Early Alteration of Bioprosthetic Cardiac Valves in Sheep: Influence of the Immunological Status

Summary

Ten Pericarbon valve bioprotheses were examined after being implanted in tricuspid position in two different groups of animals: group I sheep with increased immunoglobulins, plasma levels, and eosinophilis count of more than 10%, due to parasitic infection, and group II sheep without any parasitic infection, i. e. with normal blood data. The explanted valve follow up was between 60-95 hours in both groups.

Microscopic observation of group I valves revealed a massive blood cell (lymphocites, eosinophilis and large mononuclear cells) infiltration especially around the natural pericardial blood vessels in the region of flexion and attachment. The epipericardial surface was covered by fibrin sheath, and immunofluorescence studies showed a strongly positive reaction for immunoglobulins (IgG and IgE) on leaflet surfaces and lamellar stratification into the fibrosa. Microcalcifications were detected around pericardial blood vessels in the same zones where infiltrated blood cells were found. In group II valves cell infiltration was absent with no signs of calcification and immunofluorescence was negative.

Our data suggest that immunoglobulins aderence followed by blood cell infiltration may be one of the early causes of tissue leaflet degeneration and there is a parallel trend between plasma immunglobulin levels and the early tissue alteration. Our data show that the experimental model for testing bioprostheses in sheep is influenced by the pre-immunological status and it is important to control it before surgery.

Zusammenfassung

Ausgehend von der Beobachtung, daß Klappendegenerationen im Tierexperiment häufig früher auftreten als in der klinischen Praxis und gestützt auf Berichte, daß solche frühen degenerativen Prozesse möglicherweise durch immunologische Reaktionen eingeleitet werden, haben die Autoren eine Untersuchung ausgeführt, bei der im Tierexperiment Aufschluß über die Ursachen und Formen der frühen Klappendegenerationen beim Schaf gewonnen werden soll.

Hierzu wurden 10 Pericarbol Bioprothesen in die Trikuspidalposition von Schafen implantiert. 2 Gruppen von Tieren wurden gebildet:

Gruppe 1: Tiere mit erhöhtem Immunglobulinspiegel im Plasma und Eosinophilenzahlen von über 10% im Ausstrich als Ausdruck eines parasitären Befalls des Versuchstieres. Gruppe 2: Tiere ohne Parasitenbefall und normalem Blut und Plasmawerten. In beiden Gruppen wurden die Klappen 60-95 Stunden implantiert, bevor sie zur Untersuchung entnommen wurden.

Die mikroskopische Begutachtung der entnommenen Klappen aus Gruppe 1 ergab massive Zellinfiltration, insbesondere von Lymphozyten, eosinophilen Zellen und großen Monozyten. Diese Infiltrationen fand man besonders in der Umgebung der natürlichen perikardialen Blutgefäße im Bereich der Anheftung der Klappe und in den Biegezonen. Die epikardiale Oberfläche der Klappen war dicht mit einem Fibrinfilm belegt. Die Immunfluoreszenzuntersuchungen zeigten eine stark positive Reaktion auf Immunglobuline (IgG und IgE) auf den Taschenoberflächen mit lamellärer Stratifikation in die Fibrosa. Mikroverkal-kungen um die Blutgefäße herum wurden in den gleichen Arealen beobachtet, in denen auch zelluläre Infiltrationen gesehen wurden.

Bei der Betrachtung der Klappen aus Gruppe 2 wurden keine Infiltrationen von Zellen gesehen. Zeichen von Mikroverkalkungen fehlten ebenso wie ein positiver Ausfall der Immunfluoreszenzuntersuchung.

Die Autoren schließen aus den erhobenen Befunden, daß eine Anheftung von Immunglobulin an die bovinen Klappentaschenoberflächen mit nachfolgender Zellinfiltration eine der frühen Gründe für die Klappendegeneration darstellen könnte. Sie fanden eine Parallelität zwischen Plasmaglobulinspiegel und der frühen Gewebedegeneration. Sie weisen darauf hin, daß eine experimentelle Klappentestung an Schafen erheblich vom immunologischen Status vor der Klappenimplantation beeinflußt wird und dieser möglichst vor der Klappenimplantation kontrolliert werden sollte.

Key words

Early Alteration of Bioprosthetic Cardiac Valve