CC BY
15
неврология и нейрохирургия neurology and neurosurgery
активность генов матричных металлопротеиназ и их ингибиторов в Ligamentum flavum пациентов со стенозирующими процессами позвоночного канала и дурдяьного мешка
резюме
Родионова Л.В. 1 2, Самойлова Л.Г. 1, Сороковиков В.А. 1 2
1 ФГБНУ «Иркутский научный центр хирургии и травматологии» (664003, г. Иркутск,
ул. Борцов Революции, 1, Россия)
2 Иркутская государственная медицинская академия последипломного образования - филиал ФГБОУ ДПО «Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования» Минздрава России (664049, г. Иркутск, Юбилейный, 100, Россия)
Автор, ответственный за переписку: Родионова Любовь Викторовна,
e-mail: [email protected]
Получены новые данные по экспрессии генов металлопротеиназ и их тканевых ингибиторов (MMP-1, MMP-2, MMP-3, MMP-8, MMP-9, TIMP-1 и TIMP-2) в Ligamentum flavum пациентов со стенозирующими процессами позвоночного канала и дурального мешка на поясничном уровне. Выявлены особенности метаболизма внеклеточного матрикса (ВКМ). Полученные данные сопоставлены с ранее исследованными генами-кандидатами. Произведён поиск взаимосвязей с особенностями метаболических характеристик внеклеточного матрикса.
Цель работы. Изучить экспрессию генов металлопротеиназ и их тканевых ингибиторов в интраоперационныхбиоптатахLigamentum flavum пациентов со стенозами позвоночного канала и дурального мешка в поясничном отделе позвоночника.
Материалы и методы. Обследована группа из 33 человек со стенозами позвоночного канала и дурального мешка, локализованными в поясничном отделе (17 женщин и 16 мужчин; средний возраст - 45,73 ± 1,95 года). Из интраоперационных биоптатов Ligamentum flavum выделяли РНК и после проведения обратной транскрипции ставили ПЦР со специфичными прай-мерами.
Результаты. В Ligamentum flavum при стенозирующих процессах позвоночного канала и дурального мешка обнаружены повышенная активность ММР-1 и недостаточный ответ на это TIMP-1 и TIMP-2; экспрессия ММР-1 возрастала синхронно с Dio2, и оба гена снижали свою активность с увеличением возраста пациента. У пациентов с наличием оссификации Ligamentum flavum более активно экспрессировался ген ММР-8 и снижался синтез мРНК гена ММР-9 по сравнению с подгруппой без оссификации.
Ключевые слова: стеноз позвоночного канала, Ligamentum flavum, экспрессия генов, металлопротеиназы, MMP-1, MMP-2, MMP-3, MMP-8, MMP-9, TIMP-1, TIMP-2, тканевые ингибиторы металлопротеиназ
Для цитирования: Родионова Л.В., Самойлова Л.Г., Сороковиков В.А. Активность Статья пшупига: 23.11.2021 генов матричных металлопротеиназ и их ингибиторов в Ligamentum flavum пациентов
Статья ПрИнЯТа: 06 12 2021 со стенозирующими процессами позвоночного канала и дурального мешка. Acta
Статья опубликована: 28.12.2021 Ыо^шхжМса. 2021; 6(6-2): 58-72. doi: 10.29413/ABS.2021-6.6-2.7
activity of genes of matrix metalloproteinases and their inhibitors in the Ligamentum flavum of patients with stenosing processes in spinal canal and dural sac
abstract
Rodionova L.V. 1 2, samoilova L.G. 1, sorokovikov V.A. 1, 2
1 Irkutsk Scientific Centre
of Surgery and Traumatology (Bortsov Revolyutsii str. 1, Irkutsk 664003, Russian Federation)
2 Irkutsk State Medical Academy of Postgraduate Education -Branch Campus of the Russian Medical Academy of Continuing Professional Education (Yubileyniy 100, Irkutsk 664049, Russian Federation)
Corresponding author: Lyubov V. Rodionova,
e-mail: [email protected]
New data have been obtained for assessing the expression of genes of metalloproteinases and their tissue inhibitors (MMP-1, MMP-2, MMP-3, MMP-8, MMP-9, TIMP-1 and TIMP-2) in the Ligamentum flavum in patients with lumbar stenosis of spinal canal and dural sac. The features of the metabolism of the extracellular matrix (ECM) were revealed, the data obtained were compared with those for previously studied candidate genes. The search for relationships with the features of the ECM metabolic characteristics was carried out.
The aim. To study the expression of genes of metalloproteinases and their tissue inhibitors in intraoperative biopsies of the Ligamentum flavum of patients with lumbar stenosis of the spinal canal and dural sac.
Materials and methods. A group of 33 people (17 women, 16 men) with lumbar stenosis of the spinal canal and dural sac was studied; the average age is 45.73 ± 1.95years. RNA was isolated from intraoperative biopsies of the Ligamentum flavum, reverse transcription was performed, and PCR using specific primers was performed.
Results. In Ligamentum flavum of patients with stenosing processes of the spinal canal and dural sac, an increased activity of MMP-1 and insufficient response of TIMP-1 and TIMP-2 were found; the expression of MMP-1 increased synchronously with Dio2, and both genes decreased their activity with increasing age of the patient. In patients with Ligamentum flavum ossification, the MMR-8 gene was more actively expressed, and the synthesis of the mRNA of the MMR-9 gene decreased compared to the subgroup without ossification.
Key words: spinal canal stenosis, Ligamentum flavum, gene expression, metalloproteinases, MMP-1, MMP-2, MMP-3, MMP-8, MMP-9, TIMP-1, TIMP-2, tissue inhibitors of metalloproteinases
For citation: Rodionova L.V., Samoilova L.G., Sorokovikov V.A. Activity of genes of matrix Received: 23.11.2021 metalloproteinases and their inhibitors in the Ligamentum flavum of patients with stenos-
Acœpted: 06.12.2021 ing processes in spinal canal and dural sac. Actabiomedicascientifica. 2021; 6(6-2): 58-72.
doi: 10.29413/ABS.2021-6.6-2.7
Published: 28.12.2021
введение
В изучении механизмов и закономерностей развития дегенеративно-дистрофических заболеваний позвоночника ещё достаточно много неисследованных областей. Так, опубликовано мало исследований, посвящён-ных биологическим субстратам, формирующим очаг патологии, и проведённых с применением современных молекулярно-генетических методов.
Ткани межпозвонковых дисков уникальны тем, что являются одними из немногих тканей организма, выполняющих функции, тесно связанные с составом их внеклеточного матрикса (ВКМ). При дегенерации межпозвонковых дисков прогрессируют уменьшение объёма и изменение качественного состава ВКМ. Эта потеря часто связана с усилением внеклеточного катаболизма при увеличении активности металлопротеиназ и про-воспалительных цитокинов, а также есть веские доказательства того, что дегенерация диска связана с нарушением регуляции ферментов, участвующих в биосинтезе гликозаминогликанов [1].
В настоящее время исследователи показывают, что потеря внеклеточного матрикса является одним из ранних проявлений дегенерации межпозвонковых дисков [2]. Дегенерация межпозвонкового диска является каскадной реакцией, вызванной изменением микроокружения пульпозного ядра и дисбалансом синтеза/катаболизма внеклеточного матрикса. Недавно появились работы, доказывающие, что в процессе дегенерации диска увеличивается экспрессия матриксных металлопротеиназ, что облегчает катаболизм внеклеточного матрикса и приводит к дегенеративно-дистрофической патологии позвоночника [2, 3].
Матриксные металлопротеиназы (MMPs, metallopro-teinases) составляют семейство внеклеточных ферментов - цинк-зависимых эндопептидаз. В результате своей ферментативной активности они способны разрушать все типы белков внеклеточного матрикса, таким образом выполняя свою роль в ремоделировании тканей, ангиогенезе, пролиферации, миграции и дифференциации клеток, механизмах апоптоза, а также в сдерживании роста опухолей. Они также задействованы в расщеплении мембранных рецепторов, выбросе апоптоз-ных лигандов и в активации и деактивации хемокинов и цитокинов [4, 5, 6].
