CC BY
2009
УДК 616-092:577.15
МАТРИКСНЫЕ МЕТАЛЛОПРОТЕИНАЗЫ, ИХ РОЛЬ В ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ И ПАТОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ (ОБЗОР)
Л.Н.РОГОВА, Н.В.ШЕСТЕРНИНА, Т.В.ЗАМЕЧНИК, И.А.ФАСТОВА*
В статье описана классификация и биологическая роль матриксных металлопротеиназ в развитии таких патологических процессов как морфогенез, ангиогенез, эмбриогенез. Показано влияние металлопротеиназ в механизмах формирования и развития недифференцированной дисплазии соединительной ткани, эндометриоза, раневого процесса и опухолевого роста.
Ключевые слова: матриксные металлопротеиназы, тканевые ингибиторы металлопротеиназ, коллаген.
Матриксные металлопротеиназы (ММП) относятся к семейству цинковых металлопротеназ, функция которых связана с обменом белков межклеточного матрикса. Эти ферменты играют решающую роль при развитии таких физиологических процессов, как морфогенез, резорбция и ремоделирование тканей, миграция, адгезия, дифференцировка и пролиферация клеток, а также при патологических состояниях (ревматоидный артрит, гломерулонефрит, пародонтиты, изъязвление роговой оболочки глаз и др.). Особое место отводится ММП в генерализации процессов инвазии и метастазирования опухолей [11].
ММП синтезируются и секретируются целым рядом клеток: фибробластами, эпителиальными клетками, фагоцитами, лимфоцитами и онкогенно-трансформированными клетками [18].
В настоящее время описаны более 20 ферментов, входящих в состав семейства ММП. На основании первичной структуры, субстратной специфичности и клеточной локализации их разделяют, как правило, на 5 основных подсемейств: коллагеназы, желатиназы, стромелизины, матрилизины и мембранносвязанные ММП (МС-ММП). Однако некоторые, недавно описанные и недостаточно изученные ММП, не относят ни к одному из названных подсемейств, а выделяют в отдельную группу «другие ферменты». Известны также 4 представителя семейства тканевых ингибиторов ММП (ТИМП) [2,21].
Все ММП характеризуются наличием ионов цинка 7п2+ в активном центре и потребностью в ионах Са2+ для стабилизации молекулы. Молекулы почти всех ММП содержат несколько различных доменов, каждый из которых отвечает за определенную функцию: сохранение в латентной форме, секрецию, субстратную специфичность и катализ. Кроме того, все ММП несут общую консервативную последовательность. Продомен, содержащий консервативную последовательность РЯСОХРЭ, необходим для сохранения ММП в латентной форме и отщепляется в процессе активации профермента. Каталитический домен включает три консервативных остатка гистидина в комплексе с ионами 7п2+. С-концевая часть молекулы включает гемопексиноподобный домен, отвечающий за субстратную специфичность и взаимодействие с рецепторами клеточной поверхности.
Все ММП синтезируются в виде профермента (про-ММП) и могут секретироваться в латентной форме. Активация профермента происходит с участием ряда протеаз вне клетки или на ее поверхности [2].
К первому, наиболее изученному классу относятся коллаге-назы. В настоящее время известны четыре представителя этого семейства: интерстициальная коллагеназа, или коллагеназа I типа (ММП-1), коллагеназа нейтрофилов (ММП-8), коллагеназа 3 (ММП-13), коллагеназа 4 (ММП-18). ММП-1 - первый тканевой фермент, который гидролизует спиральную область коллагена. ММП-1 синтезируется рядом клеток: нормальными и трансформированными фибробластами, хондроцитами, эпителиальными клетками, макрофагами. ММП-8 была открыта в нейтрофи-лах, за что получила название нейтрофильной коллагеназы. ММП-3 найдена в клетках карциномы грудной железы, а также в клетках костной ткани грызунов. Своё название коллагеназы получили за способность гидролизовать нативный коллаген в спиральной области. Все четыре ММП гидролизуют интерстициальные коллагены [4,11].
Коллагеназу I называют интерстициальной коллагеназой, за её способность гидролизовать три интерстициальных коллгена -
* Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Волгоградский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации, Волгоград.400131, пл.Павших Борцов, 1
типы I, II, III, существенно отличающиеся друг от друга. Кроме того, этот фермент гидролизует минорные коллагены типов VII и X, а также белки соединительно-тканного матрикса: энтактин, аггрикан и, кроме того, казеин, а2-макроглобулин и синтетические субстраты, которые по своей последовательности соответствуют гидродизуемой области в коллагене и а2-макроглобулине.
