Injap jantung

Terdahulu, ia dianggap bahawa semua injap jantung adalah struktur mudah yang sumbangannya kepada aliran darah satu arah hanyalah pergerakan pasif sebagai tindak balas kepada kecerunan tekanan bertindak. Pemahaman tentang "struktur pasif" membawa kepada penciptaan pengganti injap mekanik dan biologi "pasif".

Sekarang menjadi jelas bahawa injap jantung mempunyai struktur dan fungsi yang lebih kompleks. Oleh itu, penciptaan pengganti injap jantung yang "aktif" mencadangkan kesamaan yang ketara dalam struktur dan fungsinya dengan injap jantung semula jadi, yang dalam jangka masa panjang adalah agak munasabah kerana pembangunan kejuruteraan tisu.

Injap jantung berkembang dari tunas embrio tisu mesenchymal semasa memasukkan endokardium. Dalam perjalanan morfogenesis, kanal atrioventricular (katup jantung tricuspid dan mitral) dan saluran keluar ventrikel (injap jantung aorta dan paru-paru) terbentuk.

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

Bagaimana injap jantung diatur?

Permulaan kajian bekalan darah ke injap telah diletakkan oleh Luschka (1852), menggunakan suntikan pembuluh jantung dengan massa yang berbeza. Beliau mendapati banyak saluran darah di injap injap atrioventricular dan semilunar aorta dan arteri pulmonari. Walau bagaimanapun, dalam beberapa panduan mengenai anatomi patologi dan histologi terdapat tanda-tanda yang tidak diubah injap jantung manusia tidak mengandungi mana-mana saluran darah dan yang kedua yang terdapat hanya dalam injap dalam pelbagai proses patologi - arteriosclerosis pelbagai etiologi dan endokarditis. Maklumat mengenai ketiadaan salur darah didasarkan pada kajian histologi. Dianggap bahawa jika tiada saluran darah di bahagian bebas injap, pemakanan mereka berlaku dengan menapis bendalir dari plasma darah yang menyapu katup. Penembusan beberapa kapal bersama dengan gentian tisu otot striated ke dasar injap dan tendon chords telah diperhatikan.

Walau bagaimanapun, apabila kapal suntikan jantung pewarna yang berbeza (bangkai dalam gelatin, gelatin bismut buburan akueus maskara hitam, penyelesaian carmine atau biru trypan), didapati bahawa kapal menembusi injap cerdechnye Atrio-ventrikel, arteri aorta dan paru-paru bersama-sama dengan tisu otot jantung , sedikit tidak mencapai tepi daun secara percuma.

Dalam tisu penyambung berserabut friable injap injap atrioventricular, saluran utama yang berasingan dijumpai, anastomosing dengan beberapa saluran yang terletak di kawasan tisu otot transversal jantung.

Bilangan saluran darah yang terbesar terletak di pangkalan dan relatif kurang dalam bahagian bebas injap ini.

Menurut KI Kulchitsky et al (1990), diameter arteri dan vena yang lebih besar didapati dalam injap mitral. Di dasar injap injap ini, terdapat terutamanya kapal utama dengan rangkaian kapilari sempit yang menembusi bahagian dasar injap dan menduduki 10% kawasannya. Dalam injap tricuspid, kapal arteri mempunyai diameter yang lebih kecil daripada dalam injap mitral. Di dalam injap injap ini terdapat terutamanya jenis tangki yang bertaburan dan gelung kapilari yang agak luas. Dalam injap mitral, daun depan lebih mengalir darah mengalir, dalam injap tricuspid, injap anterior dan posterior, yang membawa fungsi penutupan utama. Nisbah diameter garis arteri dan vena dalam injap atrioventrikular hati orang dewasa ialah 1: 1.5. Gelung kapilari adalah poligon dan terletak tegak lurus ke pangkal flap injap. Kapal membentuk rangkaian planar yang terletak di bawah endothelium dari sisi atria. Pembuluh darah juga terdapat di dalam kord tendon, di mana mereka menembusi dari otot papillary ventrikel kanan dan kiri ke jarak sehingga 30% daripada panjang tendon chords. Banyak saluran darah membentuk gelung melengkung di pangkal tali tendon. Injap jantung aorta dan batang paru-paru untuk bekalan darah jauh berbeza daripada atrioventricular. Kapal utama diameter yang lebih kecil sesuai dengan pangkalan injap semilunar injap aorta dan paru-paru. Cawangan-cawangan pendek kapal ini tamat dalam gelung kapilari bentuk bujur dan poligon yang tidak teratur. Mereka terletak, terutamanya, berhampiran pangkal sayap semilunar. Kapal vena di dasar injap aorta dan arteri pulmonari juga mempunyai diameter yang lebih kecil daripada pada pangkal injap atrioventricular. Nisbah diameter garis arteri dan vena dalam injap aorta dan arteri pulmonari jantung orang dewasa ialah 1: 1.4. Dari kapal yang lebih besar, cawangan sisi pendek cawangan keluar, berakhir dengan kapilari bentuk bujur dan poligon yang salah.