Также при многих как нормальных, так и патологических процессах происходит ремоделирование внеклеточного матрикса. В норме выработка протеаз и их ингибиторов - тканевых ингибиторов металлопротеиназ (TIMP, tissue inhibitors of metalloproteinases) - уравновешена. В живом организме активность MMPs контролируется на нескольких уровнях. Обычно эти ферменты экспрессируются в очень небольших количествах, и их транскрипция регулируется как в положительную, так и в отрицательную строну гормонами, цитокинами и факторами роста (IL-1, IL-4, IL-6), трансформирующими факторами роста (EGF, HGF, TGFP) или фактором некроза опухолей альфа (TNF-a, tumor necrosis factor а). Некоторые из этих молекул в свою очередь могут инактиви-
роваться протеолитическим путём посредством MMPs (эффект обратной связи) [7].
Активировать систему MMPs может любое повреждение, инфекция через активацию образования свободных радикалов и/или недостаточную их инактивацию. Активация MMPs свободными радикалами осуществляется прямым действием супероксида на аллостериче-ский центр фермента и активацией фактора транскрипции NF-kB, повышающего транскрипцию генов MMPs [8].
Известно, что половые стероиды (эстрогены и особенно прогестерон) контролируют продукцию и активность MMPs через разветвлённую сеть локальных регуляторов, включая цитокины [9].
Таким образом, развитие нарушений метаболизма соединительной ткани включает активацию MMPs, и это изменение является одним из ключевых событий в развитии дегенеративно-дистрофических заболеваний опорно-двигательного аппарата. Генетически детерминированные особенности этих процессов могут ограничивать индивидуальные колебания, а также выраженность и скорость дегенерации BKM. В связи с вышеперечисленным была поставлена цель исследования -изучить экспрессию генов металлопротеиназ и их тканевых ингибиторов в интраоперационных биоптатах Ligamentum flavum пациентов со стенозами позвоночного канала и дурального мешка на поясничном отделе позвоночника.
материалы и методы
Исследования интраоперационных образцов жёлтой связки проведены в группе пациентов со стенозами позвоночного канала и дурального мешка, локализованными в поясничном отделе, - 33 человека (17 женщин и 16 мужчин); средний возраст - 45,73 ± 1,95 года. Больные включались в исследование методом сплошной выборки. Биоптаты Ligamentum flavum, собранные интраоперационно, замораживали в жидком азоте, гомогенизировали и экстрагировали из них РНК. После проведения обратной транскрипции с комплементарной ДНК ставили полимеразную цепную реакцию (ПЦР) с применением реагентов Promega (США) и термоци-клера CFX96 (Biorad, США); со специфичными прайме-рами RealTimePrimers.com (табл. 1) и интеркалирующи-ми красителями FAM и HEX (Promega, США). Контроль специфичности синтеза проводили по кривым плавления ампликонов. Для их построения после проведения ПЦР реакционную смесь с наработанными ампликона-ми нагревали при непрерывном измерении флуоресценции. При достижении температуры плавления продукта амплификации флуоресценция резко снижается, что позволяет выявить эту точку. Каждое резкое уменьшение флуоресценции соответствует количеству разных типов ампликонов. Для более наглядного представления этих данных проводили дифференциальный анализ кривой плавления с помощью встроенного программного обеспечения CFX96 (BioRad, США). В качестве генов домашнего хозяйства использовали ACTB (Actin beta), GADP
(Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase), RPL13A (Ribosomal protein L13a), B2M (Beta-2-microglobulin). С помощью встроенного программного обеспечения BioRad рассчитывали «пороговый» цикл и другие параметры, необходимые для интерпретации полученных данных. Для стандартизации применён оказавшийся наименее вариабельным для этих образцов ACTB. Значения, отражающие экспрессию генов, выражали в виде частного пороговых циклов исследуемого гена и гена домашне-
результаты и обсуждение
го хозяйства
fr л Ct гена
для стандартизации и сопоста-
вимости данных. По результатам рассчитывали медиану, 5-й и 95-й перцентили, статистическую значимость различий оценивали с помощью однофакторного дисперсионного анализа. Более подробная методика подготовки образцов описана ранее [10]. Для интегральной оценки дополнительно использовали данные, полученные и опубликованные ранее [10, 11, 12].
Перечень исследуемых генов и краткая информация, которой руководствовались при выборе [13], приведены в таблице 2. Дополнительно критериями выбора генов-кандидатов также являлись: недостаточная изученность механизмов влияния на развитие дегенеративно-дистрофических процессов соединительной ткани;доказанное и/или потенциальное участие в метаболизме соединительной ткани; участие в регуляции активности локального метаболизма; влияние на процессы оссифи-кации и пролиферации (табл. 2).
В результате проведённых исследований выявлено, что в тканях жёлтой связки пациентов со стенозирующими процессами позвоночного канала и дурального мешка позвоночного канала экспрессируются ме-таллопротеиназы-1, -2, -3, -8, -9, а также их тканевые ингибиторы TIMP-1 и TIMP-2. Подробные данные приведены в таблице 3. Для оценки полученной информации проведено предварительное ранжирование по активности выявленной экспрессии исследуемых генов. Весь диапазон полученных значений (кратности C, соответствующей величине ACTB) для каждого гена был разбит на три равных отрезка, соответствующих активной (первая треть от разницы максимального и минимального размахов), средней (средняя треть от разницы максимального и минимального размахов) и низкой экспрессии (нижняя треть разницы максимального и минимального размахов). Разница минимального и максимального значений вычислялась вычитанием минимального значения из максимального. Эти значения приведены в нижних строках таблицы 3.
Абсолютно во всех образцах (100 %) Ligamentum flavum была обнаружена высокая активность только одного гена - MMP-1 (если не считать гены «домашнего хозяйства» ACTB, GADP, RPL13A). Ген ACTB выбран для стандартизации данных как наименее вариабельный, экс-прессирующийся на стабильном уровне для всех образцов.
ТАБЛИЦА 1
ПРАЙМЕРЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ ПОСТАНОВКИ ПЦР
TABLE 1
PRIMERS USED FOR PCR
MMP-1
MMP-2
MMP-3
MMP-
MMP-
TIMP-1
TIMP-2
NM 002421
NM 004530
NM 002422
NM 002424
NM 004994
NM 003254.2
NM 003255
Matrix metallopeptidase 1 (interstitial collagenase)
Matrix metallopeptidase 2 (gelatinase A, 72kDa gelatinase, 72kDa type IV collagenase)
Matrix metallopeptidase 3 (stromelysin 1, progelatinase)
Matrix metallopeptidase 8 (neutrophil collagenase)
Matrix metallopeptidase 9 (gelatinase B, 92kDa gelatinase, 92kDa type IV collagenase)
TIMP metallopeptidase inhibitor 1
TIMP metallopeptidase inhibitor 2
AGCCATCACTTACCTTGCACT CTGGGAAGCTGTGAGACACC
AACATACAAAGGGATTGCCAGG CCGGGGAACTTGATGATGGG
TGAGGACACCAGCATGAACC ACTTCGGGATGCCAGGAAAG
CCCTGAAGACGCTTCCATTTC TCCAGGTAGTCCTGAACAGTTTTT
TTTGAGTCCGGTGGACGATG GCTCCTCAAAGACCGAGTCC
TTCTGCACTGATGGTGGGTG GAACTTTGGCCCTGATGACGA
TGCTTTATCCGGGCTTGTGT GCTTCGGTTTCATTGCGTGT
ТАБЛИцА 2 TABLE 2
ПЕРЕЧЕНЬ ГЕНОВ, ЭКСПРЕССИЯ КОТОРЫХ БЫЛА LIST OF GENES, THE EXPRESSION OF WHICH
ОПРЕДЕЛЕНА В ЖЁЛТОЙ СВЯЗКЕ ПАЦИЕНТОВ WAS DETERMINED IN THE YELLOW LIGAMENT
СО СТЕНОЗИРУЮЩИМИ ПРОЦЕССАМИ ПОЗВОНОЧНОГО OF PATIENTS WITH STENOSING PROCESSES
КАНАЛА И ДУРАЛЬНОГО МЕШКА НА ПОЯСНИЧНОМ OF THE SPINAL CANAL AND DURAL SAC AT THE LUMBAR
УРОВНЕ LEVEL
Ген Кластер ммР-генов (локализация 11q22.3)
ММР-1 MMP-2 MMP-3 MMP-8 MMP-9
TIMP-1
Кодирует секретируемый фермент, который расщепляет интерстициальные коллагены, типы I, II, и III. Ген является частью кластера MMP-генов, которые локализуются в хромосоме 11q22.3 [13].