Второе подсемейство матриксинов представляют коллагеназы IV типа, - желатиназа А (ММП-2) и желатиназа В (ММП-9). ММП-2 синтезируется многими нормальными и опухолевыми клетками и секретируется в виде предшественника. ММП-9 была обнаружена в нейтрофилах и макрофагах, а также в фибробластах, хондроцитах и Т-лимфоцитах после стимуляции их цитокинами, форболовым эфиром, онкогенами, а также в инфицированных клетках. Оба фермента интенсивно гидролизуют желатины, получаемые из различных типов коллагенов, а также ряд белков соединительнотканного матрикса, в том числе и эластин. Кроме того, желатиназы значительно лучше гидролизуют коллаген V типа, чем коллаген IV типа, а ММР-2 расщепляет коллаген I типа по той же связи, что и ММП-1. ММП-2 в отличие от ММП-9 гидролизует фибронектин, ламинин и большой тенасцин-С-белок, а ММП-9 расщепляет энтактин и коллаген XIV типа [11,13].
Третье семейство ММР представляют два фермента -стромиелизин — 1 (ММП-3) и стромиелизин — 2 (ММП-10). К стромиелизинам относятся также транзины, протеогликаназу, активатор проколлагеназы. ММР-3 продуцируется многими клетками соединительной ткани, но в очень незначительных количествах. Однако действие на эти клетки таких факторов, как цито-кины, факторы роста, форболовый эфир, онкогены, приводит к резкой стимуляции синтеза как ММР-3, так и ММР-10.
К группе неклассифицированных ММП относятся ферменты, которые по своей структуре и функциям существенно отличаются от представителей предыдущих трех подсемейств ММП: матрили-зин (ММР-7), стромиелизин-3 (ММР-11), металлоэластаза макрофагов (ММР-12) и четыре матриксные металлопротеиназы мембранного типа МТ-ММП (ММП-14, ММП-15, ММП-16, ММП-17).
Матризин был обнаружен в матке крысы, а также в железистом эпителии, моноцитах, эндометрии, в ряде аденокарцином и других тканях. ММР-7 оказалась достаточно сильной протеина-зой, которая гидролизует ряд белков матрикса такие как фибро-нектин, ламинин, эластин, аггрикан, коллаген V типа.
Стромелизин-3 (ММР-11) найден в стромальных клетках, плаценте, матке и других тканях [11,13].
Металлоэластаза (ММП-12) обнаружена в макрофагах, синтез его существенно стимулируется липополисахаридами. ММП-12 гидролизует эластин, активность фермента в отношении других субстратов неизвестна [11].
ММП мембранного типа (МТ-ММП) были обнаружены на поверхности клетки и не секретируются в среду.
Активный фермент МТ-ММП-1 или ММП-14 ингибируется эндогенным тканевым ингибитором ТИМП-2 и активирует про-ММП-2, но не про-ММП-9. Он гидролизует ряд белков матрикса, что указывает на возможность достаточно драматических событий в перицеллюлярном пространстве в случае значительной активности этих МТ-ММП.
ММР в обычных условиях содержатся в тканях в незначительных количествах. Эти протеиназы относятся к «индуцируемым» ферментам, синтез которых контролируется на уровне транскрипции и посттрансцеллюлярном уровне рядом факторов [11].
Процесс транскрипции находится под контролем ростовых факторов, таких как эпидермальный фактор роста, Фактор роста фибробластов, цитокинов - TNF а, ß, IL-1, IL-6, мелатонина, гормонов и нейропептидов, физического и оксидантного стресса. Чрезмерная экспрессия ММП может подавляться гепарином, глюкокортикоидами, эстрогенами, прогестероном [22].
Гормоны, цитокины, метаболические изменения через специфические клеточные рецепторы влияют на экспрессию и секрецию ММП. Описано, что у-интерфероны ингибируют активность ММП-9. 17 ß-эстрадиол стимулирует экспрессию матричной РНК, продукцию коллагена типа I и ингибирует ММП-1.
Интерлейкин 1ß играет ключевую роль в обмене и регуляции ММП. В культуре клеток в его присутствии снижается клеточная продукция в течение 21 дня. Экспрессия ММП-1, 2, 3 значительно повышается в эти сроки. Предполагают, что IL-1 ß стимулирует обмен хряща, главным образом, через активацию ММП-13.