Dengan usia terdapat pengasaran gentian tisu penghubung seperti kolagen dan elastin, serta mengurangkan jumlah longgar berserabut tisu penghubung yang tidak teratur membangunkan kepak tisu sklerosis injap atrioventricular dan risalah injap semilunar daripada aorta dan arteri pulmonari. Gentian panjang mengurangkan injap tisu otot Striated jantung dan dengan itu mengurangkan kuantiti dan jumlah menembusi ke dalam jantung injap saluran darah. Sehubungan dengan perubahan ini, injap jantung kehilangan sifat elastik dan elastik, yang mempengaruhi mekanisme menutup injap dan hemodinamik.

Injap jantung mempunyai rangkaian kapilari limfatik dan sebilangan kecil kapal limfa yang dilengkapi dengan injap. Kapilari limfatik injap mempunyai penampilan ciri: lumen mereka sangat tidak teratur, kapilari yang sama di kawasan berlainan mempunyai diameter yang berbeza. Di persimpangan beberapa kapilari, sambungan dibentuk-lacunae pelbagai bentuk. Gelang rangkaian sering tidak berbentuk poligon, kurang bujur atau bulat. Selalunya, gelung rangkaian limfa tidak ditutup, dan kapilari limfatik berakhir secara membuta tuli. Gelung kapilari limfa berorientasikan lebih kerap ke arah dari pinggir bebas injap ke pangkalannya. Dalam beberapa kes, rangkaian dua lapis kapilari limfatik didapati di injap injap atrioventricular.

Plexus saraf endokardium terletak dalam pelbagai lapisan, terutamanya di bawah endothelium. Di tepi bebas flap valve, gentian saraf terletak, terutamanya secara radiasi, menyambung dengan kord tendon. Lebih dekat ke pangkal injap adalah plexus besar yang menghubungkan ke plexus di sekitar cincin berserabut. Pada injap semilunular, rangkaian saraf endokardial lebih jarang berlaku. Di tempat lampiran injap, ia menjadi tebal dan berlapis-lapis.

Struktur hati injap jantung

Sel interstitial injap yang bertanggungjawab untuk mengekalkan struktur injap mempunyai bentuk memanjang dengan sejumlah besar proses nipis yang melangkaui keseluruhan matriks injap. Terdapat dua populasi sel interstitial injap, berbeza dalam morfologi dan struktur; sesetengahnya mempunyai sifat kontraksi dan dicirikan oleh kehadiran fibrilat kontraksi, yang lain mempunyai sifat penyembur dan mempunyai retikulum endoplasmik dan peralatan Golgi yang maju. Fungsi Contractile tahan tekanan hemodinamik dikekalkan dan penjelasan lanjut daripada kedua-dua protein contractile jantung dan rangka yang terdiri daripada rantai berat alfa dan beta-myosin dan pelbagai isoforms troponin. Penguncupan injap injap jantung ditunjukkan sebagai tindak balas kepada beberapa agen vasoaktif yang mencadangkan tindakan penyelarasan rangsangan biologi untuk berfungsi dengan baik injap.

Sel interstisial juga perlu komponen sistem reduktif struktur seperti injap jantung. Pergerakan berterusan injap dan ubah bentuk tisu penghubung yang berkaitan dengannya, menghasilkan kerosakan pada mana sel-sel interstitial injap bertindak balas untuk menjaga integritas injap. Proses pemulihan adalah penting untuk berfungsi dengan normal injap, dan ketiadaan sel-sel ini dalam model injap buatan moden mungkin merupakan faktor yang menyumbang kepada kerosakan struktur kepada bioprostheses.

Satu hala tuju penting dalam kajian sel-sel interstisial ialah kajian tentang interaksi di antara mereka dan matriks di sekeliling, yang ditengahi oleh lekatan fokus molekul. Perekatan fokus adalah interaksi matriks sel khusus yang mengikat sitoskeleton sel ke protein matriks melalui integrit. Mereka juga bertindak sebagai tapak isyarat untuk transduksi, menghantar maklumat mekanikal dari matriks ekstraselular, yang boleh menimbulkan tindak balas, termasuk, tetapi tidak terhad kepada, perekatan sel, penghijrahan, pertumbuhan dan pembezaan. Memahami biologi sel sel interstitial valvular adalah penting untuk mewujudkan mekanisme di mana sel-sel ini berinteraksi antara satu sama lain dan persekitaran, supaya fungsi ini dapat diterbitkan semula dalam injap tiruan.