Кодирует фермент, расщепляющий коллаген IV типа, главный структурный компонент базальных мембран. Фермент играет важную роль в регулировании васкуляризации и воспалительной реакции [13].
Кодирует фермент, расщепляющий фибронектин, ламинин, коллагены III, IV, IX и X типов и протеогликаны хряща, участвует в заживлении ран, а также в прогрессировании атеросклероза и инициации опухоли [13].
Фермент, кодируемый этим геном, локализуется во вторичных гранулах внутри нейтрофилов и активируется автолитическим расщеплением. Его функция заключается в деградации коллагенов I, II и III типов [13].
Фермент, кодируемый этим геном, расщепляет коллагены IV и V типов, участвует в IL-8-индуцированной мобилизации гемопоэтических клеток-предшественников из костного мозга, ремоделировании ткани [13].
Кодирует естественные ингибиторы MMPs, участвующие в деградации внеклеточного матрикса. В дополнение к своей ингибирующей роли в отношении большинства известных MMP способен стимулировать пролиферацию в широком диапазоне типов клеток, а также имеет антиапоптозную функцию. Транскрипция этого гена индуцируется в ответ на многие цитокины и гормоны [13].
В дополнение к ингибирующей активности в отношении металлопротеиназ кодируемый белок имеет уникальную роль - непосредственно подавляет пролиферацию эндотелиальных клеток. В результате кодируемый белок может иметь решающее значение для поддержания гомеостаза ткани путём подавления пролиферации покоящихся Т1МР-2 тканей в ответ на ангиогенные факторы и ингибирования протеаз в тканях, подвергающихся ремоделированию внеклеточного матрикса. Предполагают, что Т1МР-2 относится к числу генов-супрессоров метастазирования (при избыточной экспрессии Т1МР-2 способность опухоли к инвазивному росту падает, а при утрате этого гена инвазивность опухоли возрастает). Возможно, это связано с его ангиогенной активностью [13].
Таким образом, в Ligamentum flavum наиболее активен MMP-1; в таблице 3 и на рисунке 1 видно, что у всех без исключения пациентов выявлена его активная экспрессия, случаев «молчания» этого гена не было. Кроме того, уровень экспрессии также находился на более высоком уровне, по крайней мере по сравнению с MMP-3, MMP-9 и TIMP-1 и TIMP-2 (см. табл. 3, рис. 3). Обнаруженная нами увеличенная активность MMP-1 в жёлтой связке хорошо согласуется с данными литературы, свидетельствующими о том, что MMP-1 может быть использован в качестве показателя дегенерации межпозвонковых дисков [14]. Известно также, что избыточная экспрессия MMP-1, индуцируемая IL-1ß, играет важную роль в воспалительном процессе дегенерации поясничного фасеточного сустава [15].
Профиль экспрессии генов металлопротеиназ и их тканевых ингибиторов TIMP-1 и TIMP-2 в интрао-перационных биоптатах Ligamentum flavum пациентов со стенозирующими процессами позвоночного канала и дурального мешка на поясничном уровне представлен на рисунке 1. По величине планок погрешностей видно, что внутри группы имеется гетерогенность по активности генов-кандидатов. Поэтому чтобы оценить соотношения и взаимозависимости экспрессии, образцы были ранжированы по наиболее гетерогенным показателям. Весь диапазон изменений подразделяли на три равных отрезка, соответствующих активной, средней и низкой экспрессии (см. табл. 3, рис. 2).
MMP-1 ММР-2 MMP-3 ММР-8 ММР-9 TIMP-1 TIMP-2
ср.-СОС ср.+СО ср.-СО ср.+СОС
РИС. 1.
Профиль экспрессии генов MMPs, TIMP-1 и TIMP-2 в интраопе-рационных биоптатахLigamentum flavum пациентов со стенозирующими процессами позвоночного канала и дурального мешка на поясничном уровне (n = 33): по оси ординат - обратные величины от частного порогового цикла Ct гена и Ct ACTB: 1 t t
Cf гена-кандидата С t ACTB
FIG. 1.
Expression profiles of MMPs, TIMP-1 and TIMP-2 genes in intraoperative biopsies of the Ligamentum flavum of patients with lumbar stenosis of spinal canal and dural sac (n = 33): the ordinate is the reciprocal of the partial threshold cycle Ct of gene and ACTB
_1_
Ct candidategene С t ACTB
ТАБЛИЦА 3
СТАТИСТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДАННЫХ ПО ЭКСПРЕССИИ МЕТАЛЛОПРОТЕИНАЗ И ИХ ТКАНЕВЫХ ИНГИБИТОРОВ В ИНТРАОПЕРАЦИОННЫХ ОБРАЗЦАХ ЖЁЛТОЙ СВЯЗКИ
TABLE 3
STATISTICAL CHARACTERISTICS OF THE DATA ON THE EXPRESSION OF METALLOPROTEINASES AND THEIR TISSUE INHIBITORS IN INTRAOPERATIVE
Ligamentum flavum samples
Показатель ММР-1 ММР-2 ММР-3 ММР-8 ММР-9 TIMP-1 TIMP-2
Количество наблюдений (п) 33 32 31 29 30 28 28
Среднее арифметическое значение (С{) 1,18 1,55 1,89 1,50 1,82 1,75 1,84
Стандартное отклонение 0,22 0,27 0,28 0,26 0,34 0,30 0,44
Стандартная ошибка среднего значения 0,039 0,048 0,050 0,048 0,063 0,056 0,082
Медиана 1,170 1,567 1,949 1,437 1,792 1,764 1,830
1-й квартиль 1,023 1,386 1,680 1,307 1,502 1,665 1,487
3-й квартиль 1,379 1,695 2,033 1,652 2,103 1,916 2,172
4-й квартиль 1,579 2,03 2,616 2,074 2,389 2,377 2,926
5-й процентиль 0,80 1,01 1,44 1,12 1,37 1,25 1,21
95-й процентиль 1,48 1,95 2,27 1,94 2,38 2,16 2,38
Эксцесс -0,71 -0,10 0,26 -0,49 -1,17 0,78 -0,13
Асимметрия -0,15 -0,36 0,16 0,44 0,22 -0,48 0,33
Минимальное значение 0,720 0,972 1,386 1,117 1,317 0,987 1,078
Максимальное значение 1,579 2,030 2,616 2,074 2,389 2,377 2,926
Размах (мин. - макс.) 0,860 1,058 1,230 0,957 1,072 1,39 1,848
«Высокий» диапазон 0,720-1,006 0,972-1,325 1,386-1,796 1,117-1,436 1,317-1,674 0,987-1,45 1,078-1,694
(n = 11) (n = 7) (n = 10) (n = 14) (n = 11) (n = 4) (n = 10)
«Средний» диапазон 1,007-1,293 (n = 12) 1,326-1,677 (n = 15) 1,797-2,206 (n = 18) 1,437-1,755 (n = 11) 1,675-2,032 (n = 10) 1,451-1,914 (n = 17) 1,695-2,310 (n = 14)
«Низкий» диапазон 1,294-1,579 (n = 10) 1,678-2,030 (n = 10) 2,207-2,616 (n = 3) 1,756-2,074 (n = 4) 2,033-2,389 (n = 9) 1,915-2,377 (n = 7) 2,311-2,926 (n = 4)
«Молчание» 0 1 2 4 3 5 5
На рисунке 2 видно, что наименее активными являются гены тканевых ингибиторов MMPs, особенно TIMP-2.
