ИММУНОГИСТОХИМИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ФЕРМЕНТОВ МЕЖКЛЕТОЧНОГО МАТРИКСА В СЛИЗИСТОЙ ОБОЛОЧКЕ НОСА ЛЮДЕЙ С ХРОНИЧЕСКИМ ТАБАКОКУРЕНИЕМ В АНАМНЕЗЕ

IMMUNOHISTOCHEMICAL ACTIVITY OF ENZYMES OF THE EXTRACELLULAR MATRIX IN NASAL MUCOSA OF PEOPLE WITH CHRONIC SMOKING HISTORY

Yulia Lepeiko

laboratory assistant at Central research laboratory of the Pacific state medical University,

Russia, Vladivostok

Evgenyi Gilifanov

the candidate of medical sciences, associate Professor of the Department of otorhinolaryngology and ophthalmology of the Pacific state medical University,

Russia, Vladivostok

Inessa Duizen

dr. med.Sciences, Professor, leading researcher of CSRL of the Pacific state medical University,

Russia, Vladivostok

АННОТАЦИЯ

Данное исследование посвящено изучению активности ММР9 (матриксная металлопротеиназа 9 типа) и TIMP2 (тканевой ингибитор матриксных металлопротеиназ 2 типа) в слизистой оболочке носа людей с длительным табакокурением в анамнезе. Установлено, что в группе курильщиков происходит значительное увеличение активности ММР9 и площади, занимаемой межклеточным ферментом. Изменение активности тканевого ингибитора ММР9 (TIMP2), демонстрирует при длительном табакокурении противоположную динамику. Поэтому, базируясь на известных к настоящему времени данных о молекулярных механизмах регулирования активности матриксных металлопротеиназ, можно считать, что фармакологическое воздействие на данную ферментную систему позволит обеспечить профилактику и лечение грубых морфо-функциональных расстройств слизистой оболочки носа, неизменно встречающихся у курильщиков.

ABSTRACT

This study focuses on the study of activity ММР9 and TIMP2 in the nasal mucosa of people with a long smoking history. It is established that in the group of smokers is a significant increase in activity ММР9 and the area occupied by intercellular enzyme. The change in the activity of tissue inhibitor of ММР9 (TIMP2), demonstrates prolonged smoking opposite dynamics. Therefore, based on currently known data about the molecular mechanisms of regulation of activity of matrix metalloproteinases, it can be considered that the pharmacological effect on this enzyme system will allow for the prevention and treatment of gross morpho-functional disorders of the mucous membrane of the nose, found consistently in smokers.

Ключевые слова: матриксные металлопротеиназы; ремоделирование; слизистая оболочка носа; табакокурение.

Keywords: matrix metalloproteinases; remodeling; nasal mucosa; tobacco smoking.

Введение: Длительное табакокурение приводит к значительному изменению активности ферментов, участвующих в регуляции структурных и функциональных свойств межклеточного вещества. ММР9 опосредует огромное многообразие функциональных и патологических процессов – от адаптивного ремоделирования в периоды роста и функциональных нагрузок до инвазии опухолей, и развития необратимых дегенеративных перестроек различных органов и тканей [10; 14]. Тканевые ингибиторы матриксных металлопротеиназ являются главными эндогенными ингибиторами в тканях и выполняют центральную функцию в поддержании баланса их протеолитической активности [3; 7; 9]. По мнению R. Pawankar, специфическое взаимодействие между ММР и TIMP является ключевым моментом регуляции ремоделирования тканей [8], поэтому оценивать значение ММР-индуцированных перестроек возможно только при учете сопутствующих изменений в системе их эндогенных ингибиторов [4; 5]. Предпосылкой для развития необратимых структурно-функциональных перестроек является ситуация, при которой активация ММР9 происходит на фоне сниженной активности его ингибитора [6; 8]. Именно такое соотношение выявлено в данной работе. Данный биохимический дисбаланс может лежать в основе структурного ремоделирования стенки дыхательных путей, приводя к глубоким функциональными расстройствам [2; 3].

Цель настоящей работы – выявление особенностей распределения и активности ферментов межклеточного матрикса в слизистой оболочке носа людей с длителным табакокурением в анамнезе.

