CC BY
70
УДК 616.34-002-036.1
К.Е. МАзоВКА, А.В. тКАЧЕВ
Ростовский государственный медицинский университет, 344022, г. Ростов-на-Дону, пер. Нахичеванский, д. 29
Экспрессия матриксной металлопротеиназы-9 и тканевого ингибитора матриксной металлопротеиназы-1 в слизистой оболочке кишечника у больных с воспалительными заболеваниями кишечника в зависимости от активности заболевания
Мазовка Карина евгеньевна — ассистент кафедры пропедевтики внутренних болезней, тел. (863) 271-99-15, e-mail: [email protected] ткачев александр Васильевич — доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой пропедевтики внутренних болезней, тел. (863) 250-41-74, e-mail: [email protected]
В статье представлены данные исследования экспрессии матриксной металлопротеиназы-9 (ММП-9) и тканевого ингибитора матриксной металлопротеиназы-1(ТИМП-1). Установлено, что при синдроме раздраженного кишечника (СРК) экспрессия ММП-9 низкая, этот показатель резко возрастает при ЯК. Результаты исследования свидетельствуют о наличии достоверно значимых различий в экспрессии ММП-9 и ТИМП-1 в стадии обострения и ремиссии при язвенном колите. Данные показатели могут использоваться для оценки степени активности заболевания.
Ключевые слова: язвенный колит, синдром раздраженного кишечника, металлопротеиназы, тканевой ингибитор матриксной металлопротеиназы.
K.E. MAZoVKA, A.V. TKACHEV
Rostov State Medical University, 29 Nakhichevanskii alley, Rostov-on-Don, Russian Federation, 344022
Expression of matrix metalloproteinases-9 and tissue inhibitor of matrix metalloproteinases-1 in intestinal mucosa in patients with ulcerative colitis according to disease activity
Mazovka K.E. — Assistant Professor of Internal Diseases Propaedeutics Department, tel. (863) 271-99-15, e-mail: [email protected] tkachev A.V. — D. Med. Sc., Professor, Head of Internal Diseases Propaedeutics Department, tel. (863) 250-41-74, e-mail: [email protected]
The article presents data on expression of matrix metalloproteinase-9 and tissue inhibitor of matrix metalloproteinase-1. It is established that at irritable bowel disease the MMP-9 expression is very weak, while this indicator sharply increases at ulcerative colitis. The research results also testify to the existence of reliably significant differences of MMP-9 and TIMP-1 expression during aggravation and remission stages of ulcer colitis. The obtained data prove that these indicators can be used for assessing the disease activity.
Key words: ulcerative colitis, irritable bowel syndrome, metalloproteinases, tissue inhibitors of matrix metalloproteinase.
Уровень заболеваемости язвенными колитами значительно ниже, чем другими гастроэнтерологическими заболеваниями, однако по тяжести, частоте осложнений и летальности занимает одно из лидирующих мест в структуре заболеваний органов пищеварительной системы, что обуславливает ак-
туальность изучения данной патологии и постоянный интерес к проблеме ее этиологии, патогенеза и лечения данной патологии [1, 2].
Язвенный колит представляет собой хроническое воспалительное заболевание, обусловленное воспалением слизистой оболочки кишечника при от-
гастроэнтерологи
сутствии гранулем при биопсии с вовлечением в воспалительный процесс прямой кишки и других отделов толстой кишки различной протяженности, которое характеризуется периодами обострения и ремиссии [2, 3].
В постановке диагноза язвенного колита (ЯК) используются различные инструментальные методы исследования: эндоскопия, гистологическое исследование биоптатов слизистой оболочки, рентгеноконтрастное исследование кишечника [5].
Этиология ЯК до сих пор остается неизвестной, во многих звеньях патогенеза имеются «белые пятна», а клиника заболевания зачастую бывает стертой. Это обуславливает большой объем проводимых исследований и сложности постановки диагноза. После верификации ЯК возникает новая проблема — достижение клинической, эндоскопической и морфологической ремиссии заболевания. Эта потребность обуславливает поиск новых диагностических методик.
Воспалительный процесс при язвенном колите ха-рактеризируется формированием криптитов, крипт-абсцессов, эрозий и язв в слизистой оболочке, иногда с распространением в подслизистый слой слизистой оболочки кишечника с расщеплением внеклеточного матрикса [6].
Известно, что при ВЗК в процесс тканевого повреждения и заживления вовлечено большое количество воспалительных медиаторов, таких как протеолитические ферменты, цитокины, факторы роста, лейкоциты, стромальные и ряд других клеток [7]. Одним из наиболее важных ферментов, участвующих в расщеплении внеклеточного матрикса, является матриксная металлопротеиназа.
