УЛЬТРАСТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ КСЕНОПЕРИКАРДИАЛЬНОЙ ЗАПЛАТЫ «КЕМПЕРИПЛАС-НЕО» ЧЕРЕЗ 15 ЛЕТ ПОСЛЕ ТРАНСАННУЛЯРНОЙ ПЛАСТИКИ ПРАВОГО ЖЕЛУДОЧКА ПРИ ВРОЖДЕННОМ ПОРОКЕ СЕРДЦА

Основные положения

• Ксеноперикардиальная заплата «КемПериплас-Нео» в составе выводного отдела правого желудочка и легочной артерии подвергается ферментативной деградации в процессе функционирования.
• В процессе ремоделирования исходно упорядоченные коллагеновые волокна заплаты подвергаются фрагментации, в результате чего формируются слои фрагментированных, рыхлых и плотных коллагеновых волокон; ослабление физико-механических свойств материала заплаты частично компенсируется формированием неоинтимы.
• На ремоделирование заплаты влияют естественное старение ксеноперикарда, гемодинамические нагрузки, воздействие циркулирующих коллагеназ, высокая литическая активность инфильтрирующих заплату макрофагов и недостаточность регенеративной активности фибробластов.

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.

1. Wang X., Bakhuis W., Veen K.M., Bogers A.J.J.C., Etnel J.R.G., van Der Ven C.C.E.M., Roos-Hesselink J.W., Andrinopoulou E.R., Takkenberg J.J.M. Outcomes after right ventricular outflow tract reconstruction with valve substitutes: A systematic review and meta-analysis. Front Cardiovasc Med. 2022;9:897946. doi: 10.3389/fcvm.2022.897946.

2. Carrel T. Past, present, and future options for right ventricular outflow tract reconstruction. Front Surg. 2023;10:1185324. doi: 10.3389/fsurg.2023.1185324.

3. Geva T., Wald R.M., Bucholz E., Cnota J.F., McElhinney D.B., Mercer-Rosa L.M., Mery C.M., Miles A.L., Moore J.; American Heart Association Council on Lifelong Congenital Heart Disease and Heart Health in the Young; Council on Cardiovascular Surgery and Anesthesia; Council on Clinical Cardiology; and Council on Cardiovascular and Stroke Nursing. Long-Term Management of Right Ventricular Outflow Tract Dysfunction in Repaired Tetralogy of Fallot: A Scientific Statement From the American Heart Association. Circulation. 2024;150(25):e689-e707. doi: 10.1161/CIR.0000000000001291.

4. Blais S., Marelli A., Blais S., Marelli A., Vanasse A., Dahdah N., Dancea A., Drolet C., Dallaire F. Comparison of Long-term Outcomes of Valve-Sparing and Transannular Patch Procedures for Correction of Tetralogy of Fallot. JAMA Netw Open. 2021;4(7):e2118141. doi: 10.1001/jamanetworkopen.2021.18141.

5. Wei X., Li T., Ling Y., Chai Z., Cao Z., Chen K., Qian Y. Transannular patch repair of tetralogy of Fallot with or without monocusp valve reconstruction: a meta-analysis. BMC Surg. 2022;22(1):18. doi: 10.1186/s12893-022-01474-6.

6. Martins R.S., Fatimi A.S., Mahmud O., Qureshi S., Nasim M.T., Virani S.S., Tameezuddin A., Yasin F., Malik M.A. Comparing clinical and echocardiographic outcomes following valve-sparing versus transannular patch repair of tetralogy of Fallot: a systematic review and meta-analysis. Interdiscip Cardiovasc Thorac Surg. 2024;39(1):ivae124. doi: 10.1093/icvts/ivae124.

7. Bejleri D., Davis M.E. Decellularized Extracellular Matrix Materials for Cardiac Repair and Regeneration. Adv Healthc Mater. 2019;8(5):e1801217. doi: 10.1002/adhm.201801217.

8. Patukale A., Daley M., Betts K., Justo R., Dhannapuneni R., Venugopal P., Karl T.R., Alphonso N. Outcomes of pulmonary valve leaflet augmentation for transannular repair of tetralogy of Fallot. J Thorac Cardiovasc Surg. 2021;162(5):1313-1320. doi: 10.1016/j.jtcvs.2020.12.145.

9. Шабаев И.Ф., Халивопуло И.К., Сизова И.Н., Шабалдин А.В. Отдалённые результаты хирургического лечения дефекта межжелудочковой перегородки у детей с применением эпоксиобработанного ксеноперикардиального лоскута «КЕМПЕРИПЛАС-НЕО». Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. 2024;13(4):55-61. doi: 10.17802/2306-1278-2024-13-4-55-61.

