Ведение. Патогенез приобретенных пороков сердца представляет собой комплексный процесс, в который вовлечено множество различных факторов. Одним из триггеров развития дисфункций нативных клапанов сердца может выступать воспалительный процесс, вызванный различными видами патогенов.
Целью исследования была оценка локального профиля цитокинов, экспрессируемых нативными клапанами сердца, полученными от пациентов с приобретенными пороками сердца в процессе кардиохирургического вмешательства.
Материалы и методы: В качестве материала для исследования были получены биоптаты нативных митральных клапанов сердца от 4 пациентов с инфекционным эндокардитом и от 10 пациентов с ревматической болезнью сердца. Для выделения РНК использовали коммерческий набор RNeasy® Plus Universal Mini Kit (“Qiagen”, Германия), экстракцию белка проводили с применением лизирующего буфера T-PER™ Tissue Protein Extraction Reagent (“ThermoScientific”, США) с добавлением ингибиторов протеаз Halt™ Protease Inhibitor Cocktail (“ThermoScientific”, США) и 0.5M раствора ЭДТА (“ThermoScientific”, США). Уровень экспрессируемых нативными клапанами цитокинов определяли с помощью дот-блоттинга с использованием набора Proteome Profiler™ Human Cytokine Array Kit (ARY005B) (R&D Systems, США). Экспрессию генов цитокинов оценивали методом кПЦР с использованием SYBR Green зондов (ЗАО “Евроген”, Россия) на амплификаторе ViiA7 Real-Time PCR System (“Applied Biosystems”, США). Статистический анализ полученных результатов был выполнен в программе GraphPad Prism 8 (“GraphPad Software”, США).
Результаты: Обнаружено, что белки MIF (фактор, ингибирующий миграцию макрофагов), PAI-1 (ингибитор активатора плазминогена-1), ICAM-1 (молекула межклеточной адгезии-1) и CXCL12 (стромальный фактор роста-1) регистрируются в нативных клапанах, полученных и от пациентов с ИЭ, и от пациентов с РБС. Полуколичественный анализ показал, что нативные клапаны, полученные от пациентов с ИЭ, характеризуются четырехкратным превышением уровня секреции PAI-1 и двукратным снижением уровня ICAM-1 и CXCL12 в сравнении с контролем. MIF экспрессировался на одинаковом уровне в обеих изученных группах. IL-1ra (антагонист рецептора интерлейкина 1), IL-6 (интерлейкин 6), IL-8 (интерлейкин 8), IL-16 (интерлейкин 16), CCL4 (хемокиновый лиганд 4), CCL5 (хемокиновый лиганд 5) и CXCL1 (хемокиновый лиганд 1) были обнаружены только в клапанах, пораженных ИЭ. Экспрессия генов MIF, IL6 и IL8 была повышена в экспериментальной группе относительно контроля, а генов PAI1, IL1RA и CXCL1– понижена в эксперименте относительно контроля. Генная экспрессия ICAM1, CXCL12, CCL4, CCL5 и IL16 была одинакова в обеих изученных группах.
Выводы: Результаты проведенного исследования показывают, что нативные клапаны сердца, пораженные ИЭ, характеризуются уникальным цитокиновым профилем по сравнению с клапанами, полученными от пациентов с неинфекционной патологией эндокарда. В пораженных ИЭ нативных клапанах сердца отмечается неспецифическое локальное воспаление, активная неоваскуляризация и снижение резистентности к патогенной бактериемии.
Doing. The pathogenesis of acquired heart defects is a complex process involving many different factors. One of the triggers for the development of dysfunctions of native heart valves can be an inflammatory process caused by various types of pathogens.
The aim of the study was to evaluate the local profile of cytokines expressed by native heart valves obtained from patients with acquired heart defects during cardiac surgery.
Materials and Methods: As a material for the study, biopsies of native mitral heart valves were obtained from 4 patients with infective endocarditis and from 10 patients with rheumatic heart disease. RNA was isolated using a commercial RNeasy® Plus Universal Mini Kit (Qiagen, Germany), protein extraction was performed using T-PER™ Tissue Protein Extraction Reagent lysis buffer (ThermoScientific, USA) with the addition of protease inhibitors Halt™ Protease Inhibitor Cocktail (ThermoScientific, USA) and 0.5M EDTA solution (ThermoScientific, USA). The level of cytokines expressed by native valves was determined by dot blotting using the Proteome Profiler™ Human Cytokine Array Kit (ARY005B) (R&D Systems, USA). Cytokine gene expression was assessed by qPCR using SYBR Green probes (JSC Evrogen, Russia) on a ViiA7 Real-Time PCR System amplifier (Applied Biosystems, USA). Statistical analysis of the results obtained was performed using the GraphPad Prism 8 program (GraphPad Software, USA).
Results: The proteins MIF (macrophage migration inhibitory factor), PAI-1 (plasminogen activator inhibitor-1), ICAM-1 (intercellular adhesion molecule-1) and CXCL12 (stromal growth factor-1) were found to be registered in native valves, obtained from both patients with IE and patients with RHD. Semi-quantitative analysis showed that native valves obtained from patients with IE are characterized by a four-fold increase in the level of PAI-1 secretion and a two-fold decrease in the level of ICAM-1 and CXCL12 compared with the control. MIF was expressed at the same level in both studied groups. IL-1ra (interleukin 1 receptor antagonist), IL-6 (interleukin 6), IL-8 (interleukin 8), IL-16 (interleukin 16), CCL4 (chemokine ligand 4), CCL5 (chemokine ligand 5), and CXCL1 ( chemokine ligand 1) were found only in valves affected by IE. The expression of the MIF, IL6, and IL8 genes was increased in the experimental group relative to the control, and the expression of the PAI1, IL1RA, and CXCL1– genes was decreased in the experiment relative to the control. The gene expression of ICAM1, CXCL12, CCL4, CCL5 and IL16 was the same in both studied groups.
Conclusions: The results of the study show that native heart valves affected by IE are characterized by a unique cytokine profile compared to valves obtained from patients with non-infectious endocardial pathology. Native heart valves affected by IE show nonspecific local inflammation, active neovascularization, and decreased resistance to pathogenic bacteremia.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.