CC BY
3
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
Диэпокси-обработанный кондуит из яремной вены быка для протезирования легочной артерии
Для корреспонденции: Наталия Романовна Ничай, п nichav@meshalkin.ru
Поступила в редакцию 31 октября 2022 г. Исправлена 25 ноября 2022 г. Принята к печати 28 ноября 2022 г.
Цитировать: Ничай Н.Р., Журавлева И.Ю., Кулябин Ю.Ю., Зыков И.С., Бояркин Е.В., Малахова О.Ю., Кузнецова Е.В., Тимченко Т.П., Русакова ЯЛ., Мурашов И.С., Докучаева А.А., Богачев-Прокофьев А.В. Диэпокси-обработанный кондуит из яремной вены быка для протезирования легочной артерии. Патология кровообращения и кардиохирургия. 2022;26(4):19-32. https://dx.doi.org/ 10.21688/1681-3472-2022-4-19-32
Финансирование
Исследование выполнено в рамках проекта № 22-25-20102 (соглашение № 22-25-20102 от 22.03.2022 г. с Российским научным фондом и соглашение № р-29 от 06.04.2022 г. с министерством науки и инновационной политики Новосибирской области).
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Вклад авторов
Концепция и дизайн работы: Н.Р. Ничай,
И.Ю. Журавлева, А.В. Богачев-Прокофьев
Сбор и анализ данных: Н.Р. Ничай, Ю.Ю. Кулябин,
И.С. Зыков, Е.В. Бояркин, О.Ю. Малахова,
Е.В. Кузнецова, Т.П. Тимченко, ЯЛ. Русакова,
И.С. Мурашов, А.А. Докучаева
Статистическая обработка данных:
Н.Р. Ничай, И.Ю. Журавлева
Написание статьи: Н.Р. Ничай, И.Ю. Журавлева,
Ю.Ю. Кулябин, И.С. Зыков, Е.В. Бояркин, О.Ю. Малахова,
Т.П. Тимченко, Я.Л. Русакова, И.С. Мурашов, А.А. Докучаева
Исправление статьи: Н.Р. Ничай, И.Ю. Журавлева,
Ю.Ю. Кулябин, А.А. Докучаева, А.В. Богачев-Прокофьев
Утверждение окончательного варианта статьи:
все авторы
ORCID Ю
Н.Р. Ничай, https://orcid.org/0000-0002-1763-9535 И.Ю. Журавлева, https://orcid.org/0000-0002-1935-4170 Ю.Ю. Кулябин, https://orcid.org/0000-0002-2361-5847 И.С. Зыков, https://orcid.org/0000-0001-6253-9026
Н.Р. Ничай 1, 2, И.Ю. Журавлева 1, Ю.Ю. Кулябин 1, И.С. Зыков 1, Е.В. Бояркин 1, О.Ю. Малахова 1, Е.В. Кузнецова 1, Т.П. Тимченко 1, Я.Л. Русакова 1, И.С. Мурашов 1, А.А. Докучаева 1, А.В. Богачев-Прокофьев 1
1 Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр имени академика Е.Н. Мешалкина» Министерства здравоохранения Российской Федерации, Новосибирск, Российская Федерация
2 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Новосибирский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, Новосибирск, Российская Федерация
Аннотация
Цель. Оценить эффективность и работоспособность кондуита из диэпокси-обработанной яремной вены быка в эксперименте на крупных лабораторных животных в течение 6 мес.
Методы. Тринадцать кондуитов из обработанной диэпок-сидом яремной вены быка имплантировали в позицию легочной артерии молодым мини-свиньям. Во время наблюдения функцию кондуита оценивали с помощью чреспищеводной эхокардиографии. Через 6 мес. животных выводили из эксперимента и проводили гистологическое исследование эксплантированных кондуитов. Результаты. Все кондуиты успешно имплантировали без хирургических осложнений. Все животные дожили до окончания периода наблюдения. Через 6 мес. у пяти из них отметили увеличение градиента на кондуите: причинами были несоответствие размеров кондуит - легочная артерия (п = 1), дистальный стеноз кондуита (п = 2), эндокардит (п = 2). За время наблюдения не выявили значительного роста регургитации на клапане или тромбоза кондуита. В кондуитах без дисфункции полностью сохранилась структура стенок и створок. Тонкий слой фиброзной ткани покрывал внутреннюю стенку кондуита с полной эн-дотелизацией поверхности. Дегенеративных изменений, кальцификации или воспалительных клеток в стенке или створках кондуита не было. Пролиферация неоинтимы без отложения кальция наблюдалась в двух кондуитах с ди-стальным стенозом. В адвентиции выявлены воспалительные клетки, состоящие из многоядерных макрофагов, лимфоцитов и гистиоцитов. В медии и интиме этих кондуитов воспалительная реакция отсутствовала, створки были не изменены.
Диэпокси-обработанный кондуит из яремной вены быка для протезирования легочной артерии
Е.В. Бояркин, https://orcid.orq/0000-0002-0938-291X О.Ю. Малахова, https://orcid.orq/0000-0002-0903-9302 Е.В. Кузнецова, https://orcid.orq/0000-0001-5417-6624 Т.П. Тимченко, https://orcid.orq/0000-0002-1812-2845 ЯЛ. Русакова, https://orcid.orq/0000-0003-1994-5787
© Ничай Н.Р., Журавлева И.Ю., Кулябин Ю.Ю., Зыков И.С., Бояркин Е.В., Малахова О.Ю., Кузнецова Е.В., Тимченко Т.П., Русакова Я.Л., Мурашов И.С., Докучаева А.А., Богачев-Прокофьев А.В., 2022
Заключение. Кондуиты из диэпокси-обработан-ной яремной вены быка продемонстрировали приемлемую эффективность, хорошую эндотелизацию, низкую склонность к тромбообразованию и накоплению кальция в стенке и створках. Ключевые слова: диэпоксид; легочный кондуит; реконструкция пути оттока из правого желудочка; яремная вена быка
Введение
Клапаносодержащие кондуиты часто применяют для реконструкции выходного тракта правого желудочка. Кондуит Contegra (Medtronic, Миннеаполис, США), изготовленный из обработанной глута-ровым альдегидом (ГА) яремной вены быка, широко используют в качестве протеза для восстановления пути оттока из правого желудочка в легочную артерию (ЛА). В ряде исследований показано, что результаты имплантации такого кондуита сравнимы с использованием легочных гомографтов [1-3]. К преимуществам ксенографта относят наличие трехстворчатого клапана, а свойства венозной стенки делают его пригодным для применения в условиях низкого давления. Еще один плюс — широкий диапазон размеров, особенно небольшого диаметра. Однако материал подвержен кальцификации, тромбозам, а также неоинтимальной пролиферации с формированием дистальных стенозов и прогрес-сированием регургитации на клапане из-за дилата-ции кондуита, что ограничивает его эффективность [1; 3-7]. Показано, что такие кондуиты более склонны к развитию инфекционного эндокардита, чем го-мографты и некоторые биопротезы [2; 8; 9].
Одной из основных причин дегенеративных изменений стенки и створок указанного кондуита является использование ГА для консервации биоматериала. К недостаткам обработки ГА относят ци-тотоксичность, раннюю кальцификацию, предрасположенность к неоинтимальной пролиферации и тромбозам [10-13]. По сравнению с ГА, обработка эпоксидными соединениями значительно снижает степень накопления кальция, иммуногенность и цитотоксичность биоматериала при незначительном влиянии на механические свойства ткани [10; 14-18]. В предыдущем клиническом исследовании мы получили большую свободу от дисфункции кондуита и более низкую склонность к неоинтимальной пролиферации и тромбозам в группе ксенопери-
кардиальных кондуитов, обработанных диэпоксид-ным соединением (диэпоксид, ДЭ), по сравнению с группой протезов, консервированных ГА [19]. Мы предположили, что изменение способа консервации бычьей яремной вены может улучшить долговечность клапаносодержащего ксенографта.
