Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

THE CONCENTRATION OF MATRIX METALLOPROTEINASE-2,9 IN NEWBORNS WITH PERINATAL HYPOXIA

Malinina E.I. 1 Chernysheva T.V. 2 Rychkova O.A. 1 Mazalova M.V. 1 Yuzhakova N.Y. 1
1 Tyumen State medical University
2 Tyumen Cardiology Research Center, Tomsk National Research Medical Center of the Russian Academy of Sciences
The article is described the changes of matrix metalloproteinases' levels in children with perinatal hypoxia. The level of concentration of matrix metalloproteinase-2 and matrix metalloproteinase-9 was studied in umbilical cord blood of healthy full-term newborns (n=24) and newborns with acute and chronic perinatal hypoxia (n=52). The optimal values of matrix metalloproteinase-2 (210.75±10.09 ng/ml) and matrix metalloproteinase-9 (151.2±27.56 ng/ml) concentrations were determined in umbilical cord blood of healthy newborns. The identified increase in the numbers of the concentrations of matrix metalloproteinase-2 (p>0.05) and matrix metalloproteinase-9 (p<0.05) in newborns with perinatal hypoxia to the following numbers to matrix metalloproteinase-2 (273,10–322,15 ng/ml) and matrix metalloproteinase-9 (430,30–532,36 ng/ml). The acute hypoxia is accompanied by higher concentrations of matrix metalloproteinase-9 and a wide range of indicators at p<0.05. The chronic hypoxia has a greater effect on the concentration of matrix metalloproteinase-2. Determined a direct correlation relationship between the concentration matrix metalloproteinase-9 and figures systolic blood pressure of the mother in the III trimester of pregnancy (R=0,566, p=0,013) and reverse - with the concentration of hemoglobin in the blood of the mother (R=-0,524, p=0,007). The influence of mother's infection with herpes viruses (R=0.635, p=0.019) on the level of matrix metalloproteinase-2 concentration in umbilical cord blood was determined. The concentration of matrix metalloproteinase-9 > 300 ng / ml is a pathological sign of posthypoxic complications.
matrix metalloproteinases
perinatal hypoxia
umbilical cord blood
newborns

Перинатальные поражения центральной нервной системы (ЦНС) являются наиболее часто регистрируемой патологией у детей первого года жизни в Российской Федерации. Одним из ведущих факторов повреждения ЦНС у новорожденных является перинатальная гипоксия, к которой она проявляет высокую чувствительность. Ишемизация нервной ткани приводит к активации перекисного окисления липидов (ПОЛ) и повышению образования свободных радикалов [1]. В условиях дефицита кислорода под воздействием патологических форм кислорода увеличивается активность матриксных металлопротеиназ – протеолитических ферментов, основная роль которых заключается в деградации соединительно-тканного матрикса тканей [2–4]. Именно повышенная концентрация металлопротеиназ приводит к образованию структурных тканевых дефектов и развитию воспаления [5, 6]. Концентрация матриксных металлопротеиназ увеличивается прямо пропорционально тяжести возникших нарушений. Однако нельзя отрицать тот факт, что при длительности перинатальной гипоксии более 8 недель происходит активизация провоспалительных цитокинов, что способствует повышению проницаемости сосудов нервной ткани [7–9]. Матриксные металлопротеиназы (ММП) разнообразны по своей структуре и объектам их воздействия. Матриксная металлопротеиназа-2 (ММП-2) и матриксная металлопротеиназа-9 (ММП-9) повреждают гематоэнцефалический барьер путем воздействия на коллаген 9-го типа, входящий в состав его базальной мембраны. Действуя на ангиогенез, они играют роль в нарушении целостности кровеносных сосудов, повреждение которых сопряжено с миграцией лейкоцитов, а лейкоцитарная инфильтрация центральной нервной системы способствует развитию в ней воспалительной реакции. В настоящее время не существует универсальных биохимических маркеров перинатального гипоксически-ишемического повреждения нервной системы. Разработка методов ранней диагностики позволит избежать многих серьезных последствий ишемии мозга, а также улучшить лечение церебральных нарушений у детей. В основе перинатальной гипоксии лежит нарушение плацентарного кровообращения. В эксперименте in vivo установлено, что в плаценте синтезируются несколько изоформ матриксных металлопротеиназ, но главная роль в «антенатальном» гомеостазе плода принадлежит ММП-2 и ММП-9. Матриксная металлопротеиназа-2 гидролизует адгезивные белки, приводит их к деградации и формированию нестабильности соединительнотканного каркаса органов и тканей, что способствует развитию гестационных осложнений, таких как преждевременный разрыв плодных оболочек, гестоз, преэклампсия и др. Основной протеин миелина, компонента белого вещества, является точкой приложения для матриксной металлопротеиназы-9 в центральной нервной системе. Повреждение, которого при гипоксии или ишемии нарушает миелинизацию нейронов и замедляет восстановление нервной ткани плода и новорожденного. В связи с вышесказанным изучение концентраций матриксных металлопротеиназ 2-го и 9-го типов в пуповинной крови новорожденных рассматривается как одно из перспективных направлений диагностики ишемических состояний.

