CC BY
20
УДК 616.8-005-053.35:612.273.2:616.15-07
ДИНАМИКА МАТРИКСНЫХ МЕТАЛЛОПРОТЕИНАЗ В КРОВИ У НОВОРОЖДЕННЫХ ДЕТЕЙ В РАННЕМ НЕОНАТАЛЬНОМ ПЕРИОДЕ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ГИПОКСИЧЕСКИХ ПОРАЖЕНИЙ ЦЕНТРАЛЬНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ
Перинатальный центр (клинический) Алтайского края, г. Барнаул Алтайский государственный медицинский университет, г. Барнаул
Чугунова Т.Н., Кореновский Ю.В., Лобанов Ю.Ф.
У новорождённых детей с гипоксическим поражением центральной нервной системы повышены концентрации матриксных металлопротеиназ-1,-9 и снижен уровень тканевого ингибитора матриксных металлопротеиназ-1 в плазме пуповинной крови в сравнении со здровыми детьми. На 3-4-й день в плазме венозной крови продолжается повышение данных концентраций, тогда как у здоровых новорождённых они снижаются.
Ключевые слова: новорождённые дети, гипоксия, матриксные металлопротеиназы-1,-9 и тканевой ингибитор матриксных металлопротеиназ-1.
Newborns with hypoxic lesions of the central nervous system are characterized by increased concentration of matrix metalloproteinases-1,-9 and reduced levels of tissue inhibitor of metalloproteinases-1 in plasma of umbilical cord blood in comparison with the healthy children. On the 3rd-4th day, the increase of these concentrations proceeds in plasma of venous blood, while in the healthy new-born - they decrease.
Key words: newborns, hypoxia, matrix metalloproteinases-1,-9 and tissue inhibitor of metalloproteinases-1.
Имеющиеся в настоящий момент сведения о клинико-функциональном статусе новорожденных в раннем неонатальном периоде при перинатальной гипоксии и роли в его нарушении системы матриксных металлопротеиназ (ММП) и системных сдвигов метаболизма носят отрывочный характер, методологически разнородны и противоречивы [1, 2].
Целью настоящего исследования явилось изучение динамики матриксных металлопро-теиназ в крови новорожденных детей в раннем неонатальном периоде для диагностики гипок-сических поражений центральной нервной системы.
Материалы и методы
В основу работы положены результаты обследования 124 детей, 74 из которых родились недоношенными. Основную группу составили 25 детей с гипоксически-ишемическим поражением центральной нервной системы (ЦНС), группу сравнения - 25 детей с геморрагическим поражением ЦНС, и контрольную группу составили 24 условно здоровых недоношенных ребенка. У доношенных детей основную группу составили 25 детей с церебральной ишемией 1-11 степени, группу сравнения - 25 условно здоровых детей.
При проведении данного исследования использовались клинические, ультразвуковые (нейросонография) и лабораторные методы (иммуноферментное определение концентра-78
ций матриксных металлопротеиназ 1, 9 (ММП-1 и ММП-9) и тканевого ингибитора матриксных металлопротеиназ (ТИМП-1). Оценка неврологического статуса проводилась по общепризнанной методике, нейросонография новорожденным детям проводилась на аппарате Vivi-i (General Electrics, США), исследование проводилось с помощью линейного 12v и конвексно-го 8v датчиков, использовалась общепринятая методика: через большой родничок и височную кость в различных плоскостях. Для проведения иммуноферментного анализа использовались наборы RayBio® ELH-MMP1-001, RayBio® ELH-MMP9-001 и RayBio® ELH-TOMm-001 (RayBiotech, США). Концентрации ММП-1, ММП-9 и ТИМП-1 определялись в плазме пупо-винной и плазме венозной крови на 3-4-й день жизни. Для выявления относительных изменений в системе матриксных металлопротеиназ вычислялись отношения концентраций ММП-1/ТИМП-1 и ММП-9/ТИМП-1. Клиническая картина гипоксического поражения центральной нервной системы у новорожденных детей неспецифична, поэтому признаки поражения ЦНС регистрировались в форме синдромов угнетения или возбуждения. Статистический анализ полученных результатов исследования проводился с использованием пакета SigmaPlot 11. Достоверность межгрупповых различий оценивались по U-критерию Манна-Уитни, различие параметров в динамике - по критерию Вилкок-сона.
