Сравнительный электронно-микроскопический анализ эндотелиальномезенхимального перехода в нативных и замененных элементах системы кровообращения

Цель. Провести анализ электронно-микроскопических признаков эндотелиально-мезенхимального перехода (ЭндоМТ) в эндотелиальных клетках (ЭК) нативных кровеносных сосудов и медицинских изделий (МИ), используемых в сердечно-сосудистой хирургии (включая сосудистые заплаты, стенты и биопротезы клапанов сердца), для оценки значимости ЭндоМТ в патогенезе осложнений их имплантации в отдаленном периоде. Материалы и методы. В работе были исследованы образцы внутренней грудной артерии человека, использованной в качестве кондуита для коронарного шунтирования, сонной артерии овцы с заплатой из ксеноперикарда, стентированной сонной артерии (СА) человека и створок биопротезов аортального клапана сердца человека. Визуализацию проводили посредством сканирующей электронной микроскопии в обратно-рассеянных электронах после окрашивания вышеуказанных биологических тканей тяжелыми металлами, их заключения в эпоксидную смолу, шлифовки и полировки эпоксидных блоков и напыления углеродом (методика EM-BSEM). Результаты. Во всех исследованных образцах были выявлены ЭК с сохраненным эндотелиальным фенотипом и клетки с признаками ЭндоМТ. Нормальные ЭК характеризовались выраженной полярностью, вытянутым ядром и сохраненной базальной мембраной. ЭК с признаками ЭндоМТ отличались полиморфизмом ядер, отсутствием полярности, деградацией базальной и внутренней эластической мембран, а также признаками миграции вглубь сосудистой стенки. В субэндотелиальном слое идентифицированы воспалительные клетки (нейтрофилы, эозинофилы, макрофаги), свидетельствующие о различных стадиях воспаления и ремоделирования сосудистой стенки и биопротезов. Отмечены случаи миграции ЭК с признаками ЭндоМТ в сторону мышечной оболочки с приобретением фенотипа миофибробластов. Заключение. Полученные результаты подтверждают роль ЭндоМТ в патогенезе осложнений после имплантации медицинских изделий. Выявленные признаки дисфункции ЭК и ЭндоМТ сопровождаются развитием воспаления, деградацией внеклеточного матрикса и нарушением барьерной функции эндотелия, что может способствовать формированию неоинтимы с последующим рестенозом артерий, а также структурной дегенерации биопротезов клапанов сердца. Полученные данные требуют дальнейшего изучения молекулярных механизмов и разработки способов профилактики ЭндоМТ у кардиохирургических пациентов.

1. Li Y., Lui K.O., Zhou B. Reassessing endothelial-to-mesenchymal transition in cardiovascular diseases. Nat. Rev. Cardiol. 2018;15(8):445–456. https://doi.org/10.1038/s41569-018-0023-y

2. Kovacic J.C., Dimmeler S., Harvey R.P., Finkel T., Aikawa E., Krenning G., Baker A.H. Endothelial to Mesenchymal Transition in Cardiovascular Disease: JACC State-of-the-Art Review. J. Am. Coll. Cardiol. 2019;73(2):190–209. https://doi.org/10.1016/j.jacc.2018.09.089

3. Chen P.Y., Schwartz M.A., Simons M. Endothelial-to-Mesenchymal Transition, Vascular Inflammation, and Atherosclerosis. Front. Cardiovasc. Med. 2020;7:53. https://doi.org/10.3389/fcvm.2020.00053

4. Alvandi Z., Bischoff J. Endothelial-Mesenchymal Transition in Cardiovascular Disease. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 2021;41(9):2357– 2369. https://doi.org/10.1161/ATVBAHA.121.313788

5. Peng Q., Shan D., Cui K., Li K., Zhu B., Wu H., Wang B., Wong S., Norton V., Dong Y., Lu Y.W., Zhou C., Chen H. The Role of Endothelial-to-Mesenchymal Transition in Cardiovascular Disease. Cells. 2022;11(11):1834. https://doi.org/10.3390/cells11111834

6. Lu X., Gong J., Dennery P.A., Yao H. Endothelial-to-mesenchymal transition: Pathogenesis and therapeutic targets for chronic pulmonary and vascular diseases. Biochem. Pharmacol. 2019;168:100–107. https://doi.org/10.1016/j.bcp.2019.06.021

7. Yun E., Kook Y., Yoo K.H., Kim K.I., Lee M.S., Kim J., Lee A. Endothelial to Mesenchymal Transition in Pulmonary Vascular Diseases.Biomedicines. 2020;8(12):639. https://doi.org/10.3390/biomedicines8120639

8. Hashimoto N., Phan S.H., Imaizumi K., Matsuo M., Nakashima H., Kawabe T., Shimokata K., Hasegawa Y. Endothelial-mesenchymal transition in bleomycin-induced pulmonary fibrosis. Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. 2010;43(2):161–172. https://doi.org/10.1165/rcmb.2009-0031OC

9. Hu M., Guan X.H., Wang L.F., Xu H.M., Ke S.F., Yuan Q.Y., Tan H.L., Wu J., Yu G.H., Huang Q.M., Liu Y., Hu L., Deng K.Y., Xin H.B. Endothelial CD38-induced endothelial-to-mesenchymal transition is a pivotal driver in pulmonary fibrosis. Cell. Mol. Life Sci. 2024;82(1):30. https://doi.org/10.1007/s00018-024-05548-x

10. Kanno Y., Hirota M., Matsuo O., Ozaki K.I. alpha2-antiplasmin positively regulates endothelial-to-mesenchymal transition and fibrosis progression in diabetic nephropathy. Mol. Biol. Rep. 2022;49(1):205–215. https://doi.org/10.1007/s11033-021-06859-z

