Перейти к:
Матриксные металлопротеиназы-1, -13 и их тканевой ингибитор1-го типа при эндокринной офтальмопатии
https://doi.org/10.14341/probl9750
Полный текст:
Аннотация
Эффективная регенерация поврежденных при эндокринной офтальмопатии (ЭОП) мягких тканей орбиты требует координированного ремоделирования внеклеточного матрикса. Матриксные металлопротеиназы (ММРs) играют решающую роль в гомеостазе синтеза и деградации компонентов внеклеточного матрикса при различных физиологических и патологических состояниях. Их протеолитическая активность ингибируется тканевыми ингибиторами (TIMP). Биохимия фиброгенеза экстраокулярных мышц и ретробульбарной клетчатки при ЭОП изучена недостаточно.
Цель исследования — раскрытие некоторых биохимических механизмов фиброгенеза экстраокулярных мышц и ретробульбарной клетчатки при ЭОП.
Материал и методы. Под наблюдением находились 65 человек (130 глаз) в возрасте 43 (35–50) лет. Из них сформированы три группы: 32 пациента с ЭОП средней степени тяжести (основная группа), 18 пациентов с аутоиммунной патологией щитовидной железы без ЭОП (группа сравнения) и 15 здоровых лиц (контроль). Диагноз был выставлен на основании клинических, лабораторных и инструментальных данных. Проводилось комплексное офтальмологическое обследование; в крови определяли концентрации матриксных металлопротеиназ-1, -13 (MMP-1, -13), тканевого ингибитора металлопротеиназ-1 (TIMP-1), сульфатированных гликозаминогликанов (sGAG) и антител к рецептору тиреотропного гормона (АТ к рТТГ). Статистическая обработка данных осуществлялась в программе Statistica 10.0.
Результаты. Уровень ММР-13 был повышен у всех пациентов с ЭОП (р<0,05). В активную фазу ЭОП зафиксировано увеличение концентрации ММР-13 в 3,5 раза (р<0,001) и TIMP-1 в 1,17 раза (р>0,05) по сравнению с контролем. После пульс-терапии глюкокортикостероидами (ГКС) происходило снижение уровня ММР-13 на 48,6% (р<0,001), TIMP-1 на 2,7% (р<0,001) и АТ к рТТГ на 93% (р<0,001) по сравнению с активной ЭОП, но значения данных показателей превышали референсные границы контрольной группы (р>0,05). В неактивную фазу ЭОП, несмотря на повышенные показатели ММР-13, уровень TIMP-1 снижался до референсных значений контроля (р=0,533). Значимых различий по уровню ММР-1 в группах исследования не зафиксировано (р=0,865).
Заключение. Выявлен дисбаланс между продукцией ММР-13 и TIMP-1 в разные фазы активности ЭОП. Активная ЭОП характеризуется повышением уровней ММР-13 и TIMP-1 в сыворотке крови. Дисрегуляция ремоделирования межклеточного матрикса, возможно, лежит в основе развития фиброза экстраокулярных мышц и ретробульбарной клетчатки при ЭОП.
Ключевые слова
Для цитирования:
Таскина Е.С., Харинцева С.В. Матриксные металлопротеиназы-1, -13 и их тканевой ингибитор1-го типа при эндокринной офтальмопатии. Проблемы Эндокринологии. 2019;65(1):10-18. https://doi.org/10.14341/probl9750
For citation:
Taskina E.S., Kharintseva S.V. Matrix metalloproteinases-1, -13 and their tissue inhibitor-1 in endocrine ophthalmopathy. Problems of Endocrinology. 2019;65(1):10-18. https://doi.org/10.14341/probl9750
Эндокринная офтальмопатия (ЭОП) — хроническое заболевание орбиты, часто возникающее на фоне дисфункции щитовидной железы и характеризующееся аутоиммунным воспалением экстраокулярных мышц и/или ретробульбарной клетчатки с возможным последующим их фиброзированием [1, 2]. Исход ЭОП может характеризоваться ограничением объема движений глазных яблок с формированием стойкой диплопии, страбизма и экзофтальма [1]. В настоящее время биохимические процессы фиброгенеза в межклеточном матриксе экстраокулярных мышц и ретробульбарной клетчатки при ЭОП изучены недостаточно.
Ключевую роль в патогенезе ЭОП отводят активированным орбитальным фибробластам [3, 4]. Под влиянием антител к рецептору тиреотропного гормона (АТ к рТТГ), различных провоспалительных цитокинов и ростовых факторов эти клетки секретируют избыточное количество компонентов межклеточного матрикса, включающих коллаген, фибронектин, эластины и гликозаминогликаны [5, 6]. Гиперсекреция гликозаминогликанов приводит к связыванию молекул воды с формированием отека мягких ретробульбарных тканей и развитием характерных для ЭОП клинических проявлений [4, 6].
Известно, что матриксные металлопротеиназы (ММРs) играют решающую роль в процессе ремоделирования компонентов внеклеточного матрикса и развитии фиброза при различных воспалительных заболеваниях [7]. ММРs являются внеклеточными цинк-зависимыми протеолитическими ферментами, относящимися к группе катепсинов [7]. Описано более 20 энзимов, которые в зависимости от свойств и субстратной специфичности подразделяются на коллагеназы, стромелизины, желатиназы, матрилизины и мембраносвязанные ММРs [8]. Синтез ММРs регулируется в основном на уровне транскрипции, а их протеолитическая активность контролируется через активацию проферментов и взаимодействие с тканевыми ингибиторами металлопротеиназ-1 и -2 (TIMP-1, -2) [7, 8]. ММPs секретируются нормальными и трансформированными фибробластами, эпителиальными клетками, фагоцитами и лимфоцитами [7].
