Matrix metalloproteinase-9 in age-related transformation of bronchopulmonary dysplasia in children


DOI: https://dx.doi.org/10.18565/pharmateca.2021.1.98-101

D.F. Sergienko, P.B. Khishtilova

Astrakhan State Medical University, Department of Faculty Pediatrics, Astrakhan, Russia
Background. Currently, it is important to study the immunopathological mechanisms underlying the development of bronchopulmonary dysplasia, which, as is commonly known, are accompanied by active inflammation, leading to structural changes in the tissues of the lungs and bronchi. At the same time, despite the leading etiopathogenetic significance of matrix metalloproteinase-9 (MMP-9), there are isolated articles in the literature highlighting the dynamics of enzyme levels in the context of clinical course and disease outcomes. The data obtained will be useful for understanding the intimate mechanisms of the development of pathology, including bronchopulmonary dysplasia (BPD) in children and be the basis of personalized therapy.
Objective. Determination of the MMP-9 levels depending on the severity, phase of the disease and BPD outcomes in children.
Methods. According to the study design, 146 children with BPD were examined at the stage of revision of the diagnosis due to age-related transformation. The complex of examination included general clinical and instrumental research methods in accordance with the standard of medical care. The severity and form of BPD in patients were determined according to the working classification of clinical forms of bronchopulmonary diseases in children [2]. The determination of MMP-9 in blood serum was carried out by the method of enzyme-linked immunosorbent assay using the ELISA Kit for MMP-9 (Cloud-Clone Corp., USA). With a normal distribution of the variables, statistical analysis of the results was carried out using the methods of parametric statistics.
Results. Follow-up of children over 3 years of age did not reveal statistically significant differences in the studied enzyme levels compared to the children in the control group, despite the traced trend of an increase in average level with increasing severity. At the same time, during the period of exacerbation, a significant increase in the MMP-9 level was observed, which indicates the activation of inflammation with the involvement of the main gelatinase B producer cells. Summing up the data reflecting the structure of indicators depending on the outcomes of BPD, there was no significant increase in the MMP-9 level in patients with chronic bronchopulmonary pathology and recovered children relative to each other and the control group.
Conclusion. According to the study, by the time the diagnosis was revised, children with a new form of BPD had reference serum MMP-9 values, which may be associated with the completion of the processes of fibrosis of the lung tissue on the one hand and the favorable effect of surfactant administration in the neonatal period, on the other.
Keywords: bronchopulmonary dysplasia, disease outcomes, children, MMP-9, inflammation

Введение

В настоящее время актуально изучение иммунопатологических механизмов, лежащих в основе развития бронхолегочной дисплазии (БЛД), которыe, как известно, сопровождаются активным воспалением, приводящим к структурным изменениям тканей легких и бронхов. Матричная металлопротеиназа (MMP-9, желатиназа-B) – один из ферментов, участвующих в ремоделинге структур внеклеточного матрикса, в процессах воспаления, заживления ран, мобилизации матрикс-связанных факторов роста и в процессинге цитокинов [1, 2]. Секретируется ММР-9 моноцитами, макрофагами, нейтрофилами, кератиноцитами, фибробластами, остеокластами, хондроцитами, сателлитными клетками скелетных мышц, эндотелиальными клетками. Субстратами для MMP-9 являются в т.ч. денатурированный коллаген I типа (желатин), а также нативные коллагены типов IV, V, VII, X и XI, фибронектин, витронектин, интерлейкин-1β и энтактин, молекула которого соединяет ламинин и коллаген IV типа. В то же время, несмотря на ведущее этиопатогенетическое значение желатиназы В, в литературе встречаются единичные статьи, освещающие динамику показателей фермента в контексте клинического течения и исходов заболеваний [1–3]. Полученные данные будут полезными для понимания интимных механизмов развития недугов, в т.ч. бронхолегочной дисплазии (БЛД) у детей, и быть основой персонифицированной терапии.

Цель исследования: определить показатели ММР-9 в зависимости от степени тяжести, фазы заболевания и исходов БЛД у детей.

Методы

Исследование выполнено на базе ГБУЗ АО «ОДКБ им. Н.Н. Силищевой», Астрахань, в отделении пульмонологии в период с 2016 по 2019 г. Согласно дизайну исследования, обследованы 146 детей с БЛД на этапе пересмотра диагноза вследствие возрастной трансформации. Комплекс обследований включал общеклинические методы, предусмотренные медико-экономическими стандартами, инструментальные исследования (бронхофонография, компьютерная томография легких, эхокардиография), осмотр окулиста. Степень тяжести и форма БЛД у детей определялись согласно рабочей классификации клинических форм бронхолегочных заболеваний у детей [4–6].

В качестве основных исходов заболевания рассмотрены следующие варианты: выздоровление (состояние, которое характеризовалось отсутствием респираторных жалоб вне респираторных инфекций и исключением бронхообструктивного синдрома при интеркуррентных заболеваниях), рецидивирующий бронхит, хронический бронхиолит, хронический бронхит. Хронические и рецидивирующие формы бронхолегочной патологии диагностировались на основании клинико-рентгенологических характеристик, согласно классификации бронхолегочных заболеваний у детей от 2008 г. [6].

В ходе анализа катамнестических данных все обследуемые были разделены на 3 группы в зависимости от степени тяжести БЛД. В 1-ю группу вошли 14 (9,6%) детей с легкой степенью тяжести; 2-я включала 72 (49,3%) ребенка со средней степенью тяжести БЛД; 3-ю составили 60 (41,1%) детей, имевших в анамнезе тяжелое течение недуга.

