Καρδιακές βαλβίδες

Προηγουμένως πιστευόταν ότι όλες οι καρδιακές βαλβίδες ήταν απλές δομές των οποίων η συμβολή στη μονοκατευθυντική ροή του αίματος ήταν απλώς παθητική κίνηση σε απόκριση σε μια εφαρμοζόμενη κλίση πίεσης. Αυτή η κατανόηση των «παθητικών δομών» οδήγησε στην ανάπτυξη «παθητικών» μηχανικών και βιολογικών υποκατάστατων βαλβίδων.

Γίνεται πλέον προφανές ότι οι καρδιακές βαλβίδες έχουν πιο σύνθετη δομή και λειτουργία. Επομένως, η δημιουργία ενός «ενεργού» υποκατάστατου καρδιακής βαλβίδας προϋποθέτει σημαντική ομοιότητα στη δομή και τη λειτουργία με τη φυσική καρδιακή βαλβίδα, κάτι που στο μέλλον είναι αρκετά ρεαλιστικό χάρη στην ανάπτυξη της μηχανικής ιστών.

Οι καρδιακές βαλβίδες αναπτύσσονται από εμβρυϊκά υπολείμματα μεσεγχυματικού ιστού κατά τη διάρκεια του σχηματισμού του ενδοκαρδίου. Κατά τη μορφογένεση, σχηματίζονται ο κολποκοιλιακός πόρος (τριγλώχινες και μιτροειδής καρδιακές βαλβίδες) και η κοιλιακή οδός εξόδου (αορτικές και πνευμονικές καρδιακές βαλβίδες).

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]

Πώς είναι διατεταγμένες οι καρδιακές βαλβίδες;

Η μελέτη της παροχής αίματος στις βαλβίδες ξεκίνησε από τον N. Luschka (1852), ο οποίος ενέκρινε στα καρδιακά αγγεία μια σκιαγραφική μάζα. Ανακάλυψε πολλά αιμοφόρα αγγεία στις γλωχίνες των κολποκοιλιακών και ημιμηνιαίων βαλβίδων της αορτής και της πνευμονικής αρτηρίας. Ταυτόχρονα, πολλά εγχειρίδια παθολογικής ανατομίας και ιστολογίας περιείχαν ενδείξεις ότι οι αμετάβλητες ανθρώπινες καρδιακές βαλβίδες δεν περιέχουν αιμοφόρα αγγεία, και τα τελευταία εμφανίζονται στις βαλβίδες μόνο σε διάφορες παθολογικές διεργασίες - αθηροσκλήρωση και ενδοκαρδίτιδα διαφόρων αιτιολογιών. Οι πληροφορίες σχετικά με την απουσία αιμοφόρων αγγείων βασίζονταν κυρίως σε ιστολογικές μελέτες. Υποτίθεται ότι, ελλείψει αιμοφόρων αγγείων στο ελεύθερο μέρος των γλωχίνων, η θρέψη τους γίνεται με φιλτράρισμα υγρού από το πλάσμα αίματος που πλένει τις γλωχίνες. Παρατηρήθηκε διείσδυση μερικών αγγείων μαζί με ίνες γραμμωτού μυϊκού ιστού στις βάσεις των βαλβίδων και στις τενοντώδεις χορδές.

Ωστόσο, κατά την έγχυση διαφόρων χρωστικών σε καρδιακά αγγεία (ινδικό μελάνι σε ζελατίνη, βισμούθιο σε ζελατίνη, υδατικό εναιώρημα μαύρου ινδικού μελανιού, διαλύματα καρμίνης ή τρυπανικού μπλε), διαπιστώθηκε ότι τα αγγεία διεισδύουν στις κολποκοιλιακές καρδιακές βαλβίδες, τις αορτικές βαλβίδες και την πνευμονική αρτηρία μαζί με τον καρδιακό μυϊκό ιστό, λίγο πριν φτάσουν στην ελεύθερη άκρη της βαλβίδας.

Στον χαλαρό ινώδη συνδετικό ιστό των κολποκοιλιακών βαλβίδων, βρέθηκαν μεμονωμένα κύρια αγγεία που αναστομώνονταν με αγγεία σε γειτονικές περιοχές καρδιακού γραμμωτού μυϊκού ιστού.