Формирование фиброза характеризуется изменением гомеостаза синтеза и деградации коллагена. ММР-1 (интерстициальная коллагеназа-1) и ММР-13 (коллагеназа-3) расщепляют коллагены типов 1–3, 7 и 10 [8]. Поэтому изменение концентрации и активности ММPs может играть важную роль в изменении метаболизма коллагена внеклеточного матрикса и инициировать развитие фиброза. Проблема влияния дисбаланса ММР-1, -13 и TIMP-1 на фиброгенез мягких ретробульбарных тканей при ЭОП остается актуальной.
Цель исследования — раскрытие некоторых биохимических механизмов фиброгенеза экстраокулярных мышц и ретробульбарной клетчатки при ЭОП.
Материал и методы
Дизайн исследования
Исследование было наблюдательным одноцентровым одномоментным контролируемым с параллельными группами: клинико-лабораторные показатели основной группы (пациенты с ЭОП) сопоставлялись с группой сравнения (аутоиммунная патология щитовидной железы без ЭОП) и контролем (здоровые лица). В ходе исследования основная группа была разделена на две подгруппы:
— пациенты с активной фазой ЭОП;
— пациенты с неактивной ЭОП в стадии фиброза экстраокулярных мышц и ретробульбарной клетчатки.
В подгруппе пациентов с активной фазой ЭОП было проведено наблюдательное проспективное исследование по оценке влияния пульс-терапии глюкокортикостероидами (ГКС) на клинико-лабораторные показатели активности ЭОП.
Критерии соответствия
В исследование включались пациенты с клинически, инструментально и лабораторно подтвержденной аутоиммунной патологией щитовидной железы и/или диагнозом ЭОП средней степени тяжести. Диагноз был верифицирован на основании консультации эндокринолога и офтальмолога, УЗИ щитовидной железы, КТ орбит (при ЭОП), а также определения уровня ТТГ и тироксина (Т4).
В контрольную группу входили лица, считавшие себя практически здоровыми, с нормальным психосоматическим состоянием, не принимающие лекарственные препараты на момент исследования и обследованные смежными специалистами в порядке диспансеризации.
Критерии исключения из исследования: болезни орбиты другой этиологии; тяжелая соматическая патология, препятствующая проведению дальнейшего исследования, онкологические заболевания, системные аутоиммунные заболевания, инфекционные заболевания, сахарный диабет, беременность и лактация.
Условия проведения
Исследование проведено на базе отделения офтальмологии ГУЗ «Краевая клиническая больница №1» и в лаборатории биохимии НИИ молекулярной медицины ФГБОУ ВО «Читинская государственная медицинская академия».
Продолжительность исследования
В исследование были включены пациенты, госпитализированные в отделение эндокринологии ГУЗ «Краевая клиническая больница №1» или обратившиеся в поликлинику ФГБОУ ВО «Читинская государственная медицинская академия» за период с 2016 по 2018 г.
У пациентов с неактивной ЭОП, а также у пациентов групп сравнения и контроля проводили комплексный офтальмологический осмотр и брали пробы венозной крови для однократного определения концентрации MMP-1, MMP-13, TIMP-1, сульфатированных гликозаминогликанов (sGAG) и АТ к рТТГ в сыворотке. Подгруппа пациентов с активной ЭОП имела два плановых визита, включающих оценку клинико-лабораторных показателей до и сразу после проведения пульс-терапии ГКС с интервалом в 2 мес.
Описание медицинского вмешательства
Комплексное офтальмологическое обследование включало сбор жалоб и анамнестических данных, осмотр органа зрения, экзофтальмометрию, визометрию, авторефрактометрию, тонометрию, биомикроскопию, непрямую офтальмоскопию, периметрию. По показаниям проводили пахиметрию, А-сканирование глазных яблок и оптическую когерентную томографию дисков зрительных нервов.
Материалом для исследования служила сыворотка венозной крови пациента. Кровь забирали в одно время суток (8:00 ч), натощак, в положении исследуемых сидя.
Основной исход исследования
Основными конечными точками исследования были концентрация ММР-1, ММР-13 и TIMP-1 в сыворотке крови и их связь с клиническими проявлениями ЭОП, а также с изменениями во время пульс-терапии глюкокортикостероидами (ГКС).
Дополнительные исходы исследования
Определяли наличие и силу корреляционных связей между концентрацией sGAG и уровнем ММР-1, ММР-13, TIMP-1 и АТ к рТТГ в сыворотке крови у пациентов с ЭОП, а также возможность использования концентрации sGAG в качестве дополнительного лабораторного критерия активности и тяжести ЭОП.
Анализ в подгруппах
В ходе исследования было сформировано три группы участников:
— в основную группу вошли пациенты с ЭОП средней степени тяжести разных фаз активности;
— в группу сравнения — пациенты с аутоиммунной патологией щитовидной железы без ЭОП;
— в контрольную группу — здоровые лица, сопоставимые по возрастным и гендерным параметрам.
