Ventili srca

Ranije se mislilo da su svi srčani ventili jednostavne strukture čiji je doprinos jednosmjernom protoku krvi samo pasivni pokret kao reakcija na stupanj djelovanja tlaka. Ovo razumijevanje "pasivnih struktura" dovelo je do stvaranja "pasivnih" mehaničkih i bioloških nadomjestaka ventila.

Sada postaje jasno da srčani ventili imaju složeniju strukturu i funkciju. Stoga, stvaranje "aktivne" zamjene srčanog ventila predlaže značajnu sličnost u svojoj strukturi i funkciji s prirodnim srčanim ventilom, koji je dugoročno vrlo izvediv zbog razvoja inženjeringa tkiva.

Ventili srca se razvijaju iz embrionalnih pupova mesenhimskog tkiva tijekom umetanja endokardija. U procesu morfogeneze nastaju atrioventrikularni kanali (tricuspidni i mitralni srčani ventili) i ventrikularni odvodni sustav (aortalni i plućni srčani ventili).

[1], [2], [3], [4], [5]

Kako se srčani ventili uređuju?

Početak proučavanja opskrbe krvlju ventila postavio je Luschka (1852), koristeći injekciju srčanih posuda s kontrastnom masom. Pronašao je brojne krvne žile u ventilima atrioventrikularnih i semilunarnih ventila aorte i plućne arterije. Međutim, u brojnim vodičima patološke anatomije i histologije postoje naznake da nepromijenjeni ljudska srčani zalisci ne sadrže krvne žile i potonji se pojavljuje samo u ventili u različitim patološkim procesima - arterioskleroze raznih etiologija i endokarditisa. Informacije o odsutnosti krvnih žila temeljile su se uglavnom na histološkim istraživanjima. Pretpostavljeno je da u nedostatku krvnih žila u slobodnom dijelu ventila, njihova prehrana javlja se filtriranjem tekućine iz krvne plazme koja nadilazi ventile. Zabilježeno je prodiranje nekoliko plovila zajedno s vlaknima strijanog mišićnog tkiva u bazu ventila i akonskih akorda.

Međutim, kada se za ubrizgavanje posude srca različitih boja (trup u želatinu, bizmut želatinske vodenu suspenziju crnog maskara otopine karmin ili trypan blue), utvrđeno je da su krvne žile penetriraju u cerdechnye ventila atrio-ventrikularni, aorte i plućne arterije uz srčano mišićno tkivo , neznatno ne dopiru do slobodnog ruba listova.

U rastresitom vlaknastom vezivnom tkivu ventila atrioventrikularnih ventila, pronađena su odvojena glavna krvna žila koja anastomoza s posudama niza smještenih područja srčanog transverzalnog mišićnog tkiva.

Najveći broj krvnih žila bio je smješten u bazi i relativno manji - u slobodnom dijelu tih ventila.

Prema KI Kulchitsky i dr. (1990), veći promjer arterijskih i venskih krvnih žila nalazi se u mitralnom ventilu. Na dnu ventila ovog ventila nalaze se uglavnom glavni brodovi s uskim mrežama kapilara koji ulaze u bazalni dio ventila i zauzimaju 10% svoje površine. U tricuspidnom ventilu, arterijske posude imaju manji promjer nego kod mitralnog ventila. U ventilima ovog ventila uglavnom se nalaze razbacane vrste posuda i relativno široke petlje krvnih kapilara. U mitralnom ventilu, prednji lijevi se intenzivnije protječuje krvlju, u tricuspidnom ventilu, prednjem i stražnjem ventilu, koji nosi glavnu funkciju zatvaranja. Omjer promjera arterijske i venske posude u atrioventrikularnim ventilima srca zrelih ljudi iznosi 1: 1,5. Kapilarne petlje su poligonalne i nalaze se okomito na dno zaklopki ventila. Plovila tvore planarnu mrežu koja se nalazi ispod endotela sa strane atrija. Krvne žile također se nalaze u akordima tetive, gdje prodiru iz papilarnih mišića desne i lijeve klijetke do udaljenosti do 30% duljine tetive akorda. Brojne krvne žile formiraju zavojene petlje u podnožju tetonskih akorda. Ventili srca aorte i plućnog prtljažnika za opskrbu krvlju značajno se razlikuju od atrioventrikularne. Glavna posuda relativno manjeg promjera odgovara dnu polukružnih ventila aortalnih i plućnih ventila. Kratke grane ovih posuda završavaju u kapilarnim petljama nepravilnog ovalnog i poligonalnog oblika. Nalaze se uglavnom u blizini polukružnih krila. Venske posude u bazi ventila aorte i plućne arterije također imaju manji promjer nego na dnu atrioventrikularnih ventila. Omjer promjera arterijske i venske posude u ventili aorte i plućne arterije srca zrelih ljudi iznosi 1: 1,4. Od većih posuda, granaju se kratke lateralne grane koje završavaju s kapilarnama pogrešnog ovalnog i poligonalnog oblika.

