Oral Use of Phenytoin to Reduce Calcification in Bovine Pericardium and Porcine Aortic Leaflets Implants in Rats

Abstract Introduction: This study aims to test the effect of phenytoin as an inhibitor of the process of dystrophic calcification in bovine pericardium and porcine leaflets implanted in the subcutaneous tissue of rats. Methods: Isolated segments of biomaterials were implanted subcutaneously in young rats. The study groups received 500 mg phenytoin per kilogram of diet per day. After 90 days, samples were collected and quantitative calcification assessment by optical microscopy, radiological studies with mammography, and atomic emission spectrometry were performed. Results: Inflammatory reaction was a frequent finding in all groups when analyzed by optical microscopy. The calcium level assessed by atomic absorption spectrophotometry was significantly lower in the study groups using phenytoin compared to the control groups (control bovine pericardium group X=0.254±0.280 µg/mg; study bovine pericardium group X=0.063±0.025 µg/mg; control porcine aortic leaflets group X=0.640±0.226 µg/mg; study porcine aortic leaflets group X=0.056±0.021 µg/mg; P<0.05). Radiologic studies revealed a statistically significant difference between the groups treated with and without phenytoin (not only regarding the bovine pericardium but also the porcine leaflets). Conclusion: The results obtained suggest that phenytoin reduces the calcification process of bovine pericardium segments and porcine aortic leaflets in subdermal implants in rats; also, the incidence of calcification in bovine pericardium grafts was similar to that of porcine aortic leaflets.

Estudo in vivo do comportamento de bioprótese liofilizada: seguimento de 3 meses em carneiros jovens / In vivo study of lyophilized bioprostheses: 3 month follow-up in young sheep

OBJETIVO: Para melhorar as propriedades mecânicas e imunogênicas, o glutaraldeído é utilizado no tratamento do pericárdio bovino que é utilizado em biopróteses. A liofilização do pericárdio bovino tratado com glutaraldeído diminui os radicais aldeído, com provável redução do potencial para calcificação. O objetivo deste estudo é avaliar os efeitos da liofilização em biopróteses valvares de pericárdio bovino como mecanismo protetor na diminuição da disfunção estrutural valvar. MÉTODOS: Foi realizado o implante de biopróteses de pericárdio bovino tratado com glutaraldeído, liofilizadas ou não, em carneiros de 6 meses de idade, sendo os animais eutanasiados com 3 meses de seguimento. As biopróteses foram implantadas em posição pulmonar, com auxílio de circulação extracorpórea. Um grupo controle e outro grupo liofilizado foram avaliados quanto ao gradiente ventrículo direito/artéria pulmonar (VD/AP) no implante e explante; análise quantitativa de cálcio; inflamação; trombose e pannus. O nível de significância estabelecido foi de 5%. RESULTADOS: O gradiente médio VD/AP, no grupo controle, no implante, foi 2,04 ± 1,56 mmHg e, no grupo de liofilização, foi 6,61 ± 4,03 mmHg. No explante, esse gradiente aumentou para 7,71 ± 3,92 mmHg e 8,24 ± 6,2 mmHg, respectivamente, nos grupos controle e liofilização. O teor de cálcio médio, após 3 meses, nas biopróteses do grupo controle foi 21,6 ± 39,12 µg Ca+2/mg de peso seco, em comparação com um teor médio de 41,19 ± 46,85 µg Ca+2/mg de peso seco no grupo liofilizado (P = 0,662). CONCLUSÃO: A liofilização de próteses valvares com pericárdio bovino tratado com glutaraldeído não demonstrou diminuição da calcificação neste experimento.

OBJECTIVE: Glutaraldehyde is currently used in bovine pericardium bioprosthesis to improve mechanical and immunogenic properties. Lyophilization is a process that may decrease aldehyde residues in the glutaraldehyde treated pericardium decreasing cytotoxicity and enhancing resistance to calcification. The aim of this study is to evaluate bioprosthetic heart valves calcification in adolescent sheep and to study the potential of lyophilization as a mechanism to protect calcification. METHODS: Two groups were evaluated: a control group in which a bovine pericardium prosthetic valve was implanted in pulmonary position and a lyophilized group in which the bovine pericardium prosthetic valve was lyophilized and further implanted. Sixteen sheeps 6 months old were submitted to the operation procedure. After 3 months the sheeps were euthanized under full anesthesia. RESULTS: Six animals of the control group reached 95.16 ± 3.55 days and six animals in the lyophilized group reached 91.66 ± 0.81 days of postoperative evolution. Two animals had endocarditis. Right ventricle/pulmonary artery (RV/PA) mean gradient, in the control group, at the implantation was 2.04 ± 1.56 mmHg, in the lyophilization group, the RV/PA mean gradient, at the implantation was 6.61 ± 4.03 mmHg. At the explantation it increased to 7.71 ± 3.92 mmHg and 8.24 ± 6.25 mmHg, respectively, in control and lyophilization group. The average calcium content, after 3 months, in the control group was 21.6 ± 39.12 µg Ca+2/mg dry weight, compared with an average content of 41.19 ± 46.85 µg Ca+2/mg dry weight in the lyophilization group (P=0.662). CONCLUSION: Freeze drying of the bovine pericardium prosthesis in the pulmonary position could not demonstrate calcification mitigation over a 3 month period although decreased inflammatory infiltration over the tissue.

