Особенности отложения антител класса IgG в биологическом компоненте эпоксиобработанных ксеногенных биопротезов клапанов сердца

Цель: оценить изменение иммуногенности эпоксиобработанных ксенобиопротезов клапанов серд ца (БП) при их функционировании в организме реципиентов посредством детекции человеческих антител класса IgG в биоматериале эксплантированных образцов.

Материалы и методы. Изучено 14 БП, удаленных в ходе репротезирования клапанов. Из них 3 клапана иссечены через 1, 20 и 42 дня после имплантации, тогда как 11 БП функционировали от 3 до 25 лет. Из створчатого аппарата исследуемых БП подготовлены гистологические срезы, которые окрашивали иммуногистохимически с помощью антитела к человеческому IgG и пентахромом по Расселу–Мовату. Часть фрагментов створок изучена методом сканирующей электронной микроскопии.

Результаты. Удаленные по причине ранних дисфункций БП, функционировавшие 1, 20 и 42 дня, не имели дегенеративных изменений в биоматериале, однако на поверхности их створок присутствовали незначительные тромбы. В свою очередь, клапаны, функционировавшие от 3 до 25 лет, развили признаки структурной дегенерации биологической ткани, включающие наличие в створках разрывов и крупных кальцификатов. Также эти БП характеризовались умеренной макрофагальной инфильтрацией и незначительным нарастанием паннуса на поверхности створчатого аппарата. Иммуногистохимическое окрашивание гистологических срезов на иммуноглобулин IgG человека продемонстрировало интенсивное отложение антител в биоматериале всех исследуемых БП вне зависимости от времени их функционирования. Положительное окрашивание на IgG человека отмечено вдоль волокон ксеногенной ткани, но отсутствовало в тканях реципиента (в тромбах и паннусе).

Заключение. Биологический элемент БП не теряет иммуногенных свойств даже при длительном (до 25 лет) функционировании в организме реципиента.

1. Otto CM, Nishimura RA, Bonow RO, Carabello BA, Erwin JP, Gentile F et al. 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.0000000000000923.

2. Vahanian A, Beyersdorf F, Praz F, Milojevic M, Baldus S, Bauersachs J et al. 2021 ESC/EACTS Guidelines for the management of valvular heart disease. Eur Heart J. 2022; 43 (7): 561–632. doi: 10.1093/eurheartj/ehab395.

3. Барбараш ЛС, Журавлева ИЮ. Эволюция биопротезов клапанов сердц а: достижения и проблемы двух десятилетий. Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. 2012; 1: 4–11. doi: 10.17802/2306-1278-2012-1-4-11.

4. Velho TR, Pereira RM, Fernandes F, Guerra NC, Ferreira R, Nobre Â. Bioprosthetic aortic valve degeneration: a review from a basic science perspective. Braz J Cardiovasc Surg. 2022; 37 (2): 239–250. doi: 10.21470/16789741-2020-0635.

5. Wen S, Zhou Y, Yim WY, Wang S, Xu L, Shi J et al. Mechanisms and drug therapies of bioprosthetic heart valve calcification. Front Pharmacol. 2022; 13: 909801. doi: 10.3389/fphar.2022.909801.

6. Capodanno D, Petronio AS, Prendergast B, Eltchaninoff H, Vahanian A, Modine T et al. Standardized definitions of structural deterioration and valve failure in assessing long-term durability of transcatheter and surgical aortic bioprosthetic valves: a consensus statement from the European Association of Percutaneous Cardiovascular Interventions (EAPCI) endorsed by the European Society of Cardiology (ESC) and the European Association for Cardio-Thoracic Surgery (EACTS). Eur Heart J. 2017; 38 (45): 3382–3390. doi: 10.1093/eurheartj/ehx303.

7. Dvir D, Bourguignon T, Otto CM, Hahn RT, Rosenhek R, Webb JG et al. Standardized definition of structural valve degeneration for surgical and transcatheter bioprosthetic aortic valves. Circulation. 2018; 137 (4): 388–399. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.117.030729.

8. Pibarot P, Dumesnil JG. Prosthetic heart valves: selection of the optimal prosthesis and long-term management. Circulation. 2009; 119 (7): 1034–1048. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.108.778886.

9. Cote N, Pibarot P, Clavel MA. Incidence, risk factors, clinical impact, and management of bioprosthesis structural valve degeneration. Curr Opin Cardiol. 2017; 32 (2): 123–129. doi: 10.1097/HCO.0000000000000372.

10. Kostyunin AE, Yuzhalin AE, Rezvova MA, Ovcharenko EA, Glushkova TV, Kutikhin AG. Degeneration of bioprosthetic heart valves: update 2020. J Am Heart Assoc. 2020; 9 (19): e018506. doi: 10.1161/JAHA.120.018506.