В этом исследовании мы оценили эффективность и работоспособность кондуита из обработанной ДЭ бычьей яремной вены (ДЭ-ЯВ) в позиции ЛА в эксперименте на крупных лабораторных животных в течение 6-месячного периода наблюдения.
Методы
Дизайн исследования
Исследование одобрено локальными экспертным и этическим комитетами ФГБУ «НМИЦ им. ак. Е.Н. Ме-шалкина» Минздрава России. Все экспериментальные процедуры проводились в соответствии с международными рекомендациями и российскими нормативно-правовыми документами.
В исследование включили 13 здоровых животных (ювенильные мини-свиньи ИЦиГ [20], Институт цитологии и генетики СО РАН, Новосибирск, Россия) массой 34-78 кг (табл. 1). Всем испытуемым выполнили протезирование ЛА кондуитом из ДЭ-ЯВ в условиях искусственного кровообращения. Период наблюдения составил 6 мес.
Кондуиты
Для изготовления кондуитов биоматериал забирали у здоровых животных сразу после забоя. Перед консервацией отобранные клапаносодержащие сегменты яремной вены тщательно очищали от окружающих тканей, несколько раз промывали стерильным раствором 0,9% NaCl (рис. 1А, 1B). Состоятельность венозного клапана оценивали гидравлической пробой с дополнительным эндоскопическим контролем (эндоскоп Hopkins, 30°, диаметр 4 мм,
Табл. 1. Пред- и интраоперационные характеристики
Параметр Значение
Мужской/женский пол экспериментального животного, n (%) 6/7 (46,2/53,8)
Вес на момент операции, кг 47 [37,5-58,0]
BSA на момент операции, м2 1,039 [0,894-1,196]
Возраст на момент операции, лет 1 [0,75-1,00]
12 мм 1 (7,7)
Диаметр кондуита из диэпокси-обработанной 14 мм 6 (46,2)
яремной вены быка, n (%) 16 мм 4 (30,8)
18 мм 2 (15,4)
D/BSA, мм/м2 14,89 [12,28-15,66]
Тип канюляции, n (%) центральная 8(61,5)
периферическая 5 (38,5)
Длительность искусственного кровообращения, мин 60 [45-65]
Общая длительность искусственной вентиляции легких, ч 5,5 [4,5-6,0]
Примечание. BSA — body surface area, площадь поверхности тела; D — диаметр кондуита. Данные представлены как Me [Q1-Q3] или как n (%).
Karl Storz SE & Co. KG, Туттлинген, Германия) (рис. 1C). Отобранные яремные вены с компетентным клапаном консервировали в течение 14 сут. в 5% буферном (0,05 М фосфатный буфер, рН 7,4) растворе ди-глицидилового эфира этиленгликоля (диэпоксида) с заменой раствора на свежий на 2-е сут. консервации. После консервации кондуиты из ДЭ-ЯВ хранили в герметичной стерильной индивидуальной упаковке в биоцидном растворе (Журавлева И.Ю. Биоцид-ная композиция для асептического хранения консервированного протезного материала из тканей животного происхождения: патент RU 2580621 C1; заявл. 24.11.2014; опубл. 10.04.2016. Режим доступа: https://patents.qooqle.com/patent/RU2580621C1/ru).
Рис. 1. Клапаносодержащий кондуит из яремной вены быка, обработанный диэпоксидом: внешний вид кондуита (А); трехстворчатый клапан из ди-эпокси-обработанной яремной вены быка (B); закрытый трехстворчатый клапан из диэпокси-обработанной яремной вены быка при гидравлической пробе с эндоскопическим контролем (эндоскоп Hopkins, 30°, диаметр 4 мм, Karl Storz SE & Co. KG, Туттлинген, Германия) (С)
Имплантация кондуитов
Анестезиологическое обеспечение. Анестезиологическое обеспечение на всех этапах осуществляли совместно врач-анестезиолог и ветеринарный врач, имеющие квалификацию по GLP (Good Laboratory Practice). Все анестезиологические манипуляции проводили в специализированной ветеринарной операционной в условиях общей комбинированной анестезии с соблюдением правил асептики и антисептики.
Накануне операции животных осматривал ветеринарный врач. За 12 ч до вмешательства им давали доступ только к воде, лишая корма. За 1 ч до
Диэпокси-обработанный кондуит из яремной вены быка для протезирования легочной артерии
Рис. 2. Имплантация кондуита из яремной вены быка, обработанной диэпоксидом, в легочную позицию: периферическая канюляция шейных сосудов (А); левосторонняя торакотомия, мобилизация ствола легочной артерии (В); окончательный вид после имплантации (С)
Примечание. 1 — нативная легочная артерия, 2 — кондуит из яремной вены быка, обработанной диэпоксидом.
операции после подтверждения удовлетворительного состояния животного проводили премедика-цию: Золетил-100 (Zoletil-100, Virbac Santé Animale, Франция) 5-7 мг/кг внутримышечно в область основания уха. При достижении целевого уровня седа-ции испытуемых транспортировали в помещение предоперационной подготовки, где осуществляли санитарно-гигиеническую обработку операционного поля. Затем на каталке транспортировали в операционную, фиксировали на операционном столе в положении лежа на спине.
Индукцию анестезии проводили внутривенным введением фентанила 0,005% (0,006-0,008 мг/кг), пропофола (4-6 мг/кг) и пипекурония бромида (0,10-0,15 мг/кг). После интубации трахеи начинали искусственную вентиляцию легких аппаратом JulianPIus (Draeger, Любек, Германия): дыхательный объем 6-8 мл/кг, положительное давление в конце выдоха 8 см H2O, О2 50 об.%, PaCO2 поддерживали на уровне 36-43 мм рт. ст. Дальнейшую анестезию продолжали ингаляцией севорана 2-4 об.% и бо-люсным введением фентанила 0,001-0,002 мг/кг каждые 20 мин. Венозный катетер и артериальную линию устанавливали в бедренную вену и бедренную артерию соответственно. Для контроля почасового диуреза устанавливали мочевой катетер.
На этапе искусственного кровообращения анестезию поддерживали внутривенной инфузией пропофола 6-10 мг/кг/ч и болюсным введением фентанила 0,001-0,004 мг/кг каждые 20-30 мин. В постперфузионном периоде при наличии признаков сердечной недостаточности проводили кардио-тоническую поддержку (допамин 2-10 мкг/кг/мин). Антибактериальная профилактика включала 2 г це-фазолина внутривенно.
На этапе окончания операции после наложения кожных швов прекращали подачу севорана. На фоне восстановления самостоятельного дыха-
ния, удовлетворительной оксигенации, стабильной гемодинамики, при отсутствии признаков сердечной недостаточности животное экстубировали, наблюдали в течение 30-60 мин, затем транспортировали в виварий.
Искусственное кровообращение. Перед каню-ляцией магистральных сосудов и началом искусственного кровообращения выполняли системную гепаринизацию (300 Ед/кг) и вводили 5 000 ЕД гепарина в первичный объем заполнения аппарата искусственного кровообращения. Во время искусственного кровообращения активированное время свертывания крови поддерживали на уровне 500-600 с.