Ο μεγαλύτερος αριθμός αιμοφόρων αγγείων βρισκόταν στη βάση και ένας συγκριτικά μικρότερος αριθμός στο ελεύθερο μέρος αυτών των βαλβίδων.

Σύμφωνα με τους KI Kulchitsky et al. (1990), η μιτροειδής βαλβίδα έχει μεγαλύτερη διάμετρο αρτηριακών και φλεβικών αγγείων. Στη βάση των άκρων αυτής της βαλβίδας βρίσκονται κυρίως τα κύρια αγγεία με ένα στενό δίκτυο τριχοειδών αγγείων, που διεισδύουν στο βασικό τμήμα του άκρου και καταλαμβάνουν το 10% της επιφάνειάς του. Στην τριγλώχινα βαλβίδα, τα αρτηριακά αγγεία έχουν μικρότερη διάμετρο από ό,τι στη μιτροειδή βαλβίδα. Στις άκρες αυτής της βαλβίδας, υπάρχουν κυρίως διάσπαρτα αγγεία και συγκριτικά ευρείς βρόχοι τριχοειδών αίματος. Στη μιτροειδή βαλβίδα, η πρόσθια άκρα τροφοδοτείται με αίμα πιο εντατικά, στην τριγλώχινα βαλβίδα - οι πρόσθιες και οπίσθιες άκρες, οι οποίες εκτελούν την κύρια λειτουργία κλεισίματος. Η αναλογία των διαμέτρων των αρτηριακών και φλεβικών αγγείων στις κολποκοιλιακές βαλβίδες της καρδιάς των ώριμων ατόμων είναι 1:1,5. Οι τριχοειδείς βρόχοι είναι πολυγωνικοί και βρίσκονται κάθετα στη βάση των άκρων των βαλβίδων. Τα αγγεία σχηματίζουν ένα επίπεδο δίκτυο που βρίσκεται κάτω από το ενδοθήλιο στην κολπική πλευρά. Αιμοφόρα αγγεία βρίσκονται επίσης στις τενόντιες χορδές, όπου διεισδύουν από τους θηλοειδείς μύες της δεξιάς και της αριστερής κοιλίας σε απόσταση έως και 30% του μήκους των τενόντων χορδών. Πολυάριθμα αιμοφόρα αγγεία σχηματίζουν τοξοειδείς θηλιές στη βάση των τενόντων χορδών. Οι καρδιακές βαλβίδες της αορτής και του πνευμονικού κορμού διαφέρουν σημαντικά από τις κολποκοιλιακές βαλβίδες όσον αφορά την παροχή αίματος. Τα κύρια αγγεία με σχετικά μικρότερη διάμετρο πλησιάζουν τη βάση των ημιμηνιαίων γλωττίδων της αορτής και των πνευμονικών γλωττίδων. Οι βραχείς κλάδοι αυτών των αγγείων καταλήγουν σε τριχοειδείς θηλιές ακανόνιστου οβάλ και πολυγωνικού σχήματος. Βρίσκονται κυρίως κοντά στη βάση των ημιμηνιαίων γλωττίδων. Τα φλεβικά αγγεία στη βάση των αορτικών και πνευμονικών βαλβίδων έχουν επίσης μικρότερη διάμετρο από αυτά στη βάση των κολποκοιλιακών βαλβίδων. Η αναλογία των διαμέτρων των αρτηριακών και φλεβικών αγγείων στις αορτικές και πνευμονικές βαλβίδες της καρδιάς των ώριμων ατόμων είναι 1:1,4. Βραχείς πλάγιοι κλάδοι εκτείνονται από τα μεγαλύτερα αγγεία, καταλήγοντας σε θηλιές τριχοειδών αγγείων ακανόνιστου οβάλ και πολυγωνικού σχήματος.