Sehubungan dengan perkembangan arah kejuruteraan tisu jantung injap jantung, kajian sel interstisial dijalankan menggunakan pelbagai teknik. Setelah disahkan yang Sitoskeleton sel mengotorkan untuk vimentin, desmin, troponin, alpha-actin dan myosin otot licin berat alfa rantai dan cahaya beta-myosin rantaian-2 myosin jantung, alfa dan beta-tubulin. Sel contractility mengesahkan tindak balas positif kepada epinefrin, angiotensin II, bradykinin, carbachol, kalium klorida, endothelium I. Hubungan yang berfungsi Cellular telah dipilih dan disahkan slotted interaksi karboksiflyuorestseina suntikan mikro. Rembesan matriks dipasang mengotorkan untuk prolyl-4-hydroxylase / jenis II kolagen, fibronectin, kondroitin sulfat, laminin. Innervation dipasang berhampiran hujung saraf seperti motor, yang menjejaskan aktiviti neuropeptida Y tyrosine hydroxylase, asetilkolina, polipeptida usus vasoactive, bahan P, kaptsitonin peptida berkaitan gen. Faktor mitogenik dianggarkan oleh faktor pertumbuhan yang diperoleh daripada platelet, faktor pertumbuhan fibroblast utama, serotonin (5-HT). Fibroblas dikaji sel celahan mempunyai ciri-ciri membran bawah tanah tidak lengkap, panjang, proses cytoplasmic nipis sambungan berhampiran dengan matriks, yang retikulum endoplasma kasar yang maju dan radas Golgi yang, kekayaan microfilaments, pembentukan ikatan pelekat.

Sel-sel endokardi vaskular membentuk sampul atrombogenous yang berfungsi di sekitar setiap injap jantung, sama dengan endotelium vaskular. Kaedah penggantian injap yang digunakan secara meluas menghilangkan fungsi perlindungan endokardium, yang boleh mengakibatkan pemendapan platelet dan fibrin pada injap tiruan, perkembangan jangkitan bakteria dan pengoksidaan tisu. Fungsi lain sel-sel ini adalah pengawalan sel-sel interstitial yang bersandar, mirip dengan pengawalan sel-sel otot yang halus oleh endothelium. Interaksi kompleks wujud di antara sel-sel endothelium dan jiran, sebahagiannya ditengahi oleh faktor-faktor larut yang disembuhkan oleh sel-sel endothelial. Sel-sel ini membentuk permukaan yang besar, ditutup dengan pertumbuhan mikro pada sisi luminal, sehingga meningkatkan pendedahan dan kemungkinan interaksi dengan bahan-bahan metabolik darah beredar.

Endothelium sering memaparkan perbezaan morfologi dan berfungsi disebabkan oleh tegasan ricih pada dinding kapal yang berlaku dalam gerakan darah, dan yang sama boleh digunakan untuk injap sel endocardial menerima kedua-dua memanjang dan bentuk poligon. Perubahan dalam struktur sel boleh berlaku disebabkan oleh tindakan hemodinamik tempatan pada komponen sitoskeleton sel atau kesan sekunder yang disebabkan oleh perubahan dalam matriks ekstrasel yang mendasari. Pada tahap selular endokardial ultrastruktur mempunyai sambungan intercellular, vesikel plasma, retikulum endoplasmik yang tidak seimbang dan alat Golgi. Walaupun pada hakikatnya mereka menghasilkan faktor von Willebrand, kedua-dua in vivo dan dalam persekitaran tiruan, mereka tidak mempunyai anak lembu Weibel-Palade (granul tertentu yang mengandungi von Willebrand faktor), yang merupakan organel khusus untuk endothelium vaskular. Sel-sel endokardi valvular dicirikan oleh sendi yang kuat, interaksi jurang berfungsi dan bertindih dengan lipatan marjinal.

Sel endocardial mengekalkan aktiviti metabolik mereka walaupun dalam vitro: menjana faktor Willebrand, prostacyclin, nitrik oksida synthase aktiviti pameran angiotensin converting enzyme, melekat kuat terpencil molekul ICAM-1 dan ELAM-1, yang kritikal untuk mengikat sel-sel mononuklear dalam pembangunan tindak balas imun. Semua penanda ini perlu dimasukkan dalam penanaman kultur sel yang sesuai untuk membuat injap tiruan oleh kejuruteraan tisu, tetapi potensi immunostimulatory injap sel endocardial sendiri boleh menghadkan penggunaannya.

