Srčni ventili

V preteklosti je bilo mišljeno, da so vsi srčni ventili preproste strukture, katerih prispevek k enosmernemu pretoku krvi je preprosto pasivno gibanje kot odziv na delujoči tlakni gradient. To razumevanje "pasivnih struktur" je privedlo do ustvarjanja "pasivnih" mehanskih in bioloških nadomestnih snovi.

Zdaj postaja jasno, da imajo srčni ventili kompleksnejšo strukturo in funkcijo. Zato oblikovanje "aktivnega" nadomestka srčnega ventila kaže na znatno podobnost v svoji strukturi in funkciji z naravnim srčnim ventilom, kar je dolgoročno zelo izvedljivo zaradi razvoja tkivnega inženirstva.

Srčni ventili se razvijejo iz zarodnih brstov mesenchymalnega tkiva med vstavljanjem endokardija. V procesu morfogeneze tvorjen atrioventrikularni kanal (trikuspidalne in mitralne ventil cerdechnye) in prekata iztočnem traktu (aorte in pljučni ventili cerdechnye).

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

Kako so urejeni srčni ventili?

Začetek študije prekrvavitve ventilov objavljen N Luschka (1852), z uporabo injekcijo kontrasta srčne žile tehtanje. Ugotovil je številne krvne žile v ventilih atrioventrikularnih in polumunarnih ventilov aorte in pljučne arterije. Vendar pa je bilo v številnih vodnikov na patološko anatomijo in histologije znaki, nespremenjeni človeške srčne zaklopke ne vsebujejo nobene krvne žile in ta se pojavlja le ventilov v različnih patoloških procesih - arterioskleroza različnih etiologijo in endokarditisa. Podatki o odsotnosti krvnih žil so temeljili predvsem na histoloških študijah. Predvidevali smo, da v odsotnosti krvnih žil v prostem delu loput njihova hrana poteka s filtriranjem tekočine iz krvne plazme, gube pranje. Opaženo je bilo prodiranje nekaj posod z vlaken prečnega mišičnega tkiva v dno ventila in tetivnih akordov.

Ko pa vbrizgavanje plovila se s srcem različnih barv (trup v želatino, bizmut želatinasti vodne gošče črna maskara, raztopine karmin ali tripanskega modro), je bilo ugotovljeno, da so posode prodrejo cerdechnye ventili atrioventrikularni, aortne in pulmonalne arterije skupaj s srčnim mišičnega tkiva , rahlo ne doseže prostega roba lista.

V krčnem fibroznem vezivnem tkivu ventilov atrioventrikularnih ventilov so bile odkrite ločene glavne posode, ki so anastomozirali s posodami številna locena področja srčnega transverzalnega mišičnega tkiva.

Največje število krvnih žil je bilo v bazi in sorazmerno manj v prostem delu teh ventilov.

Po KI Kulchitsky et al. (1990) je v mitralnem ventilu večji premer arterijskih in venskih posod. Na dnu ventilov tega ventila so v glavnem glavna plovila z ozkotrno mrežo kapilar, ki prodirajo v bazalni del ventila in zasedajo 10% površine. V tricuspidnem ventilu imajo arterijske posode manjši premer kot v mitralnem ventilu. V ventilih tega ventila so v glavnem razpršene posode in relativno široke zank kapilar. V mitralnem ventilu je prednje krilo bolj intenzivno krvavo, v tricuspidnem ventilu, prednjih in zadnjih ventilov, ki nosijo glavno zapiralno funkcijo. Razmerje premerov arterijskih in venskih posod v atrioventrikularnih ventilih srca zrelih ljudi je 1: 1,5. Kapilarne zanke so mnogokotne in se nahajajo pravokotno na podnožje ventilnih loput. Plovila tvorijo planarno mrežo, ki se nahaja pod endoteljem s strani atrijev. Krvne žile najdemo tudi v tetivnih akordih, kjer prodrejo iz papilarnih mišic desnega in levega prekata na razdaljo do 30% dolžine tetivnih akordov. Številne krvne žile sestavljajo obokane zanke na dnu tetivnih akordov. Srčni ventili aorte in pljučni prtljažnik za oskrbo s krvjo se bistveno razlikujejo od atrioventrikularnega. Glavna plovila sorazmerno manjšega premera namestijo bazo polovicnih ventilov aortnega in pljučnega ventila. Kratke veje teh posod se končajo v kapilarnih zankah nepravilne ovalne in poligonalne oblike. Nahajajo se, v glavnem, blizu osnove polununarnih kril. Venske posode v dnu ventila aorte in pljučne arterije imajo tudi manjši premer kot pri dnu atrioventrikularnih ventilov. Razmerje premerov arterijskih in venskih posod v ventilih aorte in pljučne arterije srca zrelih ljudi je 1: 1.4. Iz večjih plovil se razkrijejo kratke stranske veje, ki se konča s kapilaremi napačne ovalne in poligonalne oblike.