Результаты и обсуждение
Учитывая последние данные о важной роли внеклеточной протеолитической системы в регуляции ремоделирования соединительной, в частности, нервной ткани [4, 5], нами проведено проспективное комплексное исследование клинического статуса в раннем неонатальном периоде у новорожденных детей с параллельным определением специфического профиля системы матриксных металлопротеиназ у новорожденных детей. В ходе исследования установлены достоверно высокие показатели ферментов протеолитической системы у недоношенных детей (табл. 1) в 1-й и 2-й группах в плазме пуповинной крови в сравнении с детьми, не имеющими гипоксического поражения центральной нервной системы. У недоношенных детей 2-й группы с гипоксически-гемор-рагическим поражением ЦНС в плазме пупо-винной крови концентрация ММП-1 составила 0,38±0,012 нг/мл, что достоверно (р<0,01) превышало данные в 3-й группе (0,28±0,016 нг/мл), но была сопоставима с данными в 1-й группе (0,32±0,012 нг/мл). Также отмечается достоверное повышение (р<0,01) концентрации ММП-9 в 1-й (104,0±4,8 нг/мл) и 2-й группах (118,4±8,75 нг/мл) в сравнении с 3-й (92,23±2,08 нг/мл), данные 1-й и 2-й групп статистически сопоставимы. Однако ТИМП-1 (30,7±1,51 нг/мл) в 3-й группе в плазме пуповинной крови был достоверно выше (р<0,01), чем в 1-й и 2-й группах (23,5±1,47 нг/мл и 24,4±2,31 нг/мл, p>0,05). Представленные данные свидетельствуют о повышении протео-литической активности матриксных металло-протеиназ у новорожденных с перинатальной гипоксией. Подтверждением этого феномена является достоверно значимое повышение отношений в плазме пуповинной крови концентраций ММП-9/ТИМП-1 в 1-й и 2-й группах в сравнении с 3-й (р<0,01) и повышение отношений ММП-1/ТИМП-1 в 1-й и 2-й группах в сравнении с 3-й без достоверной значимости (р>0,05). Изменения уровней матриксных ме-таллопротеиназ и их тканевого ингибитора ТИМП-1, ранее отмечаемые и другими исследователями [6, 7], при гипоксии объясняются повышенной продукцией матриксных метал-лопротеиназ клетками соединительной ткани на уровне транскрипции и трансляции [8]. С точки зрения патогенеза эти данные указывают на возможную связь между перинатальным гипоксическим повреждением ЦНС и активацией системы матриксных металлопротеиназ, что и прослеживается в нашем исследовании.
Таким образом, нами обнаружено, что наибольшая активность протеолитической системы в плазме пуповинной крови наблюдалась у недоношенных детей с гипоксическим поражением центральной нервной системы, особен-
но у детей 2-й группы с гипоксически-геморра-гическим поражением ЦНС.
