандидат медицинских наук старший научный сотрудник лаборатории пороков сердца федерального государственного бюджетного научного учреждения «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово, Российская Федерация
PhD, Senior Researcher at the Laboratory of Heart Defects of the Federal State Budgetary Scientific Institution Scientific Research Institute of Complex Problems of Cardiovascular Diseases, Kemerovo, Russian Federation
академик РАН директор федерального государственного бюджетного научного учреждения «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово, Российская Федерация
Academician of the Russian Academy of Sciences, Director of the Federal State Budgetary Scientific Institution "Scientific Research Institute of Complex Problems of Cardiovascular Diseases", Kemerovo, Russian Federation
Основные положения
Цель. Выполнить комплексную оценку патоморфологических изменений в БП модели «ЮниЛайн», эксплантированных по причине дисфункции.
Материалы и методы. Изучено 44 БП модели «ЮниЛайн», удаленных у соответствующего числа реципиентов при репротезировании клапанов. Для выявления состава и оценки микроструктуры биоматериала производили криотомирование створок с последующим окрашиванием срезов гематоксилином и эозином, пентахромом по Расселу–Мовату, масляным красным и ализариновым красным С. Колонии бактерий в образцах детектировали окрашиванием по Граму. Типирование клеток выполняли иммуногистохимическим методом, используя набор реактивов NovoLink Polimer DS и антитела к пан-лейкоцитарному маркеру (CD45), маркерам Т- и В-лимфоцитов (CD3 и CD19 соответственно), макрофагов (CD68), нейтрофилов (MPO) и тромбоцитов (CD62p). Окрашенные срезы сканировали на микроскопе MT5300L, полученные гистологические слайды анализировали в программах QuPath и Fiji. Для анализа патоморфологических паттернов дисфункций БП провели кластерный анализ.
Результаты. Анализ клинических данных и результатов патоморфологического исследования показал, что причинами развития дисфункций в изученной выборке БП стали ПЭ и СКД. Пациенты в группах ПЭ и СКД не имели значимых клинико-демографических различий. Средний срок функционирования БП при ПЭ составил 30 месяцев, при СКД – 74 месяца. Для клапанов, удаленных по причине СКД отмечена кальцификация створок и наличие в них разрывов. Большая часть БП с ПЭ отличались присутствием вегетаций на створчатом аппарате. Клапаны с СКД характеризовались умеренной макрофагальной инфильтрацией, тогда как при ПЭ выявлена агрессивная инвазия нейтрофилов. С помощью алгоритмов кластерного анализа выделено 2 стабильных паттерна дисфункций: первый характеризовался типичными для СКД признаками, включающими хроническое воспаление и кальцификацию, второй соответствовал персистирующему острому воспалению при ПЭ.
Заключение. Ключевые паттерны дисфункций клапанов «ЮниЛайн», стабилизированных диглицидиловым эфиром этиленгликоля, сводятся к двум патоморфологическим сценариям, связанным с развитием ПЭ или СКД. Выявленные паттерны аналогичны основным причинам дегенерации БП, обработанных глутаровым альдегидом. Это указывает на фундаментальные ограничения использования химически сшитого ксеноперикарда для производства БП и, как следствие, необходимость разработки новых материалов и методов, направленных на повышение долговечности искусственных клапанов сердца.
Highlights
Abstract
Aim. This study aimed to comprehensively evaluate the pathomorphological changes in “Uniline” bioprosthetic heart valves (BHVs) explanted due to dysfunction.
Methods. A total of 44 “Uniline” BHVs, retrieved from an equal number of recipients during valve re-replacement procedures were examined. To determine cellular composition and assess biomaterial microstructure, valve leaflets were sectioned and stained using hematoxylin and eosin, Russell-Movat pentachrome, Oil Red O, and Alizarin Red S. Bacterial colonies were identified using Gram staining. Immunohistochemistry was performed with the NovoLink Polymer DS detection system and antibodies against the pan-leukocyte marker (CD45), T-lymphocytes (CD3), B-lymphocytes (CD19), macrophages (CD68), neutrophils (MPO), and platelets (CD62p). Stained sections were scanned on an MT5300L microscope, and the resulting histological slides were analyzed using QuPath and Fiji software. Cluster analysis was performed to identify pathomorphological patterns of BHV dysfunction.
Results. Clinical and pathomorphological data confirmed PE and SVD as the underlying causes of dysfunction within the cohort. Patients in the PE and SVD groups showed no significant clinical or demographic differences. The mean duration of BHV function was 30 months for PE and 74 months for SVD. Valves explanted due to SVD exhibited leaflet calcification and tears. Most BHVs with PE were characterized by the presence of vegetations on the leaflets. SVD-affected valves displayed moderate macrophage infiltration, whereas PE cases showed aggressive neutrophil invasion. Cluster analysis algorithms identified two stable patterns of dysfunction: the first was characterized by features typical of SVD, including chronic inflammation and calcification, while the second corresponded to persistent acute inflammation associated with PE.
Conclusion. PE and SVD are key pathomorphological patterns of dysfunction in “Uniline” BHVs, treated with ethyleneglycol diglycidyl ether. The identified patterns are the same as the main causes of degeneration in BHVs treated with glutaraldehyde. This underscores fundamental limitations in using chemically cross-linked xenopericardium for BHV manufacturing and, consequently, highlights the necessity for developing new materials and methods aimed at improving the durability of artificial heart valves.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.