Для выполнения экспериментального оперативного вмешательства использовали аппарат искусственного кровообращения МАОиЕТ ИЬ 20 (МАОиЕТ Cardiopulmonary АС, Хирлинген, Германия), терморегулятор ИСи 30 (МАОиЕТ Cardiopulmonary АС, Хирлинген, Германия), оксигенаторы Quadrox (МАОиЕТ Cardiopulmonary АС, Хирлинген, Германия). Объемную скорость перфузии определяли из расчета 60-70 мл/кг/мин. Системное артериальное давление поддерживали на уровне 90-110 мм рт. ст. Для обеспечения адекватного венозного притока использовали вакуумный контроллер венозного оттока УАУй МАОиЕТ И1_ 20 (МАОиЕТ Cardiopulmonary АС, Хирлинген, Германия) с отрицательным давлением -30-50 мм рт. ст. Во время перфузии поддерживали температуру тела в пищеводе 37,0-37,5 °С. Уровень гематокрита был в диапазоне 24-30 %. После деканюляции магистральных сосудов вводили раствор протамина сульфата (300 Ед/кг).
Хирургическая техника. Всех мини-свиней прооперировали через левостороннюю боковую тора-котомию в IV межреберье. После системной гепа-ринизации канюлировали магистральные сосуды и подключали аппарат искусственного кровообра-
щения. Восьми животным канюляцию выполнили через торакотомный доступ: аорту канюлировали ниже перешейка на 5-7 мм, венозные канюли устанавливали в ушко правого предсердия и каудаль-ную полую вену (аналог нижней полой вены человека). В остальных случаях (n = 5) установку венозной и артериальной канюль осуществляли через шейный доступ справа (рис. 2А). Артериальную канюлю устанавливали в общую сонную артерию и проводили до уровня дуги аорты. Для обеспечения венозного оттока канюлю устанавливали через наружную яремную вену и проводили через краниальную полую вену (аналог верхней полой вены человека) и правое предсердие до устья нижней полой вены. Основной этап оперативного вмешательства выполняли в условиях параллельного искусственного кровообращения. После мобилизации ствола ЛА иссекали его участок размером 1,5-2,0 см (рис. 2B). Створки клапана ЛА полностью резецировали. Предварительно отмытый ксенокондуит моделировали нужной длины, иссекая излишки ткани выше и ниже клапана. Проксимальный и дисталь-ный анастомозы формировали с использованием непрерывного обвивного шва нитью 6/0 (PremiCron, B. Braun, Мельзунген, Германия) (рис. 2C).
Во всех случаях выполняли двойной стерилиза-ционный контроль кондуита (после вскрытия стерильной упаковки и непосредственно перед имплантацией).
Послеоперационное ведение животных. В первые 7 дней послеоперационного периода животные получали надропарин кальция (0,3 мл 2 раза в сут.) с последующей антиагрегантной терапией (клопидо-грель 75 мг/сут., ацетилсалициловая кислота 75 мг/сут.) в течение всего периода наблюдения. Для антибио-тикопрофилактики использовали амоксициллин и клавулановую кислоту (8,75 мг/кг; Synulox, Haupt Pharma Latina S.r.L., Италия).
Через 6 мес. животных выводили из эксперимента путем применения сверхтерапевтических доз ти-опентала натрия после предварительной седации (Золетил-100 5-7 мг/кг).
Эхокардиография. Мы оценивали гемодинами-ческие показатели ксенокондуита в непосредственном послеоперационном периоде (0 мес.) и через 3 и 6 мес. после имплантации с помощью чреспи-щеводной эхокардиографии. Перед каждым исследованием животных взвешивали и седировали (Зо-летил-100 5-7 мг/кг). Градиенты давления на уровне проксимального и дистального анастомозов рассчитывали по скорости потока. Недостаточность на клапане кондуита оценивали по шкале от 0 до 3, где
0 — нет или тривиальная, 1 — незначительная, 2 — умеренная, 3 — выраженная.
Макро- и микроскопическая оценка эксплан-тированныхкондуитов. По окончании 6-месячного периода наблюдения животных выводили из эксперимента. Кондуиты из ДЭ-ЯВ эксплантирова-ли и выполняли макроскопическую оценку их стенки, створок, синусов клапана и прилежащих фрагментов нативной ЛА. Эксплантированные кондуиты хранили в 10% забуференном растворе формалина. Для гистологического исследования фрагмент кондуита с клапаном, проксимальным и дисталь-ным анастомозами иссекали на всем протяжении. Перед исследованием ткани обезвоживали и заливали в парафин. Срезы толщиной 3 мкм окрашивали гематоксилин-эозином.
Статистический анализ. Анализ данных выполняли с использованием пакета прикладных программ STATA версии 13.0 (StataCorp LP, Колледж-Стейшн, США). Непрерывные данные описаны как медиана и межквартильный интервал (Ме [Q1-Q3]), категориальные данные — как числовые значения и проценты. Динамику показателя в периоде наблюдения оценивали с использованием непараметрического метода Фридмана (англ. Friedman ANOVA). Для попарного сравнения применяли критерий Вилкок-сона (англ. Wilcoxon matched pairs test) и МакНемара (англ. standart McNemar's test). Значение р < 0,05 считали статистически достоверным.
Для оценки соотношения динамики градиента на кондуите к его размеру в периоде наблюдения использовали показатель D/BSA, где D — диаметр кондуита (мм), BSA (англ. body surface area) — площадь поверхности тела животного (м2). BSA рассчитывали по формуле: 100 х BSA [м2] = 7,98 х BW [кг] 2/3 [21].
Результаты
Все кондуиты успешно имплантировали без ин-траоперационных хирургических осложнений. Все животные дожили до конца периода наблюдения. Через 5,2 и 5,5 мес. у двух из них выявили протезный эндокардит, им проводили антибактериальную и противогрибковую терапию.
Эхокардиография
По мере роста животных и изменения отношения D/BSA в течение периода наблюдения отметили увеличение градиентов как в проксимальном, так и дистальном отделах кондуита (табл. 2). Динамика отношения значения градиента к D/BSA за период наблюдения представлена на рис. 3.
Диэпокси-обработанный кондуит из яремной вены быка для протезирования легочной артерии
U 100
90
м
S «О
7(1
ИТ
ч
т
о M
m
I 40
т
ф
741
m
HI
А 0
х
о
60 so
40 30 20 10
и 100
ср 90
м
S 80
ф
s 70
=у
X
О
^ &Q
m
X
40
X
ai s 30
=1
го ср 20
10
Е 0
ie te м i2
D/BSA, мм/м2
16 14 12
D/BSA, мм/м2
В
Of
м
мм
so
40 30 20 10 о
2
70
so
50 40 30 го
и 100
90
м
S 30
ф
S то
у
Ч
I
О
50
(Z
I
40
I
Ф S 30
ч
ш го
10
F 0
з-
а-, И'
1
— S
16 1J
D/BSA, мм/м2
1Ь 14 12
D/BSA, мм/м2
16 16 14 1Î
D/BSA, мм/м2
D/BSA, мм/м2
D/BSA, мм/м2
50 40
30 20
H
IE 14
D/BSA, мм/м2
Рис. 3. Динамика изменения величины градиента в проксимальном и дистальном отделах кондуита при уменьшении отношения D/BSA в периоде наблюдения: пиковый проксимальный градиент для кондуитов без дисфункции (А); пиковый проксимальный градиент для кондуитов с дисфункцией (B); средний проксимальный градиент для кондуитов без дисфункции (C); средний проксимальный градиент для кондуитов с дисфункцией (D); пиковый дистальный градиент для кондуитов без дисфункции (E); пиковый дистальный градиент для кондуитов с дисфункцией (F); средний дистальный градиент для кондуитов без дисфункции (G); средний дистальный градиент для кондуитов с дисфункцией (H)
Примечание. 1* — кондуит с несоответствием размеров протез - пациент; 2* — кондуит с гиперплазией неоинтимы на уровне дистального анастомоза; 3* — эндокардит. BSA — body surface area, площадь поверхности тела; D — диаметр.