10. Севостьянова В.В., Миронов А.В., Антонова Л.В., Тарасов Р.С. Применение сосудистых заплат для артериальной реконструкции, проблемы и перспективные технологии. Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. 2019;8(3):116-129. doi: 10.17802/2306-1278-2019-8-3-116-129.

11. Мухамадияров Р.А., Халивопуло И.К., Евтушенко А.В., Ляпин А.А., Кутихин А.Г. 11-летняя эффективность ксеноперикардиальной заплаты «КемПериплас» для пластики легочной артерии при радикальной коррекции тетрады Фалло. Клиническая и экспериментальная хирургия. Журнал имени академика Б.В. Петровского. 2023;11(4):145-154. doi: 10.33029/2308-1198-2023-11-4-145-154.

12. Мухамадияров Р.А., Кутихин А.Г. Исследование нормальной и патологической микроскопической анатомии кровеносных сосудов при помощи сканирующей электронной микроскопии в обратно-рассеянных электронах. Фундаментальная и клиническая медицина. 2019;4(1):6-14. doi: 10.23946/2500-0764-2019-4-1-6-14. doi: 10.23946/2500-0764-2019-4-1-6-14.

13. Мухамадияров Р.А., Кошелев В.А., Фролов А.В., Миронов А.В., Шабаев А.Р., Евтушенко А.В., Ляпин А.А., Кутихин А.Г. Ультраструктура неоинтимы нативных и искусственных элементов системы кровообращения. Архив патологии. 2022;84(3):14-23. doi: 10.17116/patol20228403114.

14. Мухамадияров Р.А., Евтушенко А.В., Тарасов Р.С., Халивопуло И.К., Ляпин А.А., Кутихин А.Г. Различия структуры неоинтимы на голометаллическом стенте и заплате из политетрафторэтилена у детей после двухэтапной хирургической коррекции тетрады Фалло. Клиническая и экспериментальная хирургия. Журнал имени академика Б.В. Петровского. 2022;10(3):64-75. doi: 10.33029/2308-1198-2022-10-3-64-75.

15. Mukhamadiyarov R.A., Bogdanov L.A., Glushkova T.V., Shishkova D.K., Kostyunin A.E., Koshelev V.A., Shabaev A.R., Frolov A.V., Stasev A.N., Lyapin A.A., Kutikhin A.G. EMbedding and Backscattered Scanning Electron Microscopy: A Detailed Protocol for the Whole-Specimen, High-Resolution Analysis of Cardiovascular Tissues. Front Cardiovasc Med. 2021;8:739549. doi: 10.3389/fcvm.2021.739549.

16. Chen K., Xu M., Lu F., He Y. Development of Matrix Metalloproteinases-Mediated Extracellular Matrix Remodeling in Regenerative Medicine: A Mini Review. Tissue Eng Regen Med. 2023;20(5):661-670. doi: 10.1007/s13770-023-00536-x.

17. Mead T.J., Bhutada S., Martin D.R., Apte S.S. Proteolysis: a key post-translational modification regulating proteoglycans. Am J Physiol Cell Physiol. 2022;323(3):C651-C665. doi: 10.1152/ajpcell.00215.2022.

18. Jariwala N., Ozols M., Bell M., Bradley E., Gilmore A., Debelle L., Sherratt M.J. Matrikines as mediators of tissue remodelling. Adv Drug Deliv Rev. 2022;185:114240. doi: 10.1016/j.addr.2022.114240.

19. Perepletchikova D., Kuchur P., Basovich L., Khvorova I., Lobov A., Azarkina K., Aksenov N., Bozhkova S., Karelkin V., Malashicheva A. Endothelial-mesenchymal crosstalk drives osteogenic differentiation of human osteoblasts through Notch signaling. Cell Commun Signal. 2025;23(1):100. doi: 10.1186/s12964-025-02096-0.

20. Kostina A., Semenova D., Kostina D., Uspensky V., Kostareva A., Malashicheva A. Human aortic endothelial cells have osteogenic Notch-dependent properties in co-culture with aortic smooth muscle cells. Biochem Biophys Res Commun. 2019;514(2):462-468. doi: 10.1016/j.bbrc.2019.04.177.