S starostjo je grobosti vezivnega tkiva vlakni, kot kolagena in elastina, kot tudi zmanjšanje števila ohlapne vlaknatega nepravilnih vezivnega tkiva razvija lopute tkiva sclerosis atrioventrikularni ventili in letake za semilunar ventili aorte in pljučne arterije. Zmanjšana dolžina vlakna ventili srčno tkivo progastih mišic, in s tem zmanjšuje količino in število prodirajo v srčnih zaklopk krvne žile. V povezavi s temi spremembami cerdechnye ventilov izgubijo svoje elastične in elastične lastnosti, ki vpliva na mehanizem za zapiranje ventilov in hemodinamskih.

Srčni ventili imajo limfne kapilarne mreže in majhno število limfnih posod, opremljenih z ventili. Limfne kapilarne ventile imajo značilen videz: njihov lumen je zelo nepravilen, enaka kapilarna v različnih območjih pa ima drugačen premer. V križišču več kapilare se oblikujejo podaljški - lacuna različnih oblik. Omrežne zanke so pogosto nepravilne poligonalne, manj pogosto ovalne ali okrogle oblike. Pogosto je limfna omrežje zanke ne zapre, in limfne kapilare konča v slepi zanka limfnih kapilarah so usmerjene bolj proti prostemu robu lopute v svojo bazo. V številnih primerih je bila v ventilih atrioventrikularnega ventila najdena dvoplastna mreža limfnih kapilar.

Nervni pleksi endokardija se nahajajo v različnih plasti, večinoma pod endotelijem. Na prostem robu ventilskih loput se nahajajo živčna vlakna, predvsem radialna, povezana s tistimi iz akordov. Bliže osnove ventilov je velik-pleksusni pleksus, ki se poveže s pleksusom okrog vlaknenih obročev. Na polovicnih ventilih je endokardna nevronska mreža bolj redka. Na mestu pritrditve ventilov postane debel in večplasten.

Celična struktura srčnih ventilov

Intersticijske celice ventilov, ki so odgovorne za vzdrževanje strukture ventila, imajo podolgovato obliko z velikim številom tankih procesov, ki segajo skozi celotno matrico ventila. Obstajajo dve populaciji ventilskih intersticijskih celic, ki se razlikujejo po morfologiji in strukturi; nekateri imajo kontraktilne lastnosti in so značilni zaradi prisotnosti sklepnih fibrilov, drugi imajo sekretorne lastnosti in imajo dobro razvit endoplazemski retikulum in Golgi aparat. Funkcija Krčenje upira hemodinamično pritisk vzdržuje in nadaljnjo pripravo obeh srčnih in skeletnih kontraktilnih proteinov, ki obsegajo težke verige iz alfa- in beta-miozina in različne izooblike troponin. Krčenje ventila srčnega ventila je bilo dokazano kot odziv na številne vazoaktivne snovi, ki nakazujejo usklajevalno delovanje biološkega stimulusa za uspešno delovanje ventila.

Intersticijske celice so tudi potrebne komponente redukcijskega sistema struktur, kot so srčni ventili. Nenehno gibanje ventilov in deformacija povezovalnega tkiva, ki je povezana z njim, povzroči poškodbo, na katero reagirajo intersticijske celice ventila, da bi ohranili celovitost ventila. Postopek predelave je bistvenega pomena za normalno delovanje ventila, odsotnost teh celic v sodobnih modelih umetnih ventilov pa je verjetno dejavnik, ki prispeva k strukturnim poškodbam bioprosteze.

Pomembna usmeritev pri preučevanju intersticijskih celic je proučevanje interakcije med njimi in okoliško matriko, ki ga posreduje osrednja adhezija molekul. Fokalne adhezije so specializirane celične matrike interakcije, ki vežejo citoskeleton celic v matriksne proteine preko integrinov. Delujejo tudi kot signalna mesta za transdukcijo, ki prenašajo mehanične informacije iz zunajcelične matrice, kar lahko povzroči odzive, med drugim tudi adhezijo celic, preseljevanje, rast in diferenciacijo. Razumevanje celične biologije valvularnih intersticijskih celic je ključnega pomena za določitev mehanizmov, preko katerih te celice medsebojno komunicirajo z okoljem, tako da se lahko ta funkcija reproducira v umetnih ventilih.