У пациентов с застойной сердечно-сосудистой недостаточно-
стью выявлена прямая корреляционная зависимость между уровнем катехоламинов и активностью ММП-2. Положительная корреляционная связь выявлена между ММП-2 и кортизолом [22].
На посттрансляционном уровне в физиологических условиях известны два основных пути регуляции активности ферментов: 1) активация зимогенов и 2) взаимодействие с эндогенными ингибиторами [11].
Регуляция на посттрансляционном уровне включает в себя, прежде всего, активацию профермента, которая, по современным представлениям, может протекать разными путями. Это и ступенчатая активация связанного с мембранами профермента, по так называемому cystein-switch механизму, активация на поверхности клетки и внутриклеточная активации [14].
Активация латентного фермента представляет собой один из самых важных этапов регуляции активности ММП. Превращение профермента в активную форму может происходить под действием сериновых протеиназ, плазмина, урокиназоподобного активатора плазминогена, эластазы и других денатурирующих агентов (мочевина, Ds-Na, №8С№) и модификаторов (иодоацетат, 4-аминофенилмеркурий ацетат (АРМА), окисленный глутатион), а также при тепловом воздействии [14,18].
Активация в перицеллюлярном и экстрацеллюлярном пространстве секретируемой в латентной форме ММП начинается с ограниченного протеолиза в ^концевом домене пропептида, вызывающего конформационные изменения и разрушение связи 7п2+-Cys. Модифицированная ММП затем аутокаталитически расщепляет пептидную связь в последовательности PRCGVPD, в результате образуется молекула активированного фермента. Можно считать доказанным, что регуляция активности желатиназы А на по-сттрансляционном уровне, а именно активация латентной формы фермента, происходит при участии МС1-МПМ. МС1-ММП принимает участие и в активации других ММП, так, она активирует на клеточной поверхности проколлагеназу 3 (про ММП-13). В активации про ММП-9, находящейся в неактивном состоянии в составе комплекса с ТИМП-1, принимает участие ММП-3. В процессе активации может принимать участие эластаза лейкоцитов, которая избирательно расщепляет ТИМП-1 и тем самым дает возможность ММП-3 активировать про МПМ-9 [14,18,19].
Активация ММП на поверхности клетки имеет важное значение для деградации матрикса в перицеллюлярном пространстве, которая необходима для миграции и пролиферации клеток. Необходимо подчеркнуть особую роль МС-ММП в связи с тем, что эти протеиназы участвуют не только в деградации матрикса в месте своей локализации на клеточной поверхности, но и могут путем активации коллагеназы-3 и желатиназы А запускать каскад протеолитических реакций, катализируемых ММП, инициируя и усиливая распад матрикса.
Внутриклеточная активация стромелизина 3 (ММП-11) происходит под действием ассоциированной с аппаратом Гольджи субтилизиноподобной протеиназы - фурина. Последовательность, узнаваемая фурином, найдена также в молекуле МС-ММП.
Необходимым условием нормального протекания физиологических процессов в межклеточном матриксе является поддержание равновесия между активностью ММП и их ингибиторов. Нарушение этого равновесия может оказывать глубокое воздействие на состав межклеточного матрикса и влиять на различные функции клеток, включая адгезию, миграцию и дифференциацию [14].
Известные в настоящее время четыре члена семейства ТИМП имеют ряд одинаковых структурных особенностей. Образование комплекса ТИМП с ММП происходит с помощью нековалентных связей; при диссоциации комплекса ингибитор и фермент могут высвобождаться в интактном виде. Показано, что в процессе ингибирования сначала происходит обратимое связывание ТИМП-1 с С-концевой последовательностью ММП-1, затем медленно образуется прочный комплексе ингибитора с ММП [14].
Многие типы клеток экспрессируют ТИМП. ТИМП-1 и ТИМП-2 существуют в растворимой форме, тогда как ТИМП-3 нерастворим и находится исключительно в связи с внеклеточным матриксом (ВМ). На уровень синтеза ТИМП-1 оказывают влияние различные внешние стимулы, такие как форболовые эфиры, ростовые факторы, цитокины, в то время как экспрессия ТИМП-2 в основном конститутивна. Предполагается, что ингибиторная активность ТИМП-3 может возрастать в присутствии некоторых гепарансульфатпротеогликанов. ТИМП-1 и ТИМП-2 могут выполнять функции факторов роста, стимулируя рост эритроидных клеток, фибробластов и кератиноцитов. Для объяснения этого
факта было выдвинуто предположение о существовании на поверхности клеток специфических рецепторов для ТИМП [2,9,14].
