Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Биологические науки
Биофизика

Диссертационная работа:

Рындина Наталья Ивановна. Исследование механизма инициации кальциноза трансплантатов клапанов сердца и разработка способов его предотвращения : Дис. ... канд. биол. наук : 03.00.02 Пущино, 2006 115 с. РГБ ОД, 61:06-3/670

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Список сокращений 5

Введение 6

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 10

ГЛАВА 1. Анатомия и морфология аортального

клапана человека 10

ГЛАВА 2. Типы протезов и трансплантатов,

используемых в хирургии пороков клапанов сердца 17

  1. Механические протезы клапанов сердца 18

  2. Биологические протезы клапанов сердца 19

  3. Трансплантаты клапанов сердца 25

ГЛАВА 3. Кальцификация трансплантатов клапанов сердца 28

3.1. Общие представления о кальцификации 28

3.1.1 .Характеристика отложений фосфатов кальция ...29 3.1.2.Физико-химические механизмы образования

кристаллов гидроксиапатита в растворе 32

3.2. Общие представления о механизме кальцификации
биоматериалов 36

  1. Концентрационная гипотеза кальцификации биоматериалов 37

  2. Клеточная гипотеза кальцификации биоматериалов 39

3.3. Кальцификация трансплантатов клапанов сердца 41

ГЛАВА 4. Использование клеточных технологий для уменьшения

кальцификации трансплантатов клапанов сердца 45

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

Материалы и методы исследований 52

1. Материалы 52

  1. Девитализация тканей 52

  2. Модель исследования кальцификации ткани 53

  3. Культуры клеток 54

  4. Иммуноцитохимия 55

  5. Люминесцентная микроскопия 55

  6. Гистология 56

  7. Электронная микроскопия 56

  8. Сканирующая электронная микроскопия 57

10.Атомная абсорбционная спектроскопия 57

11 .Радиоизотопный метод 58

12.Статистический анализ 58

Результаты исследований и их обсуяедение 59

  1. Оценка адекватности использования модели изучения кальциноза трансплантатов клапанов сердца путем их подкожной имплантации крысам 59

  2. Изучение кальцификации трансплантатов клапанов сердца после их девитализации способами, предлагаемыми в литературе 61

  3. Гипотеза о роли митохондрий в инициации кальцификации трансплантатов клапанов сердца и сосудов 65

  4. Изучение роли клеток и тканевого матрикса в инициации кальцификации трансплантатов клапанов сердца и сосудов 67

  5. Разработка способов предотвращения кальцификации трансплантатов клапанов сердца 71

  1. Изучение кальцификации трансплантатов клапанов сердца после их девитализации агентами, вызывающими апоптотическую гибель клеток 71

  2. Разработка способов полного предотвращения кальциноза трансплантатов клапанов сердца 77

6. Оценка возможности снижения кальцификации трансплантатов
клапанов сердца путем заселения их после девитализации
клетками реципиента 86

  1. Изучение адгезии и миграции гладкомышечных клеток крысы в створки и стенки аортального клапана сердца свиньи 87

  2. Изучение кальцификации трансплантатов после внедрения в них гладкомышечных клеток, родственных реципиенту 92

Заключение 96

Выводы 98

Список литературы 100

Список сокращений.

АК - аортальный клапан

БП - биопротез

БСА - бычий сывороточный альбумин

ГА - глутаровый альдегид

ГАГ - гликозаминогликаны

ГАп - гидроксиапатит

ГМК - гладкомышечные клетки крысы

Д - дигитонин

ДМЕ - среда Игла в модификации Дальбекко

ДМСО - диметилсульфоксид

ЛЖ - левый желудочек

MEM - минимальная среда Игла

MX - митохондрии

Н - нуклеазы

СТС - синотубулярное соединение

ФК - фиброзное кольцо

ФСБ - фосфатно-солевой буфер

Т - трипсин

ЭПР - эндоплазматический ретикулум

ФИТЦ - флуоресцеинизотиоцианат

ФР - физиологический раствор (без кальция и фосфатов)

