Histologické složení a mechanické vlastnosti aortální a pulmonální chlopně prasete a člověka

• Název práce v češtině: Histologické složení a mechanické vlastnosti aortální a pulmonální chlopně prasete a člověka
• Název v anglickém jazyce: Histological composition and mechanical properties of the aortic and pulmonary valves of the porcine and human heart
• Klíčová slova: aortální chlopeň; pulmonální chlopeň; cípy; plošný podíl; stereologie; kolagen; elastin; aorta; truncus pulmonalis
• Klíčová slova anglicky: aortic valve; pulmonary valve; leaflets; cusps; area fraction; stereology; collagen; elastin; aorta; pulmonary trunk
• Akademický rok vypsání: 2025/2026
• Typ práce: disertační práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Ústav histologie a embryologie (14-40)
• Vedoucí / školitel: Mgr. Tereza Blassová, Ph.D.

Seznam odborné literatury

Balko J, Tonar Z, Varga I a kol. Memorix histologie. 3. vydání. Triton, Praha, 2021

Sadler TW. Langmanova lékařská embryologie. Překlad 10. vydání. Grada, 2011.

Suchý T, Horný L, Šupová M, Adámek T, Blanková A, Žaloudková M, Grajciarová M, Yakushko O, Blassová T, Braun M. Age-related changes in the biochemical composition of the human aorta and their correlation with the delamination strength. Acta Biomater. 2024 Dec;190:344-361. doi: 10.1016/j.actbio.2024.11.002.

Kolinko Y, Malečková A, Kochová P, Grajciarová M, Blassová T, Kural T, Trailin A, Červenková L, Havránková J, Vištejnová L, Tonarová P, Moulisová V, Jiřík M, Zavaďáková A, Tichánek F, Liška V, Králíčková M, Witter K, Tonar Z. Using virtual microscopy for the development of sampling strategies in quantitative histology and design-based stereology. Anat Histol Embryol. 2022 Jan;51(1):3-22. doi: 10.1111/ahe.12765. Epub 2021 Nov 22.PMID: 34806204

Tomášek P, Tonar Z, Grajciarová M, Kural T, Turek D, Horáková J, Pálek R, Eberlová L, Králíčková M, Liška V. Histological mapping of porcine carotid arteries - An animal model for the assessment of artificial conduits suitable for coronary bypass grafting in humans. Ann Anat. 2020 Mar;228:151434. doi: 10.1016/j.aanat.2019.151434

Fiala R, Kochová P, Kubíková T, Cimrman R, Tonar Z, Špatenka J, Fabián O, Burkert J. Mechanical and structural properties of human aortic and pulmonary allografts do not deteriorate in the first 10 years of cryopreservation and storage in nitrogen. Cell Tissue Bank. 2019 Mar 22. doi: 10.1007/s10561-019-09762-x.

Kubíková T, Kochová P, Brázdil J, Špatenka J, Burkert J, Králíčková M, Tonar Z. The composition and biomechanical properties of human cryopreserved aortas, pulmonary trunks, and aortic and pulmonary cusps. Ann Anat. 2017 Jul;212:17-26. doi: 10.1016/j.aanat.2017.03.004.

Mouton PR. Principles and practices of unbiased stereology: an introduction for bioscientists. Johns Hopkins University Press, Baltimore, 2002.

Předběžná náplň práce

Každý rok se na celém světě provede více než 280 000 náhrad srdečních chlopní (HV), aortální a mitrální. V České republice podstoupí operaci srdeční chlopně ročně v průměru 3 509 pacientů (Národní kardiochirurgický registr 2007-2023). V současné době tvoří v ČR biologické chlopenní náhrady přibližně 80 % náhrad HV. Obvykle jsou připravovány z kořene prasečí aorty nebo hovězího perikardu (xenografty), případně od lidských dárců (alografty). Ve srovnání s implantací mechanické HV protézy nevyžadují transplantáty antikoagulační léčbu, na druhou stranu však imunogenita štěpu zvyšuje pravděpodobnost jeho odmítnutí a omezení kvality života. Trendem poslední doby ve zpracování HV, zejména alogenních HV (AHV), je decelularizace před transplantací. Na decelularizované AHV (DAHV), především plicní DAHV, se ukázaly jako nejlepší současná možnost náhrady HV. Složitá struktura HV však činí z jejich úspěšné decelularizace náročnou záležitost. Za posledních 5 let bylo v ČR transplantováno v průměru 150 aortálních a plicních DAHV ročně a zejména strmě roste poptávka po plicních DAHV. Rychle rostoucí počet transplantací naznačuje, že připravit kvalitní AHV v dostatečném množství je pro budoucnost kardiochirurgie s alograftem/autograftem v ČR nezbytné. Semilunární aortální a plicní chlopně se skládají z chlopenních cípů a příslušné tepny, arteriálního kořene. Základ aortální srdeční chlopně, anulus, je tvořen hustou pojivovou tkání. Cípy plicní chlopně prstenec postrádají a vycházejí přímo ze svaloviny pravé komory. Aorta a plicní tepna se skládají z tunica intima (endotelu a subendoteliální vrstvy), tunica media (elastické membrány a hladkosvalové buňky) a tunica adventitia (elastická a kolagenní vlákna, buňky pojivové tkáně, cévy a nervy).
Dosud nebyla provedena kvantitativní histologická analýza složení prasečí aortální a pulmonální chlopně, jež by byla porovnána s jejich mechanickými vlastnostmi, ať už čerstvých chlopní nebo decelularizovaných. Rovněž nebylo porovnáno kvantitativní zastoupení základních složek aortálních a pulmonálních chlopní člověka a prasete.
Student bude analyzovat plošné zastoupení základních složek prasečích aortálních a pulmonálních chlopní (kolagenu, elastinu, hladkosvalového aktinu, glykosaminoglykanů), tloušťku stěny a hustotu mikrocév. Dále student bude měřit mechanické vlastnosti cípů chlopní a kořene příslušné cévy (Youngův modul pružnosti, mez pevnosti a mezní deformace) a výsledky dá do souvislosti s výsledky z histologické analýzy. Výsledky z obou analýz porovná s výsledky zjištěných analýzou lidských aortálních a pulmonálních chlopní. Vzorky prasečích chlopní budou získány z jiných projektů probíhajících v Biomedicínském centru LFP UK, které nebudou mít vliv na kardiovaskulární systém. Mechanické měření bude prováděno na Katedře mechaniky FAV ZČU, kde je potřebné vybavení (TestResources mechanical machine 574LE2). Histologické zpracování a analýza bude probíhat na Ústavu histologie a embryologie LPF UK, kde je rotační mikrotom, automat na přehledná barvení a imunostainer, optický mikroskop s kamerou, skener histologických preparátů a software Stereologer.
Získaná data budou přínosná pro modelování prasečích aortálních a pulmonálních chlopní, pro výpočet minimálního počtu subjektů, které je třeba zapsat do studie, aby měla dostatečnou statistickou sílu pro detekci účinku onemocnění, léčby nebo jiných vnějších vlivů nebo pro zhodnocení vlivu decelularizačních protokolů na složení a mechanické vlastnosti chlopní.