Подавляющее большинство исследований МПМ ориентировано на выяснение их роли в различных физиологических и патологических процессах. Наиболее ярко выражены изменения экспрессии ММП в тканях, претерпевающих интенсивную цикличную перестройку, например, таких как эндометрий человека и послеродовая матка мышей. В эпителиальных клетках эндометрия человека активность матрилизина высока в пролиферативной, поздней секреторной и менструальной фазах цикла, когда происходят изменения в структуре эндометрия и уровень эстрогена повышен относительно уровня прогестерона. В фибробластах в это время наблюдают м-РНК для стромелизина-1 и коллагеназы. Характер изменения индукции транскрипции одинаков для различных ММП, но их экспрессия зависит от типа клеток. Экспрессия ММП-1 в клетках эндометрия зависит от уровня эстрадиола и прогестерона, тогда как ММП-2 и ТИМП-1, по-видимому, синтезируются конститутивно. Различие в характере регуляции экспрессии ММП-1 и ММП-2 может быть объяснено присутствием в промоторе гена ММП-1 регуляторных элементов АР-1 и РЕА-3, которые не обнаружены в промоторе гена ММП-2 [8,10,14,19].
Установлено, что адекватные уровни экспрессии ММП-2 и -9 в эндометрии необходимы для успешной имплантации и дальнейшего положительного развития беременности [10]. При хроническом эндометрите снижается экспрессия тканевой металло-протеиназы [12]. Хронический эндометрит в сочетании с бесплодием и невынашиванием беременности ассоциирует со снижением активности ММП-2 и -9 в сыворотке крови. Определение их уровня активности предлагается для мониторинга эффективности лечения эндометриоза. Возрастание активности ММП до нормы отражает снижение интенсивности воспаления в эндометрии [10].
Активность ММП изменяется и в рамках раневого процесса. Известно, что основными продуцентами ММП-2 являются клетки мезенхимы в процессе их миграции [23]. При формировании раневого процесса и сбалансированности процессов пролиферации, миграции фибробластов, ангиогенеза отмечается относительно низкая активность ММП-2. При введении в рану белков целомической жидкости морской звезды количество фибробла-стов и фибробластоподобных клеток значительно увеличивается, что связано с первичным усилением их миграции, а затем нарастанием и усилением их пролиферации. Замедление миграции сопровождается снижением активности ММП-2. При этом формирование капилляров замедляется вследствие повышенной желатиназной активности, препятствующей формированию внутриклеточного матрикса. Ангиогенезу препятствует сохранившаяся избыточная миграционная активность клеток. Таким образом, активность ММП-2 без стимуляции миграции и пролиферации положительно коррелирует с количеством фибробластов и капилляров. Избыточная активность ММП-2 вследствие стимуляции процессов миграции имеет отрицательную корреляционную связь с количеством фибробластов, капилляров и фиброзоподобных клеток. ММП-9 секретируется нейтрофилами в процессе деструкции поврежденных тканей [7]. Между числом нейтрофи-лов в тканях раны и активностью ММП-9 выявлена прямая корреляционная связь. Наличие отрицательной корреляционной связи между активностью ММП-9 и количеством фибробластов, обусловлено, по мнению М.И Кузина и Б.М. Косточенко (1990), антоганизмом между процессом острого воспаления и репара-тивного гистогенеза [7].
ММП играют большую роль в эмбриональном развитии, в частности в нефрогенезе. В эмбриональной ткани почки мыши и почке человека была отмечена повышенная экспрессия МС1-ММП. МС 1-ММП и ММП-2 в совокупности с их ингибитором -ТИМП-2 принимают участие в паракринном/юкстакринном взаимодействии эпителиальных и мезенхимальных тканей в ходе эмбрионального развития. В ремоделировании базальных мембран, ассоциированных с эпителиальными структурами в развивающейся почке, большая роль принадлежит ММП-2 и ТИМП. Иммуногистохимический анализ показал, что ММП-2 локализована в структурах незрелого нефрона, претерпевающего эпителиальную дифференциацию, ММП-9- только в сосудистых структурах, входящих в незрелые гломерулы. Предполагается, что МС1-ММП является рецептором и/или модулятором активности комплекса ММП-2/ТИМП [14].