Характеристика активности экспрессии генов, кодирующих матричные металлопротеиназы и тканевые ингибиторы металлопротеиназ в интраоперацион-ных образцах Ligamentum flavum пациентов, более наглядно представлена на рисунке 3. Гены представлены в порядке убывания их активности. Некоторая недостаточность синтеза TIMP, очевидно, имеет место, так как в 5 (15,1 %) случаях из 33 каждый из ферментов TIMP не проявлял свою активность, а вернее, не нарабатывалась мРНК, с которой он и/или его предшественник мог бы в последующем синтезироваться. Таким образом, известный механизм контроля активности MMPs с помощью образования комплекса MMPs - TIMP-1 для противодействия разрушения ВКМ [9] в данном случае, по-
видимому, не работал. Данные литературы сообщают о том, что Т1МР-1 и Т1МР-2 всё же играют роль в гипертрофии гладкой связки у пациентов со стенозом позвоночника, но это, скорее, является локальным явлением, а не системным [16].
Изменение баланса между экспрессией ММРб и активностью их ингибиторов Т1МР-1 и Т1МР-2, несомненно, действует на процессы деградации макромолекул матрикса и может приводить к изменению их количественного и качественного составов.
Подробно данные представлены в таблице 4. Из таблицы видно, что стандартная ошибка среднего для ММРБ и Т!МР$ имеет самые маленькие величины из всех приведённых здесь генов. Возможно, это может быть связано с их важной ролью в данном субстрате.
Проведён анализ экспрессии генов-кандидатов при разделении пациентов на подгруппы по наличию/
I ё
ММР 1 ММР 2 ММР 3 ММР 8 ММР g TIMP 1 TIMP 2
■ «высокий» диапазон 11 7 10 14 11 4 10
□ «средний» диапазон 12 15 18 11 10 17 14
□ «низкий» диапазон 10 10 3 4 9 7 4
□ «молчание» 0 1 2 4 3 5 5
РИС. 2.
Распределение на диапазоны по активности экспрессии генов металлопротеиназ и их ингибиторов в ткани Ligamentum flavum (n = 33) FIG. 2.
Distribution into ranges according to the activity of expression of genes of metalloproteinases and their inhibitors in the Ligamentum flavum tissue
отсутствию оссификации жёлтой связки (рис. 4). Подробно о разделении по признакам оссификации написано нами ранее [10] Не было получено статистически значимых различий по большинству генов между пациентами с наличием и отсутствием выраженной оссификации жёлтой связки. Однако при сравнении уровня экспрессии MMPs и TIMPs в ткани Ligamentum flavum в группах без оссификации жёлтой связки и с признаками оссификации (табл. 5, 6; рис. 4) было обнаружено, что в группе с элементами оссификации жёлтой связки была более активна экспрессия ММР-8 и менее выражен синтез мРНК ММР-9 (p < 0,05). Другими словами, развитие оссификации было сопряжено с возрастанием экспрессии ММР-8, что косвенно может свидетельствовать о создании условий для усиления деградации коллагенов I-III типов и убыванием экспрессии ММР-9, которое сложно интерпретировать однозначно. На первые четыре типа коллагена приходится более 90 % всего коллагена организма. Всего на нынешний момент известно более 28 типов. ММР-9 может разрушать коллагены IV и V типов, а также участвовать в ремоделировании тканей. Возможно, в данном случае гетеротопическая ос-
ММР-1
ММР-2
ММР-3
ММР-8
TIMP-2
ММР-9
□
TIMP-1
"Молчание" "Низкий" диапазон "Средний" диапазон "Высокий" диапазон
РИС. 3.
Характеристика активности экспрессии генов, кодирующих матричные металлопротеиназы и тканевые ингибиторы металлопротеиназ в интраоперационных образцах Ligamentum flavum пациентов со стенозирующими процессами позвоночного канала и дурального мешка на поясничном уровне (n = 33)
FIG. 3.
Characteristics of the activity of expression of genes encoding matrix metalloproteinases and their tissue inhibitors in intraoperative Ligamentum flavum samples from patients with lumbar stenosis of spinal canal and dural sac (n = 33)
ТАБЛИЦА 4
ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЫЯВЛЕННОЙ ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ-КАНДИДАТОВ В ИНТРАОПЕРАЦИОННЫХ ОБРАЗЦАХ LIGAMENTUM FLAVUM И СОПОСТАВЛЕНИЕ С СИНТЕЗОМ МРНК МАТРИКСНЫХ МЕТАЛЛОПРОТЕИНАЗ И ИХ ТКАНЕВЫХ ИНГИБИТОРОВ
Среднее
сификация жёлтой связки происходит при недостаточном синтезе ММР-9. Данный факт можно использовать для возможной разработки новой медицинской технологии для диагностики развития оссификатов.
Разделение на группы по гендерному признаку не повлекло возникновения различий в экспрессии изучаемых генов (табл. 7, 8).
TABLE 4
CHARACTERISTICS OF THE EXPRESSION OF CANDIDATE GENES IN INTRAOPERATIVE SAMPLES OF LIGAMENWM flavum AND COMPARISON WITH THE SYNTHESIS OF MRNA OF MATRIX METALLOPROTEINASES AND THEIR TISSUE INHIBITORS
Ошибка среднего Процент выявления
от численности исследуемой совокупности биоптатов
97 97 100 100 100 69,7 93,9 97 100 100 100 96,97 93,94 87,88 90,91 84,85 84,85 100 100 100
При проведении корреляционного анализа выявлены структуры сетевых взаимодействий, отражающие метаболизм соединительной ткани в Ligamentum flavum (табл. 9).
ММР-1 была наиболее активно экспрессирующей-ся металлопротеиназой, возрастала синхронно с дейо-диназой 2-го типа (Dio2) и была связана отрицательной
Количество арифметическое
Обозначение .. _ Стандартное
наблюдении значение порогового
гена отклонение
(п) цикла (С{ ср.) после в процентах от среднего
арифметического значения
арифметического, выраженная
CALCR
ESR1
ESR2
FGFR1
FGFR3
GDF5
PDGFA
PDGFB
PTH1R
PTH2R
MMP-1
MMP-2
MMP-3
MMP8
MMP-9
TIMP-1
TIMP-2
АСТВ*
GADP
RPL13A
32
32
33 33 33 23
31
32
33 33 33
32 31
29
30 28 28
33 33 33
1,460 1,141 1,282 1,460 1,645 2,015 1,429 1,453 1,658 1,441 1,179 1,545 1,888 1,497 1,819 1,746 1,844 1
1,070 0,974
0,237 0,110 0,175 0,493 0,257 0,654 0,467 0,322 0,255 0,212 0,222 0,272 0,280 0,259 0,342 0,299 0,436 0
0,082 0,104
16,27 9,63 13,63 33,80 15,61 32,47 32,67 22,16 15,38 14,73 3,31 3,11 2,65 3,21 3,46 3,21 4,45 0,00 7,68 10,70
Примечание. * - выбран для стандартизации данных как наименее вариабельный, экспрессирующийся на стабильном уровне для всех образцов.