По данным исследований последних лет [5, 9, 10] известно, что изменения в системе ма-триксных металлопротеиназ после первичного стимула (гипоксия, цитокины) могут происходить с некоторой задержкой. Принимая во внимание эту особенность повреждения ЦНС, при перинатальной гипоксии нами оценивалась динамика этих показателей в сравнении с исходным уровнем при рождении. Отмечалась более высокая (р<0,01) концентрация ММП-1 на 3-4-й день жизни в плазме венозной крови у детей 1-й (0,4±0,02 нг/мл) и 2-й группы (0,4±0,02 нг/ мл) в сравнении с 3-й (0,3±0,02 нг/мл), данные в 1-й и 2-й группах не имели статистических различий. Наибольшая активность ММП-9 на 3-4-й день наблюдалась у детей 2-й группы (188,6±14,31 нг/мл), концентрация которой была значительно выше (р<0,01 и р<0,05), чем у детей 1-й (108,9±4,99 нг/мл) и 3-й групп (74,43±3,69 нг/мл). В 1-й и 2-й группах в то же время отмечалась более высокая (р<0,01 и р<0,05) концентрация ТИМП-1 (26,9±1,82 нг/мл 43,8±3,18 нг/мл) в сравнении с 3-й (16,96±1,51 нг/мл), между 1-й и 2-й группами (р<0,05) также регистрировалась статистическая разница. Представленные данные свидетельствуют о повреждении мембран клеток с повышением проницаемости ге-матоэнцефалического барьера.
Нами была исследована динамика показателей матриксных металлопротеиназ у новорожденных с перинатальным гипоксическим поражением ЦНС в раннем неонатальном периоде и без такового. В нашем исследовании отмечалось продолжение активации ММП-1 в 1-й и 2-й группах и снижение концентрации в 3-й группе без достоверно значимых различий (р>0,05) в сравнении с исходными данными. При сравнении концентрации ММП-9 на 3-4-й день с исходной было очевидно повышение без достоверной значимости у детей 1-й группы (р>0,05), тогда как отмечался достоверно значимый (р<0,001) рост концентрации MMП-9 у детей 2-й группы, но значимое (р<0,05) снижение в 3-й группе. Представленные данные продемонстрировали, что процесс повреждения центральной нервной системы у детей 2-й группы с гипоксически-геморрагическим поражением продолжается, что свидетельствует о сохраняющемся иммунопатологическом процессе на клеточно-тканевом уровне у этой категории детей. Активность продолжающегося процесса повреждения на 3-4-й день у детей 2-й группы подтверждалась значимым (р<0,05) повышением концентрации ТИМП-1 в плазме венозной крови. У детей 1-й группы также продолжалось повышение концентрации ТИМП-1 без достоверной значимости в сравнении с исходной, однако у детей 3-й группы отмечалось
статистически значимое (р<0,001) снижение концентрации. Следовательно, чем больше концентрация ММП, тем больше возникает потребность в его ингибиторе. Сравнительный анализ параметров системы матриксных метал-лопротеиназ у доношенных детей (табл. 2) при рождении показал, что у доношенных детей с гипоксическим поражением ЦНС в сравнении со здоровыми в плазме пуповинной крови концентрации ММП-1 были сопоставимы и составили 0,31±0,01 нг/мл и 0,28±0,015 нг/мл. Однако концентрация ММП-9 у детей 1-й группы составила 100,8±6,0 нг/мл и была достоверно (р<0,05) выше данных 2-й группы - 77,5±3,6 нг/ мл, в то же время концентрация их тканевого ингибитора ТИМП-1 была ниже (25,8±1,5 нг/
мл против 27,3±1,3 нг/мл, р>0,05). Это косвенно свидетельствует о наличии нарушений у новорожденных с перинатальной гипоксией - повышенной протеолитической активности матриксных металлопротеиназ [12,13,14]. Подтверждением этого феномена является повышение отношений в плазме пуповинной крови концентраций ММП-1/ТИМП-1 (0,013±0,001 нг/ мл и 0,012±0,0009 нг/мл) и ММП-9/ТИМП-1 в 1-й группе (4,45±0,46 нг/мл и 3,17±0,29 нг/мл), однако достоверной разницы в отношениях между группами выявлено не было. С точки зрения патогенеза эти данные указывают на возможную связь между перинатальным повреждением ЦНС и активацией системы матриксных метал-лопротеиназ.
