Sirds vārsti

Agrāk tika uzskatīts, ka visi sirds vārsti ir vienkāršas struktūras, kuru ieguldījums vienvirziena asinsritē ir vienkārši pasīva kustība reakcijā uz spiediena gradientu. Šī "pasīvo struktūru" izpratne radīja "pasīvo" mehānisko un bioloģisko vārstu aizstājējus.

Tagad kļūst skaidrs, ka sirds vārstiem ir sarežģītāka struktūra un funkcijas. Tādēļ "aktīvās" sirds vārstuļa aizstājēja izveide liecina par būtisku tā struktūras un funkcijas līdzību ar dabisku sirds vārstuļu, kas ilgtermiņā ir diezgan iespējama audu inženierijas attīstības rezultātā.

Sirds vārstuļi veidojas no mešenhimīda audu embrionālajiem pumpuriem endokarda ievietošanas laikā. Šajā procesā morfoģenēzes veidojas atrioventrikulāoro kanālā (trikuspidālā un mitrālā vārsti cerdechnye) un kambara izplūdes trakta (aortas un pulmonic vārsti cerdechnye).

[1], [2], [3], [4], [5]

Kā tiek sakārtoti sirds vārsti?

Asiņu piegādes vārstu sākumā sākās Lūsčka (1852), izmantojot sirds trauku ar kontrastējošu masu injekciju. Viņš atrada daudzus asinsvadus aortas un plaušu artērijas atrioventrikulāro un puslampas vārstuvērienās. Tomēr vairākās rokasgrāmatas par patoloģisku anatomijas un histoloģijas bija pazīmes, ka nepārstrādātos cilvēka sirds vārstuļi nesatur nekādus asinsvadā un tā parādās tikai vārstiem dažādos patoloģiskiem procesiem - aterosklerozi dažādas etioloģijas un endokardīts. Informācija par asinsvadu trūkumu galvenokārt balstījās uz histoloģiskiem pētījumiem. Tika pieņemts, ka vārstu brīvā daļā bez asinsvadiem to barošana notiek, filtrējot šķidrumu no asins plazmas, kas slaucīja vārstus. Tika novērots dažu kuģu un šķērssavienoto muskuļu audu iekļūšana vārstu un cīpslas akordu pamatnē.

Tomēr, kad injicēšanas sirds asinsvados dažādu krāsvielu (karkass ar želatīnu, bismuta želatīns ūdens suspensijas melnu tušu, šķīdumi Carmine vai trypan Blue), tika konstatēts, ka tvertnes iekļūt antrioventrikulāra cerdechnye vārsti, aortas un plaušu artēriju kopā ar sirds muskuļu audu , nedaudz nesasniedzot lapas brīvo malu.

Atrioventrikulārā vārstuļu vārstu mazajā šķiedrajā saistaudu vidū tika konstatēti atsevišķi galvenie asinsvadi, kas anastomozē ar virkni atdalītu sirds šķērsenisko muskuu audu zonu.

Lielākais asinsvadu skaits atradās pie pamatnes un salīdzinoši mazāk - šo vārstu brīvā daļā.