Матриксные металлопротеиназы (ММП) представляют собой семейство Zn+^одержащих протеаз, которые имеют общие функциональные домены, механизмы активации и совместно гидролизуют все компоненты внеклеточного матрикса при нейтральных значениях pH [8]. Многие ученые отмечают, что ММП являются одними из главных факторов повреждения ткани кишечника, опосредованное Т-лимфоцитами при ВЗК [9, 10]. Как показали исследования Baugh, ММП-9 в наибольшей степени коррелирует с активностью ВЗК [11].
ММП-9 — желатиназа В — воздействует на такие вещества, как желатин, эластин и природные коллагены IV и V типа; однако не обладает активностью в отношении коллагена I типа, про-теогликанов или ламининов [12, 13]. In vivo регуляция ММП-9 осуществляется тканевым ингибитором матриксной металлопротеиназы-1 (ТИМП-1). В норме ММП-9 экспрессируются трофобластами, остеокластами, нейтрофилами и макрофагами, следует отметить, что наибольшее количество экспрессируется полиморфноядерными лейкоцитами (ПМЯЛ). Нельзя не отметить, что при воздействии таких медиаторов, как факторы роста или цитокины, экспрессия ММП-9 может быть индуцирована и в клетках других типов [14]. Применительно к кишечной стенке, по данным Castaneda, эпителиальная ММП-9 увеличивает степень повреждения ткани при колитах [15]. Таким образом, от активности экспрессии ММП-9 зависит степень расщепления внеклеточного матрикса и, как следствие, формирование фиброза в тканях. Вместе с тем остается открытым вопрос о корреляции маркеров воспаления в крови, эндоскопической и гистологической активности воспалительного процесса в кишечнике, экспрессии ММП-9 и ТИМП-1 в слизи-
стой оболочке кишечника в стадии обострения и ремиссии, что обосновывает проведение данного исследования.
Цель работы — установить диагностическую значимость ММП-9 и ТИМП-1 для оценки степени воспаления в кишечнике у больных ВЗК.
Материалы и методы
Обследованы 25 пациентов с язвенным колитом, 17 — с синдромом раздраженного кишечника (СРК). В основной группе, представленной пациентами с ЯК, было 14 женщин и 11 мужчин, в группе пациентов с СРК — 12 женщин и 5 мужчин. Возраст пациентов с ЯК варьировал от 24 до 65 лет. В группе пациентов с СРК возраст составил от 19 до 38 лет. У 2 пациентов наблюдалась дистальная форма ЯК, у 14 — левостороннее поражение, тотальное поражение отмечалось у 9 пациентов.
Активность ММП-9 и ТИМП-1 определяли посредством иммуногистохимического исследования с использованием моноклональных кроличьих антител к ММП-9 и поликлональных — к ТИМП-1. Для лабораторной оценки степени тяжести заболевания проводили анализ абсолютного количества лейкоцитов, нейтрофилов, лимфоцитов и СРБ. Оценка клинической активности ЯК проводилась с использованием шкалы по Яас1^^^ (1989). Сумма баллов от 0 до 4 — ремиссия заболевания, 5-10 баллов — низкая активность, 11-15 баллов — средней и более 16 баллов — высокой степени клинической активности ЯК.
Для иммуногистохимического исследования использовалась полуколичественная оценка с последующей балльной оценкой: 0 — нет окрашивания, 1 — несколько положительных клеток/областей ткани или слабая интенсивность окрашивания во всех клетках, 2 — меньшинство клеток/областей ткани положительны или умеренная интенсивность окрашивания во всех клетках, 3 — большинство клеток/ областей ткани положительны /умеренная интенсивность окрашивания во всех клетках, 4 — все клетки/поля ткани резко положительны.
Статистическая обработка данных проводилась методами описательной статистики, рассчитывалась медиана (Ме), нижняя квартиль ^0 25) и верхняя квартиль ^0 75). Данные в таблицах представлены в виде: Ме 25 ^0 75). Значимость различий между группами оценивалась и-критерием Манна - Уитни. Критический уровень статистической значимости принят равным 0,05. Обработка данных проводилась с использованием программы Statistica 6.0.
Результаты исследования
Показатели ММП-9 у больных ЯК и СРК представлены в табл. 1.
У больных ЯК при проведении иммуногистохимического исследования было выявлено резко выраженное позитивное контрастирование ММП-9 в ПМЯЛ, межклеточном веществе в зоне эрозии и язв по сравнению с пациентами с СРК. Следует отметить, что позитивное окрашивание ММП-9 в межклеточном веществе в зоне эрозии и язв, возрастает по мере тяжести тканевого воспаления у пациентов с ЯК. При определении экспрессии ТИМП-1 у пациентов с ЯК также отмечается ее повышение в покровном эпителии толстой кишки и ее криптах, однако менее выраженная, чем экспрессия ММП-9.