S godinama postoji okrupnjavanja vlakana vezivnog tkiva, kao što su kolagena i elastina, kao i smanjenje broja labave vlaknastog nepravilnog vezivnog tkiva razvija vezice tkiva skleroze AV ventile i letke semilunar ventila aorte i plućne arterije. Smanjenje dužine vlakna ventili srčanog iscrtanih mišićnog tkiva i time smanjuje njegovu količinu i broj prodiranja u srce krvnih žila ventila. U vezi s tim promjenama cerdechnye ventila izgube elastične i elastična svojstva, što utječe na mehanizam za zatvaranje ventila i hemodinamike.

Ventili srca imaju limfatske kapilarne mreže i mali broj limfnih posuda opremljenih ventilima. Limfni kapilari ventila imaju karakterističan izgled: njihov lumen je vrlo nepravilni, isti kapilar u različitim područjima ima drugačiji promjer. U spoju nekoliko kapilara nastaju ekstenzije - razni oblici oblika. Mrežne petlje su često nepravilne poligonalne, rjeđe ovalne ili okrugle oblike. Često limfni mreža petlje nije zatvorena i limfne kapilare završava u slijepi petlja limfni kapilare su usmjerene prema više slobodnog ruba preklopnika na njegovu bazu. U nekim je slučajevima pronađena dvoslojna mreža limfnih kapilara u ventilima atrioventrikularnog ventila.

Žilni pleksusi endokardija nalaze se u različitim slojevima, uglavnom pod endotelom. Na slobodnom rubu zatvarača ventila nalaze se živčana vlakna, uglavnom radijalno, povezujući s onima akorda tetive. Bliže bazi ventila je pleksus velikog pleksusa koji se povezuje s pleksusom oko vlaknastih prstenova. Na semilunularnim ventilima endokardijalna neuronska mreža je rijetka. Na mjestu pričvršćivanja ventila postaje debela i višeslojna.

Stanična struktura srčanih ventila

Intersticijske stanice ventila odgovorne za održavanje strukture ventila imaju izduženi oblik s velikim brojem tankih procesa koji se protežu kroz cijelu matricu ventila. Postoje dvije populacije stanica intersticijskih stanica, koje se razlikuju u morfologiji i strukturi; neki imaju kontraktilna svojstva i karakteriziraju prisustvo kontraktilnih fibrila, drugi imaju sekretorska svojstva i imaju dobro razvijenu endoplazmatski retikulum i Golgi aparat. Kontraktilna funkcija opire hemodinamski tlak se održava i razrađuje oba srčanih i skeletnih kontraktilnih proteina koji sadrže teški lanac alfa i beta miozin i različite izoforme tropin. Kontrakcija ventila srčanog ventila pokazala se kao odgovor na brojne vazoaktivne agense koji ukazuju na koordinirajući učinak biološkog stimulansa za uspješno funkcioniranje ventila.

Intersticijske stanice su također nužne komponente reduktivnog sustava struktura kao što su srčani ventili. Stalan pomicanje ventila i deformacija povezanog tkiva povezanog s njim, stvara oštećenje na koju reagiraju međuprostorne stanice ventila kako bi održale cjelovitost ventila. Proces oporavka od vitalne je važnosti za normalno funkcioniranje ventila, a odsutnost tih stanica u suvremenim modelima umjetnih ventila vjerojatno je faktor koji pridonosi strukturnom oštećenju bioproteza.

Važan smjer u proučavanju intersticijskih stanica je proučavanje interakcije između njih i okolne matrice, posredovane žarišnom adhezijom molekula. Focalne adhezije su specijalizirane interakcije stanica-matriksa koje vezuju citoskelet stanice na matriksne proteine kroz integrine. Oni također djeluju kao signalna mjesta za transdukciju, prenose mehaničke informacije iz izvanstaničnog matriksa, što može izazvati odgovore, uključujući, ali ne ograničavajući se na staničnu adheziju, migraciju, rast i diferencijaciju. Razumijevanje stanične biologije valovitih intersticijskih stanica od vitalnog su značaja za uspostavljanje mehanizama kojima te stanice međusobno djeluju i okoliš, kako bi se ta funkcija mogla reproducirati u umjetnim ventilima.

