Роль экспрессии тканевых ингибиторов матриксных металлопротеиназ в патогенезе и дифференциальной диагностике патологии пародонта

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. Баланс металлопротеиназ (MMPs) и их тканевых ингибиторов (TIMPs) имеет решающее значение для манифестации и прогрессирования заболеваний пародонта и является одним из перспективных направлений научных исследований в части разработки способов селективного ингибирования ММРs. Цель исследования — установить значение параметров экспрессии TIMP1 и TIMP2 в биопсийном материале десны для определения характера течения пародонтита на этапе манифестации заболевания. Методы. Проведено проспективное исследование с параллельным включением пациентов с различными формами пародонтита в сравниваемые группы. Патоморфологическое исследование с морфометрическим анализом экспрессии TIMPs и последующим статистическим анализом данных выполнено с использованием AperioImageScope v. 12.4.0.5043, Statistica 10.0, MedCalc 19.6. Результаты. В исследование включено 67 пациентов с быстропрогрессирующим (БПП, агрессивный, грейд С, n = 19), хроническим простым (ХПП, грейд В, n = 10), хроническим сложным (ХСП при наличии окклюзионной травмы, грейд В, n = 38) пародонтитом и 15 условно здоровых пациентов (группа сравнения). Экспрессия TIMP1 и TIMP2 выявлялась с вариабельной позитивностью и интенсивностью как в эпителии, так и в строме десны и значимо превышала в различных группах пародонтитов таковую группы сравнения (МеTIMP1/2 = 32%/70%), р < 0,05. Параметры экспрессии TIMP1 и TIMP2 не имели значимых различий в группах с БПП (МеTIMP1/2 = 84%/98%) и ХСП (МеTIMP1/2 = 83%/94%), за исключением более высокой позитивности эпителиальной экспрессии TIMP2 (U = 61 372; р < 0,05) и более низкой интенсивности его экспрессии при БПП (МеБПП/ХСП = 180/171; U = 56 491; р < 0,001). Корреляционный анализ выявил обратную взаимосвязь параметров экспрессии TIMPs с таковыми MMPs, в том числе с наиболее значимыми для развития БПП ММР1 (ρ = –0,40), ММР8 (ρ = –0,34) и ММР14 (ρ = –0,24). ROC-анализ подтвердил приемлемую информативность всех изученных параметров общей экспрессии и позитивности эпителиальной экспрессии TIMP1, а также позитивности общей экспрессии и интенсивности эпителиальной экспрессии TIMP2 для дифференциальной диагностики быстро и медленно прогрессирующих форм пародонтита на стадии манифестации заболевания. Заключение. Полученные нами результаты показывают повышение экспрессии TIMP1 и TIMP2 при различных формах пародонтита и обратную взаимосвязь с ингибируемыми ими ММРs. Это дополняет фундаментальные знания о развитии и прогрессировании патологии пародонта и может обладать прикладным значением в части использования изученных критериев экспрессии TIMP1 и TIMP2 для установления быстро прогрессирующего характера течения пародонтита уже на стадии манифестации заболевания, что позволит индивидуализировать лечение, предупредить или замедлить потерю зубов с целью сохранения и/или улучшения качества жизни данной группы пациентов.

Об авторах

Людмила Анатольевна Казеко

Белорусский государственный медицинский университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: 1kaf.terstom@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-0821-0366
SPIN-код: 7607-7910

к.м.н., доцент

Белоруссия, Минск

Виктория Алексеевна Захарова

Республиканский научно-практический центр онкологии и медицинской радиологии им. Н.Н. Александрова

Email: zakharava.vikt@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-2050-9800
SPIN-код: 6638-7980

к.м.н., доцент

Белоруссия, Лесной

Юлия Дмитриевна Бенеш

Белорусский государственный медицинский университет

Email: julia.benesh@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-3207-9203
SPIN-код: 8744-8970

