tibljТуберкулез и болезни легкихTuberculosis and Lung Diseases2075-12302542-1506Медицинские знания и технологии10.21292/2075-1230-2022-100-10-22-29tiblj-1681Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESМатриксные металлопротеиназы в патогенезе вентиляционных нарушений респираторной системы у больных с хроническими формами туберкулеза легкихMatrix Metalloproteinases in Pathogenesis of Ventilation Disorders of the Respiratory System in Patients with Chronic Pulmonary Tuberculosishttps://orcid.org/0000-0002-9841-0061ЭсмедляеваД. С.EsmedlyaevaD. S.

Эсмедляева Диляра Салиевна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник

191036, Санкт-Петербург, Лиговский пр., д. 2-4

Тел.: + 7 (812) 297-86-03

Dilyara S. Esmedlyaeva, Candidate of Biological Sciences, Senior Researcher

2-4, Ligovsky Ave., St. Petersburg, 191036

Phone: + 7 (812) 297-86-03

diljara-e@yandex.ruАлексееваН. П.AlekseevaN. P.

Алексеева Нина Петровна, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник отдела фармакоэпидемиологии и биомедицинской статистики

197022, Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого, д. 6-8

Nina P. Alekseeva, Senior Researcher, Department of Pharmacoepidemiology and Biomedical Statistics

6-8, Lva Tolstogo St., St. Petersburg, 197022

ninaalexeyeva@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6550-817XКирюхинаЛ. Д.KiryukhinaL. D.

Кирюхина Лариса Дмитриевна, кандидат медицинских наук, ведущий научный сотрудник, доцент, заведующая отделением функциональной диагностики

197022, Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого, д. 6-8

Larisa D. Kiryukhina, Candidate of Medical Sciences, Leading Researcher, Associate Professor, Head of Functional Diagnostics Department

2-4, Ligovsky Ave., St. Petersburg, 191036

Phone: + 7 (812) 297-86-03

kiryuhina_larisa@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7810-880XДьяковаМ. Е.DyakovaM. E.

Дьякова Марина Евгеньевна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник

191036, Санкт-Петербург, Лиговский пр., д. 2-4

Тел.: + 7 (812) 297-86-03

Marina E. Dyakova, Candidate of Biological Sciences, Senior Researcher

2-4, Ligovsky Ave., St. Petersburg, 191036

Phone: + 7 (812) 297-86-03

marinadyakova@yandex.ruФГБУ «Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт фтизиопульмонологии» МЗ РФРоссияSt. Petersburg Research Institute of PhthisiopulmonologyRussian FederationФГБОУ ВО «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И. П. Павлова»; ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университет»РоссияPavlov First Saint Petersburg State Medical University; St. Petersburg UniversityRussian Federation202208112022100102229Copyright © Эсмедляева Д.С., Алексеева Н.П., Кирюхина Л.Д., Дьякова М.Е., 20222022Эсмедляева Д.С., Алексеева Н.П., Кирюхина Л.Д., Дьякова М.Е.Esmedlyaeva D.S., Alekseeva N.P., Kiryukhina L.D., Dyakova M.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.tibl-journal.com/jour/article/view/1681

Дисбаланс в системе матриксные металлопротеиназы (ММП) / ингибиторы приводит к деградации внеклеточного матрикса соединительной ткани и патологическому ремоделированию, формируя морфологическую основу для нарушений функции внешнего дыхания (ФВД).

Цель исследования

Цель исследования: изучить взаимосвязь показателей системы ММП/ингибиторы в крови с показателями вентиляционно-газообменных нарушений у пациентов с хронически текущим туберкулезом легких (ТЛ).

Материалы и методы

Материалы и методы. Обследованы больные с верифицированным диагнозом «туберкулема» (n = 45) и «фиброзно-кавернозный ТЛ» (n = 85). Всем пациентам проведены компьютерная томография органов грудной клетки, оценка ФВД. В сыворотке крови определяли концентрации ММП-1, -3, -8, -9 и их ингибиторов ТИМП-1 и α2-макроглобулина (МГ) методом ELISA (R&D Systems, Minneapolis, MN, USA). Для статистического анализа применяли Statistica 7.0 и модель ковариационного анализа, в которой в качестве факторов рассматривались диагноз и статус курения, а в качестве ковариат ‒ показатели ФВД.