ТАБЛИцА 5 TABLE 5
количественные параметры экспрессии, quantitative Expression PARAMETERS obtained
полученные для группы пациентов for a group of patients without signs
без признаков оссификации LIGAMENTUM FLAVUM oF LIGAMENTUM FLAVUM oSSIFICATioN
Параметры ММР-1 ММР-2 ММР-3 ММР-8 ММР-9 TIMP-1 TIMP-2
15 14 14 14 14 13 14
Среднее 1,17 1,54 1,93 1,72 1,68 1,81 1,80
Стандартное отклонение 0,21 0,31 0,28 0,16 0,32 0,29 0,36
Стандартная ошибка среднего арифметического 0,055 0,082 0,074 0,043 0,087 0,079 0,097
Медиана 1,128 1,567 1,951 1,681 1,604 1,786 1,830
1-й квартиль 0,999 1,334 1,810 1,620 1,414 1,72 1,576
3-й квартиль 1,382 1,699 2,052 1,722 2,096 1,920 2,169
4-й квартиль 1,476 1,980 2,616 2,074 2,383 2,377 2,347
5-й процентиль 0,94 1,02 1,57 1,57 1,34 1,38 1,23
95-й процентиль 1,47 1,92 2,29 2,03 2,20 2,25 2,32
Эксцесс -1,55 -0,60 2,59 0,77 -0,09 0,96 -0,16
Асимметрия 0,40 -0,43 0,61 1,11 0,85 0,04 -0,37
таблица 6 TABLE 6
количественные параметры экспрессии, quantitative expression parameters obtained
полученные для группы пациентов for A group of PATIENTS with SIGNS of LIGAMENTUM
С признаками оссификации LIGAMENTUM FLAVUM FLAVUM oSSIFICATioN
Параметры ММР-1 ММР-2 ММР-3 ММР-8 ММР-9 TIMP-1 TIMP-2
16 16 15 13 14 13 13
Среднее 1,18 1,56 1,85 1,28 1,97 1,66 1,87
Стандартное отклонение 0,24 0,27 0,25 0,10 0,32 0,32 0,52
Стандартная ошибка среднего арифметического 0,061 0,067 0,065 0,028 0,086 0,089 0,145
Медиана 1,190 1,605 1,940 1,307 2,039 1,706 1,784
1-й квартиль 1,10725 1,435 1,621 1,227 1,738 1,486 1,468
3-й квартиль 1,311 1,641 2,005 1,354 2,203 1,929 2,299
4-й квартиль 1,579 2,03 2,250 1,424 2,389 2,126 2,926
5-й процентиль 0,78 1,15 1,49 1,12 1,46 1,15 1,29
95-й процентиль 1,52 1,96 2,19 1,39 2,38 2,05 2,60
Эксцесс -0,16 0,47 -1,29 -0,90 -0,93 0,13 -0,56
Асимметрия -0,49 -0,31 -0,13 -0,57 -0,34 -0,65 0,57
2,5
1,5
0,5
шш
ММР-1__ММР-2__ММР-3__ММР-8__ММР-9__TIMP-1__TIMP-2
1,17 1,54 1,93 1,72 1,68 1,81 1,8
118 1,56 185 Ï28 1,97 1,66 187
нет оссификации
есть оссификация
РИС. 4.
Сравнение экспрессии MMPs и TIMPs в образцах Ligamentum flavum пациентов с оссификацией и без неё: по оси ординат -Ct гена/С( ACTB; * - уровень статистической значимости между сравниваемыми группами р < 0,05
ТАБЛИЦА 7
СТАТИСТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ MMPs И TIMP-1/TIMP-2 У МУЖЧИН СО СТЕНОЗИРУЮЩИМИ ПРОЦЕССАМИ ПОЗВОНОЧНОГО КАНАЛА И ДУРАЛЬНОГО МЕШКА
FIG. 4.
Comparison of the MMPs and TIMPs expression in Ligamentum flavum samples from patients with and without ossification: ordinate - Ct of gene/Ct of ACTB; * - the level of statistical significance between the compared groups p < 0.05
TABLE 7
STATISTICAL CHARACTERISTICS OF MMPs AND TIMP-1/TIMP-2 GENE EXPRESSION IN MEN WITH STENOSING PROCESSES OF SPINAL CANAL AND DuRAL SAC
2
1
0
Параметры ММР-1 ММР-2 ММР-3 ММР-8 ММР-9 TIMP-1 TIMP-2
15 14 15 14 15 12 14
Среднее 1,19 1,52 1,85 1,54 1,76 1,83 1,86
Стандартное отклонение 0,17 0,30 0,32 0,22 0,27 0,18 0,32
Стандартная ошибка среднего арифметического 0,044 0,081 0,084 0,060 0,071 0,053 0,085
Медиана 1,176 1,567 1,890 1,609 1,778 1,829 1,868
1-й квартиль 1,041 1,313 1,620 1,357 1,492 1,752 1,583
3-й квартиль 1,334 1,728 2,033 1,645 1,991 1,939 2,125
4-й квартиль 1,469 1,933 2,616 2,012 2,113 2,171 2,347
5-й процентиль 0,97 1,02 1,46 1,25 1,39 1,57 1,41
95-й процентиль 1,44 1,90 2,27 1,82 2,11 2,08 2,32
Эксцесс -1,19 -0,80 0,67 0,48 -1,71 0,75 -1,10
Асимметрия 0,26 -0,41 0,69 0,12 -0,06 -0,18 0,02
таблица 8 table 8
статистические характеристики экспрессии STATISTICAL CHARACTERISTICS oF MMPs
ГЕНоВ MMPs И TIMP-1/TIMP-2У ЖЕНЩИН AND TIMP- 1/TIMP-2 GENE EXPRESSioN IN WoMEN
со СТЕНоЗИРУЮЩИМИ процессами позвоночного WITH STENoSING PRoCESSES of SPINAL CANAL
канала и дурального мешка and dural sac
Параметры ММР-1 ММР-2 ММР-3 ММР-8 ММР-9 TIMP-1 TIMP-2
18 18 16 15 15 16 14
Среднее 1,17 1,57 1,92 1,46 1,88 1,68 1,83
Стандартное отклонение 0,26 0,25 0,24 0,29 0,40 0,35 0,54
Стандартная ошибка среднего арифметического 0,062 0,059 0,059 0,075 0,103 0,089 0,145
Медиана 1,159 1,577 1,951 1,373 1,806 1,708 1,808
1-й квартиль 1,020 1,454 1,809 1,242 1,580 1,457 1,454
3-й квартиль 1,383 1,668 2,031 1,678 2,287 1,817 2,259
4-й квартиль 1,579 2,03 2,293 2,074 2,389 2,377 2,926
5-й процентиль 0,79 1,25 1,52 1,12 1,35 1,18 1,13
95-й процентиль 1,51 1,99 2,26 1,91 2,38 2,19 2,58
Эксцесс -1,02 1,01 0,62 -0,34 -1,57 0,12 -0,51
Асимметрия -0,19 -0,21 -0,61 0,82 0,04 -0,07 0,44
корреляционной связью с возрастом. Между собой коррелировали только ММР-8, ММР-9 и TIMP-1. Остальные MMPs были связаны с другими показателями, но не друг с другом. Однако наибольшую сеть взаимодействий выявили именно для вышеназванных ферментов - MMP-8 и MMP-9. На рисунке 5 эта структура располагается в центре. ММР-8/ММР-9 были тесно связаны с показателями веса, объёма талии и бёдер, а также концентрации общего тироксина в сыворотке крови, активности аце-тилтрансферазы 2-го типа и рецепторов к фактору роста фибробластов 3-го типа. К структуре сетевых взаимодействий ММР-8 и ММР-9 была «привязана» экспрессия TIMP-1, которая в свою очередь имела довольно обширную сеть взаимодействий, включающую показатели гормонального профиля, а также возраст и активность ацетилтрансферазы NAA20.
Однако здесь нужно отметить, что трудно определить непосредственный тип клеток биоптата, которые экспрессируют конкретные гены. Из данных литературы известно, что, помимо фибробластов и остеокластов, источником MMP-8 и ММР-9 (в том числе даже in vitro) также могут быть Т-лимфоциты, мононуклеары периферической крови и полиморфноядерные гранулоциты [17]. Кроме того, MMPs могут образовываться также из гра-нулоцитов, инфильтрирующих пространство ликвора и из паренхиматозных клеток мозговых оболочек [18].
Известно, что половые стероиды (эстрогены и особенно прогестерон) контролируют продукцию и активность ММРs через разветвлённую сеть локальных регуляторов, включая цитокины [9]. В настоящем исследовании экспрессия мРНК Т1МР-2, несмотря на частые случаи «молчания», также была сопряжена с гормональным профилем (эстрадиол, общий и свободный трийодтиронин, рецепторы к паратиреоидному гормону) и, что особенно интересно, коррелировала с ААЫАТ. Взаимосвязи с блоком ацетилтрансфераз необходимо отдельно интерпретировать с привлечением данных о полиморфизмах ЫАТ2.
