Hjerteventiler

Tidligere blev det antaget, at alle hjerteventiler er simple strukturer, hvis bidrag til ensrettet blodstrøm er simpelthen en passiv bevægelse som reaktion på en virkende trykgradient. Denne forståelse af "passive strukturer" førte til oprettelsen af "passive" mekaniske og biologiske ventilsubstitutter.

Det bliver nu tydeligt, at hjerteventiler har en mere kompleks struktur og funktion. Derfor fremkalder oprettelsen af en "aktiv" hjerteventil-substituent en betydelig lighed i sin struktur og funktion med en naturlig hjerteventil, som på lang sigt er ret gennemførlig på grund af udviklingen af vævsteknik.

Hjerteventiler udvikler sig fra mesenchymvævets embryonale knopper under indsættelsen af endokardiet. I processen med morfogenese dannes den atrioventrikulære kanal (tricuspid og mitral hjerteventiler) og ventrikulær udløbskanal (aorta og pulmonale hjerteventiler).

[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8]

Hvordan arrangeres hjerteventiler?

Begyndelsen af undersøgelsen af blodforsyningen til ventilerne blev lagt af Luschka (1852) ved hjælp af en injektion af hjerteskibe med kontrastmasse. Han fandt talrige blodkar i ventilerne af atrioventrikulære og semilunarventiler i aorta og lungearterien. Men i en række vejledninger om patologisk anatomi og histologi var der tegn på, at uændrede humane hjerteklapper ikke indeholder nogen blodkar og sidstnævnte optræder kun i ventiler i forskellige patologiske processer - arteriosklerose af forskellige ætiologi og endocarditis. Oplysninger om fravær af blodkar var primært baseret på histologiske undersøgelser. Det antages, at hvis der ikke findes blodkar i den frie del af ventilerne, forekommer deres ernæring ved at filtrere væsken fra blodplasmaet, der fejer ventilerne. Indtrækningen af et par skibe sammen med fibre af det strierede muskelvæv i bunden af ventilerne og senekordene blev noteret.

Men når injektion fartøjer i hjerte forskellige farvestoffer (slagtet i gelatine, bismuth gelatine vandig opslæmning sort mascara, opløsninger af carmin eller trypanblåt), blev det konstateret, at beholderne gennemtrænger atrio-ventrikulære cerdechnye ventiler, aorta og lungearterien sammen med hjertemuskelvæv , lidt når ikke frie kanten af bladet.

I det friable fibrøse bindevæv af ventilerne af de atrioventrikulære ventiler blev der fundet separate hovedkarre, at anastomose med karrene af en række lokaliserede områder af hjerte-transversalt muskelvæv.

Det største antal blodkar var placeret ved bunden og forholdsvis mindre - i den frie del af disse ventiler.

Ifølge KI Kulchitsky et al. (1990) findes en større diameter af de arterielle og venøse kar i mitralventilen. Ved bunden af ventilerne på denne ventil er der hovedsageligt hovedfartøjer med et smalt loopnet netværk af kapillærer, der trænger ind i den basale del af ventilen og optager 10% af dens område. I tricuspidventilen har arterielle skibe en mindre diameter end i mitralventilen. I ventilen til denne ventil er der hovedsageligt spredte type fartøjer og relativt brede sløjfer af blodkapillarer. I mitralventilen er det forreste blad mere intensivt blodgennemstrømning i tricuspidventilen, de forreste og bageste ventiler, der bærer hovedlukningsfunktionen. Forholdet mellem diameteren af arterielle og venøse blodkar i de atrioventrikulære ventiler i hjertet af modne mennesker er 1: 1,5. Kapillærsløjferne er polygonale og placeret vinkelret på bunden af ventilflapperne. Fartøjer danner et plant netværk placeret under endotelet fra siden af atrierne. Blodkar findes også i senetilslutningerne, hvor de trænger ind i de papillære muskler i højre og venstre ventrikel i en afstand på op til 30% af længden af senekordene. Talrige blodkar danner buede sløjfer ved bunden af senekordene. Hjerteventiler af aorta og pulmonal stamme til blodforsyning er signifikant forskellige fra atrioventrikulær. Hovedkarrene med relativt mindre diameter passer til bunden af semilunarventiler i aorta og lungeventiler. De korte grene af disse fartøjer ophører i kapillærsløjferne med en uregelmæssig oval og polygonal form. De er placeret, hovedsagelig nær bunden af semilunar vinger. De venøse blodkar i bunden af aorta og lungearterien har også en mindre diameter end ved bunden af de atrioventrikulære ventiler. Forholdet mellem diameteren af arterielle og venøse skibe i aorta og lungearteri i hjertet af modne mennesker er 1: 1,4. Fra de større skibe brækker korte sidegrener sig ud med en kapillær af den forkerte oval og polygonale form.