ассистент

Белоруссия, Минск

Евгений Давыдович Черствый

Белорусский государственный медицинский университет

Email: patanat@bsmu.by
ORCID iD: 0000-0002-2554-1431
SPIN-код: 1350-0976

д.м.н., профессор

Белоруссия, Минск

Список литературы

  1. Tatakis D, Kumar P. Etiology and Pathogenesis of Periodontal Diseases. Dent Clin North Am. 2005;49(3):491–516. doi: https://doi.org/10.1016/j.cden.2005.03.001
  2. Verma R, Hansch C. Matrix metalloproteinases (MMPs): Chemical–biological functions and (Q)SARs. Bioorg Med Chem. 2007;15(6):2223–2268. doi: https://doi.org/10.1016/j.bmc.2007.01.011
  3. Григоркевич О.С., Мокров Г.В., Косова Л.Ю. Матриксные металлопротеиназы и их ингибиторы // Фармакокинетика и фармакодинамика. — 2019. —№ 2. — С. 3–16. [Grigorkevich OS, Mokrov GV, Kosova LYu. Matrix metalloproteinases and their inhibitors. Pharmacokinetics and Pharmacodynamics. 2019;2:3–16. (In Russ.)] doi: https://doi.org/10.24411/2587-7836-2019-10040
  4. Gupta S. Quantitative structure-activity relationship studies on zinc-containing metalloproteinase inhibitors. Chem Rev. 2007;107(7):3042–3087. doi: https://doi.org/10.1021/cr030448t
  5. Maskos K. Crystal structures of MMPs in complex with physiological and pharmacological inhibitors. Biochimie. 2005;87(3–4):249–263. doi: https://doi.org/10.1016/j.biochi.2004.11.019
  6. Cathcart JM, Cao J. MMP Inhibitors Past present and future. Front Biosci (Landmark Ed). 2015;20(7):1164–1178. doi: https://doi.org/10.2741/4365
  7. Whittaker M, Ayscought A. Matrix metalloproteinases and their inhibitors – current status and future challenges. Celltransmissions. 2001;17(1):3–14.
  8. Gomez DE, Alonso DF, Yoshiji H, et al. Tissue inhibitors of metalloproteinases: structure, regulation and biological functions. Eur J Cell Biol. 1997;74(2):111–122.
  9. Herron GS, Banda MJ, Clark EJ et al. Secretion of metalloproteinases by stimulated capillary endothelial cells. II. Expression of collagenase and stromelysin activities is regulated by endogenous inhibitors. J Biol Chem. 1986;261(6):2814–2818.
  10. De Clerck Y, Yean TD, Ratzkin BJ, et al. Purification and characterization of two related but distinct metalloproteinase inhibitors secreted by bovine aortic endothelial cells. J Biol Chem. 1989;264(29):17445–17453.
  11. Kubota T, Matsuki Y, Nomura T, et al. In situ hybridization study on tissue inhibitors of metalloproteinases (TIMPs) mRNA-expressing cells in human inflamed gingival tissue. J Periodontal Res. 1997;32(5):467–472. doi: https://doi.org/10.1111/j.1600-0765.1997.tb00559.x
  12. Pavloff N, Staskus PW, Kishnani NS, etg al. A new inhibitor of metalloproteinases from chicken: ChIMP-3. A third member of the TIMP family. J Biol Chem. 1992;267(24):17321–17326.
  13. Apte S, Hayashi K, Seldin M, et al. Gene encoding a novel murine tissue inhibitor of metalloproteinases (TIMP), TIMP-3, is expressed in developing mouse epithelia, cartilage, and muscle, and is located on mouse chromosome 10. Dev Dyn. 1994;200(3):177–197. doi: https://doi.org/10.1002/aja.1002000302
  14. Greene J, Wang M, Liu YE, et al. Molecular cloning and characterization of human tissue inhibitor of metalloproteinase 4. J Biol Chem. 1996;271(48):30375–30380. doi: https://doi.org/10.1074/jbc.271.48.30375
  15. Bigg H, Shi Y, Liu Y, et al. Specific, high affinity binding of tissue inhibitor of metalloproteinases-4 (TIMP-4) to the COOH-terminal hemopexin-like domain of human gelatinase A. J Biol Chem. 1997;272(24):15496–15500. doi: https://doi.org/10.1074/jbc.272.24.15496
  16. Tokuhara C, Santesso M, Oliveira G, et al. Updating the role of matrix metalloproteinases in mineralized tissue and related diseases. J Appl Oral Sci. 2019;27:e20180596. doi: https://doi.org/10.1590/1678-7757-2018-0596
  17. Chang Y-Ch, Yang S-F, Lai Ch-Ch, et al. Regulation of matrix metalloproteinase production by cytokines, pharmacological agents and periodontal pathogens in human periodontal ligament fibroblast cultures. J Periodontal Res. 2002;37(3):196–203. doi: https://doi.org/10.1034/j.1600-0765.2002.00663.x
  18. Mouzakiti E, Pepelassi E, Fanourakis G, et al. Expression of MMPs and TIMP-1 in smoker and nonsmoker chronic periodontitis patients before and after periodontal treatment. J Periodontal Res. 2012;47(4):532–542. doi: https://doi.org/10.1111/j.1600-0765.2011.01465.x
  19. Rathnayake N, Åkerman S, Klinge B, et al. Salivary biomarkers of oral health — a cross-sectional study. J Clin Periodontol. 2012;40(2):140–147. doi: https://doi.org/10.1111/jcpe.12038
  20. Mattot V, Raes MB, Henriet P, et al. Expression of interstitial collagenase is restricted to skeletal tissue during mouse embryogenesis. J Cell Sci. 1995;108(2):529–535. doi: https://doi.org/10.1242/jcs.108.2.529
  21. Chin JR, Werb Z. Matrix metalloproteinases regulate morphogenesis, migration and remodeling of epithelium, tongue skeletal muscle and cartilage in the mandibular arch. Development. 1997;124(8):1519–1530. doi: https://doi.org/10.1242/dev.124.8.1519
  22. Dew G, Murphy G, Stanton H, et al. Localisation of matrix metalloproteinases and TIMP-2 in resorbing mouse bone. Cell Tissue Res. 2000;299(3):385–394. doi: https://doi.org/10.1007/s004419900166
  23. Hatori K, Sasano Y, Takahashi I, et al. Osteoblasts and osteocytes express MMP2 and -8 and TIMP1, -2, and -3 along with extracellular matrix molecules during appositional bone formation. Anat Rec A Discov Mol Cell Evol Biol. 2004;277(2):262–271. doi: https://doi.org/10.1002/ar.a.20007
  24. Казеко Л.А., Захарова В.А., Анфиногенова Е.А., и др. Значение экспрессии матриксных металлопротеиназ в дифференциальной диагностике патологии пародонта // Архив патологии. — 2021. — Т. 83. — № 3