Таким образом, в результате корреляционного анализа для MMPs и TIMPs выявлены разнообразные сетевые взаимодействия с антропометрическими (вес, возраст, ИТБ, ОБ, ОТ), гормональными (половые, стрессор-ные стероиды, йодтиронины и ферменты, участвующие в их превращениях), а также другими метаболическими показателями.
Активность экспрессии дейодиназы 2-го типа была связана тесной корреляционной связью с наиболее активной ММР-1, обе они убывали с увеличением возраста и взаимодействовали с показателями гормонального профиля сыворотки крови. Таким образом, ранее выдвинутые нами гипотезы о том, что 1) возрастные дегенеративно-дистрофические процессы связаны со снижением локальной экспрессии Рю2, и 2) уровень секреции половых гор-
ТАБЛИЦА 9
КОЭФФИЦИЕНТЫ КОРРЕЛЯЦИИ (г) МЕЖДУ ЭКСПРЕССИЕЙ ММРs И TIMP-1/TIMP-2 И ДРУГИМИ РАНЕЕ ИССЛЕДОВАННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ [10, 11, 12]*
TABLE 9
CORRELATION COEFFICIENTS (r) BETWEEN
THE EXPRESSION OF MMPs AND TIMP-1/TIMP-2 AND OTHER
PREVIOUSLY STUDIED PARAMETERS [10, 11, 12]*
Параметры, с которыми проведён Экспрессия генов
поиск коррелятивных связей ММР-1 ММР-2 ММР-3 ММР-8 ММР-9 TIMP-1 TIMP-2
m m ш О! „ isSSm фф-ÛO о; ОФо ММР-1 1,000 - - - - - -
ММР-2 ММР-3 -0,074 -0,077 1,000 -0,105 1,000 - - - -
uggs ши r;s сс SI иго ^ s m 2 ММР-8 -0,040 -0,134 0,047 1,000 - - -
ММР-9 -0,229 0,179 0,208 -0,440 1,000 - -
TIMP-1 -0,301 0,314 -0,005 0,125 -0,045 1,000 -
s TIMP-2 -0,102 -0,042 0,172 -0,112 -0,104 -0,078 1,000
ш s Пол 0,035 -0,088 -0,137 0,166 -0,182 0,257 0,033
^ u ш Возраст -0,662 0,011 -0,034 -0,067 0,067 0,407 0,074
т S ф CP 3 Рост 0,163 -0,094 -0,029 0,092 -0,051 0,046 0,029
1- т 1 1 ^ го Вес 0,213 -0,075 -0,183 0,422 -0,946 0,051 0,009
ОТ -0,219 -0,125 -0,155 0,155 -0,655 0,036 -0,006
о Q. 1- ОБ 0,012 0,058 -0,295 0,223 -0,606 -0,268 -0,160
< ИТБ 0,054 -0,099 0,022 0,302 -0,174 0,200 -0,037
AANAT 0,057 -0,004 -0,017 -0,004 -0,038 -0,322 -0,357
CALCR -0,008 0,010 0,193 0,142 -0,109 -0,265 0,021
Dio1 0,125 0,164 0,395 0,119 -0,020 -0,053 0,098
Dio2 0,375 -0,186 -0,106 -0,059 -0,276 -0,394 0,113
Dio3 0,123 -0,042 -0,209 0,026 0,182 -0,168 -0,205
m о л ф X ESR1 -0,238 -0,366 0,006 0,030 -0,105 -0,127 0,131
ESR2 0,243 0,218 -0,031 -0,051 -0,162 -0,088 -0,208
FGFR1 -0,131 -0,016 0,184 -0,181 0,100 -0,272 0,110
s ^ FGFR3 0,386 -0,204 0,055 -0,067 -0,441 -0,289 -0,067
GDF5 -0,157 0,098 -0,004 -0,252 0,123 0,051 -0,037
s и и NAA20 0,158 -0,092 -0,381 -0,030 -0,158 -0,390 -0,028
ф Q. NAT1 -0,060 -0,059 -0,046 -0,058 0,089 0,138 0,027
и m NAT2 0,036 0,041 -0,036 -0,374 0,397 -0,003 -0,225
PDGFA -0,093 0,098 -0,247 0,302 -0,234 -0,049 0,424
PDGFB 0,054 -0,067 -0,452 -0,187 -0,243 -0,011 0,132
PTH1R 0,180 -0,015 -0,113 0,200 -0,250 -0,069 -0,444
PTH2R 0,140 0,001 -0,098 -0,163 -0,136 -0,245 -0,337
GADP -0,157 -0,007 0,063 0,174 -0,029 0,375 0,154
RPL13A 0,127 -0,288 -0,085 0,144 -0,364 -0,368 0,303
Пл 0,139 -0,139 0,011 0,243 -0,101 0,170 -0,050
s m о ЛГ -0,359 -0,253 0,125 -0,016 -0,274 0,330 0,183
Q. ФСГ 0,322 -0,080 -0,165 -0,304 -0,124 -0,166 -0,102
ф 1- ДГЭА -0,502 0,109 0,096 -0,022 0,302 -0,006 -0,332
о Q. о Эстр. -0,486 0,135 -0,008 0,040 0,276 0,107 -0,321
m X, и Тс 0,367 -0,173 -0,149 -0,055 0,040 -0,387 0,092
CÛ CÛ 17-ОН -0,015 0,094 0,089 0,147 -0,274 -0,307 0,436
О Л о Пг 0,204 -0,115 -0,165 0,023 0,029 0,148 -0,068
2 ср ТТГ 0,391 -0,097 -0,054 0,013 -0,111 -0,490 -0,112
О а: св. Т4 0,353 -0,010 0,157 -0,169 -0,149 -0,766 0,152
s ■л св. Т3 -0,235 -0,145 -0,208 -0,212 -0,125 0,065 -0,001
1- общ. Т4 -0,164 0,162 -0,097 0,201 -0,009 0,087 0,288
ф ■л общ. Т3 0,273 0,047 -0,097 -0,022 0,007 -0,261 -0,421
о атТПО -0,126 -0,179 -0,110 -0,384 -0,074 -0,051 0,234
Кортизол -0,193 -0,183 0,295 0,112 -0,165 0,004 0,498
Примечание. * - аналиты, не описанные в данной статье, опубликованы ранее[10, 11, 12]. Жирным шрифтом выделены коэффициенты корреляции, достигающие уровня статистической значимости (критическое значение г = 0,35 при числе степеней свободы df= 31 (п - 2); р < 0,05. ОТ - объём талии; ОБ - объем бёдер; ИТБ - индекс талия/бёдра; Пл - пролактин' ЛГ - лютеинизирующий гормон; ФСГ - фол-ликулостимулирующий гормон; ДГЭА - дегидроэпиандростерон сульфат; Эстр. - эстрадиол; Тс - тестостерон; Пг - прогестерон; ТТГ - тиреотропный гормон; св. Т4 - свободный тироксин; св. Т3 - свободный трийодтиронин; общ. Т4 - общее содержание тироксина в сыворотке крови; общ. Т3 - общее содержание трийодтиронина в сыворотке крови; атТПО - антитела к тиреопероксидазе.
Возраст
ЛГ
ИТБ
17-ОН-пг
Пг
1 Dio2
ММР-1
ФСГ
FGFR3
ДГЭА
ММР-2 ESR1
NAA20
ММР-3
Dio1
Эстрадиол
Общ. ТЗ
Кортизол
AANAT
✓
TIMP-2
Св. ТЗ
PDGFB
PTH1R
PDGFA
РИС. 5.
Структура корреляционных связей между экспрессией ме-таллопротеиназ, их тканевых ингибиторов и ранее изученными аналитами [10,11,12]: ЛГ - лютеинизирующий гормон в сыворотке крови; ИТБ - индекс талия/бёдра; 17-ОН-пг - 17-ОН-прогестерон в сыворотке крови; Пг - прогестерон в сыворотке крови; ФСГ - фолликулостимулирующий гормон в сыворотке крови;ДГЭА - дегидроэпиандростерон сульфат в сыворотке крови; общ. Т4 - общее содержание тироксина (Т4) в сыворотке крови; ОБ - объём бёдер; ОТ - объём талии; общ. Т3 - общее содержание трийодтиронина (Т3) в сыворотке крови; св. Т3 - содержание свободного Т3 в сыворотке крови. Сплошной линией обозначены положительные коррелятивные связи, пунктиром - отрицательные.
