cardiovascularКардиоваскулярная терапия и профилактикаCardiovascular Therapy and Prevention1728-88002619-0125«SILICEA-POLIGRAF» LLC10.15829/1728-8800-2021-2742cardiovascular-2742Research ArticleВОСПАЛИТЕЛЬНЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ СЕРДЦАУльтраструктурные изменения митрального клапана при инфекционном эндокардитеUltrastructural mitral valve abnormalities in infective endocarditishttps://orcid.org/0000-0002-5558-3229МухамадияровР. А.MukhamadiyarovR. A.

Мухамадияров Ринат Авхадиевич — кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории фундаментальных аспектов атеросклероза.

Кемерово.

Тел.: + 7 (923) 610-67-47

Kemerovo.

rem57@rambler.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8679-4857КутихинА. Г.KutikhinA. G.

Кутихин Антон Геннадиевич — кандидат медицинских наук, заведующий лабораторией фундаментальных аспектов атеросклероза.

Кемерово.

Kemerovo.

antonkutikhin@gmail.comНаучно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеванийResearch Institute for Complex issues of Cardiovascular Diseases20211102202120327422742Copyright © Мухамадияров Р.А., Кутихин А.Г., 20212021Мухамадияров Р.А., Кутихин А.Г.Mukhamadiyarov R.A., Kutikhin A.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://cardiovascular.elpub.ru/jour/article/view/2742Цель

Цель. С использованием оригинального метода, основанного на сканирующей электронной микроскопии с детекцией обратно отраженных (обратно рассеянных) электронов (back scattered electrons), изучить структурные особенности створок митральных клапанов при инфекционном эндокардите.

Материал и методы

Материал и методы. Исследовано 9 митральных клапанов, извлеченных при хирургических вмешательствах в связи с развитием структурной несостоятельности вследствие инфекционного эндокардита (ИЭ). Образцы фиксировали в забуференном параформальдегиде с постфиксацией в тетраокиси осмия. После обезвоживания в спиртах возрастающей концентрации и ацетоне образцы помещали в эпоксидную смолу. После полимеризации смолы образцы шлифовали, а затем полировали до нужной глубины образца. Для повышения электронного контраста образцы обрабатывали спиртовым раствором уранилацетата в процессе обезвоживания и цитратом свинца по Рейнольдсу после полировки эпоксидных блоков. Образцы визуализировали посредством сканирующей электронной микроскопии с детекцией обратно рассеянных электронов при ускоряющем напряжении 15 кВ.

Результаты

Результаты. Структурные нарушения створок, обусловленные развитием ИЭ, имели наибольшую выраженность в центральной части и в основании створок. Зоны некроза представляли собой обширные электронно-плотные образования, находящиеся в центральных слоях створок, либо смещенные в направлении желудочковой поверхности. Электронно-плотный материал в зоне некроза был слабо структурирован и содержал отдельные клетки и бактерии. Бактерии также присутствовали за пределами зоны некроза. Зоны некроза были окружены слоем видоизмененного внеклеточного матрикса, обычно покрытого слоем фибрина. Среди волокон внеклеточного матрикса отмечали наличие макрофагов, гладких миоцитов и фибробластов. Фибриновый слой, кроме указанных клеток, содержал большое количество кровеносных сосудов и часто был покрыт эндотелием.

Заключение

Заключение. Инфицирование створок митрального клапана вызывает ответную реакцию, сопровождающуюся одновременным развитием воспалительных реакций и активизацией регенеративных процессов. Без адекватных регулирующих факторов процессы воспаления и образования соединительной ткани приводят к структурной и функциональной несостоятельности створок. Конкретными причинами могут явиться разрастание областей некроза и воспаления, отек тканей и нарушение ориентации волокон, разрыв створок.

Aim

Aim. Using an original method based on backscattered scanning electron microscopy, to study the structural features of the mitral valve leaflets in infective endocarditis.

Material and methods

Material and methods. We examined 9 mitral valves extracted during surgical interventions due to structural malfunction in patients with infective endocarditis (IE). The samples were fixed in buffered paraformaldehyde with osmium tetraoxide postfixation. After dehydration by increasing alcohol concentration and acetone, the samples were placed in epoxy resin. After the resin has polymerized, the samples were ground and then polished to the desired depth. To increase the electronic contrast, the samples were treated with a uranyl acetate alcohol solution during dehydration and with Reynolds' lead citrate after polishing the epoxy blocks. The samples were visualized by backscattered scanning electron microscopy at an accelerating 15-kV voltage.

