Скрининговый анализ протеолитических ферментов и их ингибиторов в створках эпоксиобработанных биопротезных клапанов сердца, эксплантированных по причине дисфункций
Биопротезные клапаны сердца (БКС) характеризуются низкой тромбогенностью и превосходными гемодинамическими параметрами, приближенными к таковым естественных клапанов. Однако сроки функционирования этих медицинских изделий ограничены в среднем 15 годами, поскольку их биологическая составляющая подвержена структурной дегенерации. Одним из механизмов, ответственных за разрушение и кальцификацию БКС, является протеолитическая деградация биоматериала. В настоящее время спектр протеаз, встречающихся в ксенотканях имплантатов, остаётся слабоизученным. Посредством дот-блоттинга нами произведён скрининговый анализ протеолитических ферментов и их ингибиторов в створках пяти БКС, эксплантированных по причине дисфункций. В качестве группы сравнения использовали пять аортальных клапанов (АК), удалённых из-за кальцинирующего аортального стеноза. Результаты исследования показывают, что в БКС присутствует по меньшей мере 17 протеаз и 19 их ингибиторов, тогда как в АК выявлено 20 и 21 соединение соответственно. Протеомные профили нативных и протезных створок имели небольшие количественные различия. В частности, матриксные металлопротеиназы (ММП) были экспрессированы в БКС и АК на сопоставимых уровнях, тогда как продукция тканевых ингибиторов металлопротеиназ-1/-2 и REСK-белка в протезных створках оказалась ниже, чем в естественных. Это указывает на то, что активность ММП в БКС, вероятно, не регулируется ингибиторами, специфичными для этого семейства ферментов, вследствие чего они могут расщеплять склеропротеины ксеноткани, вызывая постепенное разрушение протезного биоматериала. Обнаружение в эксплантированных БКС широкого спектра протеолитических ферментов и их ингибиторов предполагает существование многих патофизиологических путей, которые способны приводить к структурной дегенерации имплантатов.
Костюнин А.Е., Глушкова Т.В., Шишкова Д.К., Маркова В.Е., Овчаренко Е.А. (2022) Скрининговый анализ протеолитических ферментов и их ингибиторов в створках эпоксиобработанных биопротезных клапанов сердца, эксплантированных по причине дисфункций. Биомедицинская химия, 68(1), 68-75.
Костюнин А.Е. и др. Скрининговый анализ протеолитических ферментов и их ингибиторов в створках эпоксиобработанных биопротезных клапанов сердца, эксплантированных по причине дисфункций // Биомедицинская химия. - 2022. - Т. 68. -N 1. - С. 68-75.
Костюнин А.Е. и др., "Скрининговый анализ протеолитических ферментов и их ингибиторов в створках эпоксиобработанных биопротезных клапанов сердца, эксплантированных по причине дисфункций." Биомедицинская химия 68.1 (2022): 68-75.
Костюнин, А. Е., Глушкова, Т. В., Шишкова, Д. К., Маркова, В. Е., Овчаренко, Е. А. (2022). Скрининговый анализ протеолитических ферментов и их ингибиторов в створках эпоксиобработанных биопротезных клапанов сердца, эксплантированных по причине дисфункций. Биомедицинская химия, 68(1), 68-75.
Переводная версия в журнале «Biomedical Chemistry (Moscow) Supplement Series B»:10.1134/S1990750822030076
Список литературы
Bax J.J., Delgado V. (2017) Bioprosthetic heart valves, thrombosis, anticoagulation, and imaging surveillance. JACC: Cardiovascular Interventions, 10(4), 388-390. CrossRef Scholar google search
Head S.J., Çelik M., Kappetein A.P. (2017) Mechanical versus bioprosthetic aortic valve replacement. Eur. Heart J., 38(28), 2183-2191. CrossRef Scholar google search
Bourguignon T., Espitalier F., Pantaleon C., Vermes E., El-Arid J.M., Loardi C., Karam E., Candolfi P., Ivanes F., Aupart M. (2018) Bioprosthetic mitral valve replacement in patients aged 65 years or younger: long-term outcomes with the Carpentier-Edwards PERIMOUNT pericardial valve. Eur. J. Cardiothorac. Surg., 54(2), 302-309. CrossRef Scholar google search
Foroutan F., Guyatt G.H., O'Brien K., Bain E., Stein M., Bhagra S., Sit D., Kamran R., Chang Y., Devji T., Mir H., Manja V., Schofield T., Siemieniuk R.A., Agoritsas T., Bagur R., Otto C.M., Vandvik P.O. (2016) Prognosis after surgical replacement with a bioprosthetic aortic valve in patients with severe symptomatic aortic stenosis: systematic review of observational studies. The BMJ, 354, i5065. CrossRef Scholar google search
Capodanno D., Petronio A.S., Prendergast B., Eltchaninoff H., Vahanian A., Modine T., Lancellotti P., Sondergaard L., Ludman P.F., Tamburino C., Piazza N., Hancock J., Mehilli J., Byrne R.A., Baumbach A., Kappetein A.P., Windecker S., Bax J., Haude M. (2017) 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., 38(45), 3382-3390. CrossRef Scholar google search
