Investigations into the development of chronic degenerative valve disease in dogs

Abstract

In dogs chronic degenerative valve disease (CDVD) is the most common cardiac disorder and the most frequent cause of cardiac failure seen in clinical practice. The aetiology of CDVD is unknown however recent investigations have focused on the molecular mechanisms that may be implicated in the development of the disease. This thesis investigates the impact of mechanical stimuli on the canine mitral valve at both the molecular and clinical level. At the molecular level canine valvular interstitial cells (VICs) were successfully extracted from valve tissue and shown to express proteins related to both the contractile and synthetic properties of the valve; therefore they were characterized as myofibroblasts. Furthermore, no change in phenotype after freezing and thawing was evident suggesting that freezing had no effect on the integrity and the contractile, synthetic and metabolic properties of the cells. This was demonstrated by maintenance of the expression of alpha-smooth muscle actin (ASMA), prolyl-4-hydroxylase (4-HP) and creatine kinase B (CK-B) respectively. Mitral VICs (MVICs) had greater contractile and synthetic properties than tricuspid VICs (TVICs), evidenced by a higher expression of ASMA and 4-HP. This difference was likely to be a consequence of exposure to higher pressures throughout the cardiac cycle. It was also demonstrated that canine MVICs from both normal and diseased valves respond to mechanical stretch by hypertrophy, increasing the production of protein per unit cell. Furthermore, MVICs of both normal and diseased valves lose their contractile phenotype in response to mechanical stretch, indicated by a fall in ASMA expression. It was also demonstrated that the MVICs of diseased German shepherd dogs were more resistant to stretch than the MVICs of normal and diseased beagles. At the clinical level no gross lesions were observed echocardiographically on the mitral valves of the greyhounds irrespective of the dogs' age and training status. This suggests that the mitral valves of the greyhounds are more resistant to mechanical stimuli. However, these dogs develop mitral regurgitation with advancing age possibly due to alterations in heart geometry.

Στους σκύλους η χρόνια εκφυλιστική βαλβιδοπάθεια (CDVD) είναι η πιο κοινή καρδιακή διαταραχή και η πιο συχνή αιτία καρδιακής ανεπάρκειας που παρατηρείται στην κλινική πράξη. Η αιτιολογία του CDVD είναι άγνωστη, ωστόσο πρόσφατες έρευνες έχουν επικεντρωθεί στους μοριακούς μηχανισμούς που μπορεί να εμπλέκονται στην ανάπτυξη της νόσου. Η παρούσα διατριβή διερευνά την επίδραση των μηχανικών ερεθισμάτων στη μιτροειδική βαλβίδα του σκύλου τόσο σε μοριακό όσο και σε κλινικό επίπεδο. Σε μοριακό επίπεδο, τα ενδιάμεσα βαλβιδικά κύτταρα σκύλου (VICs) εξήχθησαν με επιτυχία από τον ιστό της βαλβίδας και αποδείχθηκε ότι εκφράζουν πρωτεΐνες που σχετίζονται τόσο με τις συσταλτικές όσο και με τις συνθετικές ιδιότητες της βαλβίδας. Επομένως χαρακτηρίστηκαν ως μυοϊνοβλάστες. Επιπλέον, καμία αλλαγή στον φαινότυπο μετά την κατάψυξη και την απόψυξη δεν ήταν εμφανής υποδηλώνοντας ότι η κατάψυξη δεν είχε καμία επίδραση στην ακεραιότητα και στις συσταλτικές, συνθετικές και μεταβολικές ιδιότητες των κυττάρων. Αυτό αποδείχθηκε με τη διατήρηση της έκφρασης της ακτίνης-άλφα λείων μυών (ASMA), της προλυλ-4-υδροξυλάσης (4-HP) και της κρεατινικής κινάσης Β (CK-B) αντίστοιχα. Τα VIC της μιτροειδούς (MVICs) είχαν μεγαλύτερες συσταλτικές και συνθετικές ιδιότητες από τα τριγλώχινα VICs (TICs), που αποδεικνύεται από υψηλότερη έκφραση ASMA και 4-HP. Αυτή η διαφορά ήταν πιθανό να είναι συνέπεια της έκθεσης σε υψηλότερες πιέσεις καθ' όλη τη διάρκεια του καρδιακού κύκλου. Αποδείχθηκε επίσης ότι τα MVIC σκύλων τόσο από φυσιολογικές όσο και από ασθενείς βαλβίδες ανταποκρίνονται στη μηχανική διάταση με υπερτροφία, αυξάνοντας την παραγωγή πρωτεΐνης ανά μονάδα κυττάρου. Επιπλέον, τα MVIC τόσο των φυσιολογικών όσο και των νοσούντων βαλβίδων χάνουν τον συσταλτικό φαινότυπο τους ως απόκριση στη μηχανική διάταση, που υποδεικνύεται από την πτώση της έκφρασης ASMA. Αποδείχθηκε επίσης ότι τα MVIC των άρρωστων γερμανικών ποιμενικών σκύλων ήταν πιο ανθεκτικά στη διάταση από τα MVIC των κανονικών και άρρωστων λαγωνικών. Σε κλινικό επίπεδο δεν παρατηρήθηκαν βαριές βλάβες υπερηχοκαρδιογραφικά στις μιτροειδείς βαλβίδες των λαγωνικών, ανεξάρτητα από την ηλικία και την κατάσταση εκπαίδευσης των σκύλων. Αυτό υποδηλώνει ότι οι μιτροειδής βαλβίδες των λαγωνικών είναι πιο ανθεκτικές στα μηχανικά ερεθίσματα. Ωστόσο, αυτοί οι σκύλοι αναπτύσσουν ανεπάρκεια μιτροειδούς με την προχωρημένη ηλικία, πιθανώς λόγω αλλαγών στη γεωμετρία της καρδιάς.