Табл. 2. Данные чреспищеводной эхокардиографии в периоде наблюдения
Параметр Ранний послеоперационный период 3 мес. 6 мес. р
Вес, кг 47 [37,5-58,0] 61 [53-68] 68 [60,5-75,5] < 0,001
BSA, м2 1,039 [0,894-1,196] 1,236 [1,126- ■1,296] 1,329 [1,229-1,426] < 0,001
D/BSA, мм/м2 14,89 [12,28-15,66] 11,98 [11,62- ■12,72] 11,63 [10,65-11,99] < 0,001
Проксимальный градиент, пиковый 8 [4-8] 8 [5-11] 20 [15,7-24,0] < 0,001
мм рт. ст. средний 3 [2,2-4,0] 3 [2,5-4,0] 9 [8-13] 0,005
Дистальный градиент, пиковый 17 [10-19] 25 [12-27] 37 [28-52] < 0,001
мм рт. ст. средний 9 [4,5-11,6] 15 [6-17] 18 [16-29] < 0,001
0 9 (69,2) 8(61,5) 5 (38,5)
Степень регургитации на клапане кондуита, n (%) 1 4 (30,8) 5 (38,5) 6 (46,1) 0,003
2 0 0 2 (15,4)
Примечание. BSA — body surface area, площадь поверхности тела; D — диаметр кондуита. Данные представлены как Me [Q1-Q3] или как n (%).
У пяти животных через 6 мес. после имплантации выявили увеличение пикового градиента на кондуите > 50 мм рт. ст., среднего > 30 мм рт. ст. Причинами высокого градиента были протезный эндокардит (n = 2), несоответствие размеров кондуит - ЛА (n = 1), дистальный стеноз (n = 2). У остальных восьми испытуемых к окончанию периода наблюдения пиковые/средние градиенты в проксимальной части составляли 19 [14-20] / 9 [5-11] мм рт. ст., в ди-стальном отделе 30,5 [27-36] / 16 [13,5-18,0] мм рт. ст. соответственно. Тромбоза и выраженной недостаточности клапана кондуита не выявили.
Макроскопическая оценка
эксплантированных кондуитов
У двух животных эндокардит был основной причиной дисфункции кондуита. В обоих случаях патологический процесс локализовался исключительно в области имплантированного протеза и не распространялся на ткани выходного тракта правого желудочка или стенки собственной легочной артерии.
В остальных случаях мы не выявили деформаций или перегибов кондуитов. Они сохраняли растяжимость, эластичность и мягкость тканей, внутренняя поверхность была чистой, гладкой, без кальцинированных участков и тромбов (рис. 4А, 4В). Тонкий фиброзный слой присутствовал на внутренней поверхности стенки, однако не распространялся на створки клапана. Створки были мягкими и подвижными, не деформированы, без очагов кальцифика-ции, фенестраций или надрывов.
У двух кондуитов из ДЭ-ЯВ с гемодинамически значимым дистальным градиентом выявили гиперплазию неоинтимы по линии дистального анастомоза. Неоинтимальная пролиферация была наиболее выражена вдоль малой кривизны кондуита
Рис. 4. Макроскопический вид эксплантированных кондуитов: нормально функционирующие кондуиты с трехстворчатым (А) и двустворчатым (В) клапанами; кондуиты с дистальным стенозом, обусловленным гиперплазией неоинтимы (С, Э)
Диэпокси-обработанный кондуит из яремной вены быка для протезирования легочной артерии
Рис. 5. Микроскопия нормально функционирующего кондуита через 6 мес. после имплантации: стенка (красная стрелка) и створка (черная стрелка) кондуита (А); область анастомоза кондуит/легочная артерия (черная стрелка), легочная артерия (красная *), стенка кондуита (желтая *), неоинтимальный слой (красная стрелка), шовное отверстие (синяя стрелка) (В); тонкий неоинтимальный слой (красная стрелка) на стенке кондуита (желтая *) Ю. Шкала баров: 1000 мкм (А), 500 мкм (В), 100 мкм Ю
(рис. 4С, 4й). У животного с несоответствием размеров протез - ЛА эксплантированный кондуит также имел неравномерно уплотненный неоинтимальный слой в области проксимального и дистально-го анастомозов.
Микроскопическая оценка
эксплантированных кондуитов
Стенка кондуитов без дисфункции сохранила свою структуру с четким разделением слоев, без дегенеративных изменений, кальцификации и признаков воспаления (рис. 5А). Волокна эластина и коллагена располагались параллельно, в отдельных участках наблюдалась мелкоочаговая фрагментация и дезорганизация коллагеновых волокон. Тонкий равномерный слой фиброзной ткани (~110-160 мкм) на внутренней поверхности стенки кондуита был полностью покрыт эндотелиальными клетками (рис. 5В, 5^. В области анастомозов локально присутствовала небольшая неоваскуляри-зация. В створках выявлены хорошо сохранившиеся волокна коллагена и эластина. Кальцификации створок клапана не обнаружено.
В образце с несоответствием размеров кондуит -ЛА плотный слой неоинтимы имел неодинаковую толщину с врастанием фибробластов. Неоинтимальный слой был утолщен в проекции как дистального, так и проксимального анастомозов. Эндотелиаль-ные клетки покрывали внутреннюю поверхность кондуита. В створках клапана сохранились колла-геновые и эластиновые волокна, а на поверхности выявлено небольшое количество фибриновых отложений.
У двух эксплантированных кондуитов с гиперплазией неоинтимы поверхность просвета была выст-
лана неравномерным слоем плотной фиброзной ткани (рис. 6А). Максимальная толщина гиперпла-зированной неоинтимы была в области дистального анастомоза (~1 800 мкм). В интимальном слое, преимущественно на поверхности, присутствовали фибробласты. Фиброзная ткань была покрыта равномерным слоем эндотелиальных клеток. В стенках и створках выявлена очаговая фрагментация и дезорганизация коллагеновых волокон (рис. 6й). В обоих случаях в адвентициальном слое присутствовала воспалительная реакция с большим количеством многоядерных макрофагов, образующих гигантоклеточные гранулемы. Вокруг гигантокле-точных гранулем наблюдалась неоваскуляризация, плотная фиброзная ткань с воспалительными клетками, состоящими из лимфоцитов и гистиоцитов. В одном из кондуитов в области анастомоза помимо гигантоклеточных гранулем отмечен очаг выраженной лимфоидной инфильтрации с образованием лимфоидного фолликула (рис. 6В). В участках ад-вентициального фиброза происходила деформация стенки кондуита за счет формирования адвентици-ального рубца из плотной фиброзной ткани (рис. 60. Эту деформацию стенки протеза можно объяснить организацией гигантоклеточных гранулем.
В двух кондуитах с протезным эндокардитом обнаружены многочисленные бактериальные/грибковые колонии (рис. 6Е, 6Р). В стенке выявлены дегенеративные изменения, характеризующиеся редукцией коллагеновых и эластических волокон и продуктивным воспалением с большим количеством нейтрофилов и макрофагов. Грануляционная ткань с неоваскуляризацией, склерозом, лимфоци-тарной и гистиоцитарной инфильтрацией обнаружена в зонах анастомозов.