Med alderen er der en grovere bindevævsfibrene såsom collagen og elastin, samt reducere antallet af løst fibrøst uregelmæssig bindevæv udvikler klapper væv sklerose atrieventrikelklapperne og foldere af halvmåneformede ventiler af aorta og lungearterien. Reducerede stabellængde ventiler hjerte- tværstribet muskelvæv og dermed reducerer dets mængde og antallet af trænge ind i hjerteklapper blodkar. I forbindelse med disse ændringer cerdechnye ventiler mister deres elastiske og elastiske egenskaber, som påvirker lukkemekanismen af ventilerne og hæmodynamik.

Hjerteventiler har lymfatiske kapillærnet og et lille antal lymfekarre udstyret med ventiler. Ventilernes lymfatiske kapillærer har et karakteristisk udseende: deres lumen er meget uregelmæssigt, og det samme kapillar i forskellige områder har en anden diameter. I krydset af flere kapillærer dannes udvidelser-lacunae af forskellige former. Netværkssløjferne er ofte uregelmæssige polygonale, mindre ofte ovale eller runde form. Ofte er lymfatiske netværksløkke ikke lukkede, og lymfatiske kapillærer slutter blindt. Lymfekapillærsløjferne orienteres oftere i retning fra ventilens frie kant til dens base. I en række tilfælde blev der fundet et to-lags netværk af lymfatiske kapillærer i ventilerne af den atrioventrikulære ventil.

Nerveplexus af endokardiet er placeret i dets forskellige lag, hovedsageligt under endotelet. Ved ventilklappernes frie kant er nervefibre placeret, hovedsagelig radialt, der forbinder med senegordene. Tættere på bunden af ventilerne er et stort plexus plexus der forbinder plexus omkring de fibrøse ringe. På semilunulære ventiler er det endokardiale neurale netværk mere sjældent. På fastgørelsesstedet til ventilerne bliver det tykt og flerlagret.

Cellulær struktur af hjerteventiler

Ventilinterstitialcellerne, der er ansvarlige for at opretholde ventilstrukturen, har en langstrakt form med et stort antal tynde processer, der strækker sig gennem hele ventilmatrixen. Der er to populationer af ventilinterstitiale celler, der afviger i morfologi og struktur; nogle har kontraktile egenskaber og er karakteriseret ved tilstedeværelsen af kontraktile fibriller, andre har sekretoriske egenskaber og har et veludviklet endoplasmatisk retikulum og Golgi-apparat. Kontraktionsfunktion modstår hæmodynamisk tryk opretholdes og videreudvikling af både hjerte- og skelet kontraktile proteiner, der omfatter den tunge kæde af alfa- og beta-myosin og forskellige isoformer troponin. Kontraktionen af ventilen i hjerteventilen blev demonstreret som reaktion på et antal vasoaktive midler, der tyder på koordineringsvirkningen af den biologiske stimulus for ventilens succesfulde funktion.

Interstitielle celler er også nødvendige komponenter i det reduktive system af strukturer såsom hjerteventiler. Ventilens konstante bevægelse og deformationen af bindevævet, der er associeret med det, frembringer skade på hvilke ventilinterstitiale celler reagerer for at opretholde ventilens integritet. Genopretningsprocessen er afgørende for ventilens normale funktion, og fraværet af disse celler i moderne modeller af kunstige ventiler er sandsynligvis en faktor, der bidrager til strukturelle skader på bioprosteser.

En vigtig retning i undersøgelsen af interstitielle celler er undersøgelsen af vekselvirkningen mellem dem og den omgivende matrix, formidlet ved fokaladhæsionen af molekyler. Fokale adhæsioner er specialiserede celle-matrix-interaktioner, som binder cytoskelet i en celle til matrixproteiner gennem integriner. De fungerer også som signaleringssteder for transduktion, transmitterende mekanisk information fra den ekstracellulære matrix, som kan fremkalde svar, herunder men ikke begrænset til celleadhæsion, migration, vækst og differentiering. Forståelse af den cellulære biologi af valvulære interstitiale celler er afgørende for at etablere de mekanismer, gennem hvilke disse celler interagerer med hinanden og miljøet, således at denne funktion kan reproduceres i kunstige ventiler.