Με την ηλικία, παρατηρείται τράχυνση των ινών του συνδετικού ιστού, τόσο του κολλαγόνου όσο και του ελαστικού, καθώς και μείωση της ποσότητας του χαλαρού ινώδους άμορφου συνδετικού ιστού, αναπτύσσεται σκλήρυνση του ιστού των κολποκοιλιακών βαλβίδων και των ημισεληνοειδών βαλβίδων της αορτικής και της πνευμονικής αρτηρίας. Το μήκος των καρδιακών γραμμωτών μυϊκών ινών στις βαλβίδες μειώνεται και, κατά συνέπεια, μειώνεται η ποσότητα και ο αριθμός των αιμοφόρων αγγείων που διεισδύουν στις καρδιακές βαλβίδες. Λόγω αυτών των αλλαγών, οι καρδιακές βαλβίδες χάνουν τις ελαστικές και ελαστικές τους ιδιότητες, γεγονός που επηρεάζει τον μηχανισμό κλεισίματος των βαλβίδων και την αιμοδυναμική.

Οι καρδιακές βαλβίδες έχουν δίκτυα λεμφικών τριχοειδών αγγείων και έναν μικρό αριθμό λεμφικών αγγείων εξοπλισμένων με βαλβίδες. Τα λεμφικά τριχοειδή αγγεία των άκρων έχουν χαρακτηριστική εμφάνιση: ο αυλός τους είναι πολύ ανομοιόμορφος, το ίδιο τριχοειδές αγγείο σε διαφορετικές περιοχές έχει διαφορετική διάμετρο. Σε σημεία όπου συγχωνεύονται πολλά τριχοειδή αγγεία, σχηματίζονται διαστολές - κενά διαφόρων σχημάτων. Οι βρόχοι των δικτύων είναι συχνά ακανόνιστοι πολυγωνικοί, λιγότερο συχνά οβάλ ή στρογγυλοί. Συχνά οι βρόχοι των λεμφικών δικτύων δεν είναι κλειστοί και τα λεμφικά τριχοειδή αγγεία τελειώνουν τυφλά. Οι βρόχοι των λεμφικών τριχοειδών αγγείων προσανατολίζονται συχνότερα προς την κατεύθυνση από την ελεύθερη άκρη του άκρου προς τη βάση του. Σε ορισμένες περιπτώσεις, ένα δίκτυο δύο στρωμάτων λεμφικών τριχοειδών αγγείων βρέθηκε στις άκρες της κολποκοιλιακής βαλβίδας.

Τα πλέγματα των ενδοκαρδιακών νεύρων βρίσκονται στις διάφορες στιβάδες τους, κυρίως κάτω από το ενδοθήλιο. Στο ελεύθερο άκρο των βαλβιδικών γλωχίνων, οι νευρικές ίνες βρίσκονται κυρίως ακτινωτά, συνδεόμενες με εκείνες των τενόντων χορδών. Πιο κοντά στη βάση των γλωχίνων, σχηματίζεται ένα νευρικό πλέγμα με μεγάλο πλέγμα, το οποίο συνδέεται με το πλέγμα που βρίσκεται γύρω από τους ινώδεις δακτυλίους. Στις ημισεληνιακές γλωχίνες, το δίκτυο των ενδοκαρδιακών νεύρων είναι πιο αραιό. Στο σημείο πρόσφυσης των βαλβίδων, γίνεται πυκνό και πολυστρωματικό.

Κυτταρική δομή των καρδιακών βαλβίδων

Τα βαλβιδικά ενδιάμεσα κύτταρα, υπεύθυνα για τη διατήρηση της δομής της βαλβίδας, έχουν επιμήκη σχήμα με πολυάριθμες λεπτές αποφύσεις που εκτείνονται σε όλο το πλέγμα της βαλβίδας. Υπάρχουν δύο πληθυσμοί βαλβιδικών ενδιάμεσων κυττάρων που διαφέρουν ως προς τη μορφολογία και τη δομή. Ο ένας έχει συσταλτικές ιδιότητες και χαρακτηρίζεται από την παρουσία συσταλτικών ινιδίων, ο άλλος έχει εκκριτικές ιδιότητες και έχει ένα καλά ανεπτυγμένο ενδοπλασματικό δίκτυο και συσκευή Golgi. Η συσταλτική λειτουργία αντιστέκεται στην αιμοδυναμική πίεση και υποστηρίζεται περαιτέρω από την παραγωγή καρδιακών και σκελετικών συσταλτικών πρωτεϊνών, οι οποίες περιλαμβάνουν τις βαριές αλυσίδες της άλφα- και βήτα-μυοσίνης και διάφορες ισομορφές της τροπονίνης. Η συστολή του φύλλου της καρδιακής βαλβίδας έχει αποδειχθεί ως απόκριση σε έναν αριθμό αγγειοδραστικών παραγόντων, υποδηλώνοντας ένα συντονισμένο βιολογικό ερέθισμα για την επιτυχή λειτουργία της βαλβίδας.