Рис. 6. Микроскопия кондуитов с дистальным стенозом вследствие гиперплазии неоинтимы (A, B, C, D) и протезным эндокардитом в периоде наблюдения (F, E): гиперплазированный нео-интимальный слой в области дистального шва (А); гиганто-клеточная гранулема и очаг выраженной лимфоидной инфильтрации с образованием лимфоидных фолликулов в зоне анастомоза (B); деформация стенки кондуита за счет образования адвентициально-го рубца (C); стенка кондуита с очаговой фрагментацией и дезорганизацией коллаге-новых волокон, в неоинти-мальном слое присутствуют фибробласты (D); грибковый эндокардит (Е); бактериальный эндокардит (F). Шкала баров: 500 мкм (C), 200 мкм (A), 100 мкм (B, D, F), 50 мкм (E)
Примечание. Желтая * — ткань кондуита; красная стрелка — гиперплазированная неоинтима; желтая стрелка — гигантоклеточ-ная гранулема; синяя стрелка — лимфоидный фолликул; зеленая стрелка — грибковые колонии; зеленая * — колонии бактерий.
Обсуждение
По результатам нашего пилотного исследования, кондуиты из ДЭ-ЯВ, имплантированные в позицию ЛА у молодых свиней, продемонстрировали приемлемую эффективность по данным эхокардио-графии в течение 6-месячного периода наблюдения. В большинстве случаев не было выявлено дисфункции кондуита через полгода после установки. Кондуиты сохранили гладкую, чистую внутреннюю поверхность без тромбозов, признаков воспалительной реакции, кальцификации стенок и створок ксенографта. Створки не были деформированы, и в течение 6 мес. не отмечено значительного увеличения степени регургитации. Мы наблюдали повышение градиента на кондуите с течением времени, что в 69,2 % (п = 9) случаев было связано с ростом животных. Однако в большинстве случаев величина градиента была гемодинамически незначимой [22].
Через 6 мес. у 5 животных был выявлен стеноз кондуита. В одном случае он был обусловлен несо-
ответствием размеров кондуит - ЛА к окончанию периода наблюдения. Этому животному имплантировали кондуит из 12-миллиметровой ДЭ-ЯВ в соответствии с его массой и размером собственной ЛА на момент оперативного вмешательства. За период наблюдения масса животного увеличилась на 20 кг, а активный рост вызвал несоответствие протез - реципиент и повышение градиента. Других причин дисфункции не обнаружили. По данным макро- и микроскопического исследований данного кондуита выявили утолщенный неоинтимальный слой в области проксимального и дистального анастомозов. Прогрессирующее несоответствие размеров протез - реципиент, приводящее к турбулентному потоку, с одной стороны, а также низкое напряжение сдвига и разделение потока в области анастомозов, с другой стороны, вызывали повреждение эндотелия с последующей адгезией тромбоцитов и высвобождением фактора роста, что и стало причиной неоинтимальной пролиферации по линии анастомозов [23].
Диэпокси-обработанный кондуит из яремной вены быка для протезирования легочной артерии
У двух животных был дистальный стеноз кондуита из-за гиперплазии неоинтимы. Разрастание неоинтимы — одна из наиболее частых причин дисфункции ГА-протезов. Гиперплазия интимы характерна для различных биологических материалов, обработанных ГА (свиной корень аорты, бычий перикард, яремная вена) [4; 6; 19; 24]. В то же время, по экспериментальным и клиническим результатам, ксено-генные биоматериалы, обработанные эпоксидными соединениями, были значительно менее склонны к неоинтимальной гиперплазии [19; 25].
В качестве консервирующего агента ГА уступает эпоксидным соединениям. Он недостаточно снижает иммуногенность ксеногенной ткани, что приводит к иммунному ответу организма на имплантированный биоматериал [11; 26]. F.S. Schoenhoff и соавт. описали воспалительную реакцию в виде скопления макрофагов, лимфоцитов и многоядерных гигантских клеток во всех слоях эксплантированно-го кондуита из яремной вены, обработанной ГА, с преимущественным их накоплением в адвенти-ции и интимальном слое [24]. И наоборот, Y. Ichikawa и соавт. не обнаружили миграции гигантских клеток, макрофагов или лимфоцитов в стенку яремной вены, обработанной эпоксидным соединением [25]. В настоящем исследовании в обоих кондуитах с выраженной неоинтимальной пролиферацией мы наблюдали воспалительную инфильтрацию адвен-тиции с большим количеством многоядерных макрофагов по типу клеток «инородных тел», формирующих солидные скопления (гигантоклеточные гранулемы). При этом не выявили признаков реакции на инородное тело со стороны медии и интимы. По нашему мнению, реакция на инородное тело в обоих кондуитах косвенно провоцировала неоинтимальную пролиферацию за счет деформации стенки кондуита из ДЭ-ЯВ в местах формирования гигантоклеточных гранулем и плотной фиброзной ткани по их периферии. Турбулентные потоки в дистальном отделе ксенографта за счет деформации стенки кондуита, изгиба ЛА и ее деления на ветви провоцировали рост фиброзной ткани [23; 27]. В пользу этого предположения говорит и неодинаковая толщина неоинтимального слоя вдоль ди-стального анастомоза. Неоинтимальная гиперплазия была наиболее выражена по малой кривизне дистального анастомоза.
Полагаем, что признаки реакции на инородное тело, выявленные нами в обоих случаях, являются следствием индивидуального иммунного ответа у этих двух животных. Наличие в зоне дистального анастомоза в одном из кондуитов скопления
гигантских клеток в одном поле зрения и выраженной лимфоидной инфильтрации в другом отражает динамику иммунного ответа. Такое проявление трансплантационного иммунитета может быть следствием повышенной реактивности организма на имплантированный биоматериал. При этом в других эксплантированных кондуитах мы не наблюдали проявлений реакции на инородное тело, что также указывает на индивидуальные особенности иммунного ответа у двух животных.
Еще одним негативным эффектом ГА является ци-тотоксичность [11; 12; 17]. Даже после стандартизированной процедуры промывания ГА, высвобождающийся из тканей протеза, значительно ингибирует рост и метаболизм эндотелиальных клеток [13; 28;
29]. Эпоксидные соединения менее цитотоксичны, чем ГА [16; 17]. В настоящем исследовании мы наблюдали хорошую эндотелизацию всех кондуитов из ДЭ-ЯВ. Аналогичные результаты были продемонстрированы при исследовании биоматериалов, обработанных полиэпоксидными соединениями [25;
30]. Нормально развитый функционирующий эндотелий предотвращает разрастание неоинтимы, подавляя начальные триггеры интимальной гиперплазии и ингибируя пролиферацию и миграцию гладкомышечных клеток, а также уменьшает воспалительную реакцию и образование тромбов [31].
В нашей серии не было случаев тромбоза ДЭ-ЯВ. В то же время V.A. Scavo Jr и соавт. выявили тромбоз обработанной ГА яремной вены у 18 % экспериментальных животных через 8 мес. [32]. Наши данные могут подтверждать антитромбогенный эффект ДЭ-ЯВ. Эпоксидные соединения придают тканям большую гидрофильность, что снижает тром-богенность материала [10; 25; 33]. Другой причиной является хорошая эндотелизация кондуитов из ДЭ-ЯВ в нашей серии [31]. Однако мы превентивно назначали всем животным антикоагулянтную и ан-тиагрегантную терапию из-за склонности свиней к гиперкоагуляции [34; 35], что также снижало риск тромбообразования.