Являясь ключевыми ферментами метаболизма компонентов соединительной ткани, ММП участвуют в различных физиологи-
ческих и патологических процессах, требующих пролиферации и миграции клеток и, следовательно, перестройки внеклеточного матрикса [2,14].
Деградация внеклеточного матрикса является результатом сложного каскада реакций, в которых многие ММП действуют синергично. Желатиназы, по-видимому, играют основную роль на последних этапах этого процесса в связи со способностью разрушать денатурированный коллаген. В перицеллюлярном пространстве эти ММП могут взаимодействовать с различными белками матрикса посредством своего фибронектиноподобного фрагмента. Это обстоятельство создает обратную связь между состоянием матрикса и потенциальной активацией МПМ, возможно, определяя in vivo ее механизм [14].
Недифференцированная дисплазия соединительной ткани одно из самых распространенных заболеваний соединительной ткани, представляет собой разнородную группу заболеваний, приводящую к другим хроническим патологиям. Клиникоморфологические проявления недифференцированной дисплазии соединительной ткани, включают изменения скелета, связанные с нарушением строения хряща, бронхолегочные и реноваскуляр-ные заболевания, гиперэластичность, снижение мышечной массы, пролапс митрального клапана [3]. Прочность соединительной ткани придают коллагеновые волокна. Коллагензависимые заболевания соединительной ткани возникают по ряду причин: во-первых, вследствие дефектов в генах коллагенов, во-вторых -генов, вовлеченных в биосинтез посттрансляционных модификаций, секрецию, самосборку и ремоделирование коллагенов. Активность металлопротеиназ является одним из ведущих механизмов формирования дисплазий соединительной ткани [13]. Выявлено, что полиморфизм A-519G гена ММП-1, ассоциирующий с повышенной экспрессией гена определяется при артериальной гипертензии. Коллаген IV типа формирует базальную мембрану, служащую основой, на которой держится эпителий. Мутации в генах коллагена IV типа приводят к болезни Элерса-Данло. Же-латиназа А, секретируемая нейтрофилами играет роль в ангиогенезе. Полиморфизм- 1306С/Т гена ММП-2 ассоциируется с поражением межпозвоночных дисков [17].
В гене стромиелизина, деградирующего коллагены и гемообразующую субстанцию, известны два полиморфизма, определяющие уровень активности ММП-3 в плазме крови и ассоциированные со сколиозом и пролапсом митрального клапана. Известно, что ММП-9 деградирует коллаген IV и V типа. Коллаген IV формирует базальную пластину, а коллаген V - интерстициальную ткань. Полиморфизм CT/PQ в ММП-9 приводит к риску развития инфаркта миокарда[13].
Активность индивидуальных ММП (в частности коллаге-наз) может регулироваться взаимодействиями со специфическими ингибиторами тканевых металлопротеиназ. К настоящему времени в геноме человека найдены 4 гена белков ТИМП. Хотя часто считается, что ТИМП 1 ингибирует в основном ММП-1, а ТИМП 2- ММП-2 и т.д., реальная картина воздействия определенных белков ТИМП на коллагеназы несколько сложнее. Любой из белков ТИМП может ингибировать практически любую колла-геназу, но с разными константами ингибирования в разных тканях. Любой белок ТИМП, очевидно, может ингибировать колла-геназы ММП-1, ММП-2, ММП-3 и ММП-9. Полиморфизм nt+434 и интрон-5§Л гена ТИМП 1 были ассоциированы с аневризмой брюшной аорты, а также с дегенерацией люмбальных дисков. Полиморфизм-418G/C гена ТИМП 2 был ассоциирован с параметрами реполяризации миокарда и с прогрессирующим периодонтитом. Полиморфизм Т-1296С гена ТИМП 3 был ассоциирован с вариабельностью толщины интимы каротидной артерии и с аневризмой брюшной аорты [13].
Экспрессия ММП-9 /ТИМП-1 одновременно возрастают в сыворотке крови пациентов с карциномой легкого. Показано, что одновременное повышение экспрессии ТИММП-1 и -2 у больных с карциномой легкого коррелирует с плохими прогностическими факторами и прогрессированием заболевания [2].
В патогенезе ряда патологических процессов таких как опухолевая инвазия, ангиогенез и метастазирование, а так же воспаление, ремоделирование матрикса при заживлении ран большое внимание уделяется плазминогеновой системе. Различают тканевой активатор тазминогена (tPA) и урокиназопо-добный плазминоген (uPA). Предполагают, что tPA играет ключевую роль в тромболизисе, а uPA в ремоделировании матрикса, инвазии и метастазировании [16]. Показано, что связывание про-
иРА и плазминогена с рецептором иРА на клеточной поверхности приводит к стимуляции протеолитической активности в отношении фибронектина, витронектина и фибрина. Усиление протеоли-за с участием системы активации плазминогена доказано для многих новообразований человека [15].