В зависимости от активности аутоиммунного воспаления в орбите пациенты основной группы были распределены на две подгруппы:
— 1-я подгруппа — активная ЭОП;
— 2-я подгруппа — неактивная ЭОП в стадии фиброза глазодвигательных мышц и ретробульбарной клетчатки.
Критериями для распределения пациентов основной группы на подгруппы исследования служили стаж и степень активности ЭОП по шкале CAS (Сlinical Аctivity Score), а также состояние мягких ретробульбарных тканей по данным компьютерной томографии орбит (проптоз, толщина глазодвигательных мышц, рентгеновская плотность ретробульбарной клетчатки и глазодвигательных мышц).
Методы регистрации исходов
Степень тяжести ЭОП верифицировали по классификации NOSPECS, рекомендуемой Европейской группой исследователей орбитопатии Грейвса (EUGOGO), которая включала легкую, среднюю и тяжелую формы. Активность заболевания оценивали по шкале CAS в баллах, выделяя неактивную (CAS <3) и активную (CAS ≥3) фазы ЭОП [1, 9].
Уровень MMP-1, MMP-13 и TIMP-1 в сыворотке крови определяли методом твердофазного иммуноферментного анализа с использованием реактивов фирмы «Cloud-Clone Corp.» (США), чувствительность: 0,059 нг/мл для MMP-1 и TIMP-1 и12,1 пг/мл для MMP-13. Для определения уровня sGAG в сыворотке использовали реактивы фирмы «EURO Diagnostica AD» (Швеция), диапазон измерений: 1,4–400 мкг/мл. Уровень АТ к рТТГ определяли с помощью конкурентного иммуноферментного анализа с использованием реактивов фирмы «MEDIPAN GMBH» (Германия). Границы нормы для АТ к рТТГ: ≤1,5 мЕд/л.
Этическая экспертиза
Проведение исследования было одобрено Локальным этическим комитетом ФГБОУ ВО «Читинская государственная медицинская академия» Минздрава России (протокол №81 от 28.10.16).
Статистический анализ
Для статистического анализа использовалась программа Statistica 10.0 («StatSoft Inc.», США). Перед началом анализа вариационные ряды тестировали на нормальность распределения при помощи критериев Колмогорова—Смирнова и Шапиро—Уилка. Поскольку в исследуемых группах признаки имели распределение, отличное от нормального, для каждого показателя вычисляли медиану и интерквартильный размах (Ме [Q25; Q75]). Для оценки статистической значимости различий при сравнении числовых данных двух независимых групп использовали U-критерий Манна—Уитни, при сравнении двух зависимых групп применялся Т-критерий Вилкоксона, а при числе выборок более двух — Н-критерий Краскела—Уоллиса. Анализ статистической значимости различий клинико-лабораторных показателей проведен с помощью критерия χ2 Пирсона с поправкой Йейтса. Вычислялось отношение шансов и рисков развития активной формы ЭОП при повышении концентрации биохимических показателей в сыворотке. Для оценки взаимосвязи между показателями рассчитывали коэффициент ранговой корреляции Спирмена. Критический уровень значимости при проверке статистических гипотез в данном исследовании принимался при р<0,05.
Результаты
Объекты (участники) исследования
Все включенные в исследование пациенты были разделены на группу сравнения с аутоиммунной патологией щитовидной железы без ЭОП (n=18) и основную группу с ЭОП средней степени тяжести разных фаз активности (n=32).
В зависимости от фазы активности ЭОП пациенты основной группы были распределены на две подгруппы. 1-я подгруппа представлена 15 пациентами с активной ЭОП в возрасте 46 (35–52) лет с анамнезом заболевания менее 6 мес и признаками отека и инфильтрации мягких ретробульбарных тканей по данным компьютерной томографии орбит. Эта подгруппа была разделена на группу А, в которую вошли 15 пациентов с активной ЭОП до проведения пульс-терапии ГКС, и группу В — 15 пациентов с неактивной ЭОП сразу после курса пульс-терапии ГКС (суммарная нагрузочная доза 6–8 мг метилпреднизолона). 2-ю подгруппу составили 17 пациентов в возрасте 46 лет (35–51 год) с неактивной ЭОП в стадии фиброза глазодвигательных мышц и ретробульбарной клетчатки и анамнезом заболевания более 18 мес (табл. 1).
Таблица 1. Стаж и активность эндокринной офтальмопатии (Ме [Q25; Q75])
Показатель |
Основная группа |
||
активная ЭОП |
неактивная ЭОП (n=17) |
||
группа А до лечения ГКС (n=15) |
группа В после лечения ГКС (n=15) |
||
Стаж ЭОП, месяцы |
3 [3; 5] |
5 [5; 6] |
24 [19; 25] |
Активность ЭОП по шкале CAS (0–7)1, баллы |
4 [4; 5] |
2 [2; 3] |
1 [0; 2] |
Примечание. Здесь и в табл. 2, 3: n — количество наблюдений в группах; Ме [Q25; Q75] — медиана (интерквартильный размах в виде 0,25 и 0,75 квартилей); 1CAS (Clinical Activity Score) — шкала клинической активности эндокринной офтальмопатии.