Цель исследования: определить влияние антенатальных факторов на уровень концентрации матриксной металлопротеиназы-2, матриксной металлопротеиназы-9 в пуповинной крови новорожденных с перинатальной гипоксией.

Материалы и методы исследования. Объектом исследования явились 76 доношенных новорожденных, рожденных в условиях специализированного перинатального центра в г. Тюмени в 2017 г. Новорожденные были разделены на две группы: основная (n=52) и контрольная (n=24). Критериями включения в основную группу являлись: преждевременная отслойка нормально расположенной плаценты, аномалии родовой деятельности, длительный безводный период, стремительные роды, тугое обвитие пуповиной, а также задержка внутриутробного развития плода, возникшая на фоне осложненного течения беременности. В группу контроля вошли пациенты без признаков перинатального поражения центральной нервной системы гипоксического генеза. Проводился анализ медицинской документации матерей: индивидуальных карт беременных и родильниц (ф111/у), истории родов (ф096/у). Определение уровня матриксной металлопротеиназы-2 и матриксной металлопротеиназы-9 осуществлялось путем иммуноферментного анализа (ИФА) тест-системой R&D Systems Quantikine ELISA для матриксной металлопротеиназы-2 и eBioscience Platinum ELISA для матриксной металлопротеиназы-9. Статистическая обработка проводилась в программе Statistical Package for the Social Sciences (SPSS) версия 22.0.