Согласно предыдущим исследованиям, обработанные ГА ткани склонны к ранней кальцификации [6; 12; 14]. Эпоксидные соединения значительно снижают степень накопления кальция в биоматериалах [10; 14; 15; 25]. Мы не наблюдали накопления солей кальция ни в стенках, ни в створках кондуита из ДЭ-ЯВ. В то время как кондуит, обработанный ГА, продемонстрировал обширные отложения кальция в стенке уже через 3 мес. после имплантации овцам [36; 37]. В клинической практике более 60 % эксплантированных кондуитов, консервированных ГА,
имели выраженную кальцификацию, вплоть до диффузного поражения [38].
Многие авторы описывают высокую частоту эндокардита протезов из яремной вены, обработанной ГА, что является значительной проблемой при применении этого кондуита [2; 8; 9]. В нашем эксперименте за период наблюдения эндокардит развился у двух животных. Мы не можем экстраполировать эти данные на применение кондуитов из ДЭ-ЯВ у людей, поскольку экспериментальная модель имеет ограничения из-за трудностей ухода за испытуемыми. Сложно провести адекватную обработку послеоперационного шва в стерильных условиях бодрствующему животному и предотвратить его повреждение в послеоперационном вольере. В нашем эксперименте все животные в послеоперационном периоде получали инъекции. Протезный эндокардит описан в подавляющем большинстве экспериментальных серий имплантации кондуита в позицию ЛА [27; 36; 37]. Однако мы предполагаем, что хорошая эндотелизация разрабатываемого кондуита может снизить риск эндокардита у людей.
Ограничения
Данное исследование является экспериментальным на модели лабораторных животных, и его результаты нельзя полностью экстраполировать на людей. Однако сходство анатомии и гемодинами-ческих характеристик сердца позволяет составить представление о функционировании кондуита из ДЭ-ЯВ у человека. Следует отметить, что мы не можем проецировать результаты на группы больных с высокой легочной гипертензией или анатомическими аномалиями легочных артерий, поскольку имплантировали кондуиты здоровым животным с хорошо развитым легочным руслом. В этой статье мы описали промежуточные результаты эксперимента, планируем проведение дальнейших исследований для более детального анализа полученных данных.
Заключение
Кондуиты из ДЭ-ЯВ продемонстрировали обнадеживающие результаты применения в позиции ЛА в эксперименте на крупных лабораторных животных в течение 6-месячного периода наблюдения и являются приемлемой альтернативой протезов, обработанных ГА. Большинство кондуитов из ДЭ-ЯВ показали приемлемую функцию без дегенеративных изменений. Они имели хорошую эндоте-лизацию внутренней поверхности, низкую склон-
ность к тромбообразованию, накоплению солей кальция в стенке и створках. Результаты свидетельствуют о том, что ДЭ-обработка яремной вены снижает риск дисфункции и повышает долговечность кондуита для реконструкции выходного тракта правого желудочка. Однако для всесторонней оценки эффективности кондуитов из ДЭ-ЯВ необходимы дальнейшие экспериментальные и клинические исследования.
Список литературы / References
1. Yong M.S., Yim D., d'Udekem Y., Brizard C.P., Robertson T., Galati J.C., Konstantinov I.E. Medium-term outcomes of bovine jugular vein graft and homograft conduits in children. ANZ J Surg. 2015;85(5):381-385. PMID: 25708132. https://doi. org/10.1111/ans.13018
2. Sandica E., Boethig D., Blanz U., Goerg R., Haas N.A., Laser K.T., Kececioglu D., Bertram H., Sarikouch S., Westhoff-Bleck M., Beerbaum P., Horke A. Bovine jugular veins versus homografts in the pulmonary position: an analysis across two centers and 711 patients-conventional comparisons and time status graphs as a new approach. Thorac Cardiovasc Surg. 2016;64(1):25-35. PMID: 26322831. https://doi. org/10.1055/s-0035-1554962
3. Falchetti A., Demanet H., Dessy H., Melot C., Pierrakos C., Wauthy P. Contegra versus pulmonary homograft for right ventricular outflow tract reconstruction in newborns. Cardiol Young. 2019;29(4):505-510. PMID: 30942148. https://doi. org/10.1017/S1047951119000143
4. Urso S., Rega F., Meuris B., Gewillig M., Eyskens B., Daenen W., Heying R., Meyns B. The Contegra conduit in the right ventricular outflow tract is an independent risk factor for graft replacement. Eur J Cardiothorac Surg. 2011;40(3):603-609. PMID: 21339072. https://doi.org/10.1016/j.ejcts.2010.11.081
5. Patel P.M., Tan C., Srivastava N., Herrmann J.L., Rodefeld M.D., Turrentine M.W., Brown J.W. Bovine jugular vein conduit: a mid- to long-term institutional review. World J Pediatr Congenit Heart Surg. 2018;9(5):489-495. PMID: 30157735. https://doi.org/10.1177/2150135118779356
6. Meyns B., Van Garsse L., Boshoff D., Eyskens B., Mertens L., Gewillig M., Fieuws S., Verbeken E., Daenen W. The Contegra conduit in the right ventricular outflow tract induces supravalvular stenosis. J Thorac Cardiovasc Surg. 2004;128(6):834-840. PMID: 15573067. https://doi. org/10.1016/j.jtcvs.2004.08.015
7. Gist K.M., Mitchell M.B., Jaggers J., Campbell D.N., Yu J.A., Landeck B.F. 2nd. Assessment of the relationship between Contegra conduit size and early valvar insufficiency. Ann Thorac Surg. 2012;93(3):856-861. PMID: 22300627. https://doi. org/10.1016/j.athoracsur.2011.10.057
8. Mery C.M., Guzman-Pruneda F.A., De Leon L.E., Zhang W., Terwelp M.D., Bocchini C.E., Adachi I., Heinle J.S., McKenzie E.D., Fraser C.D. Jr. Risk factors for development of endocarditis and reintervention in patients undergoing right ventricle to pulmonary artery valved conduit placement. J Thorac Cardiovasc Surg. 2016;151(2):432-439. PMID: 26670191. https://doi.org/10.1016Aitcvs.2015.10.069
9. Groning M., Tahri N.B., S0ndergaard L., Helvind M., Ersb0ll M.K., 0rb^k Andersen H. Infective endocarditis in right ventricular
Диэпокси-обработанный кондуит из яремной вены быка для протезирования легочной артерии
outflow tract conduits: a register-based comparison of homografts, Contegra grafts and Melody transcatheter valves. Eur J Cardiothorac Surg. 2019;56(1):87-93. PMID: 30698682. https://doi.org/10.1093/ejcts/ezy478
10. Imamura E., Sawatani O., Koyanagi H., Noishiki Y., Miyata T. Epoxy compounds as a new cross-linking agent for porcine aortic leaflets: subcutaneous implant studies in rats. J Card Surg. 1989;4(1):50-57. PMID: 2519982. https://doi. org/10.1111/j.1540-8191.1989.tb00256.x
11. Umashankar P.R., Mohanan P.V., Kumari T.V. Glutaraldehyde treatment elicits toxic response compared to decellularization in bovine pericardium. Toxicol Int. 2012;19(1 ):51-58. PMID: 22736904; PMCID: PMC3339246. https://doi. org/10.4103/0971-6580.94513
12. Grabenwöger M., Sider J., Fitzal F., Zelenka C., Windberger U., Grimm M., Moritz A., Böck P., Wolner E. Impact of glutaraldehyde on calcification of pericardial bioprosthetic heart valve material. Ann Thorac Surg. 1996;62(3):772-777. PMID: 8784007.
