Введение
Матриксные металлопротеиназы относятся к семейству Zn2+- и Ca2+-зависимых эндопептидаз, участвующих в ремоделировании соединительной ткани посредством разрушения ее органических компонентов при физиологических значениях рН [1]. ММП секреторного типа (классические, свободные, растворимые), а именно ММП-9 относятся к желатиназам. Металлопротеиназы продуцируются нормальными или трансформированными клетками: нейтрофилами, моноцитами, макрофагами, фибробластами, остеокластами, хондроцитами, керацитами, эндотелиальными и эпителиальными клетками [6].
Экспрессия матриксных металлопротеиназ подобна экспрессии других белков острой фазы и регулируется провоспалительными цитокинами [2].
ММР-9 или желатиназа В имеет высокое сродство к денатурированному коллагену, но также способна расщеплять нативный коллаген IV, V и XI типов, эластин, а также IL-8, активирующий пептид соединительной ткани III, пластиночный фактор-4, субстанцию Р, амилоидный пептид β. В зависимости от места расщепления этих молекул ММП-9 может понижать или повышать их биологическую активность. ММР-9 инактивирует IL-1β [7].
Основная биологическая функция ММП заключается в удалении компонентов внеклеточного матрикса. Металлопротеиназы регулируют действие ростовых факторов: сосудистого эндотелиального фактора роста, рецептора фактора роста фибробластов, эпителиального фактора роста и инсулиноподобного фактора роста. ММП-9 способствует активации трансформирующего фактора роста β, являющегося хемоатрактантом для моноцитов, высвобождая его из матрикса [4].
Процесс выработки MMP на посттрансляционном уровне определяется тесной взаимосвязью между индукторами и тканевыми ингибиторами активности. Отмечено значение в патогенезе ПОУГ комплекса ММP с его ингибитором ТIМP [5]. Повышение активности металлопротеиназ и их ингибиторов (TIMP-1) приводит к чрезмерному синтезу экстраклеточного матрикса, что может быть одной из причин снижения оттока внутриглазной жидкости. Этого же мнения придерживаются В.В. Волков (2008), Рукина Д.А. (2012).
Однако изучение металлопротеиназ проводилось чаще при ПОУГ, отсутствуют сравнительные исследования при ПОУГ и ПЗУГ.
Цель исследования
Проанализировать локальный уровень ММР-9, ее тканевого ингибитора I типа и комплексов ММР-9 с тканевым ингибитором I и II типа, а также рассчитать коэффициент соотношения ММР-9 к TIMP-I у пациентов с первичной открытоугольной и первичной закрытоугольной глаукомой.
Материал и методы исследования
Были обследованы пациенты с первичной открытоугольной глаукомой (ПОУГ) I-III стадиями (133 человека) и закрытоугольной глаукомой I-III стадиями (27 человек). Определение содержания металлопротеиназы-9, ее тканевого ингибитора I типа и комплексовMMP-9/TIMP-I и MMP-9/TIMP-II в слезной жидкости у пациентов с ПОУГ и ЗУГ разных стадий проведено методомтвердофазного ИФА с применением специфических реактивов «R&D DiagnosticsInc.» (USA). Для определения достоверности различий использовалась непараметрическая статистика (медиана, нижний и верхний квартиль, критерий Манна-УитниВилконсона, χ2), с использованием программы SPSSv 16.
Результаты исследования и их обсуждение
Результаты анализа локального содержание ММР-9, TIMP-I, комплексов ММР-9/TIMP-I и ММР-9/TIMP-II в зависимости от стадии первичной открытоугольной глаукомы представлены в таблице 1.