Results

Results. Structural leaflet injuries caused by IE were most pronounced in the central part and the base. Necrotic areas were extensive electron-dense formations located in the central leaflet layers, or displaced towards the ventricular surface. The electron-dense material in the necrotic area was poorly structured and contained individual cells and bacteria. Bacteria were also present outside the necrotic area. Necrotic areas were surrounded by a layer of a modified extracellular matrix, usually covered with a fibrin layer. Among the extracellular matrix fibers, the macrophages, smooth myocytes and fibroblasts was noted. The fibrin layer, in addition to these cells, contained a large number of blood vessels and was often covered with endothelium.

Conclusion

Conclusion. Infection of the mitral valve leaflets causes a simultaneous inflammatory response and regeneration activation. Without adequate regulatory factors, the processes of inflammation and connective tissue creation lead to structural and functional leaflet failure. Specific causes may be overgrowth of necrotic and inflammatory areas, edema and fiber orientation disorder, as well as leaflet rupture.

инфекционный эндокардитмакрофагивоспалениесканирующая электронная микроскопиявнеклеточный матриксinfective endocarditismacrophagesinflammationscanning electron microscopyextracellular matrixReferencesYang E, Frazee BW. Infective Endocarditis. Emerg Med Clin N Am. 2018;36(4):645-63. doi:10.1016/j.emc.2018.06.002.Yang E, Frazee BW. Infective Endocarditis. Emerg Med Clin N Am. 2018;36(4):645-63. doi:10.1016/j.emc.2018.06.002.Cahill TJ, Prendergast BD. Infective endocarditis. Lancet. 2016;387(10021):882-93. doi:10.1016/S0140-6736(15)00067-7.Cahill TJ, Prendergast BD. Infective endocarditis. Lancet. 2016;387(10021):882-93. doi:10.1016/S0140-6736(15)00067-7.Guerrero MLF, Alvarez B, Manzarbeitia F, et al. Infective endocarditis at autopsy: a review of pathologic manifestations and clinical correlates. Medicine (Baltimore). 2012;91(3):152-64. doi:10.1097/MD.0b013e31825631ea.Guerrero MLF, Alvarez B, Manzarbeitia F, et al. Infective endocarditis at autopsy: a review of pathologic manifestations and clinical correlates. Medicine (Baltimore). 2012;91(3):152-64. doi:10.1097/MD.0b013e31825631ea.Sun BJ, Choi SW, Park KH, et al. Infective endocarditis involving apparently structurally normal valves in patients without previously recognized predisposing heart disease. J Am Coll Cardiol. 2015;65(3):307-9. doi:10.1016/j.jacc.2014.10.046.Sun BJ, Choi SW, Park KH, et al. Infective endocarditis involving apparently structurally normal valves in patients without previously recognized predisposing heart disease. J Am Coll Cardiol. 2015;65(3):307-9. doi:10.1016/j.jacc.2014.10.046.Liesman RM, Pritt BS, Maleszewski JJ, et al. Laboratory diagnosis of infective endocarditis. J Clin Microbiol. 2017;55:2599-608. doi:10.1128/JCM.00635-17.Liesman RM, Pritt BS, Maleszewski JJ, et al. Laboratory diagnosis of infective endocarditis. J Clin Microbiol. 2017;55:2599-608. doi:10.1128/JCM.00635-17.Iung B, Duval X. Infective endocarditis: innovations in the management of an old disease. Nat Rev Cardiol. 2019;16(10):623-35. doi:10.1038/s41569-019-0215-0.Iung B, Duval X. Infective endocarditis: innovations in the management of an old disease. Nat Rev Cardiol. 2019;16(10):623-35. doi:10.1038/s41569-019-0215-0.Lamas CC, Fournier PE, Zappa M, et al. Diagnosis of blood culture-negative endocarditis and clinical comparison between blood culture-negative and blood culture-positive cases. Infection. 