Saskaņā ar KI Kulchitsky et al. (1990), mitrālajā vārstī ir atrodams lielāks arteriālo un venozo trauku diametrs. Šīs vārsta vārstu pamatnes pamatā galvenokārt ir galvenie tvertnes ar šaurulveida kapilāru tīklu, kas iekļūst vārsta pamatdaļā un aizņem 10% no tās platības. Trīskāršajā vārstī arteriālajiem traukiem ir mazāks diametrs nekā mitrālajā vārstam. Šīs vārsta vārstiem galvenokārt ir izkaisīti tipa asinsvadi un relatīvi platas asins kapilāru cilpas. Mitrālā vārsta priekšpusē intensīvāk tiek plūst asins, trikusputnu vārsta priekšējos un aizmugurējos vārstus, kuriem ir galvenā slēgšanas funkcija. Arteriālo un venozo trauku diametru attiecība no pieaugušo cilvēku sirds atrioventrikulārajiem vārstiem ir 1: 1,5. Kapilārās cilpas ir daudzstūrainas un atrodas perpendikulāri vārsta aizbāžņu pamatnei. Kuģi veido plakanu tīklu, kas atrodas zem endīta ar atriāla pusi. Asinsvadus var atrast arī cīpslāņu akordos, kur tie iekļūst no taisnā un kreisā kambara papillāru muskuļiem līdz pat 30% no cīpslāņu akordu garuma. Daudzus asinsvadus veido izliektas cilpas cilts akordu pamatnē. Aortas un plaušu stumbra sirds vārsti asins piegādei būtiski atšķiras no atrioventrikulārā. Galvenokārt salīdzinoši mazākā diametra trauki atbilst aortas un plaušu vārstu puslunaru vārstu pamatnei. Šo kuģu īsās filiāles pārtraucas neregulāras ovālas un daudzstūra formas kapilārās cilpās. Tās atrodas galvenokārt pie pusliemeņu spārnu pamatnes. Arī vēnu asinsvadi aortas un plaušu artērijas vārstu pamatnē ir mazāka diametra nekā atrioventrikulārā vārstuļa pamatnē. Arteriālo un venozo trauku diametru attiecība starp aortas vārstiem un plaušu artēriju no pieaugušo cilvēku sirds ir 1: 1,4. No lielākiem kuģiem īsās sānu filiāles izzūd, beidzot ar nepareiza ovāla un daudzstūra formas kapilāriem.

Ar vecumu ir nocietinājusies saistaudu šķiedrām, piemēram, kolagēna un elastīna, kā arī samazinot skaitu vaļēju šķiedrveida neregulāras saistaudu attīsta atlokus audi skleroze atrioventrikulārā vārstu un lapiņas no pusmēness- vārstiem aortas un plaušu artērija. Reduced garums šķiedras ventiļu sirds šķērssvītrotie muskuļu audu un līdz ar to samazina tā daudzumu un skaitu iekļūst sirds vārstuļi asinsvadus. Saistībā ar šīm izmaiņām cerdechnye vārstiem zaudē savas elastīgās un elastīgās īpašības, kas ietekmē aizvēršanas mehānismu vārstiem un hemodinamiku.

Sirds vārstuļi ir limfas kapilāros tīkli un neliels skaits limfas kuģu, kas aprīkoti ar vārstiem. Vārstu limfas kapilāriem ir raksturīgs izskats: to lūmenis ir ļoti neregulārs, tas pats kapilārs dažādās vietās ir atšķirīgs diametrs. Vairāku kapilāru krustojumā veidojas paplašinājumi, dažādu formu lakūnas. Tīkla cilpas bieži ir neregulāras daudzstūrainas, retāk ovālas vai apaļas formas. Bieži vien limfas tīklu cilpas nav aizvērtas, un limfas kapilāri beidzas akli. Limfātiskās kapilārās cilpas biežāk novirza virzienā no vārsta brīvās malas līdz pamatnei. Vairākos gadījumos atrioventrikulārā vārsta ventiļos tika konstatēts divu slāņu limfātisko kapilāru tīkls.

Endokarda nervu pietūkumi atrodas dažādos slāņos, galvenokārt pēc endotēlija. Vārtu aizbāžņu brīvā malā nervu šķiedras atrodas galvenokārt radializē, savienojot ar cīpslāņu akordiem. Vārstu pamatne tuvāk ir liela pinuma pinuma plūsma, kas savienojas ar šķiedru gredzenu savienojumu. Uz puslūklu vārstiem endokardijas nervu tīkls ir retāk sastopams. Vārstu piestiprināšanas vietā tas kļūst biezs un daudzslāņu.