Τα διάμεσα κύτταρα είναι επίσης απαραίτητα συστατικά του συστήματος επιδιόρθωσης δομών όπως οι καρδιακές βαλβίδες. Η συνεχής κίνηση των βαλβιδικών γλωχίνων και η σχετική παραμόρφωση του συνδετικού ιστού προκαλούν βλάβη στην οποία ανταποκρίνονται τα βαλβιδικά διάμεσα κύτταρα προκειμένου να διατηρηθεί η ακεραιότητα της βαλβίδας. Η διαδικασία επιδιόρθωσης φαίνεται να είναι ζωτικής σημασίας για την κανονική λειτουργία της βαλβίδας και η απουσία αυτών των κυττάρων στα τρέχοντα μοντέλα τεχνητών βαλβίδων είναι πιθανώς ένας παράγοντας που συμβάλλει στη δομική βλάβη των βιοπροθέσεων.

Ένας σημαντικός τομέας έρευνας στα ενδιάμεσα κύτταρα είναι η μελέτη των αλληλεπιδράσεων μεταξύ αυτών και της περιβάλλουσας μήτρας που προκαλούνται από μόρια εστιακής προσκόλλησης. Οι εστιακές προσκολλήσεις είναι εξειδικευμένες θέσεις αλληλεπίδρασης κυττάρου-μήτρας που συνδέουν τον κυτταροσκελετό του κυττάρου με τις πρωτεΐνες της μήτρας μέσω ιντεγκρινών. Λειτουργούν επίσης ως θέσεις μεταγωγής σήματος, μεταδίδοντας μηχανικές πληροφορίες από την εξωκυτταρική μήτρα που μπορούν να προκαλέσουν αποκρίσεις που περιλαμβάνουν, ενδεικτικά, την κυτταρική προσκόλληση, τη μετανάστευση, την ανάπτυξη και τη διαφοροποίηση. Η κατανόηση της κυτταρικής βιολογίας των βαλβιδικών ενδιάμεσων κυττάρων είναι ζωτικής σημασίας για την αποσαφήνιση των μηχανισμών με τους οποίους αυτά τα κύτταρα αλληλεπιδρούν μεταξύ τους και με το περιβάλλον τους, έτσι ώστε αυτή η λειτουργία να μπορεί να ανακεφαλαιωθεί σε τεχνητές βαλβίδες.

Σε σχέση με την ανάπτυξη μιας πολλά υποσχόμενης κατεύθυνσης της ιστικής μηχανικής των καρδιακών βαλβίδων, διεξάγονται μελέτες ενδιάμεσων κυττάρων χρησιμοποιώντας ένα ευρύ φάσμα τεχνικών. Η παρουσία του κυτταροσκελετού των κυττάρων επιβεβαιώνεται με χρώση για βιμεντίνη, δεσμίνη, τροπονίνη, άλφα-ακτίνη και μυοσίνη λείων μυών, βαριές αλυσίδες άλφα- και βήτα-μυοσίνης, ελαφριές αλυσίδες-2 καρδιακής μυοσίνης, άλφα- και βήτα-τουμπουλίνη. Η συσταλτικότητα των κυττάρων επιβεβαιώνεται από θετική απόκριση στην επινεφρίνη, την αγγειοτενσίνη II, τη βραδυκινίνη, την καρβαχόλη, το χλωριούχο κάλιο, το ενδοθήλιο Ι. Οι κυτταρικές αλληλεπιδράσεις προσδιορίζονται από λειτουργικές αλληλεπιδράσεις κενού και επαληθεύονται με μικροεγχύσεις καρβοξυφλουορεσκεΐνης. Η έκκριση της μήτρας διαπιστώνεται με χρώση για προλυλ-4-υδροξυλάση / κολλαγόνο τύπου II, φιμπρονεκτίνη, θειική χονδροϊτίνη, λαμινίνη. Η νεύρωση καθορίζεται από την κοντινή θέση των απολήξεων των κινητικών νεύρων, η οποία αντικατοπτρίζεται στη δράση του νευροπεπτιδίου Υ τυροσινική υδροξυλάση, της ακετυλοχολινεστεράσης, του αγγειοδραστικού εντερικού πολυπεπτιδίου, της ουσίας-P, του πεπτιδίου που σχετίζεται με το γονίδιο του capsicum. Οι μιτογενετικοί παράγοντες εκτιμώνται από τον αυξητικό παράγοντα που προέρχεται από τα αιμοπετάλια, τον βασικό αυξητικό παράγοντα ινοβλαστών, τη σεροτονίνη (5-HT). Οι μελετώμενοι ινοβλάστες των ενδιάμεσων κυττάρων χαρακτηρίζονται από ατελή βασική μεμβράνη, μακριές, λεπτές κυτταροπλασματικές αποφύσεις, στενή σύνδεση με τη μήτρα, καλά αναπτυγμένο ανώμαλο ενδοπλασματικό δίκτυο και συσκευή Golgi, πλούτο σε μικροϊνίδια, σχηματισμό συγκολλητικών δεσμών.