2016;44(4):459-66. doi:10.1007/s15010-015-0863-x.Lamas CC, Fournier PE, Zappa M, et al. Diagnosis of blood culture-negative endocarditis and clinical comparison between blood culture-negative and blood culture-positive cases. Infection. 2016;44(4):459-66. doi:10.1007/s15010-015-0863-x.Lepidi H, Durack DT, Raoult D. Diagnostic methods current best practices and guidelines for histologic evaluation in infective endocarditis. Infect Dis Clin N Am. 2002;16(2):339-61. doi:10.1016/s0891-5520(02)00005-3.Lepidi H, Durack DT, Raoult D. Diagnostic methods current best practices and guidelines for histologic evaluation in infective endocarditis. Infect Dis Clin N Am. 2002;16(2):339-61. doi:10.1016/s0891-5520(02)00005-3.Mukhamadiyarov RA, Kutikhin AG. Backscattered scanning electron microscopy approach for assessment of microvessels under conditions of normal microanatomy and pathologica neovascularization. Bull Exp Biol Med. 2020;169;(4):525-30. doi:10.1007/s10517-020-04927-1.Mukhamadiyarov RA, Kutikhin AG. Backscattered scanning electron microscopy approach for assessment of microvessels under conditions of normal microanatomy and pathologica neovascularization. Bull Exp Biol Med. 2020;169;(4):525-30. doi:10.1007/s10517-020-04927-1.Holland TL, Baddour LM, Bayer AS, et al. Infective endocarditis. Nat Rev Dis Primers. 2016;2:16059. doi:10.1038/nrdp.2016.59.Holland TL, Baddour LM, Bayer AS, et al. Infective endocarditis. Nat Rev Dis Primers. 2016;2:16059. doi:10.1038/nrdp.2016.59.Мухамадияров Р.А., Рутковская Н.В., Мильто И.В. и др. Клеточный состав экс-плантированных биопротезов клапанов сердца при инфекционном эндокардите. Архив патологии. 2019;81(6):16-23. doi:10.17116/patol20198106116.Mukhamadiyarov RA, Rutkivskaya NV, Mil'to IV, et al. The cellular composition of bioprosthetic heart valves explanted from patients with infective endocarditis. Archive of Pathology = Arkhiv Patologii. 2019;81(6):16-23. (In Russ.)Collins J, Zhang Y, Burke A. Pathologic findings in native infective endocarditis. Pathol Res Pract. 2014;210(12):997-1004. doi:10.1016/j.prp.2014.04.024.Collins J, Zhang Y, Burke A. Pathologic findings in native infective endocarditis. Pathol Res Pract. 2014;210(12):997-1004. doi:10.1016/j.prp.2014.04.024.Skowasch D, Steinmetz M, Nickenig G, et al. Is the degeneration of aortic valve bioprostheses similar to that of native aortic valves? Insights into valvular pathology. Expert Rev Med Devices. 2006;3(4):453-62. doi:10.1586/17434440.3.4.453.Skowasch D, Steinmetz M, Nickenig G, et al. Is the degeneration of aortic valve bioprostheses similar to that of native aortic valves? Insights into valvular pathology. Expert Rev Med Devices. 2006;3(4):453-62. doi:10.1586/17434440.3.4.453.Аль-Ганади А. А., Гриценко В. В., Зуева Е. Е. и др. Значение исследования функции эндотелия в диагностике и оценке эффективности лечения инфекционного эндокардита. Вестник хирургии. 2008;167(4):21-5.Al'-Ganadi AA, Gricenko VV, Zueva EE, et al. The value of the study of endothelial function in the diagnosis and assessment of the effectiveness of treatment of infective endocarditis. Vestnik hirurgii. 2008;167(4):21-5. (In Russ.)Oberbach A, Friedrich M, Lehmann S, et al. Bacterial infiltration in structural heart valve disease. J Thorac Cardiovasc Surg. 2020;159(1):116-24.e4. doi:10.1016/j.jtcvs.2019.02.019.Oberbach A, Friedrich M, Lehmann S, et al. Bacterial infiltration in structural heart valve disease. J Thorac Cardiovasc Surg. 2020;159(1):116-24.e4. doi:10.1016/j.jtcvs.2019.02.019.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.