Efeito da descelularização com SDS na prevenção da calcificação em pericárdio bovino fixado em glutaraldeído: estudo em ratos / Effect of SDS-based decelullarization in the prevention of calcification in glutaraldehyde-preserved bovine pericardium: study in rats

OBJETIVO: Avaliar a descelularização com SDS como tratamento anticalcificante em pericárdio bovino fixado em glutaraldeído. MÉTODOS: Peças de 0,5 cm² foram implantadas em modelo subcutâneo de 18 ratos por até 90 dias. Foram formados quatro grupos: grupo GDA: pericárdio fixado em glutaraldeído 0,5% (GDA), grupo GDA-GL: pericárdio fixado em GDA + ácido glutâmico (GL) 0,2%, grupo D-GDA: pericárdio descelularizado (D) com SDS 0,1% e fixado em GDA e grupo D-GDA-GL: pericárdio descelularizado + GDA + ácido glutâmico 0,2%. Cada animal recebeu enxertos dos quatro grupos. Os explantes foram realizados com 45 e 90 dias. As avaliações foram: análise histológica com as colorações hematoxilina-eosina e alizarina-red, análise morfométrica e quantificação de cálcio por espectrometria de absorção atômica. RESULTADOS: O padrão de infiltrado inflamatório foi o mesmo nos quatro grupos, sendo mais intenso nos grupos GDA e GDA-GL aos 45 dias, ficando mais evidente aos 90 dias. O conteúdo de cálcio aos 45 dias foi de 32,52 ± 3,19 µg/ mg no grupo GDA; 22,12 ± 3,87 µg/mg no grupo GDA-GL; 1,06 ± 0,38 µg/mg no grupo D-GDA e 3,99 ± 5,78 µg/mg no grupo D-GDA-GL (P< 0,001). Aos 90 dias, foi de 65,91 ± 24,67 µg/mg no grupo GDA; 38,37 ± 13,79 µg/mg no grupo GDA-GL; 1,24 ± 0,99 µg/mg no grupo D-GDA e 30,54 ± 8,21 µg/mg no grupo D-GDA-GL (P< 0,001). O grupo D-GDA foi o único que não apresentou progressão da calcificação de 45 para 90 dias (P=0,314). CONCLUSÃO: A descelularização com SDS reduziu o processo inflamatório e inibiu a calcificação em pericárdio bovino implantado em modelo subcutâneo de ratos até 90 dias.

OBJECTIVE: The aim of study was to investigate the SDS-based decellularization process as an anticalcification method in glutaraldehyde-preserved bovine pericardium in subcutaneous rat model. METHODS: Pericardium samples with 0.5 cm² area were divide in four groups: group GDA: 0.5% glutaraldehydepreserved pericardium (GDA); group GDA-GL: GDA + 0.2% glutamic acid (GL); group D-GDA: decellularized (D) pericardium with 0.1% SDS + GDA and group D-GDA-GL: decellularized pericardium + GDA + 0.2% glutamic acid. After this samples were implanted in 18 rats in subcutaneous position till 90 days. Each animal received samples of the four groups. The explants were performed at 45 and 90 days. The explants were subjected to histology in glass slides stained with hematoxilin-eosin and alizarin red, morphometry evaluation and the calcium content was measured by flame atomic absorption spectrometry. RESULTS: The inflammatory infiltrate was the same in all groups, however more intense in GDA and GDA-GL groups in 45 days, increasing at 90 days. The calcium contents for 45 days were: 32.52 ± 3.19 µg/mg in GDA group; 22.12 ± 3.87 µg/ mg in GDA-GL group; 1.06 ± 0.38 µg/mg in D-GDA group and 3.99 ± 5.78 µg/mg in D-GDA-GL (P< 0.001). For 90 days were 65.91 ± 24.67 µg/mg in GDA group; 38.37 ± 13.79 µg/mg in GDA-GL group; 1.24 ± 0.99 µg/mg in D-GDA group and 30.54 ± 8.21 µg/mg in D-GDA-GL (P< 0.001). Only D-GDA did not show increase rates of calcium at 45 to 90 days (P=0.314). CONCLUSION: SDS-based decellularization process reduced the inflammatory intensity and calcification in bovine pericardium in subcutaneous rat model for 90 days.