Extracellular Metrix injap jantung terdiri daripada kolagen berserabut dan makromolekul elastin daripada proteoglikan dan glycoproteins. Kolagen adalah - 60% daripada berat kering injap, elastin - 10% dan proteoglikan - 20%. Komponen kolagen menyediakan kestabilan mekanikal asas injap dan diwakili oleh collagens I (74%). Jenis II (24%) dan V (2%). Bunches filamen kolagen dikelilingi oleh sarung elastin yang berinteraksi di antara mereka. Rantaian sampingan glikosaminoglikan molekul proteoglikan cenderung untuk membentuk bahan seperti gel di mana molekul lain berinteraksi untuk membentuk tetap saling matriks dan komponen lain yang disimpan. Glycosaminoglycans injap jantung manusia terdiri terutamanya daripada asid hyaluronik, sedikit sebanyak - sulfat dermatan, kondroitin-4-sulfat dan kondroitin-6-sulfat, dengan sekurang-kurangnya sulfat heparan. Pembentukan semula dan tisu mengemaskini matriks dikawal selia oleh metalloproteinases matriks (MMPs) dan perencat tisu mereka (TI). Molekul juga terlibat dalam pelbagai proses fisiologi dan patologi Sesetengah metalloproteinases, termasuk collagenase celahan (MMP-1, MMP-13) dan gelatinases (MMP-2, MMP-9) dan perencat tisu mereka (TI-1, lima 2, TI-3), terdapat dalam semua injap jantung. Pengeluaran metalloproteinase yang melimpah adalah tipikal untuk keadaan patologi injap jantung.

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

Injap jantung dan struktur morfologi mereka

Injap jantung terdiri daripada tiga lapisan morfologi yang berbeza dan berfungsi secara signifikan dalam matriks injap - berserat, spongy dan ventrikel.

Lapisan berserabut membentuk bingkai beban-bukti kepak injap, yang terdiri daripada lapisan serat kolagen. Serat ini disusun secara rapi dalam bentuk lipatan untuk kemungkinan membengkokkan injap arteri apabila ditutup. Lapisan berserabut terletak berhampiran permukaan luar injap ini. Lapisan berserabut injap atrioventrikular berfungsi sebagai kesinambungan rasuk kolagen daripada tendon lentur. Ia terletak di antara lapisan spongy (pintu masuk) dan ventrikel (keluar).

Antara gentian dan ventrikel ada lapisan spongy (spongiosa). Lapisan spongy terdiri daripada tisu penghubung yang kurang teratur di dalam medium likat. Komponen matriks yang dominan lapisan ini adalah proteoglisans dengan kolagen berorientasi dan lapisan elastin yang nipis. Rantaian sisi molekul proteoglikan membawa muatan negatif yang kuat, yang mempengaruhi keupayaan tinggi mereka untuk mengikat air dan membentuk gel poros matriks. Lapisan matriks spongy mengurangkan tekanan mekanikal di injap injap jantung dan mengekalkan kelenturan mereka.

Lapisan ventrikel adalah lebih nipis daripada yang lain, dan penuh dengan serat anjal yang membolehkan tisu dapat menahan ubah bentuk malar. Elastin mempunyai struktur spongy yang mengelilingi dan menghubungkan serat kolagen, dan memastikan penyelenggaraan mereka dalam keadaan terlipat neutral. Lapisan masuk injap (ventrikel bagi injap arteri dan spongy untuk injap atrioventrikular) mengandungi jumlah elastin yang lebih besar daripada outlet, yang memberikan kesan hidraulik yang melembutkan apabila menutup injap. Hubungan antara kolagen dan elastin membolehkan pengembangan injap menjadi 40% tanpa ubah bentuk kekal. Di bawah pengaruh beban kecil, struktur kolagen lapisan ini berorientasikan arah ke arah pemuatan, dan penentangannya terhadap peningkatan beban kenaikan.

Oleh itu, idea injap jantung sebagai duplikasi endokardium terbiar tidak hanya mudah, tetapi juga, sebenarnya, tidak betul. Injap jantung adalah organ yang mempunyai struktur kompleks, termasuk serat otot, darah dan limfa, dan unsur saraf. Kedua-duanya dalam struktur dan fungsi mereka, injap membentuk satu keseluruhan dengan semua struktur jantung. Analisis fungsi normal injap mesti mengambil kira organisasi selularnya, serta interaksi sel antara mereka dan matriks. Pengetahuan yang diperoleh daripada kajian-kajian tersebut memimpin dalam reka bentuk dan pembangunan penggantian injap menggunakan kejuruteraan tisu.