Применение урокиназы и тканевого активатора плазмино-гена локально в зоне экспериментальной баллонной ангиопластики выявило их разное регулирующее влияние на ремоделирование артерий. Уменьшение кровотока в артерии положительно коррелирует с уровнем урокиназы, экспрессией и активацией ММП-2 и -9 в баллонированной артерии, стимулирует развитие неоинтимы. Развивается констриктивное ремоделирование артерии, в то время как, тканевой активатор плазминогена подавляет рост интимы и вызывает положительное ремоделирование [1,5].
В последние годы значимая роль уделяется ММП как сывороточным маркерам фиброза. Так развитие хронического гепатита сопровождается умеренными изменениями функциональных проб печени без изменения активности ММП. Хронический гепатит, трансформирующийся в цирроз, характеризуется повышением активности ММП и наличием у больного явлений холестаза. В то время как обнаружение высокой активности ММП в фиброб-ластах подтверждает их участие в развитии фиброза с последующим циррозом печени.
Ряд патологических состояний - ревматоидный артрит, остеоартрит, периодонтит, аутоиммунные заболевания, гипертонии, а также опухолевая инвазия и метастазировние развиваются с нарушением регуляпии деградации экстрацеллюлярного матрикса а значит, с участием ММП [2].
Метастазировние - многоступенчатый процесс, в ходе которого опухолевые клетки диссеминируют из первичной опухоли к отдаленным вторичным органам и тканям. Опухолевые клетки осуществляют свой метастатический потенциал благодаря присущим им специфическим характеристикам, которые позволяют отрываться от первичной опухоли, мигрировать и проникать в окружающие ткани, интравазировать, циркулировать в сосудах, достигать тканей-мишеней метастазирования, экстравазировать и стабилизироваться в метастатический центр. Каждая фаза метастатического каскада требует от опухолевой клетки способности к выживанию и определенных коммуникативных свойств; каждую фазу проходит только часть опухолевых клеток, и лишь немногие из них достигают отдаленных органов и тканей. В процессе метастазирования опухолевые клетки включаются в ряд взаимодействий с экстрацеллюлярным матриксом, непосредственно, с его протеинами, ассоциированными с ним факторами роста и цитокинами, базальными мембранами, клетками эндотелия, циркулирующими клетками крови и т.д. ММП рассматривают как критические молекулы, «ассистирующие» опухолевые клетки на протяжении всего процесса метастазирования [2].
Ингибиция ММП синтетическими или естественными ингибиторами ассоциирует с ингибицией опухолевой инвазии. Напротив, сверхэкспрессия ММП обычно приводит к расширению опухолевой инвазии.
Ретроспективный анализ исследований экспрессии ММП у больных показывает, что повышение экспрессии многих ММП, включая ММП-1, -2, -3. -7, -9, -13, -14, в первичной опухоли и/или метастазах, позитивно ассоциировано с такими характеристиками, как низкая дифференцировка опухолевых клеток, высокая инвазивность рака, высокая метастатическая активность, плохой прогноз, сокращение продолжительности жизни. При перевивке мышам клеток рака молочной железы, обладающих повышенным в сравнении с исходными клетками инвазивностью, отмечали более интенсивное метастазирование в сочетании с более высокими уровнями ММП -1,-3, -5, -7, -9. В результате обследования больных раком яичника не выявлена зависимость клинико-патологических параметров от уровня экспрессии ММП-2 и -9 в опухоли. Не найдены корреляции между уровнями экспрессии ММП-1, -2, -3, -9,-11 в опухоли и продолжительностью жизни больных с лимфомой. Экспрессия ММП-2, но не ММП-9 в опухоли может служить фактором прогноза для больных с меланомой [2].
Для многих типов опухолей возрастание уровней желатиназ (ММП-2, -9) в плазме крови позитивно коррелирует с высокими показателями метастазирования и считается весомым прогностическим фактором. Так, высокие уровни ММП связывают с ускорением развития болезни, низкой общей выживаемостью и увеличением метастазирования у больных с меланомой [2,20,24].