11. Hall I.F., Kishta F., Xu Y., Baker A.H., Kovacic J.C. Endothelial to mesenchymal transition: at the axis of cardiovascular health and disease. Cardiovasc. Res. 2024;120(3):223–236. https://doi.org/10.1093/cvr/cvae021

12. Di Benedetto P., Ruscitti P., Berardicurti O., Vomero M., Navarini L., Dolo V., Cipriani P., Giacomelli R. Endothelial-to-mesenchymal transition in systemic sclerosis. Clin. Exp. Immunol. 2021;205(1):12–27. https://doi.org/10.1111/cei.13599

13. Gierlinger G., Rech L., Emani S.M., Del Nido P.J., Friehs I. A Neonatal Heterotopic Rat Heart Transplantation Model for the Study of Endothelialto-Mesenchymal Transition. J. Vis. Exp. 2023;(197). https://doi.org/10.3791/65426-v

14. Wang Z., Han Z., Tao J., Wang J., Liu X., Zhou W. et al. Role of endothelialto-mesenchymal transition induced by TGF-beta1 in transplant kidney interstitial fibrosis. J. Cell Mol. Med. 2017;21(10):2359–2369. https://doi.org/10.1111/jcmm.13157

15. Souilhol C., Harmsen M.C., Evans P.C., Krenning G. Endothelial-mesenchymal transition in atherosclerosis. Cardiovasc. Res. 2018;114(4):565– 577. https://doi.org/10.1093/cvr/cvx253

16. Good R.B., Gilbane A.J., Trinder S.L., Denton C.P., Coghlan G., Abraham D.J., et al. Endothelial to Mesenchymal Transition Contributes to Endothelial Dysfunction in Pulmonary Arterial Hypertension. Am. J. Pathol. 2015;185(7):1850–1858. https://doi.org/10.1016/j.ajpath.2015.03.019

17. Dahal S., Huang P., Murray B.T., Mahler G.J. Endothelial to mesenchymal transformation is induced by altered extracellular matrix in aortic valve endothelial cells. J. Biomed. Mater. Res. A. 2017;105(10):2729–2741. https://doi.org/10.1002/jbm.a.36133

18. Immanuel J., Yun S. Vascular Inflammatory Diseases and Endothelial Phenotypes. Cells. 2023;12(12):1640. https://doi.org/10.3390/cells12121640

19. Anaraki K.T., Zahed Z., Javid R.N., Shafiei S., Beiranvandi F., Kahrizsangi N.G., et al. Immune response following transcatheter aortic valve procedure. Vascul. Pharmacol. 2024;154:107283. https://doi.org/10.1016/j.vph.2024.107283

20. Kostyunin A., Glushkova T., Stasev A., Mukhamadiyarov R., Velikanova E., Bogdanov L. et al. Early Postoperative Immunothrombosis of Bioprosthetic Mitral Valve and Left Atrium: A Case Report. Int. J. Mol. Sci. 2022;23(12):6736. https://doi.org/10.3390/ijms23126736

21. Human P., Bezuidenhout D., Aikawa E., Zilla P. Residual Bioprosthetic Valve Immunogenicity: Forgotten, Not Lost. Front. Cardiovasc. Med. 2022;8:760635. https://doi.org/10.3389/fcvm.2021.760635

22. Veraar C., Koschutnik M., Nitsche C., Laggner M., Polak D., Bohle B. et al. Inflammatory immune response in recipients of transcatheter aortic valves. JTCVS Open. 2021;6:85–96.https://doi.org/10.1016/j.xjon.2021.02.012

23. Kostyunin A.E., Yuzhalin A.E., Rezvova M.A., Ovcharenko E.A., Glushkova T.V., Kutikhin A.G. Degeneration of Bioprosthetic Heart Valves: Update 2020. J. Am. Heart Assoc. 2020;9(19):e018506. https://doi.org/10.1161/JAHA.120.018506

24. Wechsler M.E., Munitz A., Ackerman S.J., Drake M.G., Jackson D.J., Wardlaw A.J. et al. Eosinophils in Health and Disease: A State-of-theArt Review. Mayo Clin. Proc. 2021;96(10):2694–2707. https://doi.org/10.1016/j.mayocp.2021.04.025

25. Ramirez G.A., Yacoub M.R., Ripa M., Mannina D., Cariddi A., Saporiti N. et al. Eosinophils from Physiology to Disease: A Comprehensive Review. Biomed. Res. Int. 2018;2018:9095275. https://doi.org/10.1155/2018/9095275

26. Hendrickson M.J., Wallace Z.S. Mechanisms and Screening for Atherosclerosis in Adults With Vasculitis. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 2025;45(1):3–10. https://doi.org/10.1161/ATVBAHA.124.319982

27. Shao Y., Saredy J., Yang W.Y., Sun Y., Lu Y., Saaoud F. et al. Vascular Endothelial Cells and Innate Immunity. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 2020;40(6):e138–e152. https://doi.org/10.1161/ATVBAHA.120.314330

28. 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. https://doi.org/10.1038/s41584-021-00738-4

29. Pugh D., Karabayas M., Basu N., Cid M.C., Goel R., Goodyear C.S. et al. Large-vessel vasculitis. Nat. Rev. Dis. Primers. 2022;7(1):93. https://doi.org/10.1038/s41572-021-00327-5

30. Шишкова Д.К., Синицкая А.В., Синицкий М.Ю., Матвеева В.Г., Великанова Е.А., Маркова В.Е. и др. Случай спонтанного эндотелиально-мезенхимального перехода в культуре первичных эндотелиальных клеток пупочной вены человека. Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. 2022:11(3):97–114. https://doi.org/10.17802/2306-1278-2022-11-3-97-114