Таблица 1
Содержание металлопротеиназы-9, ее тканевого ингибитора I типа и комплексовMMP-9/TIMP-I и MMP-9/TIMP-II в слезной жидкости у пациентов с ПОУГ разных стадий
|
№ n/n |
Показатели (Ме; Q25-Q75) |
ПациентыПОУГ |
|||
|
n=133 чел/ 201глаз |
I стадия |
II стадия |
III стадия |
||
|
n=39/66 |
n=56/64 |
n=38/71 |
|||
|
1 |
MMP-9 нг/мл |
203,18*** (102,4; 314,8) |
124,6*** (88,90; 146,3) р1-2<0,05 |
208,8*** (129,40; 240,3) р2-3<0,05 |
320,4*** (200,0; 348,2) р1-3<0,001 |
|
2 |
TIMP-I нг/мл |
1,10* (0,8; 1,30) |
1,28* (1,14; 1,36) р1-2>0,05 |
1,30* (1,12; 1,43) р2-3<0,05 |
0,94*** (0,64; 1,2) р1-3<0,05 |
|
3 |
MMP-9 TIMP-I |
213,2*** (127,5; 241,5) |
100,0** (83,4; 127,5) р1-2<0,05 |
176,4*** (117,2; 190,0) р2-3<0,01 |
308,2*** (260,0; 328,6) р1-3<0,001 |
|
4 |
MMP-9/TIMP-I пг/мл |
33,37*** (5,92; 190,4) |
20,16* (5,92; 30,20) р1-2<0,05 |
30,26*** (18,15; 140,40) р2-3<0,05 |
58,24*** (30,00; 206,32) р1-3<0,001 |
|
5 |
MMP-9/TIMP-II пг/мл |
47,30*** (39,86; 61,68) |
30,24** (14,20; 36,40) р1-2<0,05 |
37,50*** (32,60; 42,40) р2-3<0,05 |
52,24*** (39,86; 68,88) р1-3<0,001 |
Примечание: статистическая достоверность различий между группами: р - с группой контроля: р<0,05 - *;р<0,01 - **;р<0,001 - ***; р1,2,3 - сравниваемые группы;# - р<0,05 между группами пациентов с разными клиническими формами глаукомы (ПОУГ и ПЗУГ)
Установлено, что уже при начальной стадии ПОУГ количество ММР-9, ММР-9/TIMP-I и ММР-9/TIMP-II в слезной жидкости было статистически значимо повышено по сравнению с контрольными величинами (р<0,05-0,001). При этом зарегистрирован низкий уровень TIMP-I (р<0,05). При прогрессировании глаукомного процесса зафиксировано усугубление этих нарушений (табл. 1). При ПОУГ II степени определено увеличение большинства исследованных медиаторов в 1,3- 2 раза по сравнению с начальной стадией ПОУГ. Исключение составил уровень TIMP- I, который не отличался у пациентов с ПОУГ I и II стадиями, но был ниже, чем в контроле (табл. 1). При III стадии ПОУГ определена гиперпродукция ММР-9 и ее комплексов с тканевыми ингибиторами I и II типа. Количество этих медиаторов возрастало в среднем в 2,5- 3 раза по сравнению с начальной стадией ПОУГ (табл. 1). Уровень TIMP-I значимо снижался по сравнению с I и II стадией ПОУГ (р<0,05). Однако, учитывая, что в комплексе ММР-9/TIMP-I соотношение ММР-9 и TIMP-I оценивается как 1:1 [2], считаем, что можно говорить об умеренном снижении TIMP у пациентов независимо от стадий ПОУГ.
Отдельно проведено исследование содержания медиаторов, отражающих состояние межклеточного матрикса у пациентов с первичной закрытоугольной глаукомой (ПЗУГ) в зависимости от стадии. Проведенный анализ позволил выявить ряд особенностей, как от контрольной группы, так и от пациентов с ПОУГ.
Выявлено, что у людей с ПЗУГ I стадии содержание ММР-9 и TIMP в слезной жидкости не отличалось от референсных величин (табл. 2).
Таблица 2
Содержание металлопротеиназы-9, ее тканевого ингибитора I типа и комплексовMMP-9/TIMP-I и MMP-9/TIMP-II в слезной жидкости у пациентов с ПЗУГ разных стадий глаукомы
|
№ n/n |
Показатели (Ме; Q25-Q75) пг/мл |
ПациентыПЗУГ |
|||
|
n=27 чел/49глаз |
I стадия |
II стадия |
III стадия |
||
|
n=13/21 |
n=8/16 |
n=7 |
|||
|
1 |
MMP-9 нг/мл |
168,14*** (42,60; 290,0) |
43,40 # (27,16; 68,50) р1-2<0,05 |
124,36**# (42,60; 180,34) р2-3<0,05 |
260,40*** (64,30; 310,28) р1-3<0,05 |
|
2 |
TIMP-I нг/мл |
1,72# (1,0; 1,96)
|
1,80 # (1,2; 1,74) р1-2>0,05 |
1,60 # (1,0; 1,70) р2-3>0,05 |
1,52 # (0,90; 1,62) р1-3>0,05 |
|
3 |
MMP-9 TIMP-I |
98,4*# (42,0; 177,5) |
35,8 # (22,50; 40,4) р1-2<0,05 |
77,5**# (42,0; 105,3) р2-3<0,05 |
170,0***# (71,1; 191,3) р1-3<0,01 |
|
4 |
MMP-9/TIMP-I пг/мл |
78,76***# (13,14; 416,33) |
24,20* (13,14; 38,80) р1-2<0,01 |
110,34**# (32,20; 280,60) р2-3<0,05 |
260,34 # (58,20; 516,30) р1-3<0,001 |
|
5 |
MMP-9/TIMP-II |
67,4***# (18,83; 220,65) |
40,34* (24,16; 58,30) р1-2<0,05 |
76,14*# (40,00; 98,42) р2-3<0,05 |
108,62**# (90,24; 240,35) р1-3<0,01 |
Примечание: статистическая достоверность различий между группами: р - с группой контроля: р<0,05 - *;р<0,01 - **;р<0,001 - ***; р1,2,3 - сравниваемые группы; # - р<0,05 между группами пациентов с разными клиническими формами глаукомы (ПОУГ и ПЗУГ)
Однако уровень комплексов ММР-9/TIMP-I и ММР-9/TIMP-II был умеренно повышен (р<0,05). При II стадии ПЗУГ продукция эндопротеазы и ее комплексов с тканевыми ингибиторами I и II типа значимо увеличена (в 2- 3 раза по сравнению с I стадией ПЗУГ). При III стадии ПЗУГ локальный уровень этих медиаторов еще нарастает (в 1,5- 2,5 раза по сравнению со II стадией ПЗУГ).