Результаты исследования и их обсуждение. Анализ течения антенатального периода новорожденных исследуемых групп показал, что средний возраст матерей в первой группе (дети с перинатальной гипоксией) составил 29,3±0,72 года, во второй группе (дети без гипоксии) – 26,9±1,54 года при р>0,05, что считается репродуктивным возрастом в Российской Федерации, не превышая возрастной диапазон от 20 до 35 лет. Все матери имели благополучный социальный портрет. Детей, рожденных от беременностей путем экстракорпорального оплодотворения, в исследовании не было. 63,6% новорожденных исследуемых групп родились от первой одноплодной беременности и первых родов per vias naturalis. Патологическое течение беременности зарегистрировано у 100% матерей первой группы и у 64,3% во второй группе. Рассмотрим представленность осложнений в первой и второй группе соответственно: угроза прерывания беременности в первом и третьем триместрах 100% и 64,2% (р=0,046), симптомы острой респираторной вирусной инфекции 90,9% и 35,71% (р=0,012), дисфункция плаценты 72,7% и 7,14% (р=0,002), патологическая прибавка веса 72,7% и 35,7% (р>0,05), отеки, вызванные беременностью, 54,5% и 14,3% (р=0,031). Такие состояния, как развитие раннего гестоза (45,4%), повышение артериального давления во время беременности (45,4%), глюкозурия беременных (45,4%), встретилась только у матерей, чьи дети имели признаки перенесенной перинатальной гипоксии при р<0,05. Напротив, анемия беременных регистрировалась у 42,8% матерей второй группы, отражая реакцию организма беременной на повышение объема циркулирующей крови (р<0,05). Соматический статус матерей не имел достоверных различий в исследуемых группах (вегетососудистая дистония – 75,7–35,7%, хронический гастрит – 54,5–28,5%, заболевания щитовидной железы – 45,5–21,4%). Гинекологическая патология была представлена в виде эрозии шейки матки у всех матерей первой группы. Все исследуемые новорожденные были доношенными без врожденных пороков развития, не нуждались в респираторной поддержке, гендерная представленность в группах не имела достоверных отличий. Масса тела колебалась от 2670 до 4400 г. В раннем неонатальном периоде только у детей с перинатальной гипоксией отмечались токсическая эритема (72,7%) р<0,001, кефалогематома (45,4%) р<0,02, кривошея (36,4%) р=0,02. На третьи сутки пребывания в родильном доме новорожденные выписывались в домашние условия. При дальнейшем наблюдении за детьми исследуемых групп было отмечено, что только после перенесенной перинатальной гипоксии диагностированы клинические признаки гиповитаминоза D (45,5%) р=0,021, атопического дерматита (54,5%) р=0,034, постгипоксической кардиопатии (54,5%) р<0,05. Количество детей с анемией в первой группе (81,1%) было в 1,8 раз больше по сравнению со второй (35,7%) группой при р=0,043. При диспансерном обследовании детей первой группы в возрасте 1 месяца до 90,9% из них имели малые аномалии развития сердца, что отражает влияние перинатальной гипоксии на формирование дефицитов микро- и макронутриентов (в первую очередь кальция, магния, железа и цинка) у ребенка, а также признаков соединительнотканной дисплазии. Известно, что перинатальную гипоксию сопровождают повышенный синтез патологических форм кислорода и незрелость антиоксидантных систем, таких как супероксиддисмутаза, система глутатиона, которые регулируют образование ММП и их изоформ [9]. Несмотря на достаточное количество публикаций о влиянии ферментов – матриксных металлопротеиназ – на течение различных заболеваний, отсутствуют данные об оптимальных уровнях концентраций в крови, а тем более в пуповинной крови, ребенка, и их возрастной динамике. Не стоит забывать, что состав пуповинной крови – уникальная среда, на которую оказывают влияние как физиологические, так и патологические факторы, являясь «зеркалом» благополучного состояния плода [10]. Уровень оптимальных значений концентраций для ММП-2 и ММП-9 в исследовании представлял собой среднее значение концентраций изучаемых показателей у здоровых новорожденных в пуповинной крови (контрольная группа). Кроме того, основная группа детей с перинатальной гипоксией условно разделена на две подгруппы по характеру гипоксического воздействия: «острое» (n=25) и «хроническое» (n=27). Средний показатель для ММП-2 составил 210,75±10,09 нг/мл, для ММП-9 – 151,2±27,56 нг/мл (табл. 1).

Таблица 1

Средняя концентрация матриксных металлопротеиназ в пуповинной крови новорожденных

 

Новорожденные с перинатальной гипоксией

Здоровые

Р1

Р2

Острая

Хроническая

ММП-2 нг/мл

273,10±34,20

322,15±30,76

210,75±10,09

0,075

0,081

ММП-9

нг/мл

532,36±23,62*

430,30±22,64*

151,2±27,56

0,022

0,032

Примечание: * – p≤0,05 критерий χ2, р1 – сравнение концентрации ММП у новорожденных с острой ПГ и здоровыми; р2 – сравнение концентрации ММП у новорожденных с хронической ПГ и здоровыми