V zvezi z razvojem obetavno področje tkivnega inženirstva raziskav srčne zaklopke interstitsiapnyh celic se izvaja z uporabo različnih tehnik. Po potrdil citoskeleta celic barvanjem za vimentina, desmina, troponin, alfa-aktin in miozin gladkega mišičja težke alfa- verige in beta-miozin lahkoverižno-2 srčne miozin, alfa in beta-tubulina. Kontraktilnosti celice potrjeno pozitiven odziv na epinefrin, angiotenzin II, bradikinin, karbahol, kalijev klorid, endotelij I. Cellular funkcionalno razmerje določiti in preveriti režami interakcije karboksiflyuorestseina mikroinjiciranje. Izločanje matriks nameščen obarvanje za prolil-4-hidroksilaze / tip II kolagen, fibronektin, hondroitin sulfat, laminin. Inervacije je nameščen v neposredni bližini motorja živčne končiče, kar vpliva na aktivnost nevropeptid Y tirozin hidroksilazo, acetilholin, vazoaktivni intestinalni polipeptid, substanca P, kaptsitonin povezanih genov peptid. Mitogeni dejavniki ocenili dedna trombocitov rastni faktor, bazični fibroblastni rastni faktor, serotonin (5-HT). Fibroblasti preučevali vmesne celice so označena z nepopolnim bazalne membrane, dolgi, tanki citoplazemska procesi tesno povezavo na matriks, razvitega grobo endoplazemski retikulum in aparature Golgi, z obilico mikrofilamentov nastajanje lepljenjem.

Valvularne endokardne celice tvorijo funkcionalno atrombogeno ovojnico okoli vsakega srčnega ventila, podobnega vaskularnemu endoteliju. Široko uporabljena metoda zamenjave ventilov odpravlja zaščitno funkcijo endokarda, kar lahko privede do odlaganja trombocitov in fibrina na umetne ventile, razvoj bakterijske okužbe in kalcifikacije tkiv. Druga verjetna funkcija teh celic je regulacija spodnjih valvularnih intersticijskih celic, podobnih regulaciji gladkih mišičnih celic endotelija. Kompleksna interakcija med endotelijem in sosednjimi celicami, delno posredovana s topnimi faktorji, ki jih izločajo endotelne celice. Te celice tvorijo veliko površino, prekrito z mikro rasti na luminalni strani, s čimer se povečuje izpostavljenost in možna interakcija s presnovnimi substancami krvne celice.

Endotelija pogosto prikazuje morfološke in funkcionalne razlike, ki jih strižnih napetosti povzročajo na steno posode, do katere pride med gibanjem krvi, in enako velja za ventil srčnim celice prejemajo tako podolgovate in poligonalno obliko. Spremembe v strukturi celic, se lahko pojavijo zaradi delovanja lokalnih sestavin hemodinamika citoskeleta ali sekundarni učinek spremembe v osnovni ekstracelularnega matriksa povzročil. Na ultrastrukturni nivoja ventila ima srčnim celice medcelične vezi plazme mehurčki grobo Endoplazemski Retikulum in Golgi napravi. Kljub temu, da jih proizvajajo von Willebrandovega faktorja, in vivo in v umetnem okolju, nimajo tele Weibel-Palade (specifičnih granul, ki vsebuje von Willebrandovega faktorja), ki so organeli specifične za vaskularni endotelij. Valvularne endokardne celice so značilne močnih sklepov, interakcij funkcionalnih vrzeli in prekrivajo mejne gube.

Srčnim celice ohranijo svoje metabolične aktivnosti, tudi in vitro: ustvarjanje Willebrandovega faktorja, prostaciklina ali dušikov oksid sintaze razstavnega aktivnost angiotenzinske konvertaze, močno Izoliran adhezijskih molekul ICAM-1 in ELAM-1, ki so kritične za vezavo mononuklearnih celic pri razvoju imunskega odziva. Vse te označevalcev je treba vključiti v gojenju idealnega celične kulture za umetno ustvaril ventil s tkivnega inženirstva, vendar Imunostimulacijski potencial subendokardijske celic ventilov sami lahko omejijo njihovo uporabo.