Таблица 1.
Показатели ММП-9 у больных ЯК и СРК
Показатель НЯК СРК Уровень значимости различий (р)
Ме (00,25 — 0с,75) п Ме (00,25 — п
общая 3,0 (1,0 — 4,0) 22 1,0 (1,0 — 1,0) 17 0,000124
межклеточное вещество 1,0 (0,0 — 2,0) 22 0,0 (0,0 — 0,0) 17 0,000477
в цитоплазме макрофагов и ПМЯЛ 3,0 (1,0 — 4,0) 22 1,0 (1,0 — 1,0) 17 0,000061
в цитоплазме одиночных энтероцитов 1,0 (1,0 — 2,0) 22 1,0 (0,0 — 1,0) 17 0,010373
Различия между показателями для НЯК и СРК статистически значимы (р<0,05) во всех группах
Таблица 2.
Показатели ТИМП-1 у больных ЯК и СРК
Показатель НЯК СРК Уровень значимости различий (р)
Ме (00,25 — 00,75) п Ме (00,25 — 00,75) п
общий 2,0 (1,0-3,0) 22 1,0 (0,0-1,0) 17 0,000093
межклеточное вещество 1,0 (0,0-2,0) 22 0,0 (0,0-0,0) 17 0,007133
в цитоплазме макрофагов и ПМЯЛ 2,0 (1,0-3,0) 22 0,0 (0,0-0,0) 17 0,000003
в цитоплазме одиночных энтероцитов 1,0 (1,0-2,0) 22 1,0 (0,0-1,0) 17 0,014864
Различия между показателями ММП-9 и ТИМП-1 для НЯК и СРК статистически значимы (р<0,05) во всех группах
Таблица 3.
Показатели ММП-9 при ЯК в зависимости от стадии заболевания
ММП-9 (прямая кишка) Обострение Ремиссия Уровень значимости различий (р)
Ме (00,25 — 00,75) п Ме (00,25 — 00,75) п
Общая 3,0 (3,0-4,0) 18 1,0 (1,0-1,0) 7 0,000137
в межклеточном веществе в зоне язв 2,0 (1,0-3,0) 18 0,0 (0,0-1,0) 7 0,020442
в цитоплазме бол-ва макрофагов и ПМЯЛ преимущественно в зоне язв, в меньшей степени диффузно 3,0 (3,0-4,0) 18 1,0 (1,0-1,0) 7 0,000137
диффузно умеренная в цитоплазме одиночных энтероцитов 1,5 (1,0-2,0) 18 1,0 (1,0-1,0) 7 0,138127
Различия между показателем ММП-9 в трех первых группах для обострения и ремиссии статистически значимы (р<0,05);
Различия между показателем ММП-9 в четвертой группе для обострения и ремиссии статистически не значимы (р>0,05)
Таблица 4.
Показатели ТИМП-1 при ЯК в зависимости от стадии заболевания
ТИМП-1 (прямая кишка) Обострение Ремиссия Уровень значимости различий(р)
Ме (Q0,25 — Q0,75) n Ме (Q0,25 — Q0,75) n
Общая 2,0 (2,0-3,0) 18 1,0 (1,0-1,0) 7 0,000701
в межклеточном веществе в зоне язв 1,5 (0,0-3,0) 18 0,0 (0,0-0,0) 7 0,005891
в цитоплазме бол-ва макрофагов и ПМЯЛ преимущественно в зоне язв, в меньшей степени диффузно 2,5 (2,0-3,0) 18 1,0 (1,0-1,0) 7 0,000317
диффузно умеренная в цитоплазме одиночных энтероцитов 2,0 (1,0-2,0) 18 1,0 (1,0-1,0) 7 0,003672
Различия между показателем ТИМП-1 для обострения и ремиссии статистически значимы (р<0,05) во всех группах
При исследовании ТИМП-1 у больных НЯК отмечалось менее интенсивное контрастирование, как в ПМЯЛ, так и в межклеточном веществе. Выявлены различия в экспрессии ММП-9 и ТИМП-1 в биопсийном материале из сигмовидной кишки у пациентов с ЯК и СРК.
