12. martā notika LZA Ķīmijas, bioloģijas un medicīnas zinātņu nodaļas sēde sadarbībā ar Fizikas un tehnisko zinātņu nodaļu no cikla “2009. gada nozīmīgie zinātniskie sasniegumi”– Sirds struktūrelementu biomehānisko īpašību un morfoloģijas pētījumi jaunu ārstēšanas metožu un materiālu izstrādei. Sēdes dalībnieki noklausījās un apsprieda 3 referātus – “Mūsdienu kardioloģijas iespējas un nākotnes virzieni” (Dr.med. Pēteris Stradiņš, RSU), “Audu inženierija un sirds–asinsvadu sistēmas elementu izstrāde” ( LZA kor.loc. Vladimirs Kasjanovs, RSU) un “Jaunu sirds vārstuļu bioloģisko protēžu radīšanai nepieciešamo biomehānisko parametru noteikšana un to testēšanas, implantācijas sistēmu izstrāde” (Mārtiņš Kalējs, RSU).

Mūsdienu kardioloģijas iespējas
un nākotnes virzieni (referāta anotācija)

Mūsdienu medicīnas tehnoloģijas attīstība piedāvā jaunas kardioloģisko slimnieku ārstēšanas iespējas. Katrai no metodēm ir savi iegumi un arī trūkumi. Hibrīdmetodes būtība ir savienot ārstēšanā dažādas metodes – piemēram, perkutānu koronāru angioplastiju ar aortokoronāru šuntēšanu vai vārstuļu protezēšanu, no katras metodes paņemot to labāko, ko tā pacientam var dot. Izvirzītie pamatnosacījumi ir drošība, efektivitāte, ilgstoši rezultāti un minimāla ķirurģiskās operācijas trauma. Īpaši būtiski tas ir augsta riska pacientiem un akūtos gadījumos.

Pēdējos gados pieaudzis pacientu skaits ar deģeneratīvu aortas vārstuļa stenozi. Epidemioloģiskie pētījumi rāda, ka šī patoloģija ir sastopama apmēram 2 % populācijas virs 65 gadu vecuma. Parādoties simptomiem, šīs slimības vienīgais efektīvais ārstēšanas veids ir konvencionāla aortas vārstuļa protezēšana, tomēr smagu blakus­slimību un vecuma dēļ daļa pacientu netiek virzīta uz operāciju. Tāpēc svarīgi ir attīstīt mazāk invazīvas aortas stenozes ārstēšanas metodes. Pasaulē kopš 2002. gada klīniskajā praksē ir ieviesta aortas vārstuļa mazinvazīva (transapikāla – caur sirds galotni, transfemorāla – caur cirkšņa artēriju) implantācija, ko izmanto augsta riska pacietiem. Latvijā pirmā transapikālā aortas vārstuļa stentprotēzes implantācija tika veikta 2009. gada 30. septembrī Paula Stradiņa Klīniskajā universitātes slimnīcā. Latvijā līdz šim ar labiem rezultātiem veiktas 6 transapikālas un 1 transfemorāla aortas vārstuļa protēzes implantācija. Lai ieviestu jaunās tehnoloģijas praksē, izšķiroša ir kardiologu un sirds ķirurgu kopējas komandas izveidošana.

Svarīgs ir arī rekonstrukcijās izmantotais materiāls. Sirds vārstuļu kaites ir otra izplatītākā sirds slimību grupa pasaulē uzreiz aiz koronārās sirds slimības; attīstītajās valstīs ar tām slimo līdz pat 2,5 % no vispārējās populācijas. Šo kaišu biežums ievērojami pieaug ar novecošanos, piemēram, par 75 gadiem vecākiem indivīdiem sirds vārstuļu kaites sastop pat 11,7% gadījumu. Katru gadu pasaulē tiek implantēts ap 275 000 sirds vārstuļu protēžu, no kurām aptuveni puse ir bioprotēzes un puse mehāniskas protēzes. Bioprotēžu pielietojumam ir tendence pieaugt to neapstrīdamo priekšrocību dēļ, jo tās ievērojami samazina trombembolisko komplikāciju risku un pēc to implantācijas nav nepieciešama pastāvīga antikoagulantu terapija kā mehānisko protēžu gadījumā, kas samazina ar asiņošanu saistītu komplikāciju risku. Visbiežāk tās ir izgatavotas no liellopu perikarda vai no ķīmiski apstrādātām cūkas aortas vārstuļa lapiņām, kas iestiprinātas sintētiska materiāla karkasā. Visu bioprotēžu galvenais mīnuss ir to ierobežotā ilgmūžība – 10 gadu laikā pēc implantācijas aptuveni 50–60% vārstuļu būs radušies defekti, kas prasa atkārtotu ķirurģisku iejaukšanos. Problēmas pamatā ir nedzīvo, svešo bioloģisko audu pakāpeniska strukturāla degradācija, kam pamatā ir kalcificējoša un nekalcificējoša audu deģenerācija.

Tādēļ rodas nepieciešamība pēc sirds vārstuļu protēzēm, kurām būtu visas bioprotēžu pozitīvās īpašības un kuras vienlaicīgi būtu pietiekami izturīgas un ilgmūžīgas, vislabāk, ja tās spētu kaut daļēji savu struktūru atjaunot līdzīgi dabīgajam cilvēka sirds vārstulim. Daudzas pētnieku grupas pasaulē mēģina atrisināt šo problēmu, cenšoties radīt šādu sirds vārstuļu aizvietotāju audu inženierijas ceļā. Tā kā radīt visus sirds vārstuļa struktūrelementus “in vitro” ir ļoti sarežģīts uzdevums, tad biežāk pielietotā stratēģija ir izmantot sintētiski radītu karkasu – matrici, kuru populēt ar šūnām. Galvenā problēma ir atbilstošas matrices – strukturālās pamatvielas trūkums, kura vienlaicīgi pēc savām mehāniskajām īpašībām atbilstu dabīgajiem cilvēka vārstuļu audiem un būtu piemērota “apaudzēšanai” ar šūnu materiālu. Ir nepieciešama šī materiāla pielāgošana nanostrukturālā līmenī. Mūsu grupa patreiz sākusi izstrādāt metodiku magnētisko nanodaļiņu saturošo šūnu orientētai adsorbēšanai uz biokompozīto materiālu. Šo metodi tālāk varētu izmantot sirds–asinsvadu sistēmas elementu aizvietotāju – jaunas paaudzes sirds vārstuļu un asinsvadu protēžu radīšanai.

Lai veiktu šo uzdevumu, mēs plānojam izstrādāt metodiku polimēro plakano šķiedraino karkasu iegūšanai un izgatavot paraugus; jāizstrādā metode fibroblastu un endoteliālo šūnu adsorbcijai uz polimēru plakanā šķiedrainā karkasa, pielietojot šūnas ar magnētiskajām daļiņām un “magnētisko pinceti”; lai radītu dabiskajam maksimāli tuvu materiālu, jāizstrādā metodika minēto šūnu orientētai adsorbcijai uz karkasa tajos virzienos, kas sakrīt ar galvenajiem spriegojumiem materiālā; rezultātu izvērtēšanai un salīdzināšanai ar dabiskajiem sirds–asinsvadu sistēmas materiāliem jāveic šķiedraino karkasu biomehānisko īpašību izpēte pirms un pēc orientētās šo šūnu adsorbcijas un proliferācijas; iegūtie dati jāsalīdzina ar cilvēka sirds vārstuļu lapiņu biomehāniskajām īpašībām.