Таблица 1
Динамика показателей протеолитической системы матриксных металлопротеиназ на 3-4-й день жизни у
недоношенных детей, М±т
Недоношенные дети с ги- Недоношенные дети с
поксически-ишемическим гипоксически-геморрагиче-
поражением ЦНС ским поражением ЦНС
1-я группа (п=25) 2-я группа (п=25)
Здоровые недоношенные дети 3-я группа (п=24)
I 1 р 111 а К плазма пу-повинной крови плазма венозной крови на 3-4-й день жизни плазма пу-повинной крови плазма венозной крови на 3-4-й день жизни плазма пу-повинной крови плазма венозной крови на 3-4-й день жизни
ММП-1, нг/ мл 0,3±0,01*1 0,4±0,02 0,4±0,01** 0,4±0,02** 0,3±0,02 0,3±0,02
ММП-9, нг/ мл 104,0±4,8* 108,9±4,99* 118,4±8,75**1 188,6±14,31** 92,2±2,08 74,43±3,69
ТИМП-1, нг/ мл 23,5±1,47* 26,9±1,82*# 24,4±2,31**1 43,8±3,18** 30,7±1,511 16,96±1,51
ММП-1/ ТИМП-1 0,02±0,001 0,015±0,001 0,02±0,0041 0,011±0,001** 0,01±0,0011 0,017±0,001
ММП-9/ ТИМП-1 5,2±0,35* 4,3±0,33# 4,8±0,47** 4,5±0,49 3,2±0,171 4,94±0,44
Примечание: по критерию и Манна-Уитни, * - достоверность различий (р<0,05) при сравнении 1-й и 2-й групп, ** - достоверность различий (р<0,05) при сравнении 2-й и 3-й групп, # - достоверность различий (р<0,05) при сравнении 1-й и 3-й групп на 3-й день жизни, 1 - достоверность различий (р<0,05) при сравнении полученных данных в плазме пуповинной и венозной крови на 3-4-й день жизни в группах (по критерию Вилкоксона).
На 3-4-й день жизни в нашем исследовании, как и у недоношенных детей, отмечается продолжение активации системы матриксных ме-таллопротеиназ. Продолжает увеличиваться концентрация ММП-1 (0,32±0,02 нг/мл против 0,25±0,001 нг/мл, р>0,05), но без достоверных различий в группах, концентрация ММП-9 в плазме пуповинной крови достоверно выше у детей в 1-й группе (104,6±11,0 против 73,1±3,8, р<0,05). В то же время достоверно значимо отмечается повышенная концентрация ТИМП-1 в 1-й группе наряду со снижением во 2-й группе (23,3±2,7 нг/мл против 15,7±0,7 нг/мл, р<0,05).
Однако достоверных различий в группах соотношений ММП-1/ТИМП-1 и ММП-9/ТИМП-1 (р>0,05), как и в 1-е сутки, не выявлено.
Оценивая взаимосвязь синдромов и системы матриксных металлопротеиназ в нашем исследовании (табл. 3), нами установлено, что достоверной разницы между концентрациями ММП-1 у доношенных и недоношенных детей в плазме пуповинной крови не выявлено (при угнетении р=0,675, при возбуждении р=0,148). В то же время достоверно значимо (р=0,012) отмечается повышение концентрации ММП-1 в плазме венозной крови на 3-4-й
день жизни у недоношенных детей при синдроме угнетения, а у доношенных снижение -при синдроме возбуждения (р=0,443). Табл. 3 демонстрирует продолжающуюся активацию ММП-9 у недоношенных детей на 3-4-й день с достоверностью различий (110,11±4,838 нг/мл и 143,88±10,333 нг/мл, р=0,002 и 117,89±19,669 нг/мл и 178,56±28,468 нг/мл, р=0,023) при различных синдромах, однако у доношенных детей продолжение активации наблюдается только при синдроме угнетения (с 122,34±9,606 нг/мл до 145,51±20,321нг/мл, р=0,292). В плазме пупо-винной крови концентрация ТИМП-1 у детей исследуемых групп достоверно значимых раз-
личий при синдромах не имела. А в плазме венозной крови у недоношенных детей на 3-4-й день жизни при угнетении и возбуждении отмечается достоверное повышение концентрации ТИМП-1 (23,94±1,454 и 34,88±2,394, р<0,001, 24,04±3,499 и 28,23±4,621, р=0,023). У доношенных детей при синдроме возбуждения на 3-й день отмечается достоверно значимое снижение концентрации ТИМП-1 (р=0,016) в сравнении в сравнении с исходной. Однако у недоношенных детей при синдроме возбуждения на 3-й день жизни в плазме венозной крови концентрация ТИМП-1 в сравнении с доношенными была значительно выше (р<0,001).
