Advances in Clinical and Experimental Medicine

Title abbreviation: Adv Clin Exp Med
5-Year IF – 2.0, IF – 1.9, JCI (2024) – 0.43
Scopus CiteScore – 4.3
Q1 in SJR 2024, SJR score – 0.598, H-index: 49 (SJR)
ICV – 161.00; MNiSW – 70 pts
Initial editorial assessment and first decision within 24 h

ISSN 1899–5276 (print), ISSN 2451-2680 (online)
Periodicity – monthly

Download original text (EN)

Advances in Clinical and Experimental Medicine

2011, vol. 20, nr 2, March-April, p. 157–164

Publication type: original article

Language: English

Participation of Tenascin C in Native and Homograft Aortic Valve Degeneration

Udział tenascyny C w degeneracji natywnych i homogennych aortalnych zastawek serca

Grzegorz J. Lis1,, Ewa Jasek1,, Mariusz Gajda1,, Jan A. Litwin1,, Urszula Czubek2,, Małgorzata Jasińska1,, Bogusław Kapelak3,, Jerzy Sadowski3,

1 Chair and Department of Histology, Jagiellonian University Medical College, Cracow, Poland

2 Department of Coronary Disease, Jagiellonian University Medical College, Cracow, Poland

3 Department of Cardiac and Vascular Surgery and Transplantology, Jagiellonian University Medical College, Cracow, Poland

Abstract

Background. Tenascin C (TnC) is a connective tissue matrix glycoprotein influencing cell proliferaton, migration and apoptosis. TnC participates in the development of pathological processes in the circulatory system including, as recently demonstrated, valvular degeneration leading to aortic valve stenosis. Homograft durability is limited by its degeneration, similar to changes appearing in cases of a typical aortic stenosis, which currently are regarded as an active remodeling process with expression of inflammatory modulators, as well as participation of cells and extracellular factors (including TnC), which under physiological conditions are involved in bone formation.
Objectives. The aim of the study was a comparison of TnC expression in native stenotic aortic valves and degenerating aortic valve homografts.
Material and Methods. The material included two groups of aortic valves removed during routine surgery: native stenotic valves (n = 10) and dysfunctional aortic valve homografts (n = 10). Frozen valve sections were used for immunohistochemical detection of TnC, and also for identification of cells differentiated towards myofibroblasts (SMA), macrophages (CD68) and endothelial cells (CD34, vWF).
Results. TnC immunoreactivity was observed in both valve types, being significantly higher in native stenotic valves than in homografts (p = 0.007). The proportion of myofibroblasts in the total valvular cell population was insignificantly higher in native valves than in homografts. In homografts showing significantly lower total celullarity than native valves (p = 0.003), macrophages were more numerous (p = 0.005), and located mostly on the valve leaflet surfaces, while in native valves they were almost absent in this location.
Conclusion. The presence of TnC in the stroma of native stenotic aortic valves and in homografts indicates a participation of active remodeling mechanisms in the pathogenesis of degeneration in both types of valves. However, a significantly lower level of TnC and lower cellularity in homografts suggests that changes leading to their dysfunction, to some extent, include passive degeneration.

Streszczenie

Wprowadzenie. Tenascyna C (TnC) jest glikoproteiną macierzy tkanki łącznej biorącą udział w modyfikacji aktywności proliferacyjnej, migracyjnej oraz różnicowaniu i apoptozie komórek. TnC uczestniczy w rozwoju procesów patologicznych w układzie naczyniowym, a ostatnio stwierdzono jej udział również w powstawaniu zastawkowych zmian degeneracyjnych prowadzących do stenozy aortalnej. Czas funkcjonowania homograftów aortalnych jest ograniczony ich degeneracją, przypominającą zmiany zachodzące w przypadku typowej stenozy aortalnej, które obecnie są uważane za proces aktywnej przebudowy (ekspresja modulatorów procesu zapalnego, udział komórek i czynników pozakomórkowych – w tym tenascyny C, fizjologicznie warunkujących osteogenezę).
Cel pracy. Porównanie ekspresji TnC w natywnych stenotycznych aortalnych zastawkach i degenerujących homograftach aortalnych.
Materiał i metody. Badanie obejmowało dwie grupy zastawek usuniętych w czasie rutynowych zabiegów wymiany zastawki: natywne stenotyczne zastawki aortalne (n = 10) i homografty (n = 10). Na skrawkach mrożeniowych płatków zastawek oznaczano immunofluorescencyjnie TnC, a także identyfikowano komórki zróżnicowane w kierunku miofibroblastów (SMA) oraz makrofagi (CD68) i komórki śródbłonka (vWF, CD34).
Wyniki. W natywnych zastawkach stenotycznych stwierdzono istotnie wyższą ekspresję TnC niż w zastawkach homogennych (p = 0,007). Proporcja miofibroblastów w populacji komórek w natywnych zastawkach stenotycznych była wyższa niż homograftach. W homograftach przy istotnie mniejszej całkowitej gęstości komórek, w porównaniu z zastawkami natywnymi (p = 0,003), stwierdzono większy udział makrofagów (p = 0,005), zwłaszcza umiejscowionych na powierzchni płatka, podczas gdy w zastawkach natywnych były one prawie nieobecne w tym miejscu.
Wnioski. Obecność TnC w natywnych zastawkach stenotycznych i homograftach wskazuje na udział mechanizmów aktywnej przebudowy w patogenezie degeneracji obu typów zastawek. Istotnie niższy poziom ekspresji TnC w homograftach oraz mniejsza liczba komórek zrębu sugeruje, że zmiany prowadzące do ich dysfunkcji w pewnym stopniu mają charakter biernej degeneracji.

