Гистопатологические параллели в нативных створках аортальных клапанов и биопротезах митральных клапанов при инфекционном эндокардите и приобретенных пороках развития

Обоснование. Возрастает потребность в пристальном изучении гистопатологических событий и механизмов, сопровождающих инфекционный процесс в нативных клапанах сердца и их биологических протезах (БП) в связи с изменчивостью клинической картины инфекционного эндокардита (ИЭ).

Цель исследования: изучение клеточной инфильтрации пораженных инфекцией аортальных клапанов (АК) и БП, а также поиск общих физиологических особенностей или различий нативных и протезных клапанов, имеющих дегенеративные изменения в створчатом аппарате.

Материал и методы. Исследованы створки нативных АК, удаленных по причине ИЭ (n = 10) или кальцинирующего аортального стеноза (КАС) (n = 11), а также створки БП, удаленные из митральной позиции при репротезировании из-за ИЭ (n = 5) или структурной дегенерации (СД) (n = 10). Гистологические срезы подготавливали на микротомкриостате. Методом иммуногистохимического анализа проводили типирование клеток путем окрашивания антителами к маркерам CD45, CD68 CD3, CD19, MPO, CD31. Путем окрашивания гистологических срезов по Граму осуществляли визуализацию бактерий. Экспрессию миелопероксидазы (MPO) в исследуемых образцах определяли методом вестерн-блоттинга.

Результаты. Ткани нативных АК с ИЭ характеризуются колониями грамположительных кокков, а также скоплениями грамотрицательных палочковидных бактерий. В БП с признаками СД встречались смешанные колонии, состоящие из грамположительных кокков и грамотрицательных палочек. Иммунофенотипирование продемонстрировало инфильтрацию клеток лейкоцитарного ряда (CD45+) во всех изученных клапанах. В створках АК и БП с инфекционным поражением, а также БП с признаками СД воспалительные инфильтраты состояли из макрофагов (CD68+) и нейтрофилов (MPO+), а также единичных T-лимфоцитов (CD3+). В кальцинированных АК нейтрофилы отсутствовали, а скопления иммунных клеток представлены макрофагами и единичными Т-лимфоцитами. В обоих группах АК в фиброзном слое отмечены единичные CD31+ (маркер эндотелия сосудов) клетки. Наибольшая экспрессия MPO наблюдалась в створках АК с ИЭ по сравнению с другими исследуемыми створками.

Заключение. Для АК, пораженных инфекцией, характерна агрессивная инфильтрация нейтрофилами по сравнению с нативными клапанами с КАС. В створках БП также выявлены нейтрофилы и бактериальные агенты вне зависимости от диагностированного ИЭ. Эти наблюдения указывают на вовлеченность бактериальной инвазии в развитие СД биологического элемента БП и свидетельствуют о необходимости подробного изучения этого явления.

1. Coffey S., Roberts-Thomson R., Brown A., Carapetis J., Chen M., Enriquez-Sarano M. et al. Global epidemiology of valvular heart disease. Nat. Rev. Cardiol. 2021;18(12):853–864. DOI: 10.1038/s41569-021-00570-z.

2. Lindman B.R., Clavel M.A., Mathieu P., Iung B., Lancellotti P., Otto C.M. et al. Calcific aortic stenosis. Nat. Rev. Dis. Primers. 2016;2:16006. DOI: 10.1038/nrdp.2016.6.

3. Cahill T.J., Baddour L.M., Habib G., Hoen B., Salaun E., Pettersson G.B. et al. Challenges in infective endocarditis. J. Am. Coll. Cardiol. 2017;69:325–344. DOI: 10.1016/j.jacc.2016.10.066.

4. Kostyunin A.E., Glushkova T.V., Lobov A.A., Ovcharenko E.A., Zainullina B.R., Bogdanov L.A. et al. Proteolytic degradation is a major contributor to bioprosthetic heart valve failure. J. Am. Heart Assoc. 2023;12(1):e028215. DOI: 10.1161/JAHA.122.028215.

5. Castelli J.B., Almeida G., Siciliano R.F. Sudden death in infective endocarditis. Autops. Case Rep. 2016;6(3):17–22. DOI: 10.4322/acr.2016.045.