Материалы и методы. Был исследован аутопсийный материал слизистой оболочки носа, полученный в ходе судебно-медицинского исследования лиц разного пола в возрасте от 18 до 55 лет, умерших от внезапной смерти вне стационара и не имевших серьезной соматической патологии и сопутствующих заболеваний носа и околоносовых пазух (ОНП). История табакокурения была выявлена в ходе опроса родственников. Морфологическое и иммуногистохимическое (ИГХ) исследование выполнено на материале, полученном от 28 человек с анамнезом ХТК (хроническое табакокурение) (средний возраст 36,5 лет, из них 25 % женщин и 75 % мужчин) и 22 человек без анамнеза ХТК (средний возраст 33,5 лет, из них 38 % женщин и 62 % мужчин).

Локализацию ММР9 и TIMP-2 в тканях слизистой оболочки полости носа осуществляли с помощью (ИГХ) методов на парафиновых срезах толщиной 15 мкм согласно стандартной методике. В работе использованы следующие первичные антитела: anti-MMP9 (rabbit polyclonal, ThermoScientific, rb-9234-p, 1:200), anti-TIMP-2 (rabbit polyclonal, Abcam, ab 61224, 1:100), а также биотинилированные вторичные антитела (ThermoScientific, 1:200), стрептавидин-пероксидаза (ThermoScientific) и хромоген (Peroxidase Substrate Kit, VectorNovaRED, SK-4800). Инкубация с первичными антителами осуществлялась при температуре +4°С в течение 12 часов, обработка вторичными антителами и хромогеном проводилась в соответствии с рекомендациями фирм-производителей.

Об уровне активности исследуемых маркеров в образцах ткани судили по количеству иммунопозитивных клеток в отдельных структурах, их процентному содержанию, или по площади (в %), занимаемой образующимся продуктом ИГХ-реакции в отдельных слоях слизистой оболочки. Оценка количества окрашенных клеток производилась на каждом срезе в 10 неперекрывающихся полях зрения с использованием микроскопа AxioScopeA1 (Carl Zeiss). Определение площади ИГХ-окрашивания проводили с использованием программы ImageJ 4.0 после получения изображения камерой AxioCamICc3 Rev.3 (Carl Zeiss).

Статистическую обработку данных проводили в программе Microsoft Excel 97 с определением средней арифметической, среднего квадратичного отклонения, t-критерия. Различия считали достоверными при р ≤ 0,05.

Результаты. В слизистой оболочке носа людей группы контроля иммуногистохимическая активность ММР9 локализована, преимущественно, в эпителиоцитах (рис. 1А). В значительно меньшей степени фермент локализован в подслизистой основе. Кровеносные сосуды окружены тонкой прослойкой ММР9-содержащей ткани, эндотелий сосудов фермента не содержит. В норме площадь, занимаемая ферментом в соединительнотканных слоях, составляет 26,01±1,71 (табл. 1).

В группе курильщиков заметно возрастает активность ММР9 в структурах слизистой оболочки носа. Наиболее выраженные изменения наблюдаются в эпителии – там площадь ММР9-позитивной зоны возрастает до 56,76±2,31 (рис. 1В, табл. 1). В участках слизистой оболочки носа с хорошо развитым сосудистым сплетением становится заметна экспрессия фермента в эндотелиоцитах (рис. 1Г). В собственной пластинке слизистой оболочки высокую активность ММР9 имеют тканевые базофилы, располагающиеся под утолщенной базальной мембраной эпителия (рис. 1Б, указаны стрелками).

Активность тканевого ингибитора TIMP-2 в исследованных тканях в образцах контрольной группы практически не определяется (табл. 1). В слизистой оболочке носа невысокое содержание фермента отмечено в стенке выводных протоков желез. В слизистой оболочке пациентов основной группы обнаружено достоверное снижение площади TIMP2-иммунопозитивной зоны в соединительнотканных слоях (табл. 1).

Выводы. В ходе проведенного исследования выявлено увеличение активности ММР9 и снижение продукции TIMP-2 в слизистой оболочке носа курильщиков, что свидетельствует о том, что данный тип матриксных металлопротеиназ является исполнителем структурной перестройки в тканях слизистой оболочки.

В целом полученные нами данные согласуются с данными литературы и собственными данными [1; 2; 11; 12; 13]. Это позволяет с большей уверенностью экстраполировать результаты эксперимента к клиническим условиям. Дальнейшее и более детальное исследование функции матриксных металлопротеиназ и их ингибиторов при заболеваниях органов дыхания позволит взглянуть под другим углом на патогенетические процессы, проходящие в слизистой оболочке лиц с ХТК, оценить результативность и безопасность проводимого медикаментозного лечения, выработать эффективные профилактические и лечебные мероприятия.