13. Eybl E., Griesmacher A., Grimm M., Wolner E. Toxic effects of aldehydes released from fixed pericardium on bovine aortic endothelial cells. J Biomed Mater Res. 1989;23(11):1355-1365. PMID: 2558116. https://doi.org/10.1002/jbm.820231111
14. Zhuravleva I.Y., Nichay N.R., Kulyabin Y.Y., Timchenko T.P., Korobeinikov A.A., Polienko Y.F., Shatskaya S.S., Kuznetsova E.V., Voitov A.V., Bogachev-Prokophiev A.V., Karaskov A.M. In search of the best xenogeneic material for a paediatric conduit: an experimental study. Interact Cardiovasc Thorac Surg. 2018;26(5):738-744. PMID: 29346675. https://doi.org/10.1093/icvts/ivx445
15. Xi T., Ma J., Tian W., Lei X., Long S., Xi B. Prevention of tissue calcification on bioprosthetic heart valve by using epoxy compounds: a study of calcification tests in vitro and in vivo. J Biomed Mater Res. 1992;26(9):1241-1251. PMID: 1429769. https://doi.org/10.1002/jbm.820260913
16. Chang Y., Sung H., Chiu Y., Lu J. Assessment of an epoxy-fixed pericardial patch with or without ionically bound heparin in a canine model. Int J Artif Organs. 1997;20(6):332-340. PMID: 9259210.
17. Nishi C., Nakajima N., Ikada Y. In vitro evaluation of cytotoxicity of diepoxy compounds used for biomaterial modification. J Biomed Mater Res. 1995;29(7):829-834. PMID: 7593021. https://doi.org/10.1002/jbm.820290707
18. Zhuravleva I.Yu., Karpova E.V., Dokuchaeva A.A., Kuznetsova E.V., Vladimirov S.V., Ksenofontov A.L., Nichay N.R. Bovine jugular vein conduit: What affects its elastomechanical properties and thermostability? J Biomed Mater Res A. 2022;110(2):394-408. PMID: 34390309. https:// doi.org/10.1002/jbm.a.37296
19. Nichay N.R., Zhuravleva I.Y., Kulyabin Y.Y., Zubritskiy A.V., Voitov A.V., Soynov I.A., Gorbatykh A.V., Bogachev-Prokophiev A.V., Karaskov A.M. Diepoxy- versus glutaraldehyde-treated xenografts: outcomes of right ventricular outflow tract reconstruction in children. World J Pediatr Congenit Heart Surg. 2020;11(1):56-64. PMID: 31835985. https://doi.org/10.1177/2150135119885900
20. Никитин С.В., Князев С.П., Шатохин К.С. Миниатюрные свиньи ИЦиГ — модельный объект для изучения формообразовательного процесса. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2014;18(2):279-293.
Nikitin S.V., Knyazev S.P., Shatokhin K.S. Miniature pigs of ICG as a model object for morphogenetic research. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2014;18(2):279-293. (In Russ.).
21. Itoh T., Kawabe M., Nagase T., Endo K., Miyoshi M., Miyahara K. Body surface area measurement in laboratory miniature pigs using a computed tomography scanner. J Toxicol Sci. 2016;41(5):637-644. PMID: 27665773. https://doi.org/10.2131/ jts.41.637
22. Stout K.K., Daniels C.J., Aboulhosn J.A., Bozkurt B., Broberg C.S., Colman J.M., Crumb S.R., Dearani J.A., Fuller S., Gurvitz M., Khairy P., Landzberg M.J., Saidi A., Valente A.M., Van Hare G.F. 2018 AHA/ACC guideline for the management of adults with congenital heart disease: executive summary: a report of the American College of Cardiology/American Heart Association Task Force on Clinical Practice Guidelines. J Am Coll Cardiol. 2019;73(12):1494-1563. PMID: 30121240. https://doi. org/10.1016/j.jacc.2018.08.1028
23. Lemson M.S., Tordoir J.H., Daemen M.J., Kitslaar P.J. Intimal hyperplasia in vascular grafts. Eur J Vasc Endovasc Surg. 2000;19(4):336-350. PMID: 10801366. https://doi.org/10.1053/ ejvs.1999.1040
24. Schoenhoff F.S., Loup O., Gahl B., Banz Y., Pavlovic M., Pfammatter J.-P., Carrel T.P., Kadner A. The Contegra bovine jugular vein graft versus the Shelhigh pulmonic porcine graft for reconstruction of the right ventricular outflow tract: a comparative study. J Thorac Cardiovasc Surg. 2011 ; 141 (3):654-661. PMID: 21255796. https://doi. org/10.1016/j.jtcvs.2010.06.068
25. Ichikawa Y., Noishiki Y., Kosuge T., Yamamoto K., Kondo J., Matsumoto A. Use of a bovine jugular vein graft with natural valve for right ventricular outflow tract reconstruction: a one-year animal study. J Thorac Cardiovasc Surg. 1997;114(2):224-233. PMID: 9270640. https://doi.org/10.1016/S0022-5223(97)70149-1
26. Flameng W., Hermans H., Verbeken E., Meuris B. A randomized assessment of an advanced tissue preservation technology in the juvenile sheep model. J Thorac Cardiovasc Surg. 2015;149(1):340-345. PMID: 25439467. https://doi. org/10.1016/j.jtcvs.2014.09.062
27. Berdajs D., Mosbahi S., Vos J., Charbonnier D., Hullin R., von Segesser L.K. Fluid dynamics simulation of right ventricular outflow tract oversizing. Interact Cardiovasc Thorac Surg. 2015;21(2):176-182. PMID: 25912476. https://doi.org/10.1093/ icvts/ivv108
28. Wiebe D., Megerman J., L'Italien G.J., Abbott W.M. Glutaraldehyde release from vascular prostheses of biologic origin. Surgery. 1988;104(1):26-33. PMID: 3133800.
29. Grimm M., Eybl E., Grabenwöger M., Griesmacher A., Losert U., Böck P., Müller M.M., Wolner E. Biocompatibility of aldehyde-fixed bovine pericardium. An in vitro and in vivo approach toward improvement of bioprosthetic heart valves. J Thorac Cardiovasc Surg. 1991;102(2):195-201. PMID: 1678026.
30. Noishiki Y., Hata C., Tu R., Shen S.H., Lin D., Sung H.W., Witzel T., Wang E., Thyagarajan K., Tomizawa Y. Development and evaluation of a pliable biological valved conduit. Part I: Preparation, biochemical properties, and histological findings. Int J Artif Organs. 1993;16(4):192-198. PMID: 8325696.
31. Patel S.D., Waltham M., Wadoodi A., Burnand K.G., Smith A. The role of endothelial cells and their progenitors in intimal hyperplasia. Ther Adv Cardiovasc Dis. 2010;4(2):129-141. PMID: 20200200. https://doi.org/10.1177/1753944710362903
32. Scavo V.A. Jr, Turrentine M.W., Aufiero T.X., Sharp T.G., Brown J.W. Valved bovine jugular venous conduits for right ventricular to pulmonary artery reconstruction. ASAIO J. 1999;45(5):482-487. PMID: 10503630. https://doi. org/10.1097/00002480-199909000-00022
33. Sung H.W., Shen S.H., Tu R., Lin D., Hata C., Noishiki Y., Tomizawa Y., Quijano R.C. Comparison of the cross-linking characteristics of porcine heart valves fixed with glutaraldehyde or epoxy compounds. ASAIO J. 1993;39(3):M532-M536. PMID: 8268592.
