Децеллюляризация клапана сердца свиньи - Decellularization of porcine heart valve - Wikipedia

Децеллюляризация сердечных клапанов свиней удаление клеток вместе с антигенными клеточными элементами[1] за счет физической или химической децеллюляризации ткани.[2] Эта децеллюляризованная ткань клапана обеспечивает основу для оставшихся внеклеточный матрикс (ECM), которые затем можно использовать для тканевой инженерии и замены клапана у людей с клапанной болезнью.[3] Децеллюляризованные биологические клапаны имеют потенциальное преимущество перед обычными клапанами за счет уменьшения кальцификация который считается иммуновоспалительный ответ инициирован получателем.[4]

Клапанная болезнь

Клапанная болезнь вызвано в основном поражением клапанов, вызванным инфекциями, особенно ревматическая лихорадка (Streptococceus pyogenes), что может привести либо к регургитации, либо к стенозу клапана, либо к обоим.[5] Регургитация возникает из-за повреждений краев клапана или кольцевого расширения, которое вызывает обратный ток крови.[5] Стеноз приводит к утолщению створок из-за сильного фиброза клапана, поэтому кровь не может течь нормально. Стенотические клапаны требуют замены клапана, однако обычные клапаны имеют сокращенный срок службы из-за воспалительной реакции.[6]

Тканевая инженерия

Ксеногенный Антигены распознаются человеческим организмом как чужеродные и вызывают иммуноопосредованное отторжение ткани.[3] Децеллюляризация удаляет большинство клеточных и ядерных компонентов и поддерживает целостность клапанного внеклеточного матрикса, который сохраняется и переносится реципиентами трансплантата.[3]

Физические процедуры- волнение, обработка ультразвуком, массаж, замораживание и оттаивание используются для удаления клеточного содержимого из ECM путем разрушения клеточных мембран. Эти методы обычно используются в сочетании с химической обработкой для достижения полной децеллюляризации.[6][7]

Химическая обработка- анионное моющее средство: (Додецилсульфат натрия (SDS)), холат натрия, ферментный агент (Трипсин ), неионогенное моющее средство (Тритон Х-100 ) - все агенты, используемые для удаления клеток из каркаса ЕСМ путем разрушения клеточных белков, не влияя при этом на механическую прочность и функциональную структуру ЕСМ за счет поддержания коллагена и эластина.[6][7] Анионные детергенты вызывают лизис, нарушая липидно-липидные взаимодействия. Неионные детергенты разрушают белки, необходимые для жизненно важной функции.[6][7] Эндонуклеазу также можно использовать для удаления остатков нуклеиновых кислот.[7][8]

Клапаны свиньи используются для регенерации биологической ткани за счет использования ее ECM в качестве биологического каркаса.[7][9] Эта ткань обеспечивает быстрое повторное заселение клетками-хозяевами благодаря клеевым свойствам ее поверхности.[3] Новейшие процедуры децеллюляризации клапана свиньи включают иммерсионную децеллюляризацию.[10][11] и перфузионная децеллюляризация.[11]

Преимущества

Обычные механические клапаны, используемые для замены, требуют антикоагулянтная терапия что снижает качество жизни.[4] Ксеногенные биологические ценности требуют обработки глутаральдегидом для уменьшения иммунного ответа на чужеродный клапан.[12] Тем не менее, эти клапаны со временем кальцифицируются, и срок службы клапана снижается. Децеллюляризованные клапаны свиньи кальцифицированы в меньшей степени и могут иметь повышенную механическую прочность. [4] из-за уменьшения агрегации Иммуноглобины IgG в ответ на альфа-Гал, которая значительно увеличивается в обычных глутаральдегид обработанные биологические клапаны.[4] Децеллюляризованные свиные клапаны также обладают потенциалом роста и ремоделирования.[4]