Основные результаты исследования
Уровень АТ к рТТГ был значимо (р<0,05) выше при всех фазах активности ЭОП, чем в группах сравнения и контроля (табл. 2). У 100% пациентов с активной стадией ЭОП (CAS ≥3) титр АТ к рТТГ был выше или равен 1,5 мЕд/л. У 15% пациентов с неактивной стадией ЭОП (CAS <3) результаты определения АТ к рТТГ были ложнопозитивными (χ2=33,03; р<0,001). Выявлена прямая сильная корреляционная связь (r=0,77) между титром АТ к рТТГ выше или равным 1,5 мЕд/л и активностью ЭОП (р<0,001) (табл. 3).
Таблица 2. Динамика уровня антител к рецептору тиреотропного гормона, сульфатированных гликозаминогликанов, матриксных металлопротеиназ-1, -13 и тканевого ингибитора-1 в группах, (Ме [Q25; Q75])
Показатель |
Контроль (n=15) |
Группа сравнения (n=18) |
Основная группа |
||
активная ЭОП |
неактивная ЭОП (n=15) |
||||
до лечения ГКС (n=15) |
после лечения ГКС (n=15) |
||||
Концентрация АТ к рТТГ, мЕд/л |
0,01 [0; 0,27] |
0,1 [0; 0,3] р=0,5387 |
16,9 [7,78; 24,4] р<0,001 р1<0,001 |
1,16 [0,16; 6,33] р<0,05 р1<0,05 р2<0,001 |
0,51 [0,25; 0,82]р<0,001 р1<0,001 р3<0,001 р4=0,597 р5<0,001 |
Концентрация sGAG,мкг/мл |
11,74 [7,2; 15,5] |
19,7 [13,3; 25,2] р<0,05 |
25,6 [21,5; 33,3] р<0,001 р1<0,05 |
30,77 [16,3; 32,05] р<0,001 р1<0,05 р2=0,609 |
29,06 [22,35; 35,04] р<0,001 р1<0,05 р3=0,597 р4=0,558 р5<0,05 |
Концентрация MMP-1,нг/мл |
2,89 [2,58; 3,64] |
2,94 [2,78; 3,4] р=0,745 |
3,02 [2,79; 3,62] р=0,619 р1=0,492 |
2,8 [2,57; 3,65] р=0,648 р1=0,448 р2=0,57 |
2,93 [2,45; 3,29]р=0,558 р1=0,338 р3=0,206 р4=0,879 р5=0,865 |
Концентрация MMP-13,нг/мл |
21,3 [17,6; 27,5] |
24,8 [17,6; 29,7] р=0,856 |
73,7 [61,6; 92,4] р<0,001 р1<0,001 |
37,9 [20,9; 52,8] р<0,05 р1<0,001 р2<0,001 |
42,9 [18,7; 50,6] р<0,05 р1<0,05 р3<0,001 р4=0,6778 р5<0,001 |
Концентрация ТIМP-1,нг/мл |
101,03 [93,5; 111,03] |
108,9 [102,4; 119,32] р=0,071 |
118,35 [106,15; 165,7] р<0,05 р1<0,05 |
115,1 [109,05; 134,6] р<0,05 р1<0,05 р2=0,733 |
103,6 [94,1; 112,04] р=0,533 р1=0,255 р3<0,05 р4<0,05 р5<0,05 |
Примечание. p — статистическая значимость при сравнении с контролем; р1 — статистическая значимость при сравнении с группой cравнения; р2 — статистическая значимость в группе с активной ЭОП до и после пульс-терапии ГКС; р3 — статистическая значимость между активной ЭОП до пульс-терапии ГКС и неактивной ЭОП в стадии фиброза; р4 — статистическая значимость между активной ЭОП после пульс-терапии ГКС и неактивной;р5 — статистическая значимость при сравнении всех выборок.
Таблица 3. Результаты корреляционного анализа клинико-лабораторных показателей эндокринной офтальмопатии
Коррелирующий признак |
Показатель корреляции |
|
коэффициенткорреляции, r |
уровеньзначимости, p |
|
Концентрация АТ к рТТГ ≥1,5 мЕд/л и CAS ≥3 |
0,77 |
<0,001 |
Концентрация АТ к рТТГ и ММР-13 |
0,65 |
<0,001 |
Концентрация АТ к рТТГ и TIMP-1 |
0,35 |
<0,001 |
Концентрация АТ к рТТГ и sGAG |
0,43 |
<0,05 |
Концентрация ММР-13 и TIMP-1 |
0,33 |
<0,05 |
Концентрация ММР-13 >60 нг/мл и CAS ≥3 |
0,76 |
<0,001 |
Концентрация TIMP-1 >105 нг/мл и CAS ≥3 |
0,49 |
<0,001 |
Концентрация ММР-13 >60 нг/мл, TIMP-1 >105 нг/мл и CAS ≥3 |
0,80 |
<0,001 |
Концентрация ММР-13 >60 нг/мл, TIMP-1 >105 нг/мл и АТ к рТТГ ≥1,5 мЕд/л |
0,76 |
<0,001 |
Концентрация sGAG и ММР-13 |
0,37 |
<0,001 |
Значимых различий по уровню ММР-1 в группах исследования не зафиксировано (р=0,865). Однако в активную фазу ЭОП выявлено увеличение концентрации ММР-13 в 3,5 раза (р<0,001) и TIMP-1 в 1,17 раза (р>0,05) по сравнению с контрольной группой (см. табл. 2). При этом данные показатели имели слабые прямые корреляционные связи (r=0,33; р<0,001) (см. табл. 3).