Descelularização como método anticalcificante em próteses valvares de pericárdio bovino sem suporte: estudo em ovinos / Decellularization as an anticalcification method in stentless bovine pericardium valve prosthesis: a study in sheep

OBJETIVO: Avaliar o processo de descelularização com dodecil sulfato de sódio (SDS) como método anticalcificante em próteses de pericárdio bovino fixadas em glutaraldeído, em modelo circulatório de ovinos. MÉTODOS: Tubos valvulados de pericárdio bovino foram implantados em posição pulmonar de ovinos por 180 dias. Os animais foram divididos em dois grupos com oito animais: grupo controle, com condutos de pericárdio fixado em glutaraldeído e grupo estudo, com pericárdio descelularizado com SDS 0,1% e posteriormente fixado em GDA. Os explantes foram submetidos à análise macroscópica, histológica com hematoxilina-eosina, alizarina-red e pentacrômico de Russel-Movatz, estudo radiológico e quantificação de cálcio com espectrometria de absorção atômica. RESULTADOS: Não houve mortalidade imediata, porém dois animais de cada grupo faleceram na evolução tardia. Os enxertos do grupo controle apresentavam intensa calcificação das cúspides e em algumas regiões dos condutos, enquanto que os enxertos descelularizados apresentavam-se preservados, sem calcificações macroscópicas evidentes. Esses resultados foram comprovados por análise histológica e radiográfica. Histologicamente, os enxertos descelularizados tiveram sua matriz melhor preservada e com diminuição acentuada da calcificação. O conteúdo de cálcio nos condutos foi de 35±42 µg/mg de tecido no grupo controle versus 15 ±10 µg/mg nos descelularizados. Nas cúspides valvares, esses valores foram de 264±126 µg/mg no grupo controle versus 94±27 µg/mg nos descelularizados (P=0,009). CONCLUSÃO: A descelularização com SDS 0,1% foi efetiva como método anticalcificante em condutos de pericárdio bovino implantados em modelo circulatório de ovinos por 180 dias.

OBJECTIVE: The objective was to analyze the decellularization process with SDS in glutaraldehyde-preserved bovine pericardium as an anticalcification method in a circulatory sheep model. METHODS: The valved tubs were implanted in pulmonary artery position in sheep by 180 days. The animals were divided in two groups of 8 animals: control group glutaraldehyde-preserved bovine pericardium and the study group - decellularized bovine pericardium with 0,1% SDS and glutaraldehyde-preserved. After explantation the tubs were analized by x-ray macroscopy, hematoxilin-eosin, alizarin-red and Russel-Movatz pentacromic histology. The calcium content was measured by flame atomic absorption spectrometry. RESULTS: There was no early mortality, but two animals in each group died during the study. All cusps in the control group were severely calcified and in some points in the conduits, while the decellularized group did not show macroscopic calcification. Data were proved by x-ray and histologycal exams. The matrix was preserved in histologycal analysis in decellularized group, without gross calcification. The wall conduits calcium content was 35,25±42,13 µg/mg in the control group versus 15,75±10,44 µg/mg in the decellularized one: in the cusps was 264,4±126,16 µg/mg in control group versus 94,29±27,05 µg/mg in decellularized group (P=0,009). CONCLUSION: The decellularization with 0.1% SDS was effective as an anticalcification method in bovine pericardial grafts implanted in a sheep circulatory model for 180 days.