Рекомендации

  1. ^ Cebotari S, Tudorache I, Jaekel T, Hilfiker A, Dorfman S, Ternes W. и др. (Март 2010 г.). «Детергентная децеллюляризация сердечных клапанов для тканевой инженерии: токсикологические эффекты остаточных детергентов на эндотелиальные клетки человека». Искусственные органы. 34 (3): 206–10. Дои:10.1111 / j.1525-1594.2009.00796.x. PMID  20447045.
  2. ^ Kasimir MT, Rieder E, Seebacher G, Silberhumer G, Wolner E, Weigel G, et al. (Май 2003 г.). «Сравнение различных процедур децеллюляризации клапанов сердца свиней». Международный журнал искусственных органов. 26 (5): 421–7. Дои:10.1177/039139880302600508. PMID  12828309.
  3. ^ а б c d Schenke-Layland K, Vasilevski O, Opitz F, König K, Riemann I, Halbhuber KJ, et al. (Сентябрь 2003 г.). «Влияние децеллюляризации ксеногенной ткани на целостность внеклеточного матрикса для тканевой инженерии сердечных клапанов». Журнал структурной биологии. 143 (3): 201–8. Дои:10.1016 / j.jsb.2003.08.002. PMID  14572475.
  4. ^ а б c d е Блох О., Голде П., Домен П.М., Познер С., Конерц В., Эрдбрюггер В. (октябрь 2011 г.). «Иммунный ответ у пациентов, получающих биопротез клапана сердца: отсутствие ответа с децеллюляризованными клапанами». Тканевая инженерия. Часть А. 17 (19–20): 2399–405. Дои:10.1089 / ten.TEA.2011.0046. PMID  21557643. S2CID  36527124.
  5. ^ а б Guyton AC, Холл JE (2006). Медицинская физиология (11-е изд.). Пенсильвания, ФИЛ: Эльзевир.
  6. ^ а б c d Ляо Дж., Джойс Э.М., Сакс М.С. (март 2008 г.). «Влияние децеллюляризации на механические и структурные свойства створки аортального клапана свиньи». Биоматериалы. 29 (8): 1065–74. Дои:10.1016 / j.biomaterials.2007.11.007. ЧВК  2253688. PMID  18096223.
  7. ^ а б c d е Патнаик С.С., Ван Б., Виид Б., Вертхайм Дж. А., Ляо Дж. (21 февраля 2013 г.). «Глава 3: Децеллюляризованные каркасы: концепции, методологии и приложения в инженерии сердечной ткани и регенерации всего органа». = Регенерация тканей. Границы нанобиомедицинских исследований. 2. World Scientific. С. 77–124. Дои:10.1142/9789814494847_0003. ISBN  9789814494830. S2CID  28114835.
  8. ^ Галло М., Насо Ф., Позер Х., Росси А., Франси П., Бьянко Р. и др. (Июнь 2012 г.). «Физиологические характеристики децеллюляризованного сердечного клапана с детергентом, имплантированного в течение 15 месяцев вьетнамским свиньям: хирургическая процедура, последующее наблюдение и осмотр эксплантата». Искусственные органы. 36 (6): E138–50. Дои:10.1111 / j.1525-1594.2012.01447.x. PMID  22512408.
  9. ^ Rieder E, Seebacher G, Kasimir MT, Eichmair E, Winter B, Dekan B и др. (Май 2005 г.). «Тканевая инженерия клапанов сердца: децеллюляризованные каркасы клапанов свиньи и человека существенно различаются по остаточной способности привлекать моноцитарные клетки». Тираж. 111 (21): 2792–7. Дои:10.1161 / CIRCULATIONAHA.104.473629. PMID  15911701.
  10. ^ Чоу Дж. П., Симионеску Д. Т., Уорнер Х, Ван Б., Патнаик С. С., Ляо Дж., Симионеску А. (январь 2013 г.). «Смягчение связанных с диабетом осложнений с помощью имплантированных коллагеновых и эластиновых каркасов с использованием связывающих матрикс полифенолов». Биоматериалы. 34 (3): 685–95. Дои:10.1016 / j.biomaterials.2012.09.081. ЧВК  3496025. PMID  23103157.
  11. ^ а б Серад Л.Н., Шоу Е.Л., Бина А., Бразиле Б., Риерсон Н., Патнаик С.С. и др. (Декабрь 2015 г.). «Функциональные каркасы сердечных клапанов, полученные путем полной децеллюляризации корней аорты свиней в новой системе перфузии с градиентом дифференциального давления». Тканевая инженерия. Часть C, Методы. 21 (12): 1284–96. Дои:10.1089 / ten.TEC.2015.0170. ЧВК  4663650. PMID  26467108.
  12. ^ Bastian F, Stelzmüller ME, Kratochwill K, Kasimir MT, Simon P, Weigel G (апрель 2008 г.). «Отложение IgG и активация классического пути комплемента, участвующего в активации гранулоцитов человека децеллюляризованной тканью клапана сердца свиньи». Биоматериалы. 29 (12): 1824–32. Дои:10.1016 / j.biomaterials.2008.01.005. PMID  18258297.