После пульс-терапии ГКС происходило снижение ММР-13 на 48,6% (р<0,001) и АТ к рТТГ на 93% (р<0,001) по сравнению с активной фазой ЭОП, но значения данных показателей превышали референсные границы контрольной группы (р>0,05). Уровень TIMP-1 у пациентов с активной ЭОП до и после лечения значимо не различался (р>0,05) (см. табл. 2).
При этом в неактивную ЭОП в стадии фиброза уровень ММР-13 оставался в 2 раза выше, чем в контрольной группе, и не отличался от его уровня у пациентов после пульс-терапии ГКС (р=0,6778). У пациентов с неактивной ЭОП в стадии фиброза уровень TIMP-1 вернулся к референсным границам контрольной группы (р=0,255) (см. табл. 2).
Выявлены прямые связи средней силы (r=0,65) между содержанием ММР-13 и АТ к рТТГ (р<0,001), а также слабые связи (r=0,35) между содержанием TIMP-1 и АТ к рТТГ в группах исследования (р<0,001) (см. табл. 3).
Доля пациентов с активной стадией ЭОП и уровнем ММР-13 >60 нг/мл и TIMP-1 >105 нг/мл составила 88%, а с неактивной стадией ЭОП и уровнем ММР-13 ≤60 нг/мл и TIMP-1 ≤105 нг/мл — 93% (χ2=63,07; р<0,001). При этом выявлена прямая сильная связь (r=0,8; р<0,001) между уровнем ММР-13 >60 нг/мл и TIMP-1 >105 нг/мл и активностью ЭОП (CAS≥3). Также обнаружена прямая сильная связь (r=0,76; р<0,001) между уровнем ММР-13 >60 нг/мл и TIMP-1 >105 нг/мл и уровнем АТ к рТТГ≥1,5 мЕд/л (см. табл. 3).
У пациентов c концентрацией ММР-13 >60 нг/мл и TIMP-1>105 нг/мл относительный риск возникновения активной ЭОП был равен 18,3 (95% ДИ, 4,65–72,13). Отношение шансов развития активной фазы заболевания составило 105 (95% ДИ, 15,9–690,8).
Дополнительные результаты исследования
У всех пациентов с ЭОП независимо от фазы активности концентрация sGAG в сыворотке крови была значимо выше, чем в группе контроля (р<0,001). Также отмечено повышение уровня sGAG в группе сравнения в 1,7 раза по сравнению с контролем (р<0,05) (см. табл. 2).
Значимых различий по уровню sGAG в сыворотке до и после пульс-терапии ГКС не зафиксировано (р>0,05) (см. табл. 2).
Повышение уровня sGAG прямо и слабо связано с увеличением концентрации ММР-13 (r=0,43; p<0,001) и титра АТ к рТТГ (r=0,43; p<0,05). Зависимости между уровнями sGAG и TIMP-1 не обнаружено (r=0,20; p=0,074) (cм. табл. 3).
Нежелательные явления
Нежелательных явлений в настоящем исследовании не наблюдалось.
Обсуждение
Резюме основного результата исследования
Нами выявлен дисбаланс в продукции ММР-13 и TIMP-1 в разные фазы активности ЭОП. Уровень ММР-13 был повышен у всех пациентов с ЭОП (р<0,05), но максимальное значение зафиксировано в активную фазу (р<0,001). Содержание TIMP-1 в сыворотке крови в активную фазу ЭОП также повышалось (р<0,05). Однако в неактивную фазу ЭОП в стадии фиброза мягких ретробульбарных тканей, несмотря на повышенный показатель ММР-13, уровень TIMP-1 снижался до референсных значений контрольной группы (р=0,533).
Итогом исследования явилась идентификация дополнительного лабораторного диагностического маркера, концентрация ММР-13 >60 нг/мл и TIMP-1 >105 нг/мл в сыворотке крови характеризует активную ЭОП средней степени тяжести.
По уровню ММР-1 группы исследования практически не различались (р=0,865).
Одним из возможных механизмов профибротического влияния пульс-терапии ГКС на мягкие ретробульбарные ткани при ЭОП является дисбаланс между ММР-13 и TIMP-1, при котором на фоне подавления чрезмерной экспрессии ММР-13 содержание TIMP-1 в сыворотке остается повышенным. Более того, после пульс-терапии ГКС длительно сохранялась повышенная концентрация sGAG в сыворотке, что может указывать на продолжающуюся деструкцию внеклеточного матрикса и активацию орбитальных фибробластов.
Обсуждение основного результата исследования
Орбитальные фибробласты играют важную роль в процессе ремоделирования и развития фиброза мягких ретробульбарных тканей при ЭОП [4]. Активируясь, они избыточно синтезируют компоненты межклеточного матрикса, в частности гликозаминогликаны, которые представляют собой линейные полианионные гетерополисахариды, включающие хондроитинсульфат, дерматансульфат, гепарансульфат, гепарин, кератансульфат и гиалуроновую кислоту [10]. Цепи этих макромолекул, за исключением гиалуроновой кислоты, ковалентно присоединены к белкам ядра, образуя протеогликаны, которые являются элементами клеточной мембраны, внутриклеточных гранул, а также основного вещества соединительной ткани, формирующей межклеточный матрикс [10].
