kpcczКомплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеванийComplex Issues of Cardiovascular Diseases2306-12782587-9537Federal State Budgetary Institution “Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases”10.17802/2306-1278-2021-10-2S-32-35kpccz-920Research ArticleКРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ ДОКЛАДЧИКОВ КОНФЕРЕНЦИИМатриксные металлопротеиназы как возможный фактор дегенерации биологических протезов клапанов сердцаMatrix metalloproteinases as a possible factor of biological prosthetichttps://orcid.org/0000-0001-6099-0315КостюнинА. Е.KostyuninA. E.

кандидат биологических наук научный сотрудник лаборатории новых биоматериалов отдела экспериментальной медицины, 

Сосновый бульвар, 6, Кемерово, 650002

candidate of Biological Sciences at the Laboratory of New Biomaterials of the Experimental Medicine Department, 

6, Sosnoviy Blvd., Kemerovo, 650002

rhabdophis_tigrina@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4890-0393ГлушковаТ. В.GlushkovaT. V.

кандидат биологических наук старший научный сотрудник лаборатории новых биоматериалов отдела  экспериментальной медицины,

Сосновый бульвар, 6, Кемерово, 650002

candidate of Biological Sciences, a senior research assistant at the Laboratory of New Biomaterials of the Experimental Medicine Department, 

6, Sosnoviy Blvd., Kemerovo, 650002

https://orcid.org/0000-0003-4124-2316БогдановЛ. А.BogdanovL. A.

 младший научный сотрудник лаборатории фундаментальных аспектов атеросклероза отдела экспериментальной медицины,

Сосновый бульвар, 6, Кемерово, 650002

junior research assistant at the Laboratory of Fundamental Aspects of Atherosclerosis of the Experimental Medicine Department, 

6, Sosnoviy Blvd., Kemerovo, 650002

https://orcid.org/0000-0001-7477-3979ОвчаренкоЕ. А.OvcharenkoE. A.

кандидат технических наук заведующий лабораторией новых биоматериалов отдела экспериментальной медицины, 

Сосновый бульвар, 6, Кемерово, 650002

candidate of Technical Sciences, Head of the Laboratory of New Biomaterials of the Experimental Medicine Department, 

6, Sosnoviy Blvd., Kemerovo, 650002

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний»РоссияFederal State Budgetary Institution “Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases”Russian Federation202103092021102приложение3235Copyright © Костюнин А.Е., Глушкова Т.В., Богданов Л.А., Овчаренко Е.А., 20212021Костюнин А.Е., Глушкова Т.В., Богданов Л.А., Овчаренко Е.А.Kostyunin A.E., Glushkova T.V., Bogdanov L.A., Ovcharenko E.A.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.nii-kpssz.com/jour/article/view/920Цель

Цель. Выявить экспрессию и возможные источники матриксных металлопротеиназ (ММП) и их тканевых ингибиторов (ТИМП) в биопротезных клапанах сердца.

Материалы и методы

Материалы и методы. Материалом исследования стали эпоксиобработанные биопротезы клапанов сердца (ЗАО «НеоКор», Кемерово, Россия), полученные при репротезировании. Для оценки степени дегенерации ксенобиоматериала криосрезы створок окрашивали гематоксилином и эозином, ализариновым красным С и масляным красным. Детекцию ММП-1, 2, 8, 9, 12, ТИМП-1, 2 и типирование клеток антителами к CD45, CD68, СD3, CD19 и миелопероксидазе нейтрофилов выполняли посредством иммуногистохимического окрашивания.

Результаты

Результаты. Изучены 7 ксеноаортальных и 7 ксеноперикардиальных биопротезных клапанов сердца, удаленных из аортальной (n = 2, только ксеноперикардиальные) и митральной (n = 12) позиций. Во всех образцах отмечена инфильтрация створок клетками реципиента, все ксеноаортальные и один ксеноперикардиальный биопротезы аккумулировали липиды. Полуколичественный анализ показал, что более агрессивная клеточная инфильтрация свойственна ксеноаортальным биопротезам (p = 0,038). При окрашивании срезов на ММП-1, 2, 8, 9, 12 и ТИМП-1, 2 выявлена экспрессия клетками всех перечисленных соединений. Окрашивание ксенотканей на ММП-9 также наблюдали в отсутствие клеток.

Заключение

Заключение. Инфильтрирующие биопротезные клапаны сердца клетки реципиента продуцируют ММП-1, 2, 8, 9, 12, миелопероксидазы нейтрофилов и ТИМП-1, 2. Также ММП-9 поступает в ксеноткани преимущественно из крови. 

Aim

Aim. To identify the expression and possible sources of matrix metalloproteinases (MMPs) and their tissue inhibitors (TIMPs) in bioprosthetic heart valves (BHVs).