В целом, анализ экспрессии ММП с одной стороны, дает общее представление об их определенном значении в метастази-ровании опухоли, с другой - указывает, что прямая взаимосвязь между возрастанием экспрессии ММП, прогрессированием опухолевого процесса и метастазированием на данный момент не может считаться самоочевидной или установленной для всех типов опухолей и клинических ситуаций [2].
Литература
1. БеркБ.С. //Кардиология.- 2006.- Т.46.- №9.- С.47-56.
2. Ганусевич И.И. // Онкология.- 2010, том 1, №1, С. 10-16.
3. Захарян А.Л., Захарян Е.А. // Клин.хир.- 2005.- №8.-С.42-44.
4. Лайнен Г.Р. // Биохимия.- 2002.- Т.67.- №1.- С. 107-115.
5. Плеханова О. С., Соломатина М. А., Меньшиков М. Ю. и др. // Кардиология: Научно-практический журнал.- 2006.- Том 46.- №9. - С. 47-56.
6. Потеряева О.Н. Антонов А.Р., Ким Н.О., Некрасова М.Ф.// Фундаментальные и прикладные проблемы медицины и биологии, 2006.- № 3.- С. 40.
7. Протасов М.В., Смагина Л.В., Галибин О.В., Пинаев Г.П., Воронкина И.В. // Цитология, 2008.- Том 50.- №10.- С. 882-886.
8. Рыбко А. Р. Книжник А.В., Каинов Я.А. // Вестник РОНЦ им. Н.Н. Блохина РАМН 2008, том 19,№4. с . 16-22
9. Снарская Е.С. // Архив патологии.- 2005.-Е.67, №3.-С. 14-16.
10. Соболева Г. М. Шуршалина А. В., Сухих Г. Т. // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины : ежемесячный международный научно-теоретический журнал / РАМН. - 2006.
- Том 141,N 2 . - С. 210-213.
11. Соловьева Н.И. // Биоорганическая химия 1998, том 24, № 4. с . 245-255.
12. Сухих Г. Т. Соболева Г. М., Силантьева Е. С. и др. //
Бюллетень экспериментальной биологии и медицины: ежемесячный международный научно-теоретический журнал / РАМН. -2007. - Том 143 ,N4. -С. 455^57.
13. Трошин И.Ю., Громова О.А. // Кардиология.- 2008. №10, С.14-21.
14. Хасигов П.З., Подобед О.В. //Биохимия, 2001, том 66, вып 2, с. 167-179.
15. Baker E.A., Bergin F.G., Leaper DJ // Mol.Pathol.-2000/- Vol.53,№6.- P307-312.
16. Dass K. , Ahmad A., Azmi A.S. et. al. // Cancer. Treat. Rev.- 2008.- Vol.34. №2.- P 122-136.
17. Dong D.M., Yao M., Liu B., et. al. Association between the -1306C/T polymorphism of matrix metalloproteinases-2 gene and lumbar disc disease in Chines young adults.Eur Spine J 2007;16:1958-1961.
18. Egeblad M., Werb Z. // Nat. Rev. Cancer.- 2002.-Vol.2.№3.- P.161-174.
19. Fu X., Pfrks W.C., Heinecke J.W. // Simin. Cell. Dev. Biol.
- 2008. -Vol.19, N 1. - P. 2-13.
20. Leinonen T.,Pirinen R.,Bohm J. et. al. // His-
tol.Histopathol.-2008.- Vol.23, №6.- P.693-700.
21. Sternficht M.D.,Werb Z. //Annu.Rev. Cell.Dev.Biol.-2001.-Vol.17.- P.463-516.
22. Turco L.// Physiologic redulating medicine.- 2006, №1, P.35-39.
23. Woessner F.J., Nagase H. 2001. Matrix metalloproteinases and TIMPs. New York: Oxsford Univ.Press.223p.
24. Wu Z. S. , Wu Q.,Yang J.H. et al. // Int.J.Cancer.- 2008.-Vol.122, № 9.- P2050-2056.
MATRIX METALLOPROTEINASES, THEIR ROLE IN PHYSIOLOGICAL AND PATHOLOGICAL PROCESSES (REVIEW)
L.N. ROGOVA, N.V. SHESTERNINA, T.V. ZAMECHNIK,
I.A. FASTOVA
Volgograd State Medical University
The article highlights the classification and biological role of matrix metalloproteinases in such pathological processes as morphogenesis, angiogenesis and embryogenesis. The influence of metallo-proteinases in mechanisms of formation and development of nondifferentiated connective tissue dysplasia, endometriosis, wound
process and tumor growth is shown.