В зависимости от исходов заболевания пациенты были разделены на две подгруппы. Первую составили дети, у которых наблюдались благоприятные исходы БЛД в виде выздоровления или рецидивирующего бронхита. Вторую составили пациенты с трансформацией БЛД в хронические заболевания легких в виде хронического бронхита и облитерующего бронхиолита.

Определение ММР-9 в сыворотке крови осуществлялось методом твердофазного иммуноферментного анализа с использованием наборов реактивов «ELISA Kit for ММР-9» (Cloud-Clone Corp., США).

Учитывая нормальное распределение признака, для определения достоверности различий при сравнении независимых выборок по количественным признакам использовался t-критерий Стьюдента. Полученное значение t-критерия Стьюдента сравнивалось с критическим значением по специальной таблице. Статистически значимыми различия между сравниваемыми величинами считались в том случае, если значение t-критерия оказывалось равным или больше табличного.

Результаты

В соответствии с поставленными задачами исследования был изучен уровень MMP-9, который рассматривался в отношении всех обследуемых пациентов на этапе пересмотра диагноза в период обострения и при его стихании в зависимости от степени тяжести и исхода заболевания. Данные представлены в табл. 1–3.

100-1.jpg (200 KB)

Наблюдение за детьми старше 3 лет жизни не выявило статистически значимых различий в содержании изучаемого фермента по сравнению с показателями детей контрольной группы, несмотря на прослеженный тренд увеличения средних показателей по мере нарастания степени тяжести, что, вероятно, связано с регрессом клинико-рентгенологических проявлений, а также увеличением объема здоровой легочной ткани по мере роста ребенка. В то же время в период обострения наблюдается достоверное увеличение уровня ММР-9 в сыворотке крови, что свидетельствует об активации воспаления с привлечением основных клеток продуцентов, а именно моноцитов, лейкоцитов, макрофагов, с последующим ремоделированием и репарацией легочной ткани, а также мобилизацией матрикс-связанных факторов роста и процессинга цитокинов (табл. 2).

В ходе работы был проведен анализ показателей содержания в сыворотке крови ММП-9 и вариантов исхода БЛД. Резюмировав данные, представленные в табл. 3, не выявили достоверного различия показателей в обеих группах пациентов с БЛД старше 3-летнего возраста относительно друг друга и группы контроля. В то же время прослеживается тенденция к пограничным максимальным значениям фермента в группе формирования хронических заболеваний.

Обсуждение

Результаты нашего исследования совпадают с таковыми ряда ранее проведенных работ. Так, согласно исследованиям, проведенным М. Басаргиной и соавт. [8], наблюдалось достоверное снижение показателей желатиназы В как в сыворотке крови, так и в бронхоальвеолярном лаваже у детей с БЛД по мере взросления с достоверным снижением до референтных значений к 1,5–2,0 годам жизни. При этом тренд снижения показателей был более выраженным у детей, получавших препараты сурфактанта при рождении. Необходимо отметить, что в нашем исследовании все пациенты в раннем неонатальном периоде получали однократно или двукратно Poractantum alfa, что, по всей видимости, стало одной из причин снижения воспалительной реакции и достижения показателей, сопоставимых с группой контроля к 3-летнему возрасту в обеих группах [2].

По всей видимости, у детей с благоприятными исходами БЛД нормализация уровня ММР-9 по мере взросления связана с завершением процессов фиброзирования на фоне увеличения объема нормально-функционирующей легочной ткани [1]. Возможно, у детей с хроническими заболеваниями легких процессы реорганизации тканей к 3-летнему возрасту частично завершены, следовательно, к моменту пересмотра диагноза наблюдается уверенный тренд снижения показателей ММР в сыворотке крови до пограничных референтных значений.

В то же время это может быть и прогностически неблагоприятным фактором, а именно предиктором резистентности к проводимой терапии, в т.ч. глюкокортикостероидами, что прослеживается у больных бронхиальной астмой с низкими значениями данного фермента [2]. Однако подобные суждения требуют дальнейших исследований с динамическим мониторированием клинической картины и функциональных показателей данных больных.

Заключение

Согласно проведенному исследованию, к моменту пересмотра диагноза у детей с новой формой БЛД наблюдаются референтные сывороточные значения ММР-9, что может быть связано с завершением процессов фиброзирования легочной ткани, с одной стороны, и благоприятным влиянием введения сурфактанта в неонатальном периоде, с другой. Дальнейшие исследования могут быть перспективными в данном направлении благодаря расширению представлений об особенностях функционирования и регуляции этих веществ, что и расширит представления о механизмах трансформации БЛД в иные нозологические формы, а также, возможно, позволит разработать и внедрить в практику новые патогенетически обоснованные методы терапии.

Вклад авторов. П.Б. Хиштилова, Д.Ф. Сергиенко – концепция и дизайн исследования. П.Б. Хиштилова – сбор и обработка материала, статистическая обработка данных. П.Б. Хиштилова, Д.Ф. Сергиенко – написание текста, редактирование.


About the Autors


Corresponding author: Diana F. Sergienko, Dr. Sci. (Med.), Professor at the Department of Faculty Pediatrics, Astrakhan State Medical University, Astrakhan, Russia; gazken@rambler.ru
Address: 121 Bakinskaya St., Astrakhan 414000, Russian Federation


Бионика Медиа