FIG. 5.
The structure of correlations between the studied parameters and the expression of metalloproteinases and their tissue inhibitors: AT - luteinizing hormone in serum; MTB - waist/hip index; 17-OH-m - 17-OH-progesterone in serum; Пг - progesterone in serum; OCT - follicle-stimulating hormone in serum; ЦTЭА - dehy-droepiandrosterone sulfate in serum; total T4 - total concentration of thyroxine in serum; OB - hips measurement; OT - waist measurement; T3 - total concentration of triiodthironine in serum; cb. T3 - free triiodothyronine in serum. A solid line indicates positive correlative relationships, and a dotted line indicates negative ones
монов влияет на метаболизм Ligamentum flavum, получили ещё некоторое количество аргументов в свою пользу.
заключение
В результате проведённых исследований выявлены локальные особенности метаболизма соединительной
ткани и равновесные отношения между металлопроте-иназами и их тканевыми ингибиторами в ткани жёлтой связки пациентов со стенозирующими процессами позвоночного канала и дурального мешка.
Развитие оссификации жёлтой связки было сопряжено с возрастанием экспрессии ММР-8, что косвенно может свидетельствовать об усилении деградации коллагенов 1-111 типов и убыванием экспрессии ММР-9. Гендер-
ных различий в активности металлопротеиназ и их тканевых ингибиторов не обнаружено.
Наиболее активно у пациентов со стенозирующими процессами позвоночного канала в Ligamentum flavum экспрессируется ММР-1; она увеличивается синхронно с увеличением Dio2 и изменяется обратно пропорционально возрасту.
При проведении корреляционного анализа выявлены структуры сетевых взаимодействий, отражающие метаболизм соединительной ткани в Ligamentum flavum, вовлекающий не только металлопротеиназы и их тканевые ингибиторы, но и гормоны, инициацию активного синтеза ферментов, рецепторного аппарата клеток, а также различных ацетилтрансфераз. Таким образом, метаболизм Ligamentum flavum состоит из большого числа сетевых взаимодействий, разнообразных звеньев биологических процессов и представляет собой единую целую, сложно регулируемую систему.
Полученные научные результаты позволяют увеличить объём знаний для более глубокого понимания механизмов и закономерностей развития дегенеративно-дистрофических заболеваний позвоночника.
Конфликт интересов
Авторы данной статьи сообщают об отсутствии конфликта интересов.
литература
1. Silagi ES, Shapiro IM, Risbud MV. Glycosaminoglycan synthesis in the nucleus pulposus: Dysregulation and the pathogenesis of disc degeneration. Matrix Biol. 2018; 71-72: 368-379. doi: 10.1016/j.matbio.2018.02.025
2. Yu L, Sun ZJ, Tan QC, Wang S, Wang WH, Yang XQ, et al. Ther-mosensitive injectable decellularized nucleus pulposus hydrogel as an ideal biomaterial for nucleus pulposus regeneration. J Biomater ApplActions. 2020; 35(2): 182-192. doi: 10.1177/0885328220921328
3. Henry N, Clouet J, le Bideau J, le Visage C, Guicheux J. Innovative strategies for intervertebral disc regenerative medicine: From cell therapies to multiscale delivery systems. Biotechnol Adv. 2018; 36(1): 281-294. doi: 10.1016/j.biotechadv.2017.11.009
4. Van Lint P, Libert C. Chemokine and cytokine processing by matrix metalloproteinases and its effect on leukocyte migration and inflammation. J Leukoc Biol. 2007; 82(6): 1375-1381. doi: 10.1189/jlb.0607338
5. Шурыгин М.Г., Шурыгина И.А., Дремина Н.Н., Каня О.В. Матриксная металлопротеаза 9 и ремоделирование при инфаркте миокарда. Acta biomedica scientifica. 2013; 90(2-1): 138-141.
6. Shurygina IA, Rodionova LV, Ayushinova NI, Chepurnykh EE, Trukhan IS, Shurygin MG. The effect of the p38 MAPK inhibitor on the expression of metalloproteinases and their inhibitors during the formation of abdominal adhesions. Int J Biomed. 2021; (4).
7. Kamieniak P, Bielewicz J, Kurzepa J, Daniluk B, Kocot J, Trojanowski T. The impact of changes in serum levels of metallopro-teinase-2 and metalloproteinase-9 on pain perception in patients with disc herniation before and after surgery. J Pain Res. 2019; 12: 1457-1464. doi: 10.2147/JPR.S201199
8. Xue M, March L, Sambrook PN, Jackson CJ. Differential regulation of matrix metalloproteinase 2 and matrix metallo-proteinase 9 by activated protein C: Relevance to inflammation in rheumatoid arthritis. Arthritis Rheum. 2007; 56(9): 2864-2874. doi: 10.1002/art.22844
9. Ярмолинская М.И., Молотков А.С., Денисова В.М. Ма-триксные металлопротеиназы и ингибиторы: классификация, механизм действия. Журнал акушерства и женских болезней. 2012; LXI(1): 113-125.
10. Родионова Л.В., Самойлова Л.Г., Шурыгина И.А., Скля-ренко О.В., Животенко А.П., Кошкарева З.В., и др. Особенности реакций ацетилирования у больных со стенозирующим процессом позвоночного канала и дурального мешка поясничного отдела позвоночника в зависимости от выраженности оссификации Ligamentum flavum. Патогенез. 2020; 18(3): 45-52. doi: 10.25557/2310-0435.2020.03.45-52
11. Родионова Л.В., Самойлова Л.Г., Невежина А.В., Шурыгина И.А. Экспрессия генов дейодиназ в интраоперационных образцах Ligamentum flavum пациентов со стенозирующими процессами позвоночного канала и дурального мешка на поясничном отделе позвоночника. Acta biomedica scientifica. 2019; 4(6): 20-25. doi: 10.29413/ABS.2019-4.6.3
12. Родионова Л.В., Самойлова Л.Г., Сороковиков В.А. Активность генов рецепторов к паратиреоидному гормону в биоптатах Ligamentum flavum пациентов со стенозирующими процессами позвоночного канала и дурального мешка на поясничном уровне. Acta biomedica scientifica. 2020; 5(6): 113-123. doi: 10.29413/ABS.2020-5.6.13
13. National Center for Biotechnological Information. URL: https://https.ncbi.nlm.nih.gov [date of access: 01.11.2021].
14. Hsu HT, Yue CT, Teng MS, Tzeng IS, Li TC, Tai PA, et al. Immu-ohistochemical score of matrix metalloproteinase-1 may indicate the severity of symptomatic cervical and lumbar disc degeneration. Spine J. 2020; 20(1): 124-137. doi: 10.1016/j.spinee.2019.08.004
15. Xu D, Sun Y, Bao G, Liu W, Zhu X, Cui S, et al. MMP-1 overexpression induced by IL-1ß: Possible mechanism for inflammation in degenerative lumbar facet joint. JOrthopSci. 2013; 18(6): 10121019. doi: 10.1007/s00776-013-0466-2
16. Kim HJ, Park JB, Won HY, Chang H. Serum levels of TGF-beta1, TIMP-1 and TIMP-2 in patients with lumbar spinal stenosis and disc herniation. Asian Spine J. 2007; 1(1): 8-11. doi: 10.4184/ asj.2007.1.1.8
17. Lindberg RL, Sorsa T, Tervahartiala T, Hoffmann F, Mel-lanen L, Kappos L, et al. Gelatinase B [matrix metalloprotein-ase (MMP)-9] and collagenases (MMP-8/-13) are upregulated in cerebrospinal fluid during aseptic and bacterial meningitis in children. Neuropathol Appl Neurobiol. 2006; 32(3): 304-317. doi: 10.1111/j.1365-2990.2006.00729.x
18. Leppert D, Leib SL, Grygar C, Miller KM, Schaad UB, Holländer GA. Matrix metalloproteinase (MMP)-8 and MMP-9 in cerebrospinal fluid during bacterial meningitis: Association with blood-brain barrier damage and neurological sequelae. Clin Infect Dis. 2000; 31(1): 80-84. doi: 10.1086/313922
references
1. Silagi ES, Shapiro IM, Risbud MV. Glycosaminoglycan synthesis in the nucleus pulposus: Dysregulation and the patho-
genesis of disc degeneration. Matrix Biol. 2018; 71-72: 368-379. doi: 10.1016/j.matbio.2018.02.025
2. Yu L, Sun ZJ, Tan QC, Wang S, Wang WH, Yang XQ, et al. Thermosensitive injectable decellularized nucleus pulposus hydrogel as an ideal biomaterial for nucleus pulposus regeneration. J Biomater Appl Actions. 2020; 35(2): 182-192. doi: 10.1177/0885328220921328
3. Henry N, Clouet J, le Bideau J, le Visage C, Guicheux J. Innovative strategies for intervertebral disc regenerative medicine: From cell therapies to multiscale delivery systems. Biotechnol Adv. 2018; 36(1): 281-294. doi: 10.1016/j.biotechadv.2017.11.009
4. Van Lint P, Libert C. Chemokine and cytokine processing by matrix metalloproteinases and its effect on leukocyte migration and inflammation. J Leukoc Biol. 2007; 82(6): 1375-1381. doi: 10.1189/jlb.0607338
5. Shurygin MG, Shurygina IA, Dremina NN, Kanya OV. Matrix metalloprotease 9 and remodeling in myocardial infarction. Acta biomedicascientifica. 2013; 90(2-1): 138-141. (In Russ.).