При интерпретации результатов в группе новорожденных с перинатальной гипоксией отмечено возрастание значений концентраций матриксных металлопротеиназ и при интранатальной гипоксии, и при хронической. Вариабельность концентраций матриксных металлопротеиназ при острой гипоксии характеризовалась следующими величинами: ММП-2 – 238,9–307,3 нг/мл; ММП-9 – 508,74–555,98 нг/мл, при этом уровень повышения матриксной металлопротеиназы-9 был значимо выше, чем уровень концентрации матриксной металлопротеиназы-2. Среднее значение показателя концентрации ММП-9 (532,36±23,62 нг/мл) в группе пациентов с острой гипоксией выше по сравнению с показателем средней концентрации ММП-9 (151,2±27,56 нг/мл) у пациентов контрольной группы (p<0,05). Отмечено повышение концентрации матриксной металлопротеиназы-9 более чем в 3,5 раза по сравнению с условно нормальными значениями данного. В основе этого явления лежат особенности патогенеза острой гипоксии и локализации фермента ММП-9. Острая интранатальная гипоксия способствует развитию стрессовой реакции со стороны сердечно-сосудистой и нервной систем у плода, формированию анаэробного метаболизма, а также снижению его сердечной функции, что может привести к фатальным последствиям для плода и ребенка. При остром повреждении головного мозга основным источником матриксных металлопротеиназ являются лейкоциты, которые проникают в вещество мозга, так и сами клетки мозга (нейроны, астроциты, олигодендроциты, микроглия и эндотелиоциты). Лейкоциты пуповинной крови – одна из локализаций фермента матриксной металлопротеиназы-9. Средняя концентрация матриксной металлопротеиназы-2 (273,10±34,20 нг/мл) в пуповинной крови новорожденных при острой гипоксии превышала в 1,3 раза показатель у здоровых новорожденных (210,75±10,09) при р>0,05. ММП-2, в отличие от матриксной металлопротеиназы-9, входит в состав тканей пуповины и не рассматривается как маркер воздействия острой гипоксии на плод. Вариабельность показателей концентраций матриксных металлопротеиназ у новорожденных в пуповинной крови характеризовалась меньшим размахом и степенью повышения их уровня при длительном воздействии гипоксии: ММП-2 – 291,39–352,91 нг/мл; ММП-9 – 407,66–452,94 нг/мл. Средняя концентрация матриксной металлопротеиназы-9 у детей первой группы с хронической гипоксией составила 430,30±22,64 нг/мл, что в 2,8 раз выше значения в контрольной группе – 151,2±27,56 нг/мл при р=0,032. Для матриксной металлопротеиназы-2 средняя концентрация составила 322,15±30,76 нг/мл в группе новорожденных с хронической гипоксией. Показатель концентрации матриксной металлопротеиназы-2 (322,15±30,76 нг/), определяемый в пуповинной крови новорожденных с перинатальной гипоксией, превышает данный показатель при остром воздействии в 1,2 раза, при хроническом – в 1,5 раза у новорожденных без гипоксического воздействия (210,75±10,09 нг/мл) при p>0,05. Таким образом, перенесенная перинатальная гипоксия сопровождается повышением концентрации матриксной металлопротеиназы-9 в пуповинной крови новорожденного ребенка. Повышение концентрации ММП-9 следует рассматривать как ранний маркер неврологических нарушений, тогда как высокие концентрации ММП-2 в большей степени отражают неблагоприятное течение антенатального периода (осложнения беременности, особенности исходного нутритивного, соматического статуса матери).

На основании проведения корреляционного анализа выделены факторы, определяющие уровень значений концентраций матриксных металлопротеиназ в пуповинной крови у новорожденных, подвергшихся воздействию внутриутробной гипоксии. Для матриксной металлопротеиназы-9 определена прямая корреляционная зависимость между показателем концентрации ММП-9 в пуповинной крови новорожденного и уровнем артериального давления матери в третьем триместре беременности (R=0,426, p=0,02); наличием патоморфологических изменений в плаценте (R=0,506, p=0,014); признаками перинатального поражения центральной нервной системы у новорожденных (R=0,666, p=0,017) (табл. 2).

Таблица 2

Корреляционная взаимосвязь концентрации ММП-2 и ММП-9 с особенностями анамнеза детей с перинатальной гипоксией

Критерий

ММП-2

Критерий

ММП-9

Авидность IgG к ВПГ

R=0,587, p=0,014

Уровень АД матери

R=0,426, p=0,02

Титр антител IgG к ЦМВ

R=0,549, p=0,003

Уровень гемоглобина в крови матери

R=-0,391, p=0,009

Приступы аффективно-респираторных судорог

R=0,574, p=0,01

Патоморфологические признаки ХМПН

R=0,506, p=0,014

Эпизоды транзиторного тахипноэ

R=0,453, p=0,015

ППЦНС

R=0,666, p=0,017

 