Следует отметить, что позитивное окрашивание ММП-9 в межклеточном веществе в зоне эрозии и язв возрастает по мере тяжести тканевого воспаления у пациентов с ЯК. При определении экспрессии ТИМП-1 у пациентов с ЯК также отмечается ее повышение в покровном эпителии толстой кишки и ее криптах, однако менее выраженное, чем экспрессия ММП-9. При исследовании ТИМП-1 у больных
ЛИТЕРАТУРА
1. Allison M.C., Dbillou A.P., Lewis W.G., Pounder R.E. Inflammatory bowel disease. —Mosby, 1998.
2. Ткачев А.В., Мкртчян Л.С., Никитина К.Е. Особенности эпидемиологии и этиопатогенеза воспалительных заболеваний кишечника: состояние проблемы // Научная мысль Кавказа. — 2001. — № 2. — С. 175-180.
3. ECCO Consensus on UC: Definitions and diagnosis, E.F. Stange et al. // Journal of Crohn's and Colitis. — 2008. — Vol. 2, Issue 1. — P. 24-62.
4. Ткачев А.В., Мкртчян Л.С., Никитина К.Е., Волынская Е.И. Воспалительные заболевания кишечника: на перекрестке проблем // Практическая медицина. — 2012. — Vol. № 3 (58). — 17-22.
5. Андреев А.И., Тертычный А.С., Карэл Г. Современные подходы к морфологической диагностике воспалительных заболеваний кишечника на материале эндоскопических биопсий // Архив патологии. — 2011. — № 1. — С. 40-47.
6. Wang Y.D., Yan P.Y. Expression of matrix metalloproteinase-1 and tissue inhibitor of metalloproteinase-1 in ulcerative colitis // World J Gastroenterol. — 2006. — Vol. 12, № 37. — P. 6050-6053.
7. Meijer M.J., Mieremet-Ooms M.A., van Hogezand R.A., Lamers C.B., Hommes D.W., Verspaget H.W. Role of matrix metalloproteinase, tissue inhibitor of metalloproteinase and tumor necrosis factor-alpha single nucleotide gene polymorphisms in inflammatory bowel disease // World J. Gastroenterol. — 2007. — Vol. 13, № 21. — P. 2960-6.
8. Ravi A., Garg P., Sh. V. Sitaraman. Matrix metaloproteinases in inflammatoty bowel disese: boon or bane? // Inflamm Bowel Dis. — 2007. — Vol. 13, № 1. — P. 97-107.
НЯК отмечалось менее интенсивное контрастирование, как в ПМЯЛ, так и в межклеточном веществе.
Заключение
Полученные данные свидетельствует о том, что при СРК экспрессия ММП-9 значительно снижена, в то время как при ЯК этот показатель резко возрастает.
Наибольшая экспрессия ММП-9 отмечается в зоне эрозии, язв, крипт-абсцессов, грануляционной ткани, при этом выявляется низкая экспрессия ТИМП-1 в межклеточном веществе, криптах. Представленные результаты исследования показывают, что для оценки степени активности воспаления слизистой оболочки толстой кишки у больных ЯК могут использоваться показатели ММП-9 и ТИМП-1.
9. Pender S.L., McKenzie C., Shaida A., MacDonald T.T. Regulation of matrix metalloproteinases in human intestinal mucosa // Ann N Y Acad Sci. — 1999. — Vol. 878. — Р. 581-2.
10. Pender S.L., Tickle S.P., Docherty A.J., Howie D., Wathen N.C., Mac-Donald T.T. A major role for matrix metalloproteinases in T cell injury in the gut // J Immunol. — 1997. — Vol. 158. — Р. 1582-90.
11. Baugh M.D., Perry M.J., Hollander A.P., Davies D.R., Cross S.S., Lobo A.J., Taylor C.J., Evans G.S. Matrix metalloproteinase levels are elevated in inflammatory bowel disease // Gastroenterology. — 1999. — Vol. 117, № 4. — P. 814-22.
12. Brinckerhoff C.E., Matrisian L.M. Matrix metalloproteinases: a tail of a frog that became a prince // Nat. Rev. Mol. Cell Biol. — 2002. —
P. 207-14.
13. McCawley L.J., Matrisian L.M. Matrix metalloproteinases: they're not just for matrix anymore // Curr. Opin. Cell. Biol. — 2001. — Vol. 13. — P. 534-40.
14. Thiennu H. Vu. and Zena Werb. Matrix metalloproteinases: effectors of development and normal physiology // Genes & Development. — 2000. — Vol. 14. — P. 2123-2133.
15. Castaneda F.E., Walia B., Vijay-Kumar M., Patel N.R. et al. Targeted deletion of metalloproteinase 9 attenuates experimental colitis in mice: central role of epithelial-derived MMP // Gastroenterology. — 2005. — Vol. 129, № 6. — P. 1991-2008.