Результаты

Результаты. У больных ТЛ концентрации ММП-9 и ММП-8 в крови коррелируют с объемом поражения легочной паренхимы при сравнении туберкулем и фибронзо-кавернозного туберкулеза, ММП-9 и ТИМП-1 ‒ с изменениями легочных объемов (R2 = 0,60 и 0,80; p = 0,001), ММП-8 ‒ с функциональными нарушениями газообмена (R2 = 0,60 и 0,80; p = 0,001). Изменения ММП-1, ММП-3 и α2-МГ (R2 = 0,60 и 0,80; p = 0,45) не коррелируют с объемом поражения легочной паренхимы и со снижением функции легких.

The imbalance in matrix metalloproteinase (MMP)/inhibitors system leads to degradation of extracellular matrix of connective tissue and pathological remodeling forming the morphological basis for respiratory dysfunction.

The objective

The objective: to study the relationship between parameters of MMP/inhibitors system in blood and parameters of ventilation and gas exchange disorders in patients with chronic pulmonary tuberculosis (PTB).

Subjects and Methods

Subjects and Methods. Patients with the verified diagnosis of tuberculoma (n = 45) and fibrous-cavernous pulmonary tuberculosis (n = 85) were examined. All patients underwent computed tomography of the chest and assessment of respiratory function. Serum concentrations of MMP-1, -3, -8, -9 and their inhibitors TIMP-1 and α2-macroglobulin (MG) were tested by ELISA (R&D Systems, Minneapolis, MN, USA). Statistica 7.0 and an ANCOVA model were used for statistical analysis which considered the diagnosis and smoking status as factors, and the respiratory function parameters were considered as covariates.

Results

Results. In pulmonary tuberculosis patients, the concentrations of MMP-9 and MMP-8 in the blood correlated with extension of lung parenchyma lesions when compared to tuberculomas and fibro-cavernous tuberculosis, MMP-9 and TIMP-1 with changes in lung volumes (R2 = 0.60 and 0.80; p = 0.001), and MMP-8 correlated with functional disorders of gas exchange (R2 = 0.60 and 0.80; p = 0.001). Changes in MMP-1, MMP-3, and α2-MG (R2 = 0.60 and 0.80; p = 0.45) did not correlate with extension of lung parenchymal lesions and decreased lung function.