Methods

Methods. The material for the study was epoxy-treated BHVs (NeoKor Ltd, Kemerovo) obtained during valve re-prosthetics. Cellular infiltration and ECM degradation were assessed by haematoxylin and eosin staining while lipid deposition and calcification were analysed by Oil Red O and Alizarin Red S staining. Сellular typing and detection of MMP-1/-2/-8/-9/-12 and TIMP-1/-2 expression in samples were performed using immunohistochemical staining with antibodies to CD45, CD68, СD3, CD19, myeloperoxidase, and to the corresponding MMPs and TIMPs. Analysis of samples was performed by light microscopy.

Results

Results. We examined 7 xenoaortic and 7 xenopericardial BHVs which were removed during re-replacement from the aortic (n = 2) and mitral (n = 12) positions. In studied leaflets from 13 explanted BHVs, sporadic infiltrates consisting of macrophages and neutrophils were revealed. Semi-quantitative analysis showed that more aggressive cellular infiltration is characteristic of xenoaortic BHVs (p = 0.038). MMP-1/-2/-8/-12 and TIMP-1/-2 were weakly expressed and co-localised with infiltrating cells whilst MMP-9 was abundant in the loosened extracellular matrix (ECM) devoid of host cells.

Conclusion

Conclusion. The recipient cells infiltrating BHVs are sources of MMP-1/-2/-8/-9/-12 and TIMP-1/-2. In addition, MMP-9 can diffuse into BHVs leaflets from the blood of patients. 

биопротезные клапаны сердцаструктурная дегенерацияклеточная инфильтрацияматриксные металлопротеиназыbioprosthetic heart valvesstructural valve degenerationcell infiltrationmatrix metalloproteinasesИсследование проведено в рамках комплексной программы фундаментальных научных исследований по фундаментальной теме НИИ КПССЗ № 0546-2019-0002 «Патогенетическое обоснование разработки имплантатов для сердечно-сосудистой хирургии на основе биосовместимых материалов с реализацией пациенториентированного подхода с использованием математического моделирования, тканевой инженерии и геномных предикторов».ReferencesOtto C.M., Nishimura R.A., Bonow R.O., Carabello B.A., Erwin J.P. 3rd, Gentile F., Jneid H., Krieger E.V., Mack M., McLeod C., O'Gara P.T., Rigolin V.H., Sundt T.M. 3rd, Thompson A., Toly C. 2020 ACC/AHA Guideline for the management of patients with valvular heart disease: A report of the American College of Cardiology/American Heart Association Joint Committee on Clinical Practice Guidelines. Circulation. 2021; 143(5):e72-e227. doi:10.1161/CIR.0000000000000923Otto C.M., Nishimura R.A., Bonow R.O., Carabello B.A., Erwin J.P. 3rd, Gentile F., Jneid H., Krieger E.V., Mack M., McLeod C., O'Gara P.T., Rigolin V.H., Sundt T.M. 3rd, Thompson A., Toly C. 2020 ACC/AHA Guideline for the management of patients with valvular heart disease: A report of the American College of Cardiology/American Heart Association Joint Committee on Clinical Practice Guidelines. Circulation. 2021; 143(5):e72-e227. doi:10.1161/CIR.0000000000000923Kostyunin A.E., Yuzhalin A.E., Rezvova M.A., Ovcharenko E.A., Glushkova T.V., Kutikhin A.G. Degeneration of bioprosthetic heart valves: Update 2020. J Am Heart Assoc. 2020; 9(19):e018506. doi:10.1161/JAHA.120.018506Kostyunin A.E., Yuzhalin A.E., Rezvova M.A., Ovcharenko E.A., Glushkova T.V., Kutikhin A.G. Degeneration of bioprosthetic heart valves: Update 2020. J Am Heart Assoc. 2020; 9(19):e018506. doi:10.1161/JAHA.120.018506Zhuravleva I.Y., Karpova E.V., Oparina L.A., Poveschenko O.V., Surovtseva M.A., Titov A.T., Ksenofontov A.L., Vasilieva M.B., Kuznetsova E.V., Bogachev-Prokophiev A.V., Trofimov B.A. Cross-linking method using pentaepoxide for improving bovine and porcine bioprosthetic pericardia: A multiparametric assessment study. Mater. Sci. Eng. C. Mater. Biol. Appl. 2021; 118:111473. doi:10.1016/j.msec.2020.111473Zhuravleva I.Y., Karpova E.V., Oparina L.A., Poveschenko O.V., Surovtseva M.A., Titov A.T., Ksenofontov A.L., Vasilieva M.B., Kuznetsova E.V., Bogachev-Prokophiev A.V., Trofimov B.A. Cross-linking method using pentaepoxide for improving bovine and porcine bioprosthetic pericardia: A multiparametric assessment study. Mater. Sci. Eng. C. Mater. Biol. Appl. 2021; 118:111473. doi:10.1016/j.msec.2020.111473Simionescu A., Simionescu D.T., Deac R.F. Matrix metalloproteinases in the pathology of natural and bioprosthetic cardiac valves. Cardiovasc. Pathol. 1996; 5(6):323-32.Simionescu A., Simionescu D.T., Deac R.F. Matrix metalloproteinases in the pathology of natural and bioprosthetic cardiac valves. Cardiovasc. Pathol. 1996; 5(6):323-32.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.