Структурная трансформация ксеноперикарда после имплантации в сонную артерию (проспективное исследование)

Ангиология и сосудистая хирургия

СТРУКТУРНАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ КСЕНОПЕРИКАРДА ПОСЛЕ ИМПЛАНТАЦИИ В СОННУЮ АРТЕРИЮ

А.М. Чернявский, П.М. Ларионов, М.С. Столяров, В.Б. Стародубцев ФГУ «Новосибирский НИИ патологии кровообращения им. акад. Е.Н. Мешалкина Росмедтехнологий»

Необходимость поиска материалов для пластики сонных артерий при каротидной эндартерэктомии (КЭАЭ) обусловила потребность в детальном изучении процессов постимплантационной структурной трансформации материалов, используемых для пластики сонных артерий после каротидной эндартерэктомии. В нашем исследовании - это ксеноперикард, обработанный диэпоксисоединениями. Для решения задач исследования лабораторным животным одномоментно имплантировались заплаты из ксе-ноперикарда, обработанного диэпоксисоединениями, в обе общие сонные артерии. Восемь животных наблюдались в течение 9-11 мес. По истечении указанного срока производился забор участков оперированных артерий с последующим макро- и микроскопическим анализом полученных образцов. Методами световой, фазово-контрастной, электронной микроскопии и рентгеноспектрального анализа исследовались процессы образования неоинтимы, минерализации материала, клеточных реакций на ксеноматериал. Получены результаты, позволяющие сделать выводы о безопасности и эффективности применения ксеноперикарда, обработанного диэпоксисоединениями, в клинической практике.

В настоящее время большинство хирургов при выполнении КЭАЭ использует различный пластический материал для закрытия артери-отомного доступа, как синтетический, так и биологический (ауто- или ксено-). В последнее десятилетие получило широкое распространение применение бесклеточного бычьего или свиного ксеноперикарда, обработанного различными консервантами [3, 5, 7, 8]. Использование ксеноперикарда в качестве расширяющей заплаты позволяет избежать осложнений, связанных с кровотечением, развитием аневризм, и получать хорошие ранние и отдаленные результаты по таким критериям, как периоперционная смертность, инсульт, ранние и поздние рестенозы [5, 6]. Основным консервантом, применяемым в настоящее время для обработки и консервации ксеноперикарда, служит глутаровый альдегид. Но ксеноперикард консервированный глутаровым альдегидом, по данным некоторых авторов, обладает остаточной антигенностью и склонен к кальцификации, что вызывает сдержанное отношение к его применению [1, 2, 4].

В конце 1980-х годов появились сведения о применении принципиально новых сшивающих агентов из класса эпоксисоединений для ксе-ногенных биоматериалов [9]. В России, в последние годы, активно используются ксеномате-риалы, обработанные по оригинальной методике Кемеровского кардиологического центра, согласно которой для консервации используется оригинальное диэпоксисоединение - диглициди-

ловый эфир этиленгликоля. По данным А.А. Лу-чанкина [2], С.В. Иванова [1], в опытах ex vivo установлено, что применение диэпоксисоединений в среднем на 30% повышает тромборе-зистентность биоматериала. На этапах консервации и в период срока хранения ксенографтов, обработанных диэпоксисоединениями (1-6 мес.), не наблюдалось роста микрофлоры аэробного и анаэробного характера. Ксенотрансплан-таты не оказывают токсического воздействия на организм [1, 2]. Однако еще не изучены процессы постимплантационной структурной трансформации ксеноперикарда, обработанного диэпоксисоединениями, происходящие как в самом материале заплаты, так и в окружающих тканях. Понимание этих процессов позволит получить новые фундаментальные знания и сделать выводы об обоснованности применения ксеноперикарда, обработанного диэпоксисоединениями, в клинической практике.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Дизайн исследования: проспективное, экспериментально-морфологическое исследование in vivo. Материалом для исследования послужили образцы морфологического препарата от девяти беспородных взрослых собак. Экспериментальное исследование было проведено с соблюдением основных принципов медицинских исследований, принятых Всемирной медицинской ассоциацией (Хельсинкская декларация,