6. Shurygina IA, Rodionova LV, Ayushinova NI, Chepurnykh EE, Trukhan IS, Shurygin MG. The effect of the p38 MAPK inhibitor on the expression of metalloproteinases and their inhibitors during the formation of abdominal adhesions. Int J Biomed. 2021; (4).
7. Kamieniak P, Bielewicz J, Kurzepa J, Daniluk B, Kocot J, Trojanowski T. The impact of changes in serum levels of metallopro-teinase-2 and metalloproteinase-9 on pain perception in patients with disc herniation before and after surgery. J Pain Res. 2019; 12: 1457-1464. doi: 10.2147/JPR.S201199
8. Xue M, March L, Sambrook PN, Jackson CJ. Differential regulation of matrix metalloproteinase 2 and matrix metallo-proteinase 9 by activated protein C: Relevance to inflammation in rheumatoid arthritis. Arthritis Rheum. 2007; 56(9): 2864-2874. doi: 10.1002/art.22844
9. Yarmolinskaya MI, Molotkov AS, Denisova VM. Matrix metalloproteinases and inhibitors: classification, mechanism of action. Journal of Obstetrics and Women's Diseases. 2012; LXI(1): 113-125. (In Russ.).
10. Rodionova LV, Samoilova LG, Shurygina IA, Sklyarenko OV, Zhivotenko AP, Koshkareva ZV, et al. Characteristic of acetylation reactions in patients with stenosing process of the lumbar spinal
canal and dural sac depending on the severity of Ligamentum flavum ossification. Pathogenesis. 2020; 18(3): 45-52. (In Russ.). doi: 10.25557/2310-0435.2020.03.45-52
11. Rodionova LV, Samoilova LG, Nevezhina AV, Shurygina IA. Expression of deiodinase genes in intraoperative Ligamentum flavum in patients with stenotic processes of the spinal canal and dural sac on the lumbar spine. Acta biomedica scientifica. 2019; 4(6): 20-25. (In Russ.). doi: 10.29413/ABS.2019-4.6.3
12. Rodionova LV, Samoilova LG, Sorokovikov VA. Activity of parathyroid hormone receptor genes in Ligamentum flavum biopsies of patients with spinal canal and dural sac stenosis at the lumbar level. Acta biomedica scientifica. 2020; 5(6): 113-123. (In Russ.). doi: 10.29413/ABS.2020-5.6.13
13. National Center for Biotechnological Information. URL: https://https.ncbi.nlm.nih.gov [date of access: 01.11.2021].
14. Hsu HT, Yue CT, Teng MS, Tzeng IS, Li TC, Tai PA, et al. Immno-histochemical score of matrix metalloproteinase-1 may indicate the severity of symptomatic cervical and lumbar disc degeneration. Spine J. 2020; 20(1): 124-137. doi: 10.1016/j.spinee.2019.08.004
15. Xu D, Sun Y, Bao G, Liu W, Zhu X, Cui S, et al. MMP-1 overexpression induced by IL-1ß: Possible mechanism for inflammation in degenerative lumbar facet joint. JOrthopSci. 2013; 18(6): 10121019. doi: 10.1007/s00776-013-0466-2
16. Kim HJ, Park JB, Won HY, Chang H. Serum levels of TGF-beta1, TIMP-1 and TIMP-2 in patients with lumbar spinal stenosis and disc herniation. Asian Spine J. 2007; 1(1): 8-11. doi: 10.4184/ asj.2007.1.1.8
17. Lindberg RL, Sorsa T, Tervahartiala T, Hoffmann F, Mel-lanen L, Kappos L, et al. Gelatinase B [matrix metalloproteinase (MMP)-9] and collagenases (MMP-8/-13) are upregulated in cerebrospinal fluid during aseptic and bacterial meningitis in children. Neuropathol Appl Neurobiol. 2006; 32(3): 304-317. doi: 10.1111/j.1365-2990.2006.00729.x
18. Leppert D, Leib SL, Grygar C, Miller KM, Schaad UB, Holländer GA. Matrix metalloproteinase (MMP)-8 and MMP-9 in cerebrospinal fluid during bacterial meningitis: Association with blood-brain barrier damage and neurological sequelae. Clin Infect Dis. 2000; 31(1): 80-84. doi: 10.1086/313922
Сведения об авторах
Родионова Любовь Викторовна - кандидат биологических наук, заведующая лабораторией клеточной патофизиологии и биохимии, ФГБНУ «Иркутский научный центр хирургии и травматологии»; доцент кафедры лучевой и клинической лабораторной диагностики, Иркутская государственная медицинская академия последипломного образования - филиал ФГБОУ ДПО «Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования» Минздрава России, e-mail: [email protected], https://orcid.org/0000-0002-5080-9225 Самойлова Лилия Григорьевна - младший научный сотрудник лаборатории клеточной патофизиологии и биохимии, ФГБНУ «Иркутский научный центр хирургии и травматологии», e-mail: [email protected], https://orcid.org/0000-0003-4482-6130
Сороковиков Владимир Алексеевич - доктор медицинских наук, профессор, директор, ФГБНУ «Иркутский научный центр хирургии и травматологии»; заведующий кафедрой травматологии, ортопедии и нейрохирургии, Иркутская государственная медицинская академия последипломного образования - филиал ФГБОУ ДПО «Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования» Минздрава России, e-mail: [email protected], https://orcid.org/0000-0002-9008-6383
Information about the authors
Lyubov V. Rodionova - Cand. Sc. (Biol.), Head of the Laboratory of Cell Pathophysiology and Biochemistry, Irkutsk Scientific Centre of Surgery and Traumatology; Associate Professor at the Department of X-Ray and Clinical Laboratory Diagnostics, Irkutsk State Medical Academy of Postgraduate Education - Branch Campus of the Russian Medical Academy of Continuing Professional Education, e-mail: [email protected], https://orcid.org/0000-0002-5080-9225
Liliya G. Samoilova - Junior Research Officer at the Laboratory of Cell Pathophysiology and Biochemistry, Irkutsk Scientific Centre of Surgery and Traumatology, e-mail: [email protected], https://orcid.org/0000-0003-4482-6130
Vladimir A. Sorokovikov - Dr. Sc. (Med.), Professor, Director, Irkutsk Scientific Centre of Surgery and Traumatology; Head of the Department of Traumatology, Orthopedics and Neurosurgery, Irkutsk State Medical Academy of Postgraduate Education - Branch Campus of the Russian Medical Academy of Continuing Professional Education, e-mail: [email protected], https://orcid.org/0000-0002-9008-6383