Рассматривая патогенетический аспект описанных состояний, можно сказать, что в их основе лежит эндотелиальная дисфункция, которая приводит к развитию фетоплацентарной недостаточности, хронической внутриутробной гипоксии плода, что влечет за собой расстройства церебральной гемодинамики плода и новорожденного [11]. Нарушение кровоснабжения головного мозга неизменно приводит к изменению метаболизма в мозговой ткани, изменениям ее компенсаторных способностей в ответ на факторы агрессии окружающей среды. Обратная корреляционная зависимость показала взаимосвязь между показателем концентрации матриксной металлопротеиназы-9 в пуповинной крови у ребенка в ранний неонатальный период и уровнем гемоглобина в крови матери (R=–0,391, p=0,009), что требует пристального внимания акушеров-гинекологов к формированию анемии у беременных в контексте развития постгипоксических осложнений у ребенка. Корреляционный анализ позволил определить зависимость между показателем концентрации матриксной металлопротеиназы-2 и особенностями соматического статуса детей, перенесших перинатальную гипоксию. Прямая корреляционная взаимосвязь выявлена между наличием приступов аффективно-респираторных судорог у ребенка (R=0,574, p=0,01) и эпизодами транзиторного тахипноэ в раннем неонатальном периоде (R=0,453, p=0,015), иллюстрируя исход или остаточные проявления постгипоксической энцефалопатии, а также результат внутриутробного нутритивного дефицита. Помимо этого, повышение матриксной металлопротеиназы-2 в пуповинной крови коррелировало с показателем авидности антител IgG к вирусу простого герпеса у матери (R=0,587, p=0,014), а также с титром IgG антител к цитомегаловирусу (R=0,549, p=0,003) в крови матери. Описанные изменения подтверждают мнение авторов о взаимосвязи матриксных металлопротеиназ с системой провоспалительных цитокинов.

Заключение. Уровень концентрации матриксных металлопротеиназ: матриксной металлопротеиназы-2 (210,75±10,09 нг/мл) и матриксной металлопротеиназы-9 (151,2±27,56 нг/мл), исследуемый методом иммуноферментного анализа в пуповинной крови, является оптимальным для здоровых новорожденных. Внутриутробная гипоксия плода сопровождается повышением уровня концентраций матриксной металлопротеиназы-2 (273,10–322,15 нг/мл) и матриксной металлопротеиназы-9 (430,30–32,36 нг/мл) в пуповинной крови новорожденных. Как острое, так и хроническое воздействие гипоксии сопровождается более высокими концентрациями матриксной металлопротеиназы-9 и более широким размахом его показателей (р<0,05). Повышенное содержание матриксной металлопротеиназы-9 отражает повреждение базальной мембраны сосудов, развитие эдотелиальной дисфункции, что затрудняет процессы адаптации ребенка в раннем неонатальном периоде. Уровень концентрации матриксной металлопротеиназы-9 более 350 нг/мл следует рассматривать как патологический предиктор развития постгипоксических состояний. Осложненное течение беременности (угроза прерывания беременности, дисфункция плаценты), особенности материнского нутритивного (дефицит магния, кальция, железа) и соматического (нейроциркуляторная дистония) статусов в большей степени влияют на показатель концентрации матриксной металлопротеиназы-2. Путем корреляционного анализа выявлена зависимость значения концентрации матриксной металлопротеиназы-9 в пуповинной крови новорожденного от уровня систолического артериального давления матери в третьем триместре беременности (R=0,426, p=0,02), концентрации гемоглобина в материнской крови (R=–0,391, p=0,009), патоморфологических признаков хронической фетоплацентарной недостаточности в плаценте (R=0,506, p=0,014). На показатель концентрации матриксной металлопротеиназы-2 влияет перенесенная матерью герпесвирусная инфекция (R=0,549, p=0,003) как отражение взаимодействия системы протеолитических ферментов – матриксных металлопротеиназ с иммунной системой, а именно с провоспалительными цитокинами, белками острой фазы, факторами врожденного иммунитета.