Таблица 1.

Активность ферментов межклеточного матрикса в слизистой оболочке носа людей при ХТК. Достоверные различия с * контрольной группой, р≤0.5

Рисунок 1. Локализация ММР9 в слизистой оболочке носа людей группы контроля (А) и с длительным табакокурением в анамнезе (Б-Г). У курильщиков заметны не только глубокие морфологические повреждения респираторного эпителия носа, но и активация ММР9 (В, Г), увеличение активности фермента в подслизистых железах (В), эндотелии кавернозных синусов (Г, указаны звездочками) и тканевых базофилах собственной пластинки (Б). Окраска – иммуногистохимическая реакция на ММР9, докрашены гематоксилином. Масштаб: А,Б – 50 мкм, В,Г – 100 мкм

Список литературы:

1. Лепейко Ю.Б., Гилифанов Е.А., Дюйзен И.В. Динамика активности MMP-9 и TIMP-2 в слизистой оболочке носа у крыс при экспериментальном моделировании хронического табакокурения // Materiály ix mezinárodní vědecko – praktická conference “Dny Vědy 2013”. – 2013. – С. 33–41.
2. Невзорова В.А., Тилик Т.В., Гилифанов Е.А. Роль матриксных металлопротеиназ в формировании морфофункционального дисбаланса воздухоносных путей при хронической обструктивной болезни легких // Тихоокеанский медицинский журнал. – 2011. – № 2. – С. 9–13.
3. Соболева Г.М., Сухих Г.Т. Семейство матриксных металлопротеиназ: общая характеристика и физиологическая роль // Акушерство и генекология. – 2007. – № 1. – С. 5–7.
4. Соловьева Н.И., Рыжакова О.С. Методы определения активности матриксных металлопротеиназ // Клиническая лабораторная диагностика. – 2010. – № 2. – С. 17–21.
5. Шойхет Я.Н. Роль матриксных металлопротеиназ при воспалительных заболевания легких // Проблемы клинич. медицины. – 2008. – № 3. – С. 99–101.
6. Atkinson Jeffrey J. and Senior Robert M. Matrix Metalloproteinase-9 in Lung Remodeling // Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. – 2003. – Vol. 28. – Р. 12–24.
7. Can I.H. The expression of MMP-2, MMP-7, MMP-9, and TIMP-1 in chronic rhinosinusitis and nasal polyposis // Otolaryngol Head Neck Surg. – 2008. – Vol. 139, № 2. – Р. 211–215.
8. Kostamo K. Role of matrix metalloproteinases in chronic rhinosinusitis // Curr Opin Allergy Clin Immunol. – 2008. – Vol. 8, № 1. – Р. 21–27.
9. Lechapt-Zalcman E. Increased expression of matrix metalloproteinase-9 in nasal polyps // J. Pathol. – 2001. – Vol. 193, № 2. – Р. 233–241.
10. Lee Y.M. Eosinophil inflammation of nasal polyp tissue: relationships with matrix metalloproteinases, tissue inhibitor of metalloproteinase-1, and transforming growth factor-beta1 // J. Korean Med Sci. – 2003. – Vol. 18, № 1. – Р. 97–102.
11. Pawankar R., Nonaka М. Inflammatory mechanisms and remodeling in chronic rhinosinusitis and nasal polyps // Curr Allergy Asthma Rep. – 2007. – Vol. 7, № 3. – Р. 202–208.
12. Rinia A.B. Nasal polyposis: a cellular-based approach to answering questions // Allergy. – 2007. – Vol. 62, № 4. – Р. 348–358.
13. Santana A. Attenuation of dextran sodium sulphate induced colitis in matrix metalloproteinase-9 deficient mice // World J Gastroenterol. – 2006. – Vol. 28, № 12. – Р. 6464–6472.
14. Ziora D., Dworniczak S, Kozielski J. Induced sputum metalloproteinases and their inhibitors in relation to exhaled nitrogen oxide and sputum nitric oxides and other inflammatory cytokines in patients with chronic obstructive pulmonary disease // J Physiol Pharmacol. – 2008. Vol. 59, № 6. – Р. 809–817.