Key words: matrix metalloproteinases (MMP), tissue inhibitors of matrix metalloproteinases (TIMP), collagen.
УДК 616-092.9:616.33-002.44:615.272.4
ВЛИЯНИЕ МАГНИЙСОДЕРЖАЩЕЙ КОМПОЗИЦИИ НА МАГНИЕВЫЙ БАЛАНС, ИНТЕНСИВНОСТЬ ПЕРОКСИДАЦИИ И АКТИВНОСТЬ АНТИОКСИДАНТНЫХ ФЕРМЕНТОВ У КРЫС С АЦЕТАТНОЙ ЯЗВОЙ ЖЕЛУДКА
Л.Н. РОГОВА, Н.В. ШЕСТЕРНИНА, В.А. СТАРАВОЙТОВ*
У крыс со сформировавшейся ацетатной язвой желудка в эритроцитах крови из подключичной вены уровень магния значительно снижался, процесс пероксидации шел достаточно активно на фоне уменьшения активности ферментативной антиоксидантной защиты. Под влиянием магнийсодержащей лекарственной композиции площадь язвенного дефекта уменьшалась. В эритроцитах крови из подключичной и еще больше из портальной вены содержание магния увеличивалось, при практически неизменном уровне в плазме. В крови из воротной вены снижалось содержание малонового диальдегида, а из подключичной вены диенового конъюгата при одновременном увеличении активности каталазы и супероксиддисмута-зы в эритроцитарной массе полученной из обоих коллекторов. Ключевые слова: ацетатная язва желудка, магний, малоновый диальдегид, диеновые коньюгаты, каталаза, супероксиддисмутаза.
В нарушении баланса между факторами агрессии и механизмами защиты значимую роль играет гипомагнийгистия как дестабилизатор малых ядерных РНК и причина замедления синтеза структурных белковых молекул [7]. Известна роль магния в механизмах локальной резистентности как активатора и фактора энергообразования, как модулятора активности фермента межклеточного матрикса - гиалуронсинтетазы [8], а также фосфолипазы С -тригерного фактора продукции вторичных мессенджеров [2].
Важным патогенетическим звеном в образовании язвенного дефекта тканей желудочно-кишечного тракта является нарушение равновесия между интенсивностью перекисного окисления липидов (ПОЛ) и активацией ферментов антиоксидантной защиты (АОЗ): каталазы (КА), супероксиддисмутазы (СОД) [9]. Активатором СОД выступает марганец, который гипотетически может быть заменен на магний [1].
Цель исследования - определение влияния магнийсодержащей композиции на содержание магния, первичных и вторичных продуктов ПОЛ, активность ферментов АОЗ в крови у крыс с ацетатной язвой.
Материалы и методы исследования. Эксперименты выполнены на крысах линии Вистар массой 180-230 г. обоего пола, разделенных на четыре экспериментальные группы. Первую группу составили интактные животные. Крысам второй и третьей группы моделировали экспериментальную ацетатную язву (ЭАЯ) под нембуталовым наркозом (40 мг/кг массы тела) по Окабе С. (2005) [10]. При этом крысы третьей группы получали магнийсодержащию лекарственную композицию (МСЛК) на основе полиминерала бишофит per rectum в течение 7 суток (62,5мг/кг/сут в пересчете на Mg2+) после моделирования язвы [4]. Животным четвертой группы (контрольная серия) выполняли те же манипуляции, что во второй и третьей группе, но без нанесения повреждения стенки желудка.
Кровь забирали из подключичной и воротной вены и методом центрифугирования разделяли на плазму и эритроцитарную массу.
Концентрацию магния в эритроцитарной массе определяли спектрофотометрическим методом по реакции с титановым жёлтым. Для определения концентрации магния в гепаринизирован-ной плазме использовали набор фирмы «Лахема» [3].
ПОЛ оценивали по уровню первичных и вторичных продуктов. Уровень диеновых конъюгатов (ДК) определяли спектрофотометрическим методом, малонового диальдегида (МДА) - по реакции с тиобарбитуровой кислотой, а антиоксидантную защиту - по активности КА и СОД. Для определения активности СОД использовали спектрофотометрический метод Костюка В. А. [3].
Результаты исследований обработаны методом вариационной статистики с использованием стандартного пакета анализа с помощью электронных таблиц Excel. Средние величины при
* Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Волгоградский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации, Волгоград.400131, пл.Павших Борцов,1
