Kalsifik aort kapak hastalığı (KAVD), aort kapak broşürlerinin inflamasyonu, fibrozisi ve makrokalsifikasyonu ile karakterize kronik bir patolojidir. Broşürlerin ilerleyici yeniden şekillenmesi ve kalsifikasyonu (aort skleroz olarak adlandırılır), inmeye katkıda bulunan ve kalp yetmezliğine yol açan kan akışının tıkanmasına (aort darlığı) yol açabilir. Günümüzde KAVD'nin tek tedavisi cerrahi veya transkateter aort kapak replasmanıdır (sırasıyla SAVR ve TAVR). KAVD progresyonunu durdurmak veya tersine çevirmek için cerrahi olmayan bir seçenek yoktur ve kapak replasmanı olmadan mortalite oranları 2-3 yıl içinde %50'ye yaklaşır 1,2,3. Bu patolojiyi yönlendiren altta yatan mekanizmaların tanımlanması, potansiyel yeni terapötik yaklaşımları tanımlayacaktır.
Sağlıklı bir yetişkinde, aort kapak broşürleri yaklaşık bir milimetre kalınlığındadır ve ana işlevleri sol ventrikülden tek yönlü kan akışını sağlamaktır4. Üç broşürün her biri, broşürün dış yüzeyini kaplayan ve bir bariyer görevi gören bir valf endotel hücreleri (VEC) tabakasından oluşur. DEB'ler geçirgenliği, inflamatuar hücre yapışmasını ve parakrin sinyalinidüzenleyerek kapak homeostazını korur 5,6,7. Valf interstisyel hücreleri (VIC'ler), kapak broşürü8'deki hücrelerin çoğunluğunu oluşturur. VIC'ler broşürde üç farklı katman halinde düzenlenmiştir. Bu tabakalar ventrikülaris, spongiosa ve fibroza9 olarak bilinir. Ventrikülis sol ventriküle bakar ve kollajen ve elastin lifleri içerir. Orta tabaka olan spongiosa, kalp döngüsü sırasında kesme esnekliği sağlayan yüksek proteoglikan içeriği içerir. Dış fibroza tabakası aort tarafındaki çıkış yüzeyine yakın bir yerde bulunur ve diyastol10,11,12 sırasında koaptasyonu sürdürmek için güç sağlayan Tip I ve Tip III fibriller kollajen bakımından zengindir. VIC'ler sessiz bir durumda bulunur, ancak iltihaplanma, hücre dışı matrisin (ECM) yeniden şekillenmesi ve mekanik stres gibi faktörler VIC homeostazınıbozabilir 8,9,13,14,15,16. Homeostaz kaybı ile VIC'ler, hücre dışı milieu17'yi yeniden şekillendiren proteinlerin çoğalması, kasılması ve salgılanması yeteneğine sahip miyofibroblast benzeri bir fenotipi aktive eder ve kazanır. Aktif VIC'ler, bir mezenkimal kök hücrenin (MSC) bir osteoblast 15,17,18,19,20,21,22,23,24,25'e farklılaşmasını hatırlatan kalsifiye edici hücrelere geçebilir.
Kalsifikasyon, kollajen bakımından zengin fibroza tabakasında hem VEC'lerin hem de VIC'lerin katkılarından başlamış gibi görünmektedir, ancak broşür8'in diğer katmanlarını genişletir ve istila eder. Bu nedenle, hem VEC'lerin hem de VIC'lerin osteojenik genlerin ekspresyonunu yükseltmek için uyaranlara yanıt verdiği açıktır, ancak osteojenik genlerin aktivasyonunu yönlendiren kesin olayların yanı sıra hücreler ile broşürün hücre dışı matrisi arasındaki karmaşık etkileşim kötü tanımlanmıştır. Murin modelleri, CAVD patogenezinin genetik olmayan sürücülerini incelemek için ideal bir kaynak değildir, çünkü fareler CAVD de novo26,27'yi geliştirmez, bu nedenle birincil insan dokularının ve bu dokulardan izole edilen birincil hücre hatlarının kullanılması gereklidir. Özellikle, bu hücrelerin yüksek sayılarda ve iyi kalitede elde edilmesi zorunludur, çünkü 3D hücre kültürleri ve organoid modelleme alanı genişlemektedir ve murin modellerine ex vivo insan bazlı bir alternatif haline gelmesi muhtemeldir.
Mevcut yöntemin amacı, insan donörlerinden cerrahi olarak çıkarılan valflerden elde edilen VEC'leri ve VIC'leri verimli bir şekilde izole etmek ve büyütmek için koşulları oluşturan bir iş akışını paylaşmaktır. Önceki çalışmalar, VEC'lerin ve VIC'lerin domuz28 ve murin kapakçıkları29'dan başarılı bir şekilde izole edildiğini göstermiştir, bildiğimiz kadarıyla bu, bu hücrelerin insan dokularındaki izolasyonunu tanımlayan ilk kişidir. Burada açıklanan protokol, insan eksize edilmiş valfleri için geçerlidir ve eksize edilen dokunun hücrelerini büyük ölçüde stabilize eden organ nakillerinde klinik olarak kullanılan tamponlu bir çözelti olan soğuk hava deposu çözeltisinin kullanımını tanıtarak, doku eksizyonu ile laboratuvar işlemleri arasındaki genellikle uzun tedarik süresinin neden olduğu hasarı büyük ölçüde atlatır ve iyileştirir. Burada açıklanan protokol ayrıca hücre fenotipinin nasıl belirleneceğini ve minimum hücre çapraz kontaminasyonu ile hücre sağkalımının yüksek verimliliğini garanti ettiğini göstermektedir.