ЭГТА - этиленгликоль-бис-(2-аминоэтиловый зфир)-ІЧ,]Ч,1Ч',їчГ-

тетрауксусная кислота

ЭДТА — этилендиаминтетрауксусная кислота

Я - ядро

Введение к работе:

В кардиохирургии клапанных пороков сердца наряду с механическими клапанами и биопротезами применяются трансплантаты клапанов сердца, которые, в отличие от биопротезов, не подвергаются обработке фиксирующими агентами, такими, как глутаровый альдегид или эпоксисоединения. Преимуществами использования трансплантатов являются отсутствие необходимости применения пациентом долговременной антикоагулянтнои терапии, оказывающей повреждающее действие на печень. Это имеет большое значение, поскольку отмечаются случаи гибели пациентов с механическими протезами клапанов сердца из-за нарушения приема пациентами антикоагулянтных средств. Другим преимуществом является возможность ремоделирования трансплантатов путем их репопуляции клетками реципиента перед имплантацией, а также за счет миграции клеток из окружающих тканей после имплантации (Angell et al, 1989). Способность к ремоделированию особенно важна у детей и пациентов молодого возраста, когда необходимо обеспечить не только поддержание и обновление структуры трансплантата, но и его рост. Однако сроки функционирования трансплантатов ограничены из-за их кальцификации. Предлагаются различные гипотезы о механизме инициации кальциноза трансплантатов и биопротезов клапанов сердца. В частности, рассматривается предположение о связи инициации кальциноза с компонентами погибших клеток (мембраны клеток и органоидов, фрагменты ДНК, кальций-связывающие белки - кальсеквестрин, кислые фосфолипиды и др.) (Ferrans et al., 1980; Valente et al, 1985; Розанова и др., 1999). Согласно другому предположению, центры инициации кальциноза связаны с компонентами тканевого матрикса: с коллагеном I типа, фибронектином (Watson et al., 1998), эластином, кальций-связывающими белками (гла-протеины, остеокальцин, остеопонтин, остеонектин), фосфопротеинами (Shanahan et al., 1998; Proudfoot et al., 1998), щелочной фосфатазой (Hui et ah, 1998). При гибели клеток в результате

ферментативного лизиса может также нарушаться связь гликозаминогликанов с коллагеном в тканевом матриксе, что также может способствовать образованию сайтов, аффинных к фосфатам кальция (Loose et al., 1993). Однако ясного представления о механизме инициации кальцификации трансплантатов клапанов сердца и сосудов в настоящее время нет.

Для повышения биосовместимости трансплантатов клапанов сердца и сосудов предлагается разрушать в них клетки донора до имплантации (девитализация ткани) (О' Brien et al., 1999; Teebken et al., 2000). Предполагается, что девитализация уменьшит иммунную реакцию организма реципиента на трансплантат, поскольку считается, что его иммуногенность определяется в основном клетками (Johnson et al., 1997). В первую очередь это относится к ксенотрансплантатам, однако говорится о повышении биосовместимости и аллографтов. На основе этого подхода уже производятся ксенографты, которые имплантируются больным. Широкое внедрение ксенографтов было бы важным этапом в кардиохирургии, поскольку они являются более дешевыми, доступными и снимают этические проблемы, связанные с использованием трансплантатов клапанов сердца человека. Однако их использование осложнено риском зоонозов. Помимо снижения иммуногенности трансплантатов, предполагается, что в результате лизиса и разрушения клеток донора до имплантации будут элиминированы центры нуклеации кальциноза. Однако неизвестно, в какой степени девитализация трансплантатов клапанов сердца может предотвращать кальциноз, поскольку остается неясным, какую роль играют клетки и их гибель в инициации кальциноза трансплантатов.