11. Мухамадияров РА, Рутковская НВ, Сидорова ОД, Барбараш ЛС. Исследование клеточного состава кальцинированных биопротезов клапанов серд ца. Вестник РАМН. 2015; 70 (6): 662–668. doi: 10.15690/vramn560.

12. Shetty R, Pibarot P, Audet A, Janvier R, Dagenais F, Perron J et al. Lipid-mediated inflammation and degeneration of bioprosthetic heart valves. Eur J Clin Invest. 2009; 39 (6): 471–480. doi: 10.1111/j.13652362.2009.02132.x.

13. Sakaue T, Koyama T, Nakamura Y, Okamoto K, Kawashima T, Umeno T et al. Bioprosthetic valve deterioration: accumulation of circulating proteins and macrophages in the valve interstitium. JACC Basic Transl Sci. 2023; 8 (7): 862–880. doi: 10.1016/j.jacbts.2023.01.003.

14. Nair V, Law KB, Li AY, Phillips KR, David TE, Butany J. Characterizing the inflammatory reaction in explanted Medtronic Freestyle stentless porcine aortic bioprosthesis over a 6-year period. Cardiovasc Pathol. 2012; 21 (3): 158–168. doi: 10.1016/j.carpath.2011.05.003.

15. Manji RA, Hara H, Cooper DK. Characterization of the cellular infiltrate in bioprosthetic heart valves explanted from patients with structural valve deterioration. Xenotransplantation. 2015; 22 (5): 406–407. doi: 10.1111/xen.12187.

16. Senage T, Paul A, Le Tourneau T, Fellah-Hebia I, Vadori M, Bashir S et al. The role of antibody responses against glycans in bioprosthetic heart valve calcification and deterioration. Nat Med. 2022; 28 (2): 283–294. doi: 10.1038/s41591-022-01682-w.

17. Siddiqui RF, Abraham JR, Butany J. Bioprosthetic heart valves: modes of failure. Histopathology. 2009; 55 (2): 135–144. doi: 10.1111/j.1365-2559.2008.03190.x.

18. Rosales C. Fcγ receptor heterogeneity in leukocyte functional responses. Front Immunol. 2017; 8: 280. doi: 10.3389/fimmu.2017.00280.

19. Böer U, Schridde A, Anssar M, Klingenberg M, Sarikouch S, Dellmann A et al. The immune response to crosslinked tissue is reduced in decellularized xenogeneic and absent in decellularized allogeneic heart valves. Int J Artif Organs. 2015; 38 (4): 199–209. doi: 10.5301/ijao.5000395.

20. Gates KV, Xing Q, Griffiths LG. Immunoproteomic identification of noncarbohydrate antigens eliciting graftspecific adaptive immune responses in patients with bovine pericardial bioprosthetic heart valves. Proteomics Clin Appl. 2019; 13 (4): e1800129. doi: 10.1002/prca.201800129.

21. Костюнин АЕ, Глушкова ТВ, Резвова МА, Клышников КЮ, Онищенко ПС, Овчаренко ЕА. N-гликолилнейраминовая кислота как возможный триггер иммунного отторжения эпоксиобработанных ксеноперикардиальных биопротезов клапанов сердца. Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. 2023; 12 (3): 173–180. doi: 10.17802/2306-1278-2023-12-3-173-180.

22. Bankhead P, Loughrey MB, Fernández JA, Dombrowski Y, McArt DG, Dunne PD et al. QuPath: Open source software for digital pathology image analysis. Sci Rep. 2017; 7 (1): 16878. doi: 10.1038/s41598-017-17204-5.

23. Mukhamadiyarov RA, Bogdanov LA, Glushkova TV, Shishkova DK, Kostyunin AE, Koshelev VA et al. 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.

24. Human P, Zilla P. Characterization of the immune response to valve bioprostheses and its role in primary tissue failure. Ann Thorac Surg. 2001; 71 (5 Suppl): S385– S388. doi: 10.1016/s0003-4975(01)02492-4.

25. Lila N, McGregor CG, Carpentier S, Rancic J, Byrne GW, Carpentier A. Gal knockout pig pericardium: new source of material for heart valve bioprostheses. J Heart Lung Transplant. 2010; 29 (5): 538–543. doi: 10.1016/j.healun.2009.10.007.

26. McGregor CG, Carpentier A, Lila N, Logan JS, Byrne GW. Cardiac xenotransplantation technology provides materials for improved bioprosthetic heart valves. J Thorac Cardiovasc Surg. 2011; 141 (1): 269–275. doi: 10.1016/j.jtcvs.2010.08.064.