Τα βαλβιδικά ενδοκαρδιακά κύτταρα σχηματίζουν ένα λειτουργικό αθρομβωτικό περίβλημα γύρω από κάθε καρδιακή βαλβίδα παρόμοιο με το αγγειακό ενδοθήλιο. Η ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος αντικατάστασης βαλβίδας εξαλείφει την προστατευτική λειτουργία του ενδοκαρδίου, η οποία μπορεί να οδηγήσει σε εναπόθεση αιμοπεταλίων και ινώδους στις τεχνητές βαλβίδες, ανάπτυξη βακτηριακής λοίμωξης και ασβεστοποίηση ιστών. Μια άλλη πιθανή λειτουργία αυτών των κυττάρων είναι η ρύθμιση των υποκείμενων βαλβιδικών ενδιάμεσων κυττάρων παρόμοια με τη ρύθμιση των λείων μυϊκών κυττάρων από το ενδοθήλιο. Υπάρχουν πολύπλοκες αλληλεπιδράσεις μεταξύ του ενδοθηλίου και των παρακείμενων κυττάρων, οι οποίες μεσολαβούνται εν μέρει από διαλυτούς παράγοντες που εκκρίνονται από τα ενδοθηλιακά κύτταρα. Αυτά τα κύτταρα σχηματίζουν μια τεράστια επιφάνεια που καλύπτεται με μικροπροεξοχές στην πλευρά του αυλού, αυξάνοντας έτσι την έκθεση και την πιθανή αλληλεπίδραση με μεταβολικές ουσίες στο κυκλοφορούν αίμα.

Το ενδοθήλιο συχνά εμφανίζει μορφολογικές και λειτουργικές διαφορές που προκαλούνται από διατμητικές τάσεις στο τοίχωμα του αγγείου λόγω της ροής του αίματος, και αυτό ισχύει και για τα βαλβιδικά ενδοκαρδιακά κύτταρα, τα οποία υιοθετούν είτε επίμηκες είτε πολυγωνικό σχήμα. Αλλαγές στη δομή των κυττάρων μπορεί να συμβούν λόγω της δράσης της τοπικής αιμοδυναμικής σε συστατικά του κυτταροσκελετού των κυττάρων ή δευτερογενών επιδράσεων που προκαλούνται από αλλαγές στην υποκείμενη εξωκυττάρια μήτρα. Σε υπερδομικό επίπεδο, τα βαλβιδικά ενδοκαρδιακά κύτταρα διαθέτουν μεσοκυττάριες συνδέσεις, πλασματικά κυστίδια, ένα τραχύ ενδοπλασματικό δίκτυο και μια συσκευή Golgi. Αν και παράγουν παράγοντα von Willebrand τόσο in vivo όσο και in vitro, δεν διαθέτουν σωμάτια Weibel-Palade (ειδικοί κόκκοι που περιέχουν παράγοντα von Willebrand), τα οποία είναι οργανίδια χαρακτηριστικά του αγγειακού ενδοθηλίου. Τα βαλβιδικά ενδοκαρδιακά κύτταρα χαρακτηρίζονται από ισχυρές συνδέσεις, λειτουργικές αλληλεπιδράσεις κενών και επικαλυπτόμενες περιθωριακές πτυχές.