Аутоиммунное воспаление в орбите при ЭОП приводит к усилению катаболизма внеклеточного матрикса с увеличением концентрации вышеуказанных макромолекул в сыворотке крови и усилением их экскреции с мочой в виде олигосахаридов [10]. Некоторые авторы [11] рассматривают экскрецию sGAG с мочой как маркер активности инфильтративного процесса в орбите при ЭОП. Известно, что уровень sGAG в сыворотке характеризует состояние обмена протеогликанов и позволяет косвенно судить о степени деструкции соединительной ткани при различных заболеваниях [12]. Согласно нашим данным, уровень sGAG в сыворотке не является специфическим критерием активности ЭОП, поскольку он повышен при всех фазах активности заболевания. Тем не менее данный показатель можно использовать для оценки степени деструкции межклеточного матрикса в орбите и эффективности лечения ЭОП.
ММРs являются ключевыми ферментами метаболизма компонентов соединительной ткани, участвующими в различных физиологических и патологических процессах морфогенеза, резорбции и ремоделирования тканей, требующих миграции, адгезии и дифференцировки клеток [7, 8]. Синтез ММРs контролируется цитокинами (интерлейкином-1β, фактором некроза опухолей-α, интерлейкином-6) и ростовыми факторами (фактором роста фибробластов, эпидермальным фактором роста, тромбоцитарным фактором роста) [8]. Гепарин, глюкокортикостероиды, эстрогены и прогестерон способны подавлять избыточную секрецию ММРs [8].
Активация ММРs является одним из ведущих механизмов развития заболеваний с дисплазией соединительной ткани [13]. Кроме того, ММРs рассматривают как сывороточные маркеры фиброза. Так, например, хронический гепатит, трансформирующийся в цирроз, характеризуется повышением активности ММРs и холестазом [13]. Содержание ММРs и их тканевых ингибиторов определяют при различных формах ИБС для создания той или иной модели ремоделирования левого желудочка [14].
Недавно показано, что TIMP-1 и TIMP-2 выполняют роль факторов роста, стимулируя рост фибробластов и избыточный синтез коллагена [15, 16]. Более того, ингибирующее влияние TIMP на процессы протеолиза коллагена и гликозаминогликанов, возможно, замедляет утилизацию поврежденных компонентов внеклеточного матрикса и тормозит фиброзирование тканей [14].
Наши данные о дисбалансе ММР-13 и TIMP-1 при ЭОП сопоставимы с результатами других исследований. J. Myśliwiec и соавт. [17] не нашли изменений концентрации ММР-2, но зафиксировали значительное повышение уровня ММР-9 у пациентов с активной ЭОП; после терапии ГКС этот показатель снижался. Уровень TIMP-1 оставался высоким до и после лечения. H. Кim и соавт. [18] отметили, что ГКС не ингибируют индуцированную интерлейкином-1β продукцию TIMP-1 при ЭОП.
Однако другие авторы [19, 20] показали, что сверхэкспрессия ММР-1 и ММР-13 стимулирует миграцию и дифференцировку миобластов в процессе репарации мышечной ткани при травмах. Поэтому значительное повышение уровня ММР-13 при активной ЭОП, возможно, необходимо для регенерации экстраокулярных мышц после повреждающего воздействия оксидативного стресса и аутоиммунного воспаления.
Таким образом, хроническое аутоиммунное воспаление при ЭОП приводит к повышенной деструкции мягких ретробульбарных тканей. Необходимость утилизации разрушенных и вновь синтезированных компонентов соединительной ткани, возможно, приводит к повышению уровня ММР-13 в активную фазу заболевания. Однако чрезмерная деградация коллагена под действием ММРs может стать триггером нерегулируемого синтеза компонентов межклеточного матрикса орбитальными фибробластами с последующим развитием фиброза. Поэтому повышение уровня TIMP-1 в острую фазу воспаления в орбите может быть компенсаторной реакцией. После пульс-терапии возникает дисбаланс в системе фермент — тканевой ингибитор, поскольку ГКС не способны ингибировать продукцию TIMP-1 при ЭОП [18]. Так, на фоне повышенного уровня TIMP-1 происходит выраженное снижение содержания MMP-13. Высокий уровень TIMP-1 может замедлять утилизацию поврежденных компонентов внеклеточного матрикса, а также дополнительно активировать орбитальные фибробласты [14–16]. Эти нарушения процессов ремоделирования межклеточного матрикса после проведения пульс-терапии ГКС, возможно, запускают фиброгенез экстраокулярных мышц и ретробульбарной клетчатки при ЭОП. В неактивную фазу ЭОП, в стадии фиброза, концентрация MMP-13 остается умеренно высокой, тогда как содержание TIMP-1 достигает референсных значений контрольной группы. В эту фазу преобладают деструктивные процессы, приводящие к хронической активации орбитальных фибробластов и синтезу компонентов внеклеточного матрикса. Такое предположение подтверждается результатами настоящего исследования, показавшего сохранение высокого уровня sGAG у пациентов с неактивной фазой ЭОП в стадии фиброза.
Ограничения исследования
К ограничениям исследования относится изучение концентрации MMP-1, MMP-13, TIMP-1 и sGAG в сыворотке крови только у пациентов со средней степенью тяжести ЭОП. Изучение динамики данных показателей у пациентов с разными степенями тяжести ЭОП позволит более точно определить пороговую концентрацию данных биохимических показателей в сыворотке, характеризующую активное аутоиммунное воспаление в орбите.
Заключение
При ЭОП существует дисбаланс в системе матриксные металлопротеиназы — тканевой ингибитор металлопротеиназ в разные фазы активности аутоиммунного воспаления.