раздел В, параграф 12) и в соответствии с основными принципами «Международных рекомендаций по проведению медико-биологических исследований с использованием животных», принятых в 1985 году Советом международных медицинских научных организаций. Для решения задач исследования животным одномоментно были имплантированы заплаты из ксенопери-карда, обработанного диэпоксисоединениями, в обе общие сонные артерии. Под общим внутривенным наркозом в сочетании с местной анестезией при интубированной трахее был выполнен срединный разрез передней поверхности шеи животного, мобилизация обеих общих сонных артерий. Средний диаметр артерий варьировал от 2,0 до 4,0 мм (2,8±0,15 мм). После системной гепаринизации из расчета 1 мг/кг массы тела пережимали сонную артерию, выполняли артериотомию и имплантацию заплаты из ксеноперикарда, обработанного диэпоксисоединениями, непрерывным обвивным швом, нитью пролен 7/0. Размер имплантов зависел от диаметра артерии и составлял от 2 х 10 до 3 х 18 мм. Размер заплаты моделировали таким образом, чтобы обеспечить минимальное изменение тубулярной геометрии сосуда. В первые сутки после операции всем животным назначали фраксипарин по 0,3 мл/сутки подкожно. Лекарственных препаратов и специальной диеты не назначали. По истечении указанного срока под комбинированной анестезией производился забор участков оперированных артерий. Обе общие сонные артерии перевязывали проксимально и дистально, относительно места имплантации заплаты, раны послойно ушивали. В ходе эксперимента летальность лабораторных животных составила 11% (1 случай).

Биопсийный материал консервировали раствором формалина. После фиксации препаратов производили макроскопическую оценку полученных образцов. Затем готовили криос-татные гистологические препараты, образцы для сканирующей электронной микроскопии и рентгеноспектрального анализа.

Световая микроскопия: материалом для гистологического исследования служили препараты, полученные от экспериментальных животных. Оценивали изменение цитоархитектоники ткани на протяжении всего эксперимента. Исследованы 60 фрагментов сонных артерий лабораторных животных с включенным в каждый препарат участком эпоксиобработанной ксено-перикардиальной заплаты. Срезы толщиной 10 мкм готовили на криостате фирмы Мюгот НМ 550 и окрашивали гематоксилин-эозином, по

методам Ван-Гизона и Ван-Косса. Кроме того, при гистологическом исследовании образцов использовали фазово-контрастную микроскопию препаратов на микроскопе фирмы CARL ZEISS - Axioscope FL-40. Обзорную гистологию проводили с помощью программно-микроскопного комплекса, который включал в себя световой микроскоп немецкой фирмы CARL ZEISS, цифровую видеокамеру AxioCam MRc и компьютер Pentium 4.

Электронная микроскопия: биоптаты фиксировали в 2% растворе глютарового альдегида с 2% параформом на фосфатном буфере 0,02 М, рН 7,4. Изучение микроструктуры и химического состава фрагментов сонных артерий лабораторных животных с включенным в каждый препарат участком эпоксиобработанной ксено-перикардиальной заплаты размером 5 x 5 мм проводили методом локального анализа: сканирующей электронной микроскопей (СЭМ). Сканирующий (LEO1430VP) электронный микроскоп снабжен энерго-дисперсионным спектрометром для рентгеноспектрального микроанализа «OXFORD». Количественные расчеты микрозондовых анализов проводили по программе «INKA». Для более точного количественного химического анализа фрагменты артерии с заплатой были помещены в эпоксидную смолу и отполированы. Также использовали рентгеновский дифрактометр D8 GADDS фирмы Bruker.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Результаты проспективного экспериментально-морфологического исследования in vivo включают три этапа оценки состояния образцов ксеноперикарда. Исходно было изучено морфологическое состояние имплантируемого материала. При исследовании консервированного диэпоксисоединениями ксеноперикарда до его имплантации было выявлено хорошее качество используемого консерванта, основная цель которого была основана на способности вызывать уничтожение клеточного состава консервируемой ткани для предотвращения остаточной ан-тигенности, но в то же время сохраняя в целости межклеточный матрикс, представленный иммунологически инертными структурными белками соединительной ткани. Кроме того, была выявлена исходная апатитная минерализация на незначительной площади материала. Микрокристаллы, обнаруженные в структурном матриксе материала, были исследованы методом рентгеноспектрального анализа (рис. 1, 2).

На втором этапе оценки результатов проведенного исследования изучались макропре-

Рис. 1. Микрокристаллы в структурном матриксе ксеноперикарда.

Рис. 4. Эндотелизация поверхности заплаты.

Рис. 2. Рентгеноспектральный анализ микрокристаллов.

Са

С

Са

Са

№ Al Si- S

V-o-w 'v

'I..............."I.......................I'

Рис. 3. Макропрепарат участка сонной артерии с заплатой из ксеноперикарда, обработанного диэпоксисоединениями.