U vezi s razvojem obećavajuće područje istraživanja srčanog zaliska tkivni inženjering interstitsiapnyh stanice provode uporabom različitih tehnika. Nakon potvrdili citoskeleta stanica bojanjem za vimentin, desmin, troponin, alfa-aktin glatkih mišića i miozina teškog lanca alfa- i beta-miozinski lagani lanac 2 miozina srčani, alfa i beta-tubulina. Kontrakcijski stanice potvrđena pozitivni odgovor na epinefrin, angiotenzin II, bradikinin, karbakol, kalij klorid, endotel I. Cellular funkcionalan odnos određen i potvrđena prorezom interakcije karboksiflyuorestseina mikroinjekcija. Lučenje matrica instaliran bojanje kolagena prolil-4-hidroksilaze / tipa II, fibronektina, kondroitin sulfat, laminin. Inervacija postavljena u blizini motora živčanih završetaka, što utječe na aktivnost neuropeptida Y tirozin-hidrolaze, acetilkolin, vazoaktivnog crijevnog polipeptida, tvar P, kaptsitonin peptid povezan s genom. Mitogene faktora procijenjeni nasljedna faktor rasta trombocita, bazični faktor rasta fibroblasta, serotonin (5-HT). Fibroblasti proučavani intersticijske stanice odlikuju nepotpunom bazalne membrane, dugo tanki citoplazmatske postupci bliska veza na matricu, dobro razvijenom grubi endoplazmatski retikulum i Golgi aparata, bogatstvu mikreofilamenata, tvorbu ljepljivog sloja.

Valvularne endokardijalne stanice formiraju funkcionalnu atrombogenu omotnicu oko svakog srčanog ventila, slično vaskularnom endotelu. Često korištena metoda zamjene ventila eliminira zaštitnu funkciju endokardija, što može dovesti do taloženja trombocita i fibrina na umjetnim ventilima, razvoj bakterijske infekcije i kalcifikacije tkiva. Još jedna vjerojatna funkcija tih stanica je regulacija temeljnih ventilarnih intersticijalnih stanica, sličnih regulaciji glatkih mišićnih stanica endotelom. Kompleksna interakcija postoji između endotela i susjednih stanica, djelomično posredovane topljivim faktorima koje luče endotelne stanice. Ove stanice čine veliku površinu, pokrivenu mikro-rastom na luminalnoj strani, čime se povećava izloženost i moguća interakcija s metaboličkim tvarima cirkulirajuće krvi.

Endotel često prikazuje morfološke i funkcionalne razlike uzrokovane posmičnih naprezanja na stijenku posude je nastao za vrijeme kretanja krvi, a isto vrijedi i za ventil endokardijalna stanica prima i izdužen i poligonalnog oblika. Promjene u strukturi stanica može nastati zbog djelovanja domaćih komponenti hemodinamika citoskeleta ili sekundarni efekt uzrokovan promjenama u temeljnom ekstracelularnog matriksa. Na razini ultrastrukturnih ventilacijskih endokardijalnih stanica imaju intercelularne veze, vezikule plazme, neravnomjerni endoplazmatski retikulum i Golgijev aparat. Unatoč činjenici da oni proizvode von Willebrandov faktor, in vivo i u umjetnom okolišu, nedostaje im teleta Weibel-Palade (specifične granule koje sadrže von Willebrandov faktor), koje su specifične za organele vaskularni endotel. Valvularne endokardijske stanice karakteriziraju jaki spojevi, funkcionalne međuprostorne praznine i preklapaju se rubnim naborima.

Endokardijalna stanice zadržavaju svoje metaboličke aktivnosti i in vitro: generiranje Willebrandov faktor, prostaciklin, dušikov oksid sintaze pokazuju aktivnost enzima koji pretvara angiotenzin, jako izolirani adhezije molekula ICAM-1 i ELAM-1, koje su kritične za vezanje stanica s jednom jezgrom u razvoju imunološkog odgovora. Sve ove markera trebali biti uključeni u uzgoju kulture stanica idealno za stvaranje umjetnog ventil inženjeringa tkiva, ali imunostimulirajuće potencijal endokardijalni stanica ventil se može ograničiti njihovo korištenje.