Таблица 2
Динамика системы матриксных металлопротеиназ на 3-4-й день жизни у доношенных детей, М±ш
Основная группа (п=25) Контрольная группа (п=25)
Признак плазма пуповин-ной крови плазма венозной крови на 3-4-й день плазма пуповин-ной крови плазма венозной крови на 3-4-й день
ММП-1, нг/мл 0,31±0,01 0,32±0,02 0,28±0,001 0,25±0,01
ММП-9, нг/мл 100,8±29,43 104,6±11,0 77,52±16,224 73,1±3,8
ТИМП-1, нг/мл 25,8±1,5 23,3±2,7 27,3±1,7* 15,7±0,7
ММП-1/ТИМП-1 0,013±0,001 0,016±0,002 0,0115±0,0009 0,017±0,001
ММП-9/ТИМП-1 4,45±0,46 4,82±0,41 3,17±0,29 4,72±0,28
*- р<0,05
Таблица 3 Взаимосвязь синдромов и протеолитической системы матриксных металлопротеиназ, М±ш
Недоношенные дети Доношенные дети
Показатель Синдром угнетения Синдром возбуждения Синдром угнетения Синдром возбуждения
ММП-1
1 день 0,35±0,0096 0,34±0,030 0,34±0,021 0,29±0,018
3-4-й день 0,397±0,0134* 0,32±0,0263 0,39±0,033* 0,27±0,016
р=0,012 р=0,574 р=0,121 р=0,443
ММП-9
1 день 110,11±4,838 117,89±19,669 122,34±9,606 86,38±4,743
3-4-й день 143,88±10,333* 178,56±28,468 145,51±20,321* 77,34±4,407
р=0,002 р=0,022 р=0,292 р=0,614
ТИМП-1
1 день 23,94±1,454 24,043±3,499 25,480±2,585 25,987±1,887
3-4-й день 34,88±2,394 28,23±4,621** 34,64±4,363* 15,67±1,398
р<0,001 р=0,023 р=0,079 р=0,016
Примечание. По критерию и Манна-Уитни:* - достоверность различий (р<0,05) при сравнении синдромов угнетения и возбуждения в группах доношенных или недоношенных детей, ** - достоверность различий (р<0,05) при сравнении синдрома возбуждения у недоношенных и доношенных детей. По критерию Вилкоксона сравнивались исходные данные с данными на 3-4-й день жизни.
Таким образом, максимальная активность ММП-1 наблюдалась у детей в группах с синдромом угнетения на 3-й день, также на 3-й день отмечалось и увеличение концентрации ММП-9, однако наибольший уровень наблюдался у недоношенных детей с синдромом возбуждения. Минимальная концентрация тканевого ингибитора ММП (ТИМП-1) была у доношенных детей с синдромом возбуждения на 3-й день.
Выводы
1. У детей с гипоксическим поражением центральной нервной системы отмечаются повышенные концентрации матриксных металлопротеиназ (ММП-1,-9) и пониженный уровень ТИМП-1 в плазме пуповинной крови в сравнении со здоровыми детьми.
2. На 3-4-й день жизни у доношенных и недоношенных детей с гипоксическим поражением центральной нервной системы в плазме венозной крови отмечается повышение концентрации ММП-1, ММП-9 и ТИМП-1 в сравнении с исходными данными, тогда как у здоровых новорожденных они снижаются.