Sirds vārstuļu šūnu struktūra

Vārsta intersticiālas šūnas, kas atbildīgas par vārsta struktūras uzturēšanu, ir iegarenas formas ar lielu skaitu plānu procesu, kas stiepjas pa visu vārsta matricu. Ir divas vārstu intersticiālu šūnu populācijas, kas atšķiras pēc morfoloģijas un struktūras; dažiem ir kontrakcijas īpašības un to raksturo kontrakta fibrilu klātbūtne, citi ir sekretariālas īpašības un labi attīstīta endoplazmas retikulum un Golgi aparāts. Saraušanās funkcija pretojas hemodinamiku spiedienu uztur un turpmāku papildināšanu gan sirds un skeleta muskuļa saraušanās olbaltumvielas, kas ietver smago ķēdi alfa- un beta-myosin un dažādas izoformu troponīna. Sirds vārstuļa vārsta kontrakcija tika parādīta, reaģējot uz vairākiem vasoaktīviem līdzekļiem, kas liecina par bioloģiskā stimula koordinējošo darbību veiksmīgai vārsta darbībai.

Intersticiālas šūnas ir arī vajadzīgās struktūru reduktīvās sistēmas sastāvdaļas, piemēram, sirds vārstuļi. Vārstu nepārtraukta kustība un ar to saistītā saistaudu deformācija rada bojājumus, ko vārstu intersticiālas šūnas reaģē, lai saglabātu vārsta integritāti. Atveseļošanas process ir vitāli nepieciešams vārsta normālai darbībai, un šo šūnu trūkums mākslīgo vārstu mūsdienu modeļos, iespējams, ir faktors, kas veicina strukturālos bojājumus bioprostēzēm.

Svarīgs virziens intersticiālu šūnu pētīšanā ir mijiedarbības pētījums starp tām un apkārtējo matricu, ko veicina molekulu fokusa adhēzija. Fokālās saites ir specializētas šūnu-matrices mijiedarbības, kas saistās ar šūnu citoslēgu ar matrices proteīniem, izmantojot integrīnus. Tās darbojas arī kā signālu vietas transdukcijai, pārsūtot mehānisko informāciju no ekstracelulāro matricas, kas var izraisīt atbildes, tostarp, bet ne tikai, šūnu adhēziju, migrāciju, augšanu un diferenciāciju. Izpratne par vārstuļu intersticiālu šūnu šūnu bioloģiju ir būtiska, lai izveidotu mehānismus, ar kuru palīdzību šīs šūnas mijiedarbojas savā starpā un ar vidi, lai šo funkciju varētu reproducēt mākslīgos vārstus.

Saistībā ar attīstību daudzsološs platību audu inženierzinātņu sirds vārstuļa pētniecības interstitsiapnyh šūnas tiek veikta, izmantojot dažādas metodes. Pēc apstiprinājis ANOTĀCIJA Šūnas skelets šūnu krāsošanas vimentin, desmin, troponīna, alfa-aktīna un miozīna gludo muskuļu smagās ķēdes alfa un beta-myosin gaismas ķēdes-2 sirds myosin, alfa un beta-tubulīna. Kontraktilitāte šūnas apstiprināja, pozitīvi reaģēt uz epinefrin, angiotensīna II, bradikinīna, carbachol, kālija hlorīds, endotēlija I. Cellular funkcionāla saistība noteikta un pārbaudīta rievām mijiedarbību karboksiflyuorestseina mikroinjekcijas. Matrica sekrēcija uzstādīta krāsošanu II propil-4-hidroksilāze / tipa kolagēna, fibronektīna, hondroitīna sulfātu, laminin. Inervācija ir uzstādīts tuvu motors nervu galiem, kas ietekmē aktivitāti neiropeptīdu Y tirozīna hidroksilāzes, acetilholīna, vazoaktīvs zarnu polipeptīda, kas P vielas, kaptsitonin gēnu saistīto peptīdu. Mitogēno faktori novērtēti iedzimta trombocītu augšanas faktora, pamata fibroblastu augšanas faktora, serotonīna (5-HT). Fibroblasti pētīta iespiestās šūnas ir raksturīga ar nepilnīgu bazālo membrānu, ilgi, plānas citoplazmas procesi tuvu savienojums ar matricu, labi attīstīts aptuvenu endoplazmiskās retikulas un Goldži aparātu, bagātību microfilaments, veidojot lipīgu saiti.