Utilização do etanol na prevenção da calcificação em heteroenxerto valvar pulmonar porcino: estudo experimental em ovinos / Use of ethanol in preventing calcification of porcine pulmonary heterograft: experimental study in sheep

OBJETIVO: Analisar comparativamente o uso do etanol (E) com o glutaraldeído (GDA), como método de inibição da calcificação dos heteroenxertos valvares pulmonares porcinos (HVPP) implantados na via de saída do ventrículo direito (VD) de ovinos jovens. MÉTODO: Foram utilizados dez ovinos jovens, em dois grupos contendo cinco animais cada. A operação consistiu na implantação do HVPP na via de saída do VD com circulação extracorpórea, divididos em dois grupos; o grupo do GDA (controle) e o grupo E (grupo em que os HVPP foram pré-tratados com etanol a 80 por cento). Realizou-se estudo ecocardiográfico para medida do gradiente transvalvar pulmonar, análise macroscópica da parede do HVPP e microscópica quanto à presença de calcificação; e mensuração do cálcio na cúspide valvar após 210 dias. RESULTADOS: Na mensuração do cálcio do HVPP encontrou-se no grupo GDA (7,98 ± 6,82æg cálcio/mg tecido), no grupo E (0,31± 0,33æg cálcio/mg tecido). Em relação ao gradiente transvalvar máximo em 30 dias, não houve diferença significativa entre os grupos, já aos 90, 180 e 210 dias, o grupo GDA apresentou maior gradiente transvalvar do que o grupo do etanol. Na análise macroscópica da parede do HVPP, observou-se calcificação em ambos os grupos, sendo mais intensa no grupo do GDA. Na avaliação microscópica das cúspides do HVPP em relação à presença de calcificação, observou-se que no grupo GDA esteve presente em todos os animais, enquanto no grupo E, esteve ausente em todos. CONCLUSÃO: Conclui-se que etanol a 80 por cento inibe a calcificação das cúspides no período analisado, mas não inibe a calcificação da parede do HVPP.

OBJECTIVE: The objective of this work was to comparatively evaluate the use of ethanol (E) with glutaraldehyde (GDA) to inhibit the calcification of the porcine pulmonary valvar heterografts (PPVH) implanted in the right ventricle outflow tract of young sheep. METHODS: Ten young sheep were used, divided into two similar groups: the GDA (control) Group and the Ethanol Group (in which the PPVH were pre-treated with ethanol-80). The surgery consisted of implanting the PPVH in the right ventricle outflow tract using a cardiopulmonary bypass. Echocardiography was performed to measure the transvalvar gradient and macroscopic analyses of the PPVH wall and microscopic analysis for calcification were performed. The amount of calcium was measured in the valve cusp at 210 days. RESULTS: The quantity of calcium in the PPVH of the GDA Group was 7.98 ± 6.82æg calcium/mg tissue and of the E Group it was 0.31± 0.33æg calcium/mg tissue. In respect to the maximum transvalvar gradient at 30 days, there was no significant difference between the groups. At 90, 180 and 210 days however, the GDA Group showed a greater transvalvar gradient than the E Group. The macroscopic analyses of the heterograft wall evidenced calcification in both groups but it was more pronounced in the GDA Group. The microscopic analysis of the cusp valve revealed the presence of calcification in all animals of the GDA Group, while in the E Group no calcification was seen. CONCLUSION: In conclusion ethanol-80 inhibits calcification on the cusps during the period of the analysis but does not inhibit the calcification of the PPVH.

Calcificaciones metastáticas masivas en hemodiálisis de mantenimiento: una complicación potencialmente evitable? / Mass metastatics calcifications in maintenance hemodialysis: a potentially preventable complication?

La calcificación metastática ocurre frecuentemente en paciente con insuficiencia renal crónica en hemodiálisis de mantenimiento (HN). Existe dos variedades de la misma: a) calcificación visceral: pulmón, corazón, riñones, cerebro; b) calcificación no visceral: 1-arteria, ojo, piel; 2-tumoral: articular, periarticular y tejido subcutáneo. Referimos el caso de una paciente en quien se observó la infrecuente asociación de ambos tipos de calcificación. Se presentan la evolución radiológica y las tomografías computadas que se efectuaron para realizar el diagnóstico y diagnósticos diferenciales y los datos clínicos que acompañaron esas manifestaciones. Sobre la base de este caso clínico se realizan los mecanismos fisiopatogénicos de la calcificación visceral y no visceral. Se destaca la progresiva evolución del hiperparatiroidismo secundario como responsable del aumento del producto fosfocálcico en una paciente que no cumplía con la medicación instituída, lo que motivó la progresión de las calcificaciones no viscerales. Se sugiere como posible tratamiento el control de los niveles de fosfatemia a fin de disminuir el depósito de sales de calcio y sus complicaciones en el área no visceral y la necesidad de tener en cuenta a la calcificación visceral en el diagnóstico diferencial de la enfermedad cardíaca o respiratoria del paciente en HM