I forbindelse med udviklingen af et lovende område af vævsopbygning hjerteklap forskning interstitsiapnyh celler udføres med en bred vifte af teknikker. Have valideret cytoskelettet af celler farvning for vimentin, desmin, troponin, a-actin og myosin glat muskulatur tung kæde alfa- og beta-myosin let kæde-2 kardial myosin, alfa og beta-tubulin. Kontraktilitetsmålinger celler bekræftede positiv reaktion på epinefrin, angiotensin II, bradykinin, carbachol, kaliumklorid, endotel I. Cellulær funktionel sammenhæng bestemt og verificeret slidsede interaktioner karboksiflyuorestseina mikroinjektion. Matrixen sekretion installeret farvning for prolyl-4-hydroxylase / type II-collagen, fibronectin, chondroitinsulfat, laminin. Innervation er installeret tæt nærhed motor nerveender, som påvirker aktiviteten af neuropeptid Y tyrosinhydroxylase, acetylcholin, vasoaktivt intestinal polypeptid, substans P, kaptsitonin gen-relateret peptid. Mitogene faktorer evaluerede arvet blodpladeafledt vækstfaktor, basisk fibroblastvækstfaktor, serotonin (5-HT). Fibroblaster undersøgte interstitielle celler er karakteriseret ved en ufuldstændig basalmembran, lange, tynde cytoplasmatiske tæt tilknytning til matrixen, en veludviklet ru endoplasmatiske reticulum og Golgi-apparatet, det væld af mikrofilamenter, dannelsen af en klæbebinding.

Valvulære endokardiale celler danner en funktionel atrombogen konvolut omkring hver hjerteventil, svarende til det vaskulære endotel. Den almindeligt anvendte metode til ventiludskiftning eliminerer endokardiumets beskyttende funktion, hvilket kan føre til deponering af blodplader og fibrin på kunstige ventiler, udvikling af bakteriel infektion og vævsforkalkning. En anden sandsynlig funktion af disse celler er reguleringen af de underliggende valvulære interstitiale celler, svarende til reguleringen af glatmuskelceller af endotelet. Kompleks interaktion eksisterer mellem endotelet og de nærliggende celler, delvist medieret af opløselige faktorer udskilt af endotelceller. Disse celler danner en stor overflade, der er dækket af mikrovækst på luminale side, hvilket øger eksponeringen og mulig interaktion med de metaboliske stoffer i det cirkulerende blod.

Endotel viser ofte morfologiske og funktionelle forskelle forårsaget af de forskydningsspændinger på karvæggen forekommer under bevægelsen af blod, og det samme gælder for ventilen endokardiale celler modtager både langstrakt og polygonal form. Ændringer i strukturen af celler kan forekomme som følge af virkningen af lokale hæmodynamik cytoskeleton komponenter eller sekundær virkning som følge af ændringer i den underliggende ekstracellulære matrix. På niveauet for ultrastrukturen har endokardiale celler ventrikulære forbindelser, plasma vesikler, ujævnt endoplasmatisk retikulum og Golgi apparatet. På trods af at de producerer von Willebrand-faktor, både in vivo og i et kunstigt miljø, de mangler kalven Weibel-Palade (specifikke granula, der indeholder von Willebrand-faktor), som er organeller specifikke til det vaskulære endotel. Valvulære endokardiale celler er kendetegnet ved stærke led, funktionelle mellemrumsinteraktioner og overlappende af marginale folder.

Endokardiale celler bevarer deres metaboliske aktivitet selv in vitro: generere Willebrand-faktor, prostacyclin, nitrogenoxidsyntase udviser virkning af angiotensin-omdannende enzym, stærkt isoleret adhæsionsmolekyler ICAM-1 og ELAM-1, der er kritiske for bindingen af mononukleære celler i udviklingen af immunrespons. Alle disse markører bør medtages i dyrkning af den ideelle cellekultur at skabe en kunstig ventil ved vævsmanipulering, men det immunstimulerende potentiale ventil endokardiale cellerne selv kan begrænse deres anvendelse.