Valvulas endokarda šūnas veido funkcionālu atrombogēnu aploksni ap katru sirds vārstuļu, kas līdzinās asinsvadu endotēlijam. Plaši pielietota vārstu nomaiņas metode novērš endokarda aizsargfunkciju, kas var izraisīt trombocītu un fibrīna nogulsnēšanos uz mākslīgo vārstuļu, bakteriālas infekcijas un kalcifikācijas audos. Vēl viena iespējamā šūnu funkcija ir regulējamā apakšstilbu intersticiālu šūnas, kas līdzinās gludu muskuļu šūnu regulēšanai endotēlijā. Komplicēta mijiedarbība pastāv starp endotēliju un blakus esošajām šūnām, ko daļēji mediē endotēlija šūnu sekrēti šķīstošie faktori. Šīs šūnas veido milzīgu virsmu, kas ir pārklāta ar mikroaugu uz luminal pusē, tādējādi palielinot ekspozīciju un iespējamo mijiedarbību ar cirkulējošās asins vielmaiņas vielām.

Endotēlija bieži parāda morfoloģiskās un funkcionālās atšķirības, ko bīdes stresu, ko izraisa pie asinsvadu sieniņu notiek kustību asins laikā, un tas pats attiecas uz vārsta endokarda šūnas saņem gan gari un daudzstūra forma. Izmaiņas struktūrā šūnas var rasties sakarā ar darbības vietējo hemodinamika ANOTĀCIJA Šūnas skelets komponentu vai sekundāro ietekmi, ko izraisa izmaiņas pamatā ārpusšūnu matricē. Uz Ultrastrukturāli līmeņa vārsta endokarda šūnām starpšūnu obligācijas plazmas burbuļi aptuvenu endoplazmatiskais tīkls un Goldži komplekss. Neskatoties uz to, ka tie ražo von Villebranda faktoru, gan in vivo un in mākslīgā vidē, tām trūkst teļu WEIBEL-Palade (specifiski granulas, kas satur fon Villebranda faktora), kas ir organoīdi konkrēti uz asinsvadu endotēlija šūnām. Valvulārās endokardijas šūnas raksturo spēcīgi locīši, funkcionālo plaisu mijiedarbība un pārklājumi ar marginālu krokām.

Endokarda šūnas saglabā savu metabolisko aktivitāti pat in vitro: radīt Villebranda faktoru, prostaciklīna, slāpekļa oksīda sintāzes izstāžu aktivitāti angiotenzīnu konvertējošā enzīma, stingri izolēts adhēzijas molekulu ICAM-1 un Elam-1, kas ir kritisks par saistīšanos ar mononukleāriem attīstībā imūnās atbildes reakciju. Visi šie marķieru jāiekļauj audzēšanas ideālu šūnu kultūrā, lai radītu mākslīgu vārstu ar audu inženierijas, bet Imūnstimulējoša potenciāls vārstu endokarda šūnas paši var ierobežot to izmantošanu.

Ārpusšūnas Metrix sirds vārsts sastāv no šķiedraina kolagēna un elastīna makromolekulas proteoglikānu un glikoproteīnu. Kolagēns ir - 60% vārsta sausā svara, elastīna - 10% un proteoglikānu - 20%. Kolagēna sastāvdaļa nodrošina vārstu pamatmehānisko stabilitāti, un to attēlo kolagēni I (74%). II (24%) un V (2%). Kolagēnas šķiedru ķekarus ieskauj elastīna apvalks, kas savstarpēji mijiedarbojas. Glikozaminoglikānu sānu ķēdēm proteoglikānu molekulas mēdz veidot gelu līdzīga viela, kurā citas molekulas mijiedarbojas, veidojot pastāvīgu matricas starpsavienojumi un citas sastāvdaļas tiek deponēts. Glikozaminoglikānu cilvēka sirds vārstuļa sastāv galvenokārt no hialuronskābes, mazākā mērā - no dermatāna sulfāta, hondroitīns-4-sulfāts un hondroitīna-6-sulfate, ar vismaz heparāna sulfātu. Remodeling un atjaunināšana matrica audi tiek regulēts ar matrices metālproteināzes (MMP) un to audu inhibitori (ti). Šīs molekulas ir iesaistīts arī plašu fizioloģisko un patoloģisko procesu Daži metālproteināzes, tai skaitā intersticiālu kolagenāzes (MMP-1, MMP-13) un gelatinases (MMP-2, MMP-9) un to audu inhibitori (TI-1, piec- 2, TI-3), ir atrodami visos sirds vārstuļos. Metālproteināzes ražošanas pārblīvēšana ir raksturīga sirds vārstuļa patoloģiskajiem stāvokļiem.