3. На 3-4-й день жизни в плазме венозной крови у недоношенных детей при синдроме угнетения отмечается достоверно значимое повышение концентраций матриксных металло-протеиназ (ММП-1,-9) и тканевого ингибитора (ТИМП-1).
Список литературы
1. Bednarek N., Svedin P., Garnotel R. et.al. Increased MMP-9 and TIMP-1 in mouse neonatal brain and plasma and in human neonatal plasma after hypoxia-ischemia: a potential marker of neonatal encephalopathy. Pediatr Res. 201; 71(1): 63-70.
2. Perlman J.M. Intrapartum hypoxic-ischemic cerebral injury and subsequent cerebral palsy: medicolegal issues. Pediatrics. 1997; 99: 851.
3. Классификация перинатальных поражений нервной системы у новорождённых: Метод. Рекомендации. М.: Рос. Ассоц. специалистов перинатальной медицины, 2000.
4. Yan C., Boyd D. D. Regulation of matrix metalloproteinase gene expression. Cell Physiol. 2007; 211: 19-26.
5. Y. Yang, J. W. Hill, G. A. Rosenberg. Multiple roles of metalloproteinases in neurological disorders. Prog. Mol. Biol. Transl. Sci. 2011; 99: 241-263.
6. Sunagawa, S., Ichiyama T., Honda R. et.al. Matrix metalloproteinase-9 and tissue inhibitor of metalloproteinase-1 in perinatal asphyxia. Brain & Development. 2009; 31: 588-593.
7. Tong W., Zhang L. Fetal hypoxia and programming of matrix metalloproteinases. Drug Discovery Today. 2012; 17(3/4): 124-134.
8. Dejonckheere E., Vandenbroucke R.E., Libert C. Matrix metalloproteinases as drug targets in ischemia/reperfusion injury. Drug Discov Today. 2011; 16(17/18): 762-78.
9. Sandoval K.E.,Witt K.A. Blood-brain barrier tight junction permeability and ischemic stroke. Neurobiol Dis. 2008; 32: 200-219.
10. Ries C. Cytokine functions of TIMP-1. Cell Mol. Life Sci. 2013; 71(4): 659-672.
11. Rosell A., Cuadrado E., Ortega-Aznar A. et al. MMP-9-positive neutrophil infiltration is associated to blood-brain barrier breakdown and basal lamina type IV collagen degradation during hemorrhagic transformation after human ischemic stroke. Stroke. 2008; 39: 1121-1126.
12. Wang C.X., Shuaib A. Critical role of mi-crovasculature basal lamina in ischemic brain injury. Neurobiol. 2007; 83: 140-148.
Контактные данные
Автор, ответственный за переписку: Коренов-ский Юрий Владимирович, к.м.н., доцент, заведующий кафедрой общей и биологической химии, клинической лабораторной диагностики Алтайского государственного медицинского университета, г. Барнаул. 656038, г. Барнаул, ул. Папанинцев, д. 126. Тел.: (3852) 566938. E-mail: [email protected]
Информация об авторах
Чугунова Татьяна Николаевна, к.м.н., заместитель главного врача по педиатрической работе КГБУЗ «Перинатальный центр (клинический) Алтайского края», г. Барнаул. 656038, г. Барнаул, ул. Папанинцев, д. 126. Тел.: (3852) 566938. E-mail: [email protected]
Кореновский Юрий Владимирович, к.м.н., доцент, заведующий кафедрой общей и биологической химии, клинической лабораторной диагностики Алтайского государственного медицинского университета, г. Барнаул. 656038, г. Барнаул, ул. Папанинцев, д. 126. Тел.: (3852) 566938. E-mail: [email protected]
Лобанов Юрий Федорович, д.м.н., профессор, заведующий кафедрой пропедевтики детских болезней Алтайского государственного медицинского университета, г. Барнаул. 656038, г. Барнаул, пр. Ленина, 40. Тел.: (3852) 400883. E-mail: [email protected]