Key words

tenascin, aortic valve, homograft, extracellular matrix proteins, immunofluorescence

Słowa kluczowe

tenascyna, zastawka aortalna, homograft, białka macierzy pozakomórkowej, immunofluorescencja

References (22)

  1. Stewart BF, Siscovick D, Lind BK, Gardin JM, Gottdiener JS, Smith VE, Kitzman DW, Otto CM: Clinical factors associated with calcific aortic valve disease. Cardiovascular Health Study. J Am Coll Cardiol 1997, 29, 630–634.
  2. O’Brien KD: Pathogenesis of calcific aortic valve disease: a disease process comes of age (and a good deal more). Arterioscler Thromb Vasc Biol 2006, 26, 1721–1728.
  3. Shetty R, Pepin A, Charest A, Perron J, Doyle D, Voisine P, Dagenais F, Pibarot P, Mathieu P: Expression of bone-regulatory proteins in human valve allografts. Heart 2006, 92, 1303–1308.
  4. Caira FC, Stock SR, Gleason TG, McGee EC, Huang J, Bonow RO, Spelsberg TC, McCarthy PM, Rahimtoola SH, Rajamannan NM: Human degenerative valve disease is associated with up-regulation of low-density lipoprotein receptor-related protein 5 receptor-mediated bone formation. J Am Coll Cardiol 2006, 47, 1707–1712.
  5. Lis GJ, Litwin JA, Kapelak B, Furgal-Borzych A, Gajda M, Cichocki T, Sadowski J: Development of mature lamellar bone with a hematopoietic compartment in an aortic valve homograft. J Heart Valve Dis 2009, 18, 578–580.
  6. Goldbarg SH, Elmariah S, Miller MA, Fuster V: Insights into degenerative aortic valve disease. J Am Coll Cardiol 2007, 50, 1205–1213.
  7. Hsia HC, Schwarzbauer JE: Meet the tenascins: multifunctional and mysterious. J Biol Chem 2005, 280, 26641– 26644.
  8. Satta J, Melkko J, Pöllänen R, Tuukkanen J, Pääkkö P, Ohtonen P, Mennander A, Soini Y: Progression of human aortic valve stenosis is associated with tenascin-C expression. J Am Coll Cardiol 2002, 39, 96–101.
  9. Liu AC, Joag VR, Gotlieb AI: The emerging role of valve interstitial cell phenotypes in regulating heart valve pathobiology. Am J Pathol 2007, 171, 1407–1418.
  10. Jones FS, Jones PL: The tenascin family of ECM glycoproteins: structure, function, and regulation during embryonic development and tissue remodeling. Dev Dyn 2000, 218, 235–259.
  11. Buch WS, Kosek JC, Angell WW: The role of rejection and mechanical trauma on valve graft viability. J Thorac Cardiovasc Surg 1971, 62, 696–706.
  12. Chanda J: Prevention of calcification of heart valve bioprostheses: An experimental study in rat. Ann Thorac Surg 1995, 60, S339–S342.
  13. Vesely I, Macris N, Dunmore PJ, Boughner D: The distribution and morphology of aortic valve cusp lipids. J Heart Valve Dis 1994, 3, 451–456.
  14. Angell WW, Oury JH, Duran CG, Infantes Alcon C: Twenty years comparision of the human homograft and porcine xenograft. Ann Thorac Surg 1989, 48, 89–90.
  15. Vogt PR, Stallmach T, Niederhäuser U, Schneider J, Zünd G, Lachat M, Künzli A, Turina MI: Explanted cryopreserved allografts: a morphological and immunohistochemical comparison between arterial allografts and allograft heart valves from infants and adults. Eur J Cardiothorac Surg 1999, 15, 639–645.
  16. Yap CH, Yii M: Factors influencing late allograft valve failure. Scand Cardiovasc J 2004, 38, 325–333.
  17. Crescenzo DG, Hilbert SL, Barrick MK, Corcoran PC, St Louis JD, Messier RH, Ferrans VJ, Wallace RB, Hopkins RA: Donor heart valves: Electron microscopic and morphometric assessment of cellular injury induced by warm ischemia. J Thorac Cardiovasc Surg 1992, 103, 253–258.
  18. Fischlein T, Schutz A, Haushofer M, Frey R, Uhlig A, Detter C, Reichart B: Immunologic reaction and viability of cryopreserved homografts. Ann Thorac Surg 1995, 60, S122–S126.
  19. Niwaya K, Sakaguchi H, Kawachi K, Kitamura S: Effect of warm ischemia and cryopreservation on cell viability of human allograft valves. Ann Thorac Surg 1995, 60, S114–S117.
  20. Rokita E: Physicochemical studies of aortic wall mineralization. Life Chem Rep 1991, 8, 185–189.
  21. Mitchell RN, Jonas RA, Schoen FJ: Structure-Function correlations in cryopreserved allograft cardiac valves. Ann Thorac Surg 1995, 60, S108–S113.
  22. Lis GJ, Rokita E, Podolec P, Pfitzner R, Dziatkowiak A, Cichocki T: Mineralization and organic phase modifications as contributory factors of accelerated degeneration in homograft aortic valves. J Heart Valve Dis 2003, 12, 741–751.
© Wroclaw Medical University