биохимические маркерыматриксные металлопротеиназытуберкулез легкихфункция внешнего дыханияbiochemical markersmatrix metalloproteinasespulmonary tuberculosisrespiratory functionReferencesБоголюбова Г. М., Санковский А. А., Щербак И. Г. Способ инактивации α2-макроглобулина плазмы крови // Лабораторное дело. – 1988. – № 11. – С. 13-15.Bogolyubova G.M., Sankovskiy A.A., Scherbak I.G. Ways of inactivation of blood plasma α2-macroglobulin. Laboratornoye Delo, 1988, no. 11, pp. 13-15. (In Russ.)Гаврилов П. В., Баулин И. А., Лукина О. В. Стандартизованная интерпретация и контроль выявленных одиночных образований в легких по системе lung imaging reporting and data system (lung-rads™) // Медицинский альянс. – 2017. – № 3. – С. 17-27.Gavrilov P.V., Baulin I.A., Lukina O.V. Standardized interpretation and control of identified single lung nodule by the Lung Imaging Reporting and Data System (Lung-RADS ™). Meditsinsky Alyans, 2017, no. 3, pp. 17-27. (In Russ.)Зорин Н. А., Зорина В. Н., Зорина Р. М., Левченко В. Г. Универсальный регулятор – α2-макроглобулин // Клин. лаб. диагностика. – 2004. – № 11. – С. 18-21.Zorin N.A., Zorina V.N., Zorina R.M., Levchenko V.G. A2-macroglobulin as a universal regulator. Clin. Lab. Diagnostika, 2004, no. 11, pp. 18-21. (In Russ.)Albaiceta G., Gutierrez-Fernández A., García-Prieto E., Parra X., Astudillo A., Campestre C., Cabrera S., Lopez A., Fueyo A., Taboada F., López-Otin C. Absence or inhibition of matrix metalloproteinase-8 decreases ventilator-induced lung injury // Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. –2010. – Vol. 43, № 5. – P. 555-563. doi: 10.1165/rcmb.2009-0034Oс.Albaiceta G., Gutierrez-Fernández A., García-Prieto E., Parra X., Astudillo A., Campestre C., Cabrera S., Lopez A., Fueyo A., Taboada F., López-Otin C. Absence or inhibition of matrix metalloproteinase-8 decreases ventilator-induced lung injury. Am. J. Respir. Cell Mol. Biol., 2010, vol. 43, no. 5, pp. 555-563. doi: 10.1165/rcmb.2009-0034Oс.Bassiouni W., Ali M., Schulz R. Multifunctional intracellular matrix metalloproteinases: implications in disease // FEBS J. ‒ 2021. – Vol. 288, № 24. – P. 7162-7182. doi: 10.1111/febs.15701.Bassiouni W., Ali M., Schulz R. Multifunctional intracellular matrix metalloproteinases: implications in disease. FEBS J., 2021, vol. 288, no. 24, pp. 7162-7182. doi: 10.1111/febs.15701.Cane J., Mallia-Millanes B., Forrester D., Knox A., Bolton C., Johnson S. Matrix metalloproteinases -8 and -9 in the airways, blood and urine during exacerbations of COPD // COPD. ‒ 2016. – Vol. 13, № 1. ‒ P. 26-34. doi: 10.3109/15412555.2015.1043522.Cane J., Mallia-Millanes B., Forrester D., Knox A., Bolton C., Johnson S. Matrix metalloproteinases -8 and -9 in the airways, blood and urine during exacerbations of COPD. COPD, 2016, vol. 13, no. 1, pp. 26-34. doi: 10.3109/15412555.2015.1043522.Chushkin M., Ots O. Impaired pulmonary function after treatment for tuberculosis: the end of the disease? // J. Bras. Pneumol. ‒ 2017. – Vol. 43, № 1. ‒ P. 38-43. doi 10.1590/s1806-37562016000000053.Chushkin M., Ots O. Impaired pulmonary function after treatment for tuberculosis: the end of the disease? J. Bras. Pneumol., 2017, vol. 43, no. 1, pp. 38-43. doi 10.1590/s1806-37562016000000053.Crotty L. Shin S., Hwang J. Inflammatory diseases of the lung induced by conventional cigarette smoke // Chest. ‒ 2015. – Vol. 148, № 5. ‒ P. 1307-1322. doi: 10.1378/chest.15-0409.Crotty L. Shin S., Hwang J. Inflammatory diseases of the lung induced by conventional cigarette smoke. Chest, 2015, vol. 148, no. 5, pp. 1307-1322. doi: 