параты участков артерии с имплантированной заплатой. Макроскопическая оценка 16 фрагментов общих сонных артерий с местами имплантации заплаток из ксеноперикарда показа-

Рис. 5. Минеральные депозиты в структурном матриксе ксеноперикардиальной заплаты.

ла, что заплаты с экспозицией in vivo со сроками имплантации от 9 до 11 мес., не подвержены эрозиям и деформациям в местах имплантации. Внутренняя поверхность, открывающаяся в просвет сосудов, гладкая, блестящая, белого цвета, на ощупь по плотности ткани заплаты практически не отличались от тканей нативных стенок сонных артерий. Детальный анализ показал, что происходит своеобразная ассоциация стенки собственной артерии и заплаты из ксеноперикарда определить границу тканей со стороны эндотелия позволяют только сосудистые швы, выполненные проленом. При непосредственном визуальном экспресс-анализе эк-сплантированных фрагментов ни в одном случае не было выявлено признаков внутри-просветного тромбоза (рис. 3).

Третий этап анализа результатов исследования заключался в микроскопическом анализе гистологических препаратов, который позво-

4

5

лил выявить эндотелизацию поверхностей заплат со стороны просветов общих сонных артерий (рис. 4). Обзорная микроскопия подтверждала макроскопические наблюдения ассоциированности заплат в стенках общих сонных артерий, когда практически невозможно различить собственную стенку и ткань заплаты особенно со стороны адвентиции на небольших увеличениях.

К постоянным находкам можно отнести мелкоочаговую пылевидную кальцификацию, которую чаще всего выявляли при применении специальной методики на определение кальциевых депозитов. Депозиты могли обнаруживаться как в тканях ксеноперикарда, где их было значительно меньше, так и в тканях собственно стенки артерии, где их встречаемость была заметно больше (рис. 5).

Фазово-контрастная микроскопия в месте имплантации ксеноматериала всегда позволяла определить границу собственных тканей стенки артерии и места имплантации заплаты из ксеноперикарда. На границе собственных тканей и тканей заплаты клеточные реакции отсутствовали.

ВЫВОДЫ

1. При исследовании консервированного диэпоксисоединениями ксеноперикарда до его имплантации выявлено хорошее качество используемого консерванта, основная цель которого была вызывать уничтожение клеточного состава консервируемой ткани для предотвращения остаточной антигенности, но в то же время сохраняя в целости межклеточный матрикс, представленный иммунологически инертными структурными белками соединительной ткани. Кроме того, обнаружена исходная апатитная минерализация на незначительной площади материала.

2. Гистологический и структурный анализ показал, что имплантированная заплата из ксеноперикарда ассоциированно включается в состав стенки артерии без клеточных реакций на эпоксиобработанный ксеноматериал.

3. Заплаты из ксеноперикарда способны эндо-телизироваться.

4. Выявленная мелкоочаговая, пылевидная кальцификация не носит характер прогрессирующей и в большей степени затрагивает собственные ткани стенки артерии.

5. Ксеноперикард, обработанный диэпоксисоединениями безопасный и эффективный материал для пластики сонных артерий и пригоден для использования в клинической практике.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Иванов C.B. Применение биопротезов, обработанных диэпоксидом, в хирургии периферических артерий: Автореф. дис.... канд. мед. наук. М., 1998.

2. Лучанкин А.А. Использование сосудистого ксенобиопротеза, обработанного эпоксисоединением, в реконструкции артерии: Автореф. дис. ... канд. мед. наук. М., 1995.

3. Biasi G.M., Sternjakob S., Mingazzini P.M. et al. // J. Vasc Surg. 2002. N3 36 (2). P. 271-277.

4. Gablay S., Bortolotti U., Factor S. // Torac. Cardiovasc. Surg. 1984. V. 87. P. 782-787.

5. Grimsley B.R., Wells J.K., Pearl G.J. et al. //Am. Surg. 2001. N3 67 (9). P. 890-895.

6. Kim G.E, Kwon T.W., Cho Y.P. et al. // Cardiovasc Surg. 2001. V. 9 (5). P. 458-462.

7. Marien B.J., Raffetto J.D., Seidman C.S. et al. // Arch. Surg. 2002. N3 137 (7). P. 785-788.

8. Neuhauser B., Oldenburg W.A. // J. Cardiovasc. Surg. 2003. N3 11 (6). P. 465-470.

9. Nodjiri C., Noishiki Y., Koyanagi H. // J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 1987. V. 93. P. 213-218.