Ekstracellulær Metrix hjerteklap består af fibrøst collagen og elastin makromolekyler af proteoglycaner og glycoproteiner. Kollagen er - 60% af ventilens tørvægt, elastin - 10% og proteoglycaner - 20%. Kollagenkomponenten tilvejebringer den grundlæggende mekaniske stabilitet af ventilen og er repræsenteret af collagener I (74%). II (24%) og V (2%) typer. Knipper af kollagenfilamenter er omgivet af en elastinskede, der interagerer mellem dem. Glycosaminoglycan sidekæder proteoglycanmolekyler tendens til at danne en gel-lignende stof, hvor andre molekyler interagerer for at danne en permanent matrix sammenkoblinger og andre komponenter er deponeret. Glycosaminoglycaner human hjerteklap hovedsagelig sammensat af hyaluronsyre, i mindre omfang - af dermatansulfat, chondroitin-4-sulfat og chondroitin-6-sulfat, med et minimum af heparansulfat. Remodeling og ajourføring matrix væv reguleres af matrixmetalloproteinaser (MMP'er) og deres vævsinhibitorer (TI). Disse molekyler er også involveret i en lang række fysiologiske og patologiske processer Nogle metalloproteinaser, herunder interstitiel collagenase (MMP-1, MMP-13) og gelatinaser (MMP-2, MMP-9) og deres vævsinhibitorer (TI-1, fem- 2, TI-3) findes i alle ventiler i hjertet. Overproduktionen af metalloproteinaseproduktion er typisk for patologiske tilstande af hjerteventilen.

[9], [10], [11], [12], [13], [14], [15], [16], [17], [18], [19], [20], [21], [22]

Hjerteventiler og deres morfologiske struktur

Hjerteventiler består af tre morfologisk forskellige og funktionelt signifikante lag af væskens matrix - fibrøs, svampet og ventrikulært.

Det fibrøse lag danner en belastningsfast ramme af ventilklappen, der består af lag af kollagenfibre. Disse fibre er arrangeret radialt i form af folder for muligheden for at strække arterielle ventiler ved lukning. Det fibrøse lag ligger nær udløbets ydre overflade af disse ventiler. De fibrøse lag af de atrioventrikulære ventiler tjener som en fortsættelse af kollagenbjælkerne i senekordene. Det er placeret mellem svampe (indgang) og ventrikulære (udgang) lag.

Mellem fibre og ventrikulær er der et svampet lag (spongiosa). Det svampede lag består af et dårligt organiseret bindevæv i et viskøst medium. De dominerende matrixkomponenter i dette lag er proteoglycaner med vilkårligt orienteret collagen og tynde lag elastin. Sidekæderne af molekylerne af proteoglycaner bærer en stærk negativ ladning, hvilket påvirker deres høje evne til at binde vand og danner matrixens porøse gel. Det svampede matrixlag reducerer de mekaniske belastninger i ventilerne i hjerteventilerne og opretholder deres fleksibilitet.

Det ventrikulære lag er meget tyndere end andre og er fyldt med elastiske fibre, der tillader væv at modstå konstant deformation. Elastin har en svampet struktur, som omgiver og forbinder kollagenfibre og sikrer deres vedligeholdelse i en neutralt foldet tilstand. Indløbsventil lag (ventrikulær - for arterielle ventiler og svamp - for atrioventrikulær) indeholder flere elastin end udgangen, som tilvejebringer blødgøring af vand hammer under lukkeklapper. Dette forhold mellem kollagen og elastin tillader udvidelsen af ventilerne til 40% uden permanent deformation. Under indflydelse af en lille belastning er kollagenstrukturerne i dette lag orienteret i retning af belastning, og dets modstand mod yderligere vækst af belastningen øges.

Således er ideen om hjerteventiler som en tomgang endokardium-dobbeltarbejde ikke kun forenklende, men også i virkeligheden ukorrekte. Hjerteventiler er et organ med en kompleks struktur, herunder strierede muskelfibre, blod og lymfekar og nerveelementer. Både i deres struktur og funktion udgør ventilerne en enkelt helhed med alle hjertets strukturer. Analysen af ventilens normale funktion skal tage hensyn til dens cellulære organisation samt interaktion mellem celler mellem sig selv og matrixen. Den viden, der opnås ved sådanne studier, er førende inden for design og udvikling af ventiludskiftning ved hjælp af vævsteknik.