Антиадгезивные свойства эпоксиобработанного ксеноперикарда, модифицированного поливиниловым спиртом: исследование in vitro адгезии лейкоцитов в модели пульсирующего потока

Цель исследования — оценка защитных возможностей полимерного покрытия из поливинилового спирта для предотвращения адгезии лейкоцитов к эпоксиобработанному бычьему перикарду, используемому в производстве ксеногенных биопротезов клапанов сердца.

Материалы и методы. Фрагменты неизмененного (контрольного) и модифицированного поливиниловым спиртом эпоксиобработанного бычьего перикарда инкубировали в специальных камерах, подключенных к системе пульсирующего потока (Ibidi GmbH, Германия). Инкубацию проводили в течение 48 ч в цельной донорской плазме, содержащей 3·10⁶ клеток мононуклеарной фракции. Для моделирования потока плазмы на сторонах притока и оттока биопротеза в аортальной позиции устанавливали напряжение сдвига в 50 и 20 дин/см² соответственно. После завершения эксперимента поверхность изучаемых образцов исследовали посредством сканирующей электронной микроскопии и иммунофлуоресцентного метода с использованием антител к пан-лейкоцитарному маркеру CD45.

Результаты. Интенсивное осаждение лейкоцитов (CD45⁺) наблюдали и на серозной (имитация стороны оттока), и на фиброзной (имитация стороны притока) поверхностях контрольного эпоксиобработанного ксеноперикарда, тогда как обе поверхности материала, модифицированного поливиниловым спиртом, были свободны от иммунных клеток. Сканирующая электронная микроскопия подтвердила адгезию лейкоцитов к неизмененной биоткани: клетки, присутствующие на поверхности контрольного ксеноперикарда, имели неправильную форму и образовывали многочисленные псевдоподии.

Заключение. Предложенная модификация эпоксиобработанного бычьего перикарда поливиниловым спиртом препятствует адгезии иммунных клеток к его поверхности и потенциально может защитить биопротезы клапанов сердца от иммунного отторжения.

1. Bax J.J., Delgado V. Bioprosthetic heart valves, thrombosis, anticoagulation, and imaging surveillance. JACC Cardiovasc Interv 2017; 10(4): 388–390, https://doi.org/10.1016/j.jcin.2017.01.017.
2. Head S.J., Çelik M., Kappetein A.P. Mechanical versus bioprosthetic aortic valve replacement. Eur Heart J 2017; 38(28): 2183–2191, https://doi.org/10.1093/eurheartj/ehx141.
3. Pibarot P., Dumesnil J.G. Prosthetic heart valves: selection of the optimal prosthesis and long-term management. Circulation 2009; 119(7): 1034–1048, https://doi.org/10.1161/circulationaha.108.778886.
4. Otto C.M., Nishimura R.A., Bonow R.O., Carabello B.A., Erwin J.P. III, Gentile F., Jneid H., Krieger E.V., Mack M., McLeod C., O’Gara P.T., Rigolin V.H., Sundt T.M. III, Thompson A., Toly C. 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, https://doi.org/10.1161/cir.0000000000000923.
5. 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, https://doi.org/10.1161/jaha.120.018506.
6. Nair V., Law K.B., Li A.Y., Phillips K.R., David T.E., 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, https://doi.org/10.1016/j.carpath.2011.05.003.
7. Sakaue T., Nakaoka H., Shikata F., Aono J., Kurata M., Uetani T., Hamaguchi M., Kojima A., Uchita S., Yasugi T., Higashi H., Suzuki J., Ikeda S., Higaki J., Higashiyama S., Izutani H. Biochemical and histological evidence of deteriorated bioprosthetic valve leaflets: the accumulation of fibrinogen and plasminogen. Biol Open 2018; 7(8): bio034009, https://doi.org/10.1242/bio.034009.
8. Shetty R., Pibarot P., Audet A., Janvier R., Dagenais F., Perron J., Couture C., Voisine P., Després J.P., Mathieu P. Lipid-mediated inflammation and degeneration of bioprosthetic heart valves. Eur J Clin Invest 2009; 39(6): 471–480, https://doi.org/10.1111/j.1365-2362.2009.02132.x.
9. Lu F., Wu H., Bai Y., Gong D., Xia C., Li Q., Lu F., Xu Z. Evidence of osteogenic regulation in calcific porcine aortic valves. Heart Surg Forum 2018; 21(5): E375–E381, https://doi.org/10.1532/hsf.2033.
10. Ding K., Zheng C., Huang X., Zhang S., Li M., Lei Y., Wang Y. A PEGylation method of fabricating bioprosthetic heart valves based on glutaraldehyde and 2-amino-4-pentenoic acid co-crosslinking with improved antithrombogenicity and cytocompatibility. Acta Biomater 2022; 144: 279–291, https://doi.org/10.1016/j.actbio.2022.03.026.
11. Костюнин А.Е., Резвова М.А., Глушкова Т.В., Шиш­кова Д.К., Кутихин А.Г., Акентьева Т.Н., Овчаренко Е.А. Модификация поливиниловым спиртом эпоксиобработанного ксеноперикарда повышает его резистентность к кальцификации in vitro. Трансплантология 2023; 15(1): 34–45, https://doi.org/10.23873/2074-0506-2023-15-1-34-45.
12. Betterman K.L., Sutton D.L., Secker G.A., Kazenwadel J., Oszmiana A., Lim L., Miura N., Sorokin L., Hogan B.M., Kahn M.L., McNeill H., Harvey N.L. Atypical cadherin FAT4 orchestrates lymphatic endothelial cell polarity in response to flow. J Clin Invest 2020; 130(6): 3315–3328, https://doi.org/10.1172/jci99027.
13. Bosseboeuf E., Chikh A., Chaker A.B., Mitchell T.P., Vignaraja D., Rajendrakumar R., Khambata R.S., Nightingale T.D., Mason J.C., Randi A.M., Ahluwalia A., Raimondi C. Neuropilin-1 interacts with VE-cadherin and TGFBR2 to stabilize adherens junctions and prevent activation of endothelium under flow. Sci Signal 2023; 16(786): eabo4863, https://doi.org/10.1126/scisignal.abo4863.
14. Sadeghpour F., Fatouraee N., Navidbakhsh M. Haemodynamic of blood flow through stenotic aortic valve. J Med Eng Technol 2017; 41(2): 108–114, https://doi.org/10.1080/03091902.2016.1226439.
15. Sun L., Rajamannan N.M., Sucosky P. Defining the role of fluid shear stress in the expression of early signaling markers for calcific aortic valve disease. PLoS One 2013; 8(12): e84433, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0084433.

Ovcharenko Е.А., Glushkova T.V., Shishkova D.K., Rezvova M.A., Velikanova E.A., Klyshnikov K.Yu., Akentyeva T.N., Kostyunin A.E. Anti-Adhesive Properties of Epoxy-Treated Xenopericardium Modified with Polyvinyl Alcohol: in vitro Study of Leukocyte Adhesion in the Pulsatile Flow Model. Sovremennye tehnologii v medicine 2024; 16(2): 40, https://doi.org/10.17691/stm2024.16.2.04