Активная ЭОП характеризуется повышением содержания ММР-13 в 3,5 раза и TIMP-1 в 1,17 раза (р<0,05). Эти показатели напрямую коррелируют с титром АТ к рТТГ и активностью ЭОП по шкале CAS (р<0,001). Диагностический критерий активности ЭОП включает концентрации ММР-13 и TIMP-1 в сыворотке крови. Активная фаза ЭОП характеризуется уровнем ММР-13 >60 нг/мл и TIMP-1 >105 нг/мл.
Пульс-терапия ГКС, помимо выраженного иммуносупрессивного действия (снижение АТ к рТТГ на 93%), возможно, оказывает профибротическое влияние на мягкие ретробульбарные ткани, что проявляется дисбалансом между ММР-13 и TIMP-1. Высокий уровень TIMP-1 может замедлять утилизацию разрушенных компонентов внеклеточного матрикса и стимулировать орбитальные фибробласты к пролиферации и продукции таких компонентов. Более того, уровень sGAG в сыворотке крови, косвенно характеризующий степень деструкции соединительной ткани и синтетическую функцию орбитальных фибробластов, после пульс-терапии ГКС не снижался. Данные биохимические показатели могут использоваться у пациентов с активной ЭОП для контроля лечения и подбора индивидуальной дозы ГКС.
У пациентов с неактивной ЭОП в стадии фиброза уровень ММР-13 оставался в 2 раза выше, чем в контрольной группе, и не отличался от уровня у пациентов после пульс-терапии ГКС. Концентрация TIMP-1 у лиц данной группы нормализовалась.
Дополнительная информация
Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.
Источник финансирования. Исследование проведено при финансовой поддержке ФГБОУ ВО «Читинская государственная медицинская академия» Минздрава России.
Участие авторов: Е.С. Таскина — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материалов, анализ полученных данных, написание текста; С.В. Харинцева — концепция и дизайн исследования, анализ полученных данных, редактирование. Оба автора внесли существенный вклад в проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией.
Список литературы
1. Дедов И.И., Мельниченко Г.А., Свириденко Н.Ю., и др. Федеральные клинические рекомендации по диагностике и лечению эндокринной офтальмопатии при аутоиммунной патологии щитовидной железы. // Проблемы Эндокринологии. — 2015. — Т. 61. — № 1. — С. 61-74. [Dedov II, Melnichenko GA, Sviridenko NYu, et al. Federal clinical recommendations on diagnostics and treatment of endocrine ophthalmopathy associated with autoimmune thyroid pathology. Problems of Endocrinology. 2015;61(1):61-74. (In Russ.)]. doi: https://doi.org/10.14341/probl201561161-74
2. Петунина Н.А., Трухина Л.В., Мартиросян Н.С. Эндокринная офтальмопатия: современный взгляд. // Проблемы Эндокринологии. — 2012. — Т. 58. — № 6. — C. 24-32. [Petunina NA, Trukhina LV, Martirosyan NS. Endocrine ophthalmopathy: state-of-the-art approaches. Problems of Endocrinology. 2012;58(6):24-32. (In Russ.)]. doi: https://doi.org/10.14341/probl201258624-32
3. Таскина Е.С., Харинцева С.В., Харинцев В.В. Современные представления о патогенезе повреждения глазодвигательных мышц и ретробульбарной клетчатки при эндокринной офтальмопатии. // Забайкальский Медицинский Вестник. — 2017. — № 2. — С. 175-184. [Taskina ES, Kharintseva SV, Kharintsev VV. Current insights into the pathogenesis of the extraocular muscles and retrobulbar tissue impairments in endocrine ophthalmopathy. Zabaykal’skiy Meditsinskiy Vestnik. 2017;(2):175-184. (In Russ.)].
4. Dik WA, Virakul S, Van Steensel L. Current perspectives on the role of orbital fibroblasts in the pathogenesis of graves’ ophthalmopathy. Exp Eye Res. 2016;142:83-91. doi: https://doi.org/10.1016/j.exer.2015.02.007
5. Харинцев В.В., Серебрякова О.В., Серкин Д.М., и др. Роль некоторых про- и противовоспалительных цитокинов в течении эндокринной офтальмопатии. // Забайкальский Медицинский Вестник. — 2016. — № 2. — С. 33-40. [Kharintsev VV, Serebryakova OV, Serkin DM, et al. The role of some pro- and anti-inflammatory cytokines in the course of endocrine ophthalmopathy. Zabaykal’skiy Meditsinskiy Vestnik. 2016;2:33-40. (In Russ.)].