Для ускорения ремоделирования и предотвращения кальциноза трансплантатов клапанов сердца и сосудов предложено также заселять их после девитализации клетками реципиента: миофибробластами, эндотелиальными, стволовыми клетками (Eberl et al., 1992; Loose et al.,

1993; Curtil et aL, 1997; Steinhoff et aL, 2000; Акатов и др., 2001; Hoerstrup et aL, 2002). При этом подразумевается, что посеянные клетки будут предотвращать кальциноз путем поддержания гомеостаза кальция и фосфатов, рН среды и т.д. Несмотря на достаточно большое количество работ в этом направлении, остается неясно, в какой степени девитализация трансплантатов и последующий посев клеток реципиента могут способствовать ремоделированию ткани и предотвращать кальциноз. Неизвестно, будут ли посеянные клетки мигрировать в ткань и что для этого необходимо.

В связи с этим возникает настоятельная необходимость в исследовании механизма инициации кальциноза трансплантатов клапанов сердца с целью разработки на основе полученных представлений способов его предотвращения.

Цель работы. Целью данной работы являлось изучение механизма инициации кальциноза трансплантатов клапанов сердца и разработка на основе полученных представлений способов его предотвращения. Основные задачи исследования.

  1. Изучение кальциноза трансплантатов клапанов сердца после их девитализации известными способами.

  2. Изучение локализации центров инициации кальциноза в трансплантатах клапанов сердца.

  3. Разработка способа предотвращения кальциноза трансплантатов клапанов сердца.

  4. Исследование кальциноза трансплантатов клапанов сердца после их девитализации и заселения клетками реципиента.

Научная новизна работы.

Впервые предложена гипотеза о ведущей роли митохондрий в инициации кальцификации трансплантатов клапанов сердца и сосудов. Впервые с помощью электронной микроскопии показано, что центрами кальцификации в трансплантатах стенок аорты являются митохондрии.

Впервые показана возможность полного предотвращения кальцификации трансплантатов клапанов сердца и сосудов путем обеспечения гибели клеток в условиях, препятствующих аккумуляции кальция митохондриями. Впервые показано, что гладкомышечные клетки, изогенные реципиенту, посеянные на девитализированные трансплантаты стенок аорты, снижают их кальциноз. Полученные данные расширяют представление о механизмах нормальной и патологической кальцификации биологических тканей, что актуально не только для проблемы понимания механизма кальциноза трансплантатов клапанов сердца и сосудов, но и для проблемы патологической минерализации тканей в организме, в частности при атеросклерозе сосудов. Практическая значимость.

На основе проведенных исследований разработан эффективный способ предотвращения кальциноза трансплантатов клапанов сердца и сосудов. Предложенный способ запатентован и внедряется в технологический регламент производства аллотрансплантатов клапанов сердца в НЦ ССХ им. А.Н.Бакулева РАМН, г. Москва. Полученные результаты также являются основой для разработки способа снижения кальцификации трансплантатов клапанов сердца и сосудов с помощью посева гладкомышечных клеток реципиента на девитализированные трансплантаты клапанов сердца и сосудов.

Подобные работы
Волков Евгений Израилевич
Исследование механизмов генерации ритмов в системах взаимодействующих биологических и физических осцилляторов
Большаков Алексей Петрович
Исследование механизмов митохондриальной деполяризации и кальциевой дизрегуляции, индуцируемой возбуждающим медиатором глутаматом в нейронах мозга
Могилевская Екатерина Александровна
Теоретическое исследование механизмов функционирования и регуляции цикла Кребса митохондрии и Escherichia coli
Пшежецкий Дмитрий Валерьевич
Исследование механизмов влияния Na/K-АТФазы на регуляцию экспрессии генов и развитие клеточной смерти
Бершицкий Сергей Юрьевич
Исследование механизма генерации силы в мышце
Искусных Анна Юрьевна
Исследование механизмов окислительно-восстановительного гомеостаза на примере системы "активированные нейтрофилы-пероксидное окисление липидов-антиоксиданты"
Матусов Георгий Дмитриевич
Исследование механизма действия простагландинов на протоплазматическую мембрану растительной клетки
Болотина Виктория Марковна
Исследование механизмов блокирования натриевых каналов мембраны нервного волокна биологически активными веществами
Кондратьев Максим Сергеевич
Исследование механизма организации спиральной структуры олигопептидов
Трапков Владимир Александрович
Исследование биофизических механизмов противоязвенного действия хондроитинсульфата

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net