10.1378/chest.15-0409.Devereux G., Steele S., Jagelman T., Fielding S., Muirhead R., Brady J., Grierson C., Brooker R., Winter J., Fardon T., McCormick J., Huang J. T., Miller D. An observational study of matrix metalloproteinase (MMP)-9 in cystic fibrosis // J. Cyst. Fibros. ‒ 2014. – Vol. 13. ‒ P. 557-563. doi.org/10.1016/j.jcf.2014.01.010.Devereux G., Steele S., Jagelman T., Fielding S., Muirhead R., Brady J., Grierson C., Brooker R., Winter J., Fardon T., McCormick J., Huang J.T., Miller D. An observational study of matrix metalloproteinase (MMP)-9 in cystic fibrosis. J. Cyst. Fibros., 2014, vol. 13, pp. 557-563. doi.org/10.1016/j.jcf.2014.01.010.Esmedljaeva D., Lavrova A., Belik V., Postnikov E. Identification of markers of acute inflammatory process in the pulmonary tuberculosis // ICIIBMS- (4th International Conference on Intelligent Informatics and Biomedical Sciences). ‒ 2019. ‒ Р. 313-314.Esmedljaeva D., Lavrova A., Belik V., Postnikov E. Identification of markers of acute inflammatory process in the pulmonary tuberculosis. ICIIBMS- (4th International Conference on Intelligent Informatics and Biomedical Sciences). 2019, pp. 313-314.Higashimoto Y., Iwata Т., Okada M., Satoh H., Fukuda K., Tohda Y. Serum biomarkers as predictors of lung function decline in chronic obstructive pulmonary disease // Respir. Medicine. ‒ 2009. – Vol. 103, № 8. ‒ P. 1231-1238. doi: 10.1016/j.rmed.2009.01.021.Higashimoto Y., Iwata Т., Okada M., Satoh H., Fukuda K., Tohda Y. Serum biomarkers as predictors of lung function decline in chronic obstructive pulmonary disease. Respir. Medicine, 2009, vol. 103, no. 8, pp. 1231-1238. doi: 10.1016/j.rmed.2009.01.021.Hrabec E., Strek M., Zieba M., Kwiatkowska S. Circulation level of matrix metalloproteinase-9 is correlated with disease severity in tuberculosis patients // Int. J. Tuberc. Lung Dis. ‒ 2002. – Vol. 6, № 8. ‒ P. 713-719.Hrabec E., Strek M., Zieba M., Kwiatkowska S. Circulation level of matrix metalloproteinase-9 is correlated with disease severity in tuberculosis patients. Int. J. Tuberc. Lung Dis., 2002, vol. 6, no. 8, pp. 713-719.Koo H., Hong Y., Lim M., Yim J., Kim W. Relationship between plasma matrix metalloproteinase levels, pulmonary function, bronchodilator response, and emphysema severity // Int. J. Chron. Obstruct Pulmon Dis. ‒ 2016. – Vol. 11. ‒ P. 1129-1137. doi: 10.2147/COPD.S103281.Koo H., Hong Y., Lim M., Yim J., Kim W. Relationship between plasma matrix metalloproteinase levels, pulmonary function, bronchodilator response, and emphysema severity. Int. J. Chron. Obstruct. Pulmon. Dis., 2016, vol. 11, pp. 1129-1137. doi: 10.2147/COPD.S103281.Miller M., Hankinson J., Brusasco V., Burgos F., Casaburi R., Coates A., Enright P., van der Grinten C., Gustafsson P., Jensen R., Macintyre N., McKay T., Pedersen O. , Pellegrino R., Viegi G., Wanger J. Standardisation of spirometry // Eur. Respir. J. ‒ 2005. – Vol. 26. ‒ P. 319-338. doi: 10.1183/09031936.05.00034805.Miller M., Hankinson J., Brusasco V., Burgos F., Casaburi R., Coates A., Enright P., van der Grinten C., Gustafsson P., Jensen R., Macintyre N., McKay T., Pedersen O., Pellegrino R., Viegi G., Wanger J. Standardisation of spirometry. Eur. Respir. J., 2005, vol. 26, pp. 319-338. doi: 10.1183/09031936.05.00034805.Ostridge K., Williams N., Kim V., Harden S., Bourne S., Coombs N., Elkington P., Estepar R., Washko G., Staples K., Wilkinson T. Distinct emphysema subtypes defined by quantitative CT analysis are associated with specific pulmonary matrix metalloproteinases // Respir Res. ‒2016. – Vol. 17, № 1. ‒ P. 