21. Rutkovskiy A., Lund M., Siamansour T.S., Reine T.M., Kolset S.O., Sand K.L., Ignatieva E., Gordeev M.L., Stensløkken K.O., Valen G., Vaage J., Malashicheva A. Mechanical stress alters the expression of calcification-related genes in vascular interstitial and endothelial cells. Interact Cardiovasc Thorac Surg. 2019;28(5):803-811. doi: 10.1093/icvts/ivy339.

22. Tan Y., Zhang M., Kong Y., Zhang F., Wang Y., Huang Y., Song W., Li Z. et al. Fibroblasts and endothelial cells interplay drives hypertrophic scar formation: Insights from in vitro and in vivo models. Bioeng Transl Med. 2023;9(2):e10630. doi: 10.1002/btm2.10630.

23. Šalingová B., Červenák Z., Adamičková A., Chomanicová N., Valášková S., Gažová A., Kyselovič J. Endothelial-Mesenchymal Transition or Functional Tissue Regeneration - Two Outcomes of Heart Remodeling. Physiol Res. 2021;70(Suppl 1):S13-S20. doi: 10.33549/physiolres.934780.

24. Méndez-Barbero N., Gutiérrez-Muñoz C., Blanco-Colio L.M. Cellular Crosstalk between Endothelial and Smooth Muscle Cells in Vascular Wall Remodeling. Int J Mol Sci. 2021;22(14):7284. doi: 10.3390/ijms22147284.

25. Randles M.J., Humphries M.J., Lennon R. Proteomic definitions of basement membrane composition in health and disease. Matrix Biol. 2017;57-58:12-28. doi: 10.1016/j.matbio.2016.08.006.

26. Lau S., Gossen M., Lendlein A. Designing Cardiovascular Implants Taking in View the Endothelial Basement Membrane. Int J Mol Sci. 2021;22(23):13120. doi: 10.3390/ijms222313120.

27. Lin P.K., Davis G.E. Extracellular Matrix Remodeling in Vascular Disease: Defining Its Regulators and Pathological Influence. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2023;43(9):1599-1616. doi: 10.1161/ATVBAHA.123.318237.

28. Moncla L.M., Briend M., Bossé Y., Mathieu P. Calcific aortic valve disease: mechanisms, prevention and treatment. Nat Rev Cardiol. 2023;20(8):546-559. doi: 10.1038/s41569-023-00845-7.

29. Kostyunin A.E., Glushkova T.V., Lobov A.A., Ovcharenko E.A., Zainullina B.R., Bogdanov L.A., Shishkova D.K., Markova V.E. et al. Proteolytic Degradation Is a Major Contributor to Bioprosthetic Heart Valve Failure. J Am Heart Assoc. 2023;12(1):e028215. doi: 10.1161/JAHA.122.028215.

30. Kostyunin A., Mukhamadiyarov R., Glushkova T., Bogdanov L., Shishkova D., Osyaev N., Ovcharenko E., Kutikhin A. Ultrastructural Pathology of Atherosclerosis, Calcific Aortic Valve Disease, and Bioprosthetic Heart Valve Degeneration: Commonalities and Differences. Int J Mol Sci. 2020;21(20):7434. doi: 10.3390/ijms21207434.

31. Kostyunin 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.120.018506.

32. 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. doi: 10.18097/PBMC20226801068.

33. Костюнин А.Е., Глушкова Т.В. Первые результаты изучения экспрессии матриксных металлопротеиназ-1/-2/-9/-12 в ксеногенных тканях эпоксиобработанных биопротезов клапанов сердца, эксплантированных по причине дисфункций. Российский кардиологический журнал. 2020;25(10):49-55. doi: 10.15829/1560-4071-2020-3978.

34. Костюнин А.Е., Глушкова Т.В., Богданов Л.А., Кутихин А.Г., Овчаренко Е.А. Особенности экспрессии цистеиновых катепсинов B/K/L/S/V/Z в биопротезах клапанов сердца, эксплантированных по причине дисфункции. Сибирский журнал клинической и экспериментальной медицины. 2023;38(2):166-173. doi: 10.29001/2073-8552-2023-38-2-166-173.

35. Костюнин А.Е., Глушкова Т.В., Богданов Л.А., Овчаренко Е.А. Экспрессия тканевых ингибиторов металлопротеиназ типа 1 и 2 в створках эксплантированных биопротезов клапанов сердца - новая патогенетическая параллель между структурной дегенерацией клапана и кальцинирующим аортальным стенозом. Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2021;23(3):115-121. doi: 10.15825/1995-1191-2021-3-115-121.