6. Goldins N.R., Meidrops K., Apine L., Petrosina E., Stradins P., Groma V. Neutrophilic leukocytes and neutrophil extracellular traps in native aortic valve endocarditis. Proceedings of the Latvian Academy of Sciences (Section B). 2023;77(1):41–48. DOI: 10.2478/prolas-2023-0005.

7. Jung C.J., Yeh C.Y., Hsu R.B., Lee C.M., Shun C.T., Chia J.S. Endocarditis pathogen promotes vegetation formation by inducing intravascular neutrophil extracellular traps through activated platelets. Circulation. 2015;131(6):571–581. DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.114.011432.

8. Habib G., Lancellotti P., Erba P.A., Sadeghpour A., Meshaal M., Sambola A., et al. The ESC-EORP EURO-ENDO (European Infective Endocarditis) registry. Eur. Heart J. Qual. Care Clin. Outcomes. 2019;5(3):202–207. DOI: 10.1093/ehjqcco/qcz018.

9. Tarkin J.M., Chen W., Dweck M.R., Dilsizian V. Molecular imaging of valvular diseases and cardiac device infection. Circ. Cardiovasc. Imaging. 2023;16(1):e014652. DOI: 10.1161/CIRCIMAGING.122.014652.

10. Senage T., Paul A., Le Tourneau T., Fellah-Hebia I., Vadori M., Bashir S. et al. The role of antibody responses against glycans in bioprosthetic heart valve calcification and deterioration. Nat. Med. 2022;28(2):283– 294. DOI: 10.1038/s41591-022-01682-w.

11. Fowler V.G. Jr., Durack D.T., Selton-Suty C., Athan E., Bayer A.S., Chamis A.L. et al. The 2023 Duke-International Society for Cardiovascular Infectious Diseases criteria for infective endocarditis: updating the modified Duke criteria. Clin. Infect. Dis. 2023;77(4):518–526. DOI: 10.1093/cid/ciad271.

12. Liesenborghs L., Meyers S., Vanassche T., Verhamme P. Coagulation: At the heart of infective endocarditis. J. Thromb. Haemost. 2020;18(5):995– 1008. DOI: 10.1111/jth.14736.

13. Meidrops K., Groma V., Goldins N.R., Apine L., Skuja S., Svirskis S. et al. Understanding Bartonella-associated infective endocarditis: examining heart valve and vegetation appearance and the role of neutrophilic leukocytes. Cells. 2023;13(1):43. DOI: 10.3390/cells13010043.

14. Meyers S., Lox M., Kraisin S., Liesenborghs L., Martens C.P., Frederix L. et al. Neutrophils protect against Staphylococcus aureus endocarditis progression independent of extracellular trap release. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 2023;43(2):267–285. DOI: 10.1161/ATVBAHA.122.317800.

15. Liu Y., Jiang P., An L., Zhu M., Li J., Wang Y. et al. The role of neutrophil elastase in aortic valve calcification. J. Transl. Med. 2022;20(1);167. DOI: 10.1186/s12967-022-03363-1.

16. Stark K., Massberg S. Interplay between inflammation and thrombosis in cardiovascular pathology. Nat. Rev. Cardiol. 2021;18:666–682. DOI: 10.1038/s41569-021-00552-1.

17. Wang L., Luqmani R., Udalova I.A. The role of neutrophils in rheumatic disease-associated vascular inflammation. Nat. Rev. Rheumatol. 2022;18(3):158–170. DOI: 10.1038/s41584-021-00738-4.

18. Broeders W., Bekkering S., El Messaoudi S., Joosten L.A.B., van Royen N., Riksen N.P. Innate immune cells in the pathophysiology of calcific aortic valve disease: lessons to be learned from atherosclerotic cardiovascular disease? Basic Res. Cardiol. 2022;117(1):28. DOI: 10.1007/s00395-022-00935-6.

19. Bartoli-Leonard F., Zimmer J., Aikawa E. Innate and adaptive immunity: the understudied driving force of heart valve disease. Cardiovasc. Res. 2023;117(13):2506–2524. DOI: 10.1093/cvr/cvab273.

20. Oberbach A., Friedrich M., Lehmann S., Schlichting N., Kullnick Y., Gräber S. et al. Bacterial infiltration in structural heart valve disease. J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 2020; 159(1):116–124.e4. DOI: 10.1016/j. jtcvs.2019.02.019.