Децеллюляризация - прорыв в протезировании аортального клапана

Предыстория появления метода децеллюляризации

Металлические клапаны способствуют тромбообразованию, поэтому несут в себе известный риск при протезировании.

Протезирование механическим клапаном, состоящим из металла, потребует приёма лекарств, разжижающих кровь на протяжении всей жизни, поскольку образование тромбов на его поверхности может привести к инсульту.

Кроме того, увеличившаяся вероятность кровотечений вносит ограничения в личную и профессиональную активность, что особенно не нравится людям молодого возраста. 

Биологические клапаны нивелируют этот недостаток, поскольку изготавливаются из материалов животного происхождения. Но они через 5-10 лет изнашиваются и теряют функциональность, что требует проведения повторной операции. Помимо недолговечности, биологический клапан может оказаться иммунологически несовместимым с реципиентом.

Больной клапан аорты пытались заменять пульмональным клапаном пациента, на место которого имплантировали донорский легочной клапан. Недостатки метода:

• возможен износ двух клапанов,
• большая вероятность проведения повторных операций,
• наличие спаек, увеличивающих риск операционных и послеоперационных осложнений. 

Протезированию аортального клапана помогла тканевая инженерия

В Японии, в городе Осака находится Университетская клиника, в которой профессор Ёсики Сава на протяжении многих лет занимался разработкой методов лечения сердечной недостаточности. Он является экспертом по применению листов скелетных миобластов для решения кардиологических проблем.

Японский профессор возглавил группу врачей, которая удачно осуществила операцию протезирования аортального клапана с применением метода децеллюляризации. Инновация позволяет удалять чужие клетки из биологического клапана. В дальнейшем, собственные клетки пациента проникают в белковую скелетную структуру, формируют свою ткань и приживаются надолго.

Газета "Майнити" сообщила, что это первая успешная операция подобного рода, проведённая в Японии. Децеллюляризация сердечных клапанов прошла широкомасштабные клинические испытания в Европе. Наибольшее количество таких операций протезирования аортального клапана провели в Ганновере - 120.

Инновационные методы создания клапанных протезов стали спасением от имеющихся при традиционном подходе осложнений. Преимущества децеллюляризации заключаются в следующем:

• отсутствие необходимости в антикоагулянтной терапии,
• способность клапанов к регенерации,
• высокая биосовместимость,
• прочность,
• возможность роста клапанов вместе с сердцем реципиента,
• длительность службы.

Развитие тканевой инженерии позволило производить бесклеточный матрикс, заселять его клетками-предшественницами пациента, а затем - трансплантировать. Аллотрансплантаты и ксенотрансплантаты меняют структуру и качества под влиянием того или иного способа децеллюризации. Выраженным изменениям подвержены их биомеханические свойства.

Современные биохимические и технические способы позволяют создавать новые ткани и аортальные клапаны. За основу берутся синтетические полимерные либо биологические каркасы. Они должны соответствовать множеству клинических требований.

Децеллюляризированными гомографтами называют клапаны сердца в том случае, если донором является человек. Донорские клапаны обрабатывают специальными поверхностно-активными веществами. Затем неоднократно промывают с целью удаления остатков клеток и химических веществ. В итоге остаётся только соединительная ткань, составляющая основную структуру клапана.

Актуальность проблемы

Инвалидизация и смертность населения мира имеет множество причин, среди которых ведущая роль принадлежит патологии сердца. Несмотря на некоторое снижение смертности от сердечных болезней за последние годы, American Heart Assosiation сообщает, что в 31,9% случаев смерть вызывают именно они. Финансовые затраты, вызванные болезнями сердца, только в США составляют более 315.000.000.000 $ ежегодно. 

В структуре сердечно-сосудистых заболеваний поражения клапанного аппарата занимают большой сегмент. В 2005 году, в мире нуждалось в протезировании клапанов сердца 290.000 человек. По данным Yacoub M. H., в 2050 году эта цифра превысит 850.000 человек.

Протезирование клапанов сердца - это современная, быстро развивающаяся отрасль. Прирост рынка протезов данного вида составляет 5% в год. Мировые продажи достигли 300.000 изделий в год.

Научные аспекты инновационного протезирования аортального клапана

Перспективным в плане удаления клеток и нуклеиновых кислот из структур аортального клапана считается комбинированный детергентно-ферментный метод децеллюляризации. Оригинальный реактор снижает минимально необходимую концентрацию детергентов, что позволяет получить бесклеточную трёхмерную матрицу аортального клапана наиболее эффективным способом.

Современные разработки в области децеллюляризации позволяют сохранять естественную структуру матрикса восходящей аорты и аортального клапана. Биомеханические свойства створки аортального клапана и стенки аорты не ухудшаются. Использование биореакторов улучшает адгезию и стимулирует рост стволовых клеток на поверхности створок клапана аорты, полученного при помощи телеинженерии.

Операция по протезированию аортального клапана с использованием метода децеллюляризации становится отличной альтернативой, применяемым в настоящее время в сердечно-сосудистой хирургии, протезам клапанов.

Особый интерес представляют тканеинженерные децеллюляризованные гомографты с аутологичными клетками пациента. Они могут применяться при протезировании восходящей аорты, а также в операциях Бенталла и Росса, других реконструкциях выходного отдела левого желудочка, надкоронарном протезировании аорты. Это имеет огромное практическое значение.