Τα ενδοκαρδιακά κύτταρα διατηρούν τη μεταβολική τους δραστηριότητα ακόμη και in vitro: παράγουν παράγοντα von Willebrand, προστακυκλίνη, συνθάση μονοξειδίου του αζώτου, επιδεικνύουν δράση του μετατρεπτικού ενζύμου της αγγειοτενσίνης και εκκρίνουν εντατικά μόρια προσκόλλησης ICAM-1 και ELAM-1, τα οποία είναι σημαντικά για τη σύνδεση μονοπύρηνων κυττάρων κατά την ανάπτυξη μιας ανοσολογικής απόκρισης. Όλοι αυτοί οι δείκτες θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά την ανάπτυξη μιας ιδανικής κυτταροκαλλιέργειας για τη δημιουργία μιας τεχνητής βαλβίδας χρησιμοποιώντας μηχανική ιστών, αλλά το ανοσοδιεγερτικό δυναμικό των ίδιων των βαλβιδικών ενδοκαρδιακών κυττάρων μπορεί να περιορίσει τη χρήση τους.

Η εξωκυτταρική μήτρα των καρδιακών βαλβίδων αποτελείται από ινώδη μακρομόρια κολλαγόνου και ελαστίνης, πρωτεογλυκάνες και γλυκοπρωτεΐνες. Το κολλαγόνο αποτελεί το 60% του ξηρού βάρους της βαλβίδας, η ελαστίνη το 10% και οι πρωτεογλυκάνες το 20%. Το συστατικό του κολλαγόνου παρέχει την κύρια μηχανική σταθερότητα της βαλβίδας και αντιπροσωπεύεται από κολλαγόνα τύπου I (74%), II (24%) και V (2%). Οι δέσμες νημάτων κολλαγόνου περιβάλλονται από ένα έλυτρο ελαστίνης, το οποίο μεσολαβεί στις αλληλεπιδράσεις μεταξύ τους. Οι πλευρικές αλυσίδες γλυκοζαμινογλυκάνης των μορίων πρωτεογλυκάνης τείνουν να σχηματίζουν μια ουσία που μοιάζει με πηκτή στην οποία άλλα μόρια μήτρας αλληλεπιδρούν για να σχηματίσουν μόνιμους δεσμούς και εναποτίθενται άλλα συστατικά. Οι γλυκοζαμινογλυκάνες των ανθρώπινων καρδιακών βαλβίδων αποτελούνται κυρίως από υαλουρονικό οξύ, σε μικρότερο βαθμό από θειική δερματάνη, 4-θειική χονδροϊτίνη και 6-θειική χονδροϊτίνη, με ελάχιστη ποσότητα θειικής ηπαράνης. Η αναδιαμόρφωση και η ανανέωση του ιστού της μήτρας ρυθμίζονται από τις μεταλλοπρωτεϊνάσες μήτρας (MMPs) και τους αναστολείς ιστού (TIs) τους. Αυτά τα μόρια εμπλέκονται επίσης σε ένα ευρύτερο φάσμα φυσιολογικών και παθολογικών διεργασιών. Ορισμένες μεταλλοπρωτεϊνάσες, συμπεριλαμβανομένων των ενδιάμεσων κολλαγενασών (MMP-1, MMP-13) και των ζελατινασών (MMP-2, MMP-9) και των αναστολέων ιστών τους (TI-1, TI-2, TI-3), βρίσκονται σε όλες τις καρδιακές βαλβίδες. Η υπερβολική παραγωγή μεταλλοπρωτεϊνασών είναι χαρακτηριστική των παθολογικών καταστάσεων της καρδιακής βαλβίδας.

[ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ], [ 11 ], [ 12 ], [ 13 ], [ 14 ], [ 15 ], [ 16 ]

Καρδιακές βαλβίδες και η μορφολογική τους δομή

Οι καρδιακές βαλβίδες αποτελούνται από τρία μορφολογικά διαφορετικά και λειτουργικά σημαντικά στρώματα της μήτρας των γλωχίνων: ινώδη, σπογγώδη και κοιλιακή.