Следует отметить, что независимо от стадии ПЗУГ количество TIMP-I в слезной жидкости изменялось мало (табл. 2) и не отличалось от контрольных величин.
Сравнительный анализ локального уровня ММР-9, ее комплексов с TIMP-IиTIMP-II, а также отдельно тканевого ингибитора I типа у пациентов с ПОУГ и ПЗУГ позволил констатировать, что более выраженные нарушения в системе острофазных белков, регулирующих состояние внеклеточного матрикса, отмечены при ПОУГ. У этой категории пациентов существенные сдвиги зарегистрированы уже при I (начальной) стадии. Повышение ММР-9 в слезной жидкости более 80,0 пг/мл можно рассматривать как дополнительный критерий ранней диагностики ПОУГ(χ2=17,36; р<0,00001, 2 ст. свободы), ее содержание повышено в 2,5- 3 раза по сравнению с контролем и в 2-2,5 раза по сравнению с пациентами с ПЗУГ. В более продвинутых стадиях как ПОУГ, так и ПЗУГ локальный уровень ММР-9 статистически значимо нарастает (р<0,05), но приII стадии у пациентов с ПОУГ значения желатиназы Вв среднем в 2 раза были выше, чем у лиц с ПЗУГ (табл. 1, 2). Только при III стадии глаукомы в обеих группах локальное содержание ММР-9 было существенно повышенным как по сравнению с более ранними стадиями болезни, так, особенно, по отношению к контролю (в 8-10 раз).
Установлены значимые отличия в уровне TIMP-I в группах пациентов с ПОУГ и ПЗУГ: у первых его уровень был снижен (р<0,05), а при ПЗУГ - не отличался о референсных величин. На этом фоне приI стадии было зафиксировано, что локальное содержание комплексов ММР-9 сTIMP-I и ММР-9 сTIMP-II у пациентов с ПОУГ и ПЗУГ повышено. При этом на ранних стадиях их значения в этих группах пациентов не отличалось. Тогда как на II и III стадиях болезни количественное содержание ММР-9/TIMP-I и ММР-9/TIMP-II было статистически значимо повышенным при ПЗУГ.
Таким образом, у пациентов с глаукомой выявлены нарушения в системе металлопротеиназы-9 и ее тканевых ингибиторов I и II типа, характеризующиеся локальной гиперпродукцией ММР-9 и ее комплексов с TIMP-I иTIMP-II независимо от типа глаукомы, при недостатке свободного тканевого ингибитора I типа у пациентов с ПОУГ. Степень нарушений в системе металлопротеиназы-9 и ее тканевых ингибиторов сопряжена с тяжестью заболевания как при ПОУГ, так и при ПЗУГ, что свидетельствует о существенной роли нарушений межклеточного матрикса в патогенезе глаукомы. Повышение ММР-9 в слезной жидкости более 80,0 пг/мл можно рассматривать как дополнительный критерий ранней диагностики ПОУГ.
Рецензенты:
Беседнова Н.Н., д.м.н., профессор ФГБУ «НИИЭМ имени Г.П. Сомова» СО РАМН, г. Владивосток.
Гвозденко Т.А., д.м.н., директор Владивостокского филиала ДНЦ ФПД СО РАМН-НИИ медицинской климатологии и восстановительной медицины, г. Владивосток.