6. Bahn RS. Current insights into the pathogenesis of graves’ ophthalmopathy. Horm Metab Res. 2015;47(10):773-778. doi: https://doi.org/10.1055/s-0035-1555762
7. Apte SS, Parks WC. Metalloproteinases: a parade of functions in matrix biology and an outlook for the future. Matrix Biol. 2015;44-46:1-6. doi: https://doi.org/10.1016/j.matbio.2015.04.005
8. Шадрина А.С., Плиева Я.З., Кушлинский Д.Н., и др. Классификация, регуляция активности, генетический полиморфизм матриксных металлопротеиназ в норме и при патологии. // Альманах Клинической Медицины. — 2017. — Т. 45. — № 4. — С. 266-279. [Shadrina AS, Plieva YaZ, Kushlinsky DN, et al. Classification, regulation of activity, genetic polymorphism of matrix metalloproteinases in norm and in pathology. Almanac of Clinical Medicine. 2017;45(4):266-279. (In Russ.)]. doi: https://doi.org/10.18786/2072-0505-2017-45-4-266-279
9. Bartalena L, Baldeschi L, Boboridis K, et al. The 2016 European thyroid association/European group on graves’ orbitopathy guidelines for the management of graves’ orbitopathy. Eur Thyroid J. 2016;5(1):9-26. doi: https://doi.org/10.1159/000443828
10. Krieger CC, Gershengorn MC. A modified ELISA accurately feasures secretion of high molecular weight hyaluronan (HA) by graves’ disease orbital cells. Endocrinology. 2014;155(2):627-634. doi: https://doi.org/10.1210/en.2013-1890
11. Krieger CC, Neumann S, Place Rf, et al. Bidirectional TSH and IGF-1 receptor cross talk mediates stimulation of hyaluronan secretion by graves’ disease immunoglobins. J Clin Endocrinol Metab. 2015;100(3):1071-1077. doi: https://doi.org/10.1210/jc.2014-3566
12. Суфияров И.Ф., Хасанов А.Г., Нуртдинов М.А., и др. Высокий уровень гликозаминогликанов сыворотки крови как независимый предиктор развития спаечной болезни брюшины. // Креативная Хирургия и Онкология. — 2017. — Т. 7. — № 2. — С. 48-53. [Sufiyarov IF, Khasanov AG, Nurtdinov MA, et al. High level of glycosaminoglycans of blood serumas an independent predictor of the developing peritoneum adhesive disease. Creative Surgery and Oncology. 2017;7(2):48-53. (In Russ.)]. doi: https://doi.org/10.24060/2076-3093-2017-7-2-48-53
13. Рогова Л.Н., Шестернина Н.В., Замечник Т.В., Фастова И.А. Матриксные металлопротеиназы, их роль в физиологических и патологических процессах (обзор). // Вестник Новых Медицинских Технологий. — 2011. — Т. 18. — № 2 — С. 86-89. [Rogova LN, Shesternina NV, Zamechnik TV, Fastova IA. Matrix metalloproteinases, their role in physiological and pathological processes (review). Bulletin of New Medical Technologies. 2011; 18(2):86-89. (In Russ.)].
14. Говорин А.В., Рацина Е.В., Соколова Н.А. Изменения показателей матриксных металлопротеиназ и их тканевых ингибиторов при различных формах ишемической болезни сердца. // Сибирский Медицинский Журнал. — 2014. — Т. 124. — № 1. — C. 27-32. [Govorin AV, Ratsina EV, Sokolova NA. Changes in matrix metalloproteinases and their tissue inhibitors in different forms of ischemic heart disease. Siberian Medical Journal. 2014;124(1):27-32. (In Russ.)].
15. Arpino V, Brock M, Gill SE. The role of timps in regulation of extracellular matrix proteolysis. Matrix Biol. 2015;44-46:247-254. doi: https://doi.org/10.1016/j.matbio.2015.03.005
16. Brew K, Nagase H. The tissue inhibitors of metalloproteinases (TIMPS): an ancient family with structural and functional diversity. Biochim Biophys Acta. 2010;1803(1):55-71. doi: https://doi.org/10.1016/j.bbamcr.2010.01.003
17. Myśliwiec J, Adamczyk M, Pawłowski P, et al. Serum gelatinases (MMP-2 and MMP-9) and VCAM-1 as a guideline in a therapeutic approach in Graves' ophthalmopathy. Endokrynol Pol. 2007; 58(2):105-109.
18. Kim H, Choi YH, Park SJ, et al. Antifibrotic effect of pirfenidone on orbital fibroblasts of patients with thyroid-associated ophthalmopathy by decreasing TIMP-1 and collagen levels. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2010;51(6):3061-3066. doi: https://doi.org/10.1167/iovs.09-4257
19. Lei H, Leong D, Smith LR, Barton ER. Matrix metalloproteinase-13 is a new contributor to skeletal muscle regeneration and critical for myoblast migration. Am J Physiol Cell Physiol. 2013;305(5):C529-C538. doi: https://doi.org/10.1152/ajpcell.00051.2013
20. Wang W, Pan H, Murray K, et al. Matrix metalloproteinase-1 promotes muscle cell migration and differentiation. Am J Pathol. 2009;174(2):541-549. doi: https://doi.org/10.2353/ajpath.2009.080509
Об авторах
Елизавета Сергеевна ТаскинаРоссия
Очный аспирант кафедры офтальмологии
Светлана Владимировна Харинцева
Россия
д.м.н., профессор
Дополнительные файлы
Рецензия
Для цитирования:
Таскина Е.С., Харинцева С.В. Матриксные металлопротеиназы-1, -13 и их тканевой ингибитор1-го типа при эндокринной офтальмопатии. Проблемы Эндокринологии. 2019;65(1):10-18. https://doi.org/10.14341/probl9750
For citation:
Taskina E.S., Kharintseva S.V. Matrix metalloproteinases-1, -13 and their tissue inhibitor-1 in endocrine ophthalmopathy. Problems of Endocrinology. 2019;65(1):10-18. https://doi.org/10.14341/probl9750

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License (CC BY-NC-ND 4.0).