Το ινώδες στρώμα σχηματίζει ένα ανθεκτικό σε φορτίο πλαίσιο για το φύλλο της βαλβίδας, το οποίο αποτελείται από στρώματα ινών κολλαγόνου. Αυτές οι ίνες είναι διατεταγμένες ακτινικά σε πτυχές για να επιτρέπουν στις αρτηριακές βαλβίδες να τεντώνονται κατά το κλείσιμο. Το ινώδες στρώμα βρίσκεται κοντά στην εξωτερική επιφάνεια εξόδου αυτών των βαλβίδων. Το ινώδες στρώμα των κολποκοιλιακών βαλβίδων χρησιμεύει ως συνέχεια των δεσμίδων κολλαγόνου των χορδών των τενόντων. Βρίσκεται μεταξύ των σπογγωδών (είσοδος) και κοιλιακών (έξοδος) στρωμάτων.

Μεταξύ των ινωδών και των κοιλιακών στρωμάτων βρίσκεται το σπογγώδες στρώμα (spongiosa). Το σπογγώδες στρώμα αποτελείται από κακώς οργανωμένο συνδετικό ιστό σε ένα ιξώδες μέσο. Τα κυρίαρχα συστατικά της μήτρας αυτού του στρώματος είναι οι πρωτεογλυκάνες με τυχαία προσανατολισμένο κολλαγόνο και τα λεπτά στρώματα ελαστίνης. Οι πλευρικές αλυσίδες των μορίων πρωτεογλυκάνης φέρουν ισχυρό αρνητικό φορτίο, το οποίο επηρεάζει την υψηλή τους ικανότητα να δεσμεύουν νερό και να σχηματίζουν ένα πορώδες πήκτωμα μήτρας. Το σπογγώδες στρώμα της μήτρας μειώνει τη μηχανική καταπόνηση στις γλωχίνες των καρδιακών βαλβίδων και διατηρεί την ευελιξία τους.

Το κοιλιακό στρώμα είναι πολύ λεπτότερο από τα άλλα και είναι πλούσιο σε ελαστικές ίνες που επιτρέπουν στον ιστό να αντιστέκεται στη συνεχή παραμόρφωση. Η ελαστίνη έχει μια σπογγώδη δομή που περιβάλλει και συνδέει τις ίνες κολλαγόνου και τις διατηρεί σε ουδέτερη διπλωμένη κατάσταση. Το στρώμα εισόδου της βαλβίδας (κοιλιακό - για αρτηριακές βαλβίδες και σπογγώδες - για κολποκοιλιακές) περιέχει περισσότερη ελαστίνη από το εξωτερικό, γεγονός που εξασφαλίζει την μαλάκυνση του υδραυλικού σοκ όταν κλείνουν οι γλωττίδες. Αυτή η σχέση μεταξύ κολλαγόνου και ελαστίνης επιτρέπει στις γλωττίδες να τεντώνονται έως και 40% χωρίς σταθερή παραμόρφωση. Όταν εκτίθενται σε μικρό φορτίο, οι δομές κολλαγόνου αυτού του στρώματος προσανατολίζονται προς την κατεύθυνση του φορτίου και η αντίστασή του σε περαιτέρω αύξηση του φορτίου αυξάνεται.

Έτσι, η ιδέα των καρδιακών βαλβίδων ως απλών ενδοκαρδιακών διπλασιασμών δεν είναι μόνο απλοποιημένη αλλά και ουσιαστικά λανθασμένη. Οι καρδιακές βαλβίδες είναι σύνθετα όργανα που περιλαμβάνουν γραμμωτές μυϊκές ίνες, αιμοφόρα και λεμφικά αγγεία, και νευρικά στοιχεία. Τόσο στη δομή τους όσο και στη λειτουργία τους, οι βαλβίδες αποτελούν αναπόσπαστο μέρος όλων των καρδιακών δομών. Η ανάλυση της φυσιολογικής λειτουργίας των βαλβίδων πρέπει να λαμβάνει υπόψη την κυτταρική τους οργάνωση, καθώς και την αλληλεπίδραση των κυττάρων μεταξύ τους και με τη μήτρα. Η γνώση που αποκτάται από τέτοιες μελέτες είναι πρωτοποριακή στον σχεδιασμό και την ανάπτυξη προσθετικών βαλβίδων χρησιμοποιώντας τη μηχανική ιστών.