Dvir D., Bourguignon T., Otto C.M., Hahn R.T., Rosenhek R., Webb J.G., Treede H., Sarano M.E., Feldman T., Wijeysundera H.C., Topilsky Y., Aupart M., Reardon M.J., Mackensen G.B., Szeto W.Y., Kornowski R., Gammie J.S., Yoganathan A.P., Arbel Y., Borger M.A., Simonato M., Reisman M., Makkar R.R., Abizaid A., McCabe J.M., Dahle G., Aldea G.S., Leipsic J., Pibarot P., Moat N.E., Mack M.J., Kappetein A.P., Leon M.B. (2018) Standardized definition of structural valve degeneration for surgical and transcatheter bioprosthetic aortic valves. Circulation, 137(4), 388-399. CrossRef Scholar google search
Otto C.M., Nishimura R.A., Bonow R.O., Carabello B.A., Erwin J.P. 3rd, Gentile F., Jneid H., Krieger E.V., Mack M., McLeod C., O'Gara P.T., Rigolin V.H., Sundt T.M. 3rd, Thompson A., Toly C. (2021) 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, 143(5), e72-e227. CrossRef Scholar google search
Otto C.M., Nishimura R.A., Bonow R.O., Carabello B.A., Erwin J.P. 3rd, Gentile F., Jneid H., Krieger E.V., Mack M., McLeod C., O'Gara P.T., Rigolin V.H., Sundt T.M. 3rd, Thompson A., Toly C. (2021) 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. J. Am. Coll. Cardiol., 77(4), e25-e197. CrossRef Scholar google search
Резвова М.А., Кудрявцева Ю.А. (2018) Современные подходы к химической модификации белков в биологических тканях, последствия и применение. Биоорганическая химия, 44(1), 1-16. CrossRef Scholar google search
Isenburg J.C., Simionescu D.T., Vyavahare N.R. (2004) Elastin stabilization in cardiovascular implants: improved resistance to enzymatic degradation by treatment with tannic acid. Biomaterials, 25(16), 3293-3302. CrossRef Scholar google search
Zhuravleva I.Y., Karpova E.V., Oparina L.A., Poveschenko O.V., Surovtseva M.A., Titov A.T., Ksenofontov A.L., Vasilieva M.B., Kuznetsova E.V., Bogachev-Prokophiev A.V., Trofimov B.A. (2021) Cross-linking method using pentaepoxide for improving bovine and porcine bioprosthetic pericardia: a multiparametric assessment study. Materials Science and Engineering C: Materials for Biological Applications, 118, 111473. CrossRef Scholar google search
Shetty R., Pibarot P., Audet A., Janvier R., Dagenais F., Perron J., Couture C., Voisine P., Despres J.P., Mathieu P. (2009) Lipid-mediated inflammation and degeneration of bioprosthetic heart valves. Eur. J. Clin. Invest., 39(6), 471-480. CrossRef Scholar google search
Костюнин А.Е., Глушкова Т.В. (2020) Первые результаты изучения экспрессии матриксных металлопротеиназ-1/-2/-9/-12 в ксеногенных тканях эпоксиобработанных биопротезов клапанов сердца, эксплантированных по причине дисфункций. Российский кардиологический журнал, 25(10), 49-55. CrossRef Scholar google search
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. (2018) Biochemical and histological evidence of deteriorated bioprosthetic valve leaflets: the accumulation of fibrinogen and plasminogen. Biology Open, 7(8), pii:bio034009. CrossRef Scholar google search
Simionescu A., Simionescu D.T., Deac R.F. (1996) Matrix metalloproteinases in the pathology of natural and bioprosthetic cardiac valves. Cardiovascular Pathology, 5(6), 323-332. CrossRef Scholar google search
Костюнин А.Е., Глушкова Т.В., Богданов Л.А., Овчаренко Е.А. (2021) Экспрессия тканевых ингибиторов металлопротеиназ типа 1 и 2 в створках эксплантированных биопротезов клапанов сердца — новая патогенетическая параллель между структурной дегенерацией клапана и кальцинирующим аортальным стенозом. Вестник трансплантологии и искусственных органов, 23(3), 115-121. CrossRef Scholar google search
Lindman B.R., Clavel M.A., Mathieu P., Iung B., Lancellotti P., Otto C.M., Pibarot P. (2016) Calcific aortic stenosis. Nature Reviews Disease Primers, 2, 16006. CrossRef Scholar google search
Miller J.D., Weiss R.M., Heistad D.D. (2011) Calcific aortic valve stenosis: methods, models, and mechanisms. Circulation Res., 108(11), 1392-1412. CrossRef Scholar google search
Chang C.K., Hung W.C., Chang H.C. (2008) The Kazal motifs of RECK protein inhibit MMP-9 secretion and activity and reduce metastasis of lung cancer cells in vitro and in vivo. J. Cell. Mol. Med., 12(6B), 2781-2789. CrossRef Scholar google search
Arpino V., Brock M., Gill S.E. (2015) The role of TIMPs in regulation of extracellular matrix proteolysis. Matrix Biology, 44-46, 247-254. CrossRef Scholar google search
Nair V., Law K.B., Li A.Y., Phillips K.R., David T.E., Butany J. (2012) Characterizing the inflammatory reaction in explanted Medtronic Freestyle stentless porcine aortic bioprosthesis over a 6-year period. Cardiovascular Pathology, 21(3), 158-168. CrossRef Scholar google search
Kostyunin A.E., Yuzhalin A.E., Ovcharenko E.A., Kutikhin A.G. (2019) Development of calcific aortic valve disease: Do we know enough for new clinical trials? J. Mol. Cell. Cardiol., 132, 189-209. CrossRef Scholar google search
Shen M., Carpentier S.M., Berrebi A.J., Chen L., Martinet B., Carpentier A. (2001) Protein adsorption of calcified and noncalcified valvular bioprostheses after human implantation. Ann. Thorac. Surg., 71(5 Suppl), S406-S407. CrossRef Scholar google search