Ekstracelularnih Metrix srčna zaklopka sestoji iz vlaknatega kolagena in elastina makromolekul za proteoglikani in glikoproteinov. Kolagen je - 60% suhe teže ventila, elastina - 10% in proteogikana - 20%. Kolagenska komponenta zagotavlja osnovno mehansko stabilnost ventila in jo predstavljajo kolageni I (74%). II (24%) in V (2%). Grozdi kolagenskih filamentov so obkroženi z elastinskim plaščem, ki medsebojno sodeluje. Glikozaminoglikan stranskih verig proteoglikanom molekule težijo, da se tvori gel-podobno snov, pri kateri drugi molekule interakcijo da se tvori trajni matrični povezav in drugi deli se deponirajo. Glikozaminoglikani človeško srčne zaklopke sestavljen pretežno iz hialuronske kisline, v manjši meri - od dermatan sulfata, hondroitin-4-sulfatom in kondroitin-6-sulfat, z najmanj heparan sulfata. Preoblikovanje in posodabljanje matrika tkiva ureja matriksnih metaloproteinaz (MMP-jev) in njihovih inhibitorjev tkiva (Ti). Te molekule so vključeni tudi v številnih fizioloških in patoloških procesov Nekatere metaloproteinaz, vključno intersticijsko kolagenazo (MMP-1, MMP-13) in želatinaze (MMP-2, MMP-9) in njihovih inhibitorjev tkiva (TI-1, pet- 2, TI-3), se nahajajo v vseh valovih srca. Preobremenjenost proizvodnje metaloproteinaze je značilna za patološke razmere srčnega ventila.

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

Srčni ventili in njihova morfološka struktura

Srčni ventili so sestavljeni iz treh morfološko različnih in funkcionalno pomembnih plasti matrice ventila - vlaknatega, gobastega in ventrikularnega.

Vlaknata plast tvori ogrodje, ki je odporno na obremenitve lopute ventila, sestavljeno iz plasti kolagenskih vlaken. Ta vlakna so razporejena radialno v obliki gube za možnost raztezanja arterijskih ventilov ob zaprtju. Vlaknata plast leži blizu izstopne zunanje površine teh ventilov. Vlakenske plasti atrioventrikularnih ventilov služijo kot nadaljevanje kolagenskih žarkov tetivnih akordov. Nahaja se med gobastimi (vhodnimi) in ventrikularnimi (izhodnimi) plastmi.

Med vlaknastim in ventrikularnim delom je gobastna plast (spongiosa). Gobasta plast sestoji iz slabo organiziranega veznega tkiva v viskoznem mediju. Prevladujoče matrične komponente te plasti so proteoglikani z poljubno usmerjenim kolagenom in tanjšimi plastmi elastina. Stranske verige molekul proteoglikanov imajo močno negativno naboj, kar vpliva na njihovo visoko sposobnost, da veže vodo in tvorijo porozni gel matrice. Gobasta matriksna plast zmanjša mehanske obremenitve v ventilih srčnih ventilov in ohranja njihovo fleksibilnost.

Ventrikularni sloj je veliko tanjši od drugih in je poln z elastičnimi vlakni, ki tkivom omogočajo, da prenesejo stalno deformacijo. Elastin ima gobasto strukturo, ki obkroža in povezuje kolagenska vlakna in zagotavlja njihovo vzdrževanje v nevtralnem zloženem stanju. Vstopni ventil sloj (ventrikularna - za arterijskih ventili in igrišče - za atrioventrikularnega) vsebuje več elastina kot izhod, ki zagotavlja mehčanje vode kladivo med zapiranjem zavihkov. To razmerje med kolagenom in elastinom omogoča razširitev ventilov na 40% brez trajnih deformacij. Pod vplivom majhne obremenitve so kolagenske strukture te plasti usmerjene v smeri obremenitve in njena odpornost na nadaljnjo rast bremena narašča.

Tako zamisel o srčnih ventilih kot podvajanju podvajanja endokarda ni samo poenostavljena, temveč tudi dejansko nepravilna. Srčni ventili so organ s kompleksno strukturo, vključno s strižnimi mišicnimi vlakni, krvnimi in limfnimi posodami ter živčnimi elementi. V svoji strukturi in delovanju, ventili tvorijo eno celoto z vsemi strukturami srca. Analiza normalne funkcije ventila mora upoštevati njegovo celično organizacijo in interakcijo celic med seboj in matriko. Znanje, pridobljeno s takimi študijami, vodi v načrtovanje in razvoj zamenjave ventilov s tkivnim inženiringom.