心脏瓣膜疾病是我国的多发病,随着我国生活健康水平的提高人均寿命延长,我国老年人口逐渐增多,临床上因主动脉瓣钙化需要外科手术治疗的老年患者明显增多。心脏瓣膜钙化不仅引起瓣膜功能的异常,还能导致心力衰竭、感染性心内膜炎、传导阻滞、血栓栓塞、甚至猝死。早在二十世纪初期著名的病理学家Monckeberg提出主动脉瓣钙化是一个与风湿热或衰老有关的被动的病理过程,在过去的几十年中通过大量的研究,主动脉瓣钙化的病因机制发生了重大的变化。有研究认为主动脉瓣钙化是一个主动的慢性炎症反应过程,目前主动脉瓣膜钙化机理及发病机制尚不清楚。近年来随着对细胞凋亡和基质金属蛋白酶在骨骼发育中作用认识深入,细胞凋亡和基质金属蛋白酶可能在主动脉瓣膜钙化形成中起重要作用。基质金属蛋白酶是一组锌离子依赖的内肽酶,以酶原的形式分泌,它能降解包括纤维胶原在内的所有细胞外基质成分,它与其自身抑制因子通过激活和表达的平衡作用来影响组织重构。细胞凋亡是细胞死亡的一种形式,其形态学特征表现为细胞皱缩,核碎裂及染色质浓缩,细胞凋亡是一个有许多酶参与的需要能量的过程。研究证实细胞凋亡参与许多心血管疾病的病理过程,而且细胞凋亡可能在组织重构过程中发挥了重要的作用。目的:本试验旨在研究基质金属蛋白酶-2(MMP-2)及其组织抑制物(TIMP-2)和细胞凋亡在退行性主动脉瓣钙化病理过程中的作用,初步探讨主动脉瓣钙化发生的病理机制,为今后主动脉瓣钙化的预防和治疗提供理论基础。方法:通过临床手术取材获取15例退行性钙化主动脉瓣及10例非钙化主动脉瓣膜,分为钙化组和非钙化组,分别对两组瓣膜进行免疫组化染色、TUNEL检测,并应用光镜电镜技术对两组瓣膜进行形态学观察,研究钙化瓣膜和非钙化主动脉瓣膜中基质金属蛋白酶-2(MMP-2)及其组织抑制物(TIMP-2)的表达和细胞凋亡情况,并在光镜电镜下观察两组瓣膜超微结构改变。结果:1光镜下钙化瓣膜胶原纤维增生致密,边缘模糊,排列紊乱可见粘液样变性,脂质聚集,细胞核固缩减少,弹力纤维崩解,细小的钙盐首先沉积于瓣膜基底部、胶原纤维粘液样变性及脂质聚集区域,内皮层凹凸不平、完整性破坏,内皮细胞数减少。非钙化瓣膜胶原纤维排列规整,内皮细胞数目多,内皮层完整。2免疫组化结果显示钙化的主动脉瓣细胞外基质及内皮层下细胞密度明显增加,可见大量的棕黄色颗粒,MMP-2、TIMP-2为中、重度着色,阳性细胞显著增多,呈长形或星状分布在细胞外基质及内皮层下部位。非钙化瓣膜仅可见散在的棕黄色颗粒分散在细胞外基质中,MMP-2、TIMP-2阳性细胞数目少且着色浅。比较两组MMP-2、TIMP-2的表达情况,P＜0.01差异具有显著性意义。3在TUNEL检测中,钙化的主动脉瓣较非钙化瓣膜细胞凋亡数明显增多,平均细胞凋亡指数为0.71±9.07 vs0.21±6.83,P＜0.05,差异有统计学意义。4电镜下观察钙化的主动脉瓣组织显示,瓣膜中细胞成分明显减少,纤维细胞皱缩成长梭形,细胞核固缩,胞浆中可见变性的线粒体及空泡状残余体,细胞外基质中可见较多的基质小泡,间质钙化并聚集。内皮损伤从局灶单个内皮细胞碎裂到整个内皮的广泛剥脱程度不一,特别是在瓣膜的主动脉面。钙化的瓣膜中内皮细胞和成纤维细胞的细胞核出现细胞凋亡,凋亡细胞发生了重要的核染色质边集和细胞质浓集,成纤维细胞的凋亡细胞碎片中观察到钙的沉积。退化产物和细胞器为钙参与瓣膜组织钙化提供了基质物质。结论:1 MMP-2、TIMP-2的异常表达破坏了细胞外基质的合成和降解平衡,基质降解增加;MMP-2、TIMP-2聚集在内皮下与内皮的损害有关,它不仅影响基质退变还参与基质的重构。2主动脉瓣膜成纤维细胞凋亡与内皮损伤的严重程度密切相关,细胞凋亡破坏了内皮细胞的完整性,从而使滤过的钙增加并沉积到瓣膜组织深层。3凋亡的成纤维细胞产生的细胞碎片中,退化产物为钙结合提供了基础物质,促进了瓣膜钙化的进展。4目前基质金属蛋白酶在钙化瓣膜中的活化和调节机制尚不清楚,我们还需要现代分子学来进一步阐明细胞凋亡导致钙化的启动机制,这些问题有待今后做进一步的研究。