Ekstracelularna Metrix srčani ventil se sastoji od vlaknastog kolagena i elastina makromolekula proteoglikana i glikoproteina. Kolagen - 60% mase suhe tvari od ventila, elastina - 10% i - 20% proteoglikana. Kolagen pruža glavne mehaničke komponente otpora ventila i sadrži kolagen I (74%). II (24%) i V (2%). Grozdovi kolagenskih vlakana okruženi su elastinskim omotačem koji međusobno djeluje. Glikozaminoglikanskih postraničnih lanaca proteoglikan molekule imaju tendenciju stvaranja gela kao tvar u kojoj drugih molekula u interakciji da se dobije trajno matriksa međusobnog povezivanja i druge komponente su pohranjena. Glikozaminoglikani ljudsko srce ventil sastoji uglavnom od hijaluronske kiseline, u manjoj mjeri - od dermatan sulfat, kondroitin-4-sulfat i kondroitin-6-sulfat, s najmanje heparan sulfata. Remodeliranja tkiva i ažuriranje matriks regulirana (MMP) i njihovih inhibitora tkiva (TI). Te molekule su također uključeni u širokom rasponu fizioloških i patoloških procesa Neki metaloproteinaza, uključujući intersticijsku kolagenazu (MMP-1, MMP-13) i gelatinaza (MMP-2, MMP-9), i njihovih inhibitora tkiva (TI-1, petero- 2, TI-3), nalaze se u svim ventilima srca. Prekomjerna proizvodnja metaloproteinaze je tipično za patološke stanja srčanog ventila.

[6], [7], [8], [9], [10], [11], [12], [13], [14], [15], [16]

Ventili srca i njihova morfološka struktura

Ventili za srce sastoje se od tri morfološki različita i funkcionalno značajna sloja matrice ventila - vlaknastog, spužvastog i ventrikularnog.

Vlaknasti sloj stvara opterećeni okvir oklopa ventila, koji se sastoji od slojeva kolagenskih vlakana. Ova vlakna su raspoređena radijalno u obliku nabora radi mogućnosti istezanja arterijskih ventila nakon zatvaranja. Vlaknasti sloj nalazi se blizu vanjske površine ovih ventila. Vlaknasti slojevi atrioventrikularnih ventila služe kao nastavak kolagenskih zraka napetih akorda. Nalazi se između spužvastog (ulaznog) i ventrikularnog (izlaznog) sloja.

Između vlaknastog i ventrikularnog nalazi se spužvasti sloj (spongiosa). Spužvasti sloj sastoji se od slabo organiziranog vezivnog tkiva u viskoznom mediju. Dominantne matriks komponente ovog sloja su proteoglikani s proizvoljno orijentiranim kolagenom i tankim slojevima elastina. Bočni lanci molekula proteoglikana nose snažan negativni naboj koji utječe na njihovu visoku sposobnost vezanja vode i formiranja poroznog gela matrice. Spužvasti matrični sloj smanjuje mehanička naprezanja u ventilima srčanih ventila i održava njihovu fleksibilnost.

Ventrikularni sloj je znatno razrjeđeniji od ostalih i prepuna je elastičnih vlakana koja dopušta tkivima da izdrže stalnu deformaciju. Elastin ima spužvastu strukturu koja okružuje i povezuje kolagen vlakna, te osigurava njihovo održavanje u neutralnom presavijenom stanju. Ulazni sloj ventil (ventrikula - za arterijskih ventila i igru - za atrioventrikularnu) sadrži više od elastina izlaz, koja pruža omekšavanje vode udara u zatvaranja vezica. Ovaj odnos između kolagena i elastina omogućuje širenje ventila do 40% bez trajne deformacije. Pod utjecajem malog opterećenja, kolagenske strukture ovog sloja orijentirane su u smjeru utovara i povećava se njegova otpornost na daljnji rast opterećenja.

Stoga je ideja srčanih ventila kao umnožavanje duplikata endokardija ne samo jednostavna, nego i zapravo netočna. Ventili srca su orgulje s složenom strukturom, uključujući strijate mišićne vlakna, krvne i limfne žile i živčane elemente. I u njihovoj strukturi i funkcioniranju, ventili tvore jednu cjelinu sa svim strukturama srca. Analiza normalne funkcije ventila mora uzeti u obzir njegovu staničnu organizaciju, kao i interakciju stanica između sebe i matrice. Znanje stečeno iz takvih studija vodi u dizajnu i razvoju zamjene ventila upotrebom inženjeringa tkiva.