92. doi: 10.1186/s12931-016-0402-z.Ostridge K., Williams N., Kim V., Harden S., Bourne S., Coombs N., Elkington P., Estepar R., Washko G., Staples K., Wilkinson T. Distinct emphysema subtypes defined by quantitative CT analysis are associated with specific pulmonary matrix metalloproteinases. Respir. Res., 2016, vol. 17, no. 1, pp. 92. doi: 10.1186/s12931-016-0402-z.Pellegrino R., Viegi G., Brusasco V., Crapo R. O., Burgos F., Casaburi R, Coates A, van der Grinten C., Gustafsson P., Hankinson J., Jensen R., Johnson D. C., MacIntyre N., McKay R., Miller M. R., Navajas D., Pedersen O. F., Wanger J. Interpretative strategies for lung function tests // Eur. Respir. J. – 2005. – Vol. 26, № 5. ‒ P. 948-968. doi: 10.1183/09031936.05.00035205.Pellegrino R., Viegi G., Brusasco V., Crapo R.O., Burgos F., Casaburi R., Coates A., van der Grinten C., Gustafsson P., Hankinson J., Jensen R., Johnson D.C., MacIntyre N., McKay R., Miller M.R., Navajas D., Pedersen O.F., Wanger J. Interpretative strategies for lung function tests. Eur. Respir. J., 2005, vol. 26, no. 5, pp. 948-968. doi: 10.1183/09031936.05.00035205.Pifferi M., Bush A., Caramella D., Maggi F., Peroni D., Boner A. Matrix metalloproteinases and airway remodeling and function in primary ciliary dyskinesia // Respir. Med. ‒ 2017. – Vol. 124. ‒ P. 49-56. doi.org/10.1016/j.rmed.2017.02.001.Pifferi M., Bush A., Caramella D., Maggi F., Peroni D., Boner A. Matrix metalloproteinases and airway remodeling and function in primary ciliary dyskinesia. Respir. Med., 2017, vol. 124, pp. 49-56. doi.org/10.1016/j.rmed.2017.02.001.Sabir N., Hussain T., Mangi M., Zhao D., Zhou X. Matrix metalloproteinases: Expression, regulation and role in the immunopathology of tuberculosis // Cell Prolif. ‒ 2019. – Vol. 52, № 4. ‒ P. 12649. doi: 10.1111/cpr.12649.Sabir N., Hussain T., Mangi M., Zhao D., Zhou X. Matrix metalloproteinases: Expression, regulation and role in the immunopathology of tuberculosis. Cell Prolif., 2019, vol. 52, no. 4, pp. 12649. doi: 10.1111/cpr.12649.Todd J. , Vinisko R., Liu Y.,Neely M., Overton R., Flaherty K., Noth I., Newby L., Lasky J., Olman M., Hesslinger C., Leonard T., Palmer S., Belperio J. Peripheral blood proteomic profiling of idiopathic pulmonary fibrosis biomarkers in the multicentre IPF-PRO Registry // Respir. Res. ‒ 2019. – Vol. 20, № 1. ‒ P. 227. doi: 10.1186/s12931-019-1190-z.Todd J. , Vinisko R., Liu Y.,Neely M., Overton R., Flaherty K., Noth I., Newby L., Lasky J., Olman M., Hesslinger C., Leonard T., Palmer S., Belperio J. Peripheral blood proteomic profiling of idiopathic pulmonary fibrosis biomarkers in the multicentre IPF-PRO Registry. Respir. Res., 2019, vol. 20, no. 1, pp. 227. doi: 10.1186/s12931-019-1190-z.Ugarte-Gil C., Elkington P., Gilman R., Coronel J., Tezera L., Bernabe-Ortiz A, Gotuzzo E., Friedland J., Moore D. Induced sputum MMP-1, -3 & -8 concentrations during treatment of tuberculosis // PloS One. ‒ 2013. – Vol. 8, № 4. doi: e61333.10.1371.Ugarte-Gil C., Elkington P., Gilman R., Coronel J., Tezera L., Bernabe-Ortiz A, Gotuzzo E., Friedland J., Moore D. Induced sputum MMP-1, -3 & -8 concentrations during treatment of tuberculosis. PloS One, 2013, vol. 8, no. 4. doi: e61333.10.1371.Wade J., Mortenson R., Irvin C. Physiologic evaluation of bullous emphysema // Chest. ‒ 1991. – Vol. 100, № 4. ‒ P. 1151-1154. doi: 10.1378/chest.100.4.1151.Wade J., Mortenson R., Irvin C. Physiologic evaluation of bullous emphysema. Chest, 1991, vol. 100, no. 4, pp. 1151-1154. doi: 10.1378/chest.100.4.1151.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.