[6], [7], [8], [9], [10], [11], [12], [13], [14], [15], [16]

Sirds vārsti un to morfoloģiskā struktūra

Sirds vārstuļi sastāv no trim morfoloģiski atšķirīgiem un funkcionāli nozīmīgiem vārstuļa matricas slāņiem - šķiedru, pūkām un ventrikulāriem.

Šķiedru slānis veido vārsta aizvaru, kas sastāv no kolagēna šķiedru slāņiem, slodzes necaurlaidīgu rāmi. Šīs šķiedras ir novietotas radializē kroku formā, lai varētu sablīvēt arteriālos vārstus. Šķiedru slānis atrodas pie šo vārstu izejas ārējās virsmas. Atrioventrikulāro vārstu šķiedru slāņi kalpo kā cīpslu akordu kolagēna staru turpinājums. Tas atrodas starp sūkļa (ieejas) un sirds kambaru (izejas) slāņiem.

Starp šķiedru un sirds kambariem ir spongy slānis (spongiosa). Spongijas slānis sastāv no slikti organizētiem saistaudiem viskozā vidē. Šī slāņa dominējošās matricas sastāvdaļas ir proteoglikāni ar patvaļīgi orientētu kolagēnu un plāniem elastīna slāņiem. Proteoglikānu molekulu sānu ķēdēm ir spēcīgs negatīvs uzlādes līmenis, kas ietekmē to augstu spēju saistīties ar ūdeni un veido porainu matrices gēlu. Spongijas matrices slānis samazina sirds vārstuļu vārstu mehānisko spriedzi un saglabā to elastību.

Ventrikula slānis ir daudz plānāks nekā citi, un tā ir bagāta ar elastīgām šķiedrām, kas ļauj audiem izturēt pastāvīgu deformāciju. Elastīnam ir pūkaina struktūra, kas ieskauj un savieno kolagēna šķiedras un nodrošina to uzturēšanu neitrālā salocītā stāvoklī. Ieplūdes vārsts slānis (kambaru - par artēriju vārstu un sūklis - par atrioventrikulāro) satur vairāk elastīnu nekā produkciju, kas paredz ūdens mīkstināšanai āmuru noslēguma atlokiem laikā. Šī attiecība starp kolagēnu un elastīnu ļauj vārstu paplašināšanu līdz 40% bez pastāvīgas deformācijas. Zem nelielas slodzes ietekmes šī slāņa kolagēna struktūras ir orientētas uzlādēšanās virzienā, un tās izturība pret slodzes pieaugumu palielinās.

Tādējādi sirds vārstuļu ideja kā dobuma endokarda dublēšanās ir ne tikai vienkāršota, bet arī faktiski nepareiza. Sirds vārsti ir orgāns ar sarežģītu struktūru, ieskaitot strīda muskuļu šķiedras, asins un limfas asinsvadus, kā arī nervu elementus. Gan to konstrukcijā, gan darbībā vārsti veido vienotu veselumu ar visām sirds struktūrām. Vārsta normālās funkcijas analīzē jāņem vērā tā šūnu struktūra, kā arī mijiedarbība starp šūnām starp tām un matricu. No šādiem pētījumiem gūtās zināšanas noved pie ventiļu nomaiņas izstrādes un izstrādes, izmantojot audu inženieriju.