34. Kostering H., Mast W.P., Kaethner T., Nebendahl K., Holtz W.H. Blood coagulation studies in domestic pigs (Hanover breed) and minipigs (Goettingen breed). Lab Anim. 1983; 17(4) :346-349. PMID: 6678359. https://doi. org/10.1258/002367783781062262
35. Sondeen J.L., de Guzman R., Amy Polykratis I., Dale Prince M., Hernandez O., Cap A.P., Dubick M.A. Comparison between human and porcine thromboelastograph parameters in
response to ex-vivo changes to platelets, plasma, and red blood cells. Blood Coagul Fibrinolysis. 2013;24(8):818-829. PMID: 24047887. https://doi.org/10.1097/MBC.0b013e3283646600
36. Herijgers P., Ozaki S., Verbeken E., Van Lommel A., Meuris B., Lesaffre E., Daenen W., Flameng W. Valved jugular vein segments for right ventricular outflow tract reconstruction in young sheep. J Thorac Cardiovasc Surg. 2002;124(4):798-805. PMID: 12324739. https://doi.org/10.1067/mtc.2002.121043
37. Attmann T., Quaden R., Freistedt A., König C., Cremer J., Lutter G. Percutaneous heart valve replacement: histology and calcification characteristics of biological valved stents in juvenile sheep. Cardiovasc Pathol. 2007;16(3):165-170. PMID: 17502246. https://doi.org/10.1016/karpath.2007.01.002
38. Peivandi A.D., Seiler M., Mueller K.-M., Martens S., Malec E., Asfour B., Lueck S. Elastica degeneration and intimal hyperplasia lead to Contegra conduit failure. Eur J Cardiothorac Surg. 2019;56(6):1154-1161. PMID: 31280306. https://doi. org/10.1093/ejcts/ezz199
Diepoxy-treated bovine jugular vein conduit for pulmonary artery replacement
Nataliya R. Nichay 12, Irina Yu. Zhuravleva 1, Yuriy Yu. Kulyabin 1, Ilya S. Zykov 1, Eugenii V. Boyarkin 1, Oksana Yu. Malakhova 1, Elena V. Kuznetsova 1, Tatiana P. Timchenko 1, Yanina L. Rusakova 1, Ivan S. Murashov 1, Anna A. Dokuchaeva 1, Alexander V. Bogachev-Prokophiev 1
1 Meshalkin National Medical Research Center, Novosibirsk, Russian Federation
2 Novosibirsk State Medical University, Novosibirsk, Russian Federation Corresponding author: Nataliya R. Nichay, n nichay@meshalkin.ru Abstract
Objective: To evaluate the performance and short-term capacity of the diepoxy-treated bovine jugular vein conduit in large animals during 6-month follow-up.
Methods: Thirteen diepoxy-treated bovine jugular vein conduits were implanted into the pulmonary artery of young mini-pigs. During the follow-up, graft function was tested using transesophageal echocardiography. The animals were withdrawn at 6 months, and the explanted conduits were assessed histologically.
Results: All the conduits were successfully implanted without any surgical complications. All the animals survived throughout the follow-up. By the end of the follow-up period, the pressure gradient increased on five animals' conduits including one case of mismatch between the conduit and the native pulmonary artery, two cases of distal stenosis, and two case of endocarditis. No significant increase in valve regurgitation or conduit thrombosis was observed during the follow-up. In conduits without dysfunction, the structure of the walls and leaflets was intact. A thin fibrous tissue covered the conduit inner wall with complete surface endothelialization. Neither signs of degeneration or calcification nor inflammatory cells were found in the conduit wall or leaflets. Neointima proliferation without calcium deposits was observed in two distally stenosed conduits. Inflammatory cells consisting of multinucleated macrophages, lymphocytes, and histiocytes were found in the adventitia. There were no inflammatory cells in the media or intima, and the leaflets showed no changes.
Conclusion: Diepoxy-treated bovine jugular vein demonstrated acceptable performance, good endothelialization, and low tendency to thrombosis and calcium accumulation in the wall and leaflets.
Keywords: Animals; Follow-Up Studies; Heart Valve Diseases; Jugular Veins; Right Ventricular Outflow Tract Reconstruction
Received 31 October 2022. Revised 25 November 2022. Accepted 28 November 2022.
Funding: The study was supported by Russian Science Foundation (grant No. 22-25-20102).
Conflict of interest: Authors declare no conflict of interest.
Contribution of the authors
Conception and study design: N.R. Nichay, I.Yu. Zhuravleva, A.V. Bogachev-Prokophiev
Диэпокси-обработанный кондуит из яремной вены быка для протезирования легочной артерии
Data collection and analysis: N.R. Nichay, Yu.Yu. Kulyabin, I.S. Zykov, E.V. Boyarkin, O.Yu. Malakhova, E.V. Kuznetsova, T.P. Timchenko, Ya.L. Rusakova, I.S. Murashov, A.A. Dokuchaeva Statistical analysis: N.R. Nichay, I.Yu. Zhuravleva
Drafting the article: N.R. Nichay, I.Yu. Zhuravleva, Yu.Yu. Kulyabin, I.S. Zykov, E.V. Boyarkin, O.Yu. Malakhova, T.P. Timchenko, Ya.L. Rusakova, I.S. Murashov, A.A. Dokuchaeva
Critical revision of the article: N.R. Nichay, I.Yu. Zhuravleva, Yu.Yu. Kulyabin, A.A. Dokuchaeva, A.V. Bogachev-Prokophiev Final approval of the version to be published: N.R. Nichay, I.Yu. Zhuravleva, Yu.Yu. Kulyabin, I.S. Zykov, E.V. Boyarkin,
0.Yu. Malakhova, E.V. Kuznetsova, T.P. Timchenko, Ya.L. Rusakova, I.S. Murashov, A.A. Dokuchaeva, A.V. Bogachev-Prokophiev ORCID ID
N.R. Nichay, https://orcid.org/0000-0002-1763-9535
1.Yu. Zhuravleva, https://orcid.org/0000-0002-1935-4170 Yu.Yu. Kulyabin, https://orcid.org/0000-0002-2361-5847 I.S. Zykov, https://orcid.org/0000-0001-6253-9026
E.V. Boyarkin, https://orcid.org/0000-0002-0938-291X
O.Yu. Malakhova, https://orcid.org/0000-0002-0903-9302
E.V. Kuznetsova, https://orcid.org/0000-0001-5417-6624
T.P. Timchenko, https://orcid.org/0000-0002-1812-2845
Ya.L. Rusakova, https://orcid.org/0000-0003-1994-5787
I.S. Murashov, https://orcid.org/0000-0002-3712-1258
A.A. Dokuchaeva, https://orcid.org/0000-0002-3260-6491
A.V. Bogachev-Prokophiev, https://orcid.org/0000-0003-4625-4631
Copyright: © 2022 Nichay et al.
How to cite: Nichay N.R., Zhuravleva I.Yu., Kulyabin Yu.Yu., Zykov I.S., Boyarkin E.V., Malakhova O.Yu., Kuznetsova E.V., Timchenko T.P., Rusakova Yu.L., Murashov I.S., Dokuchaeva A.A., Bogachev-Prokophiev A.V. Diepoxy-treated bovine jugular vein conduit for pulmonary artery replacement. Patologiya krovoobrashcheniya i kardiokhirurgiya = Circulation Pathology and Cardiac Surgery. 2022;26(4):19-32. (In Russ.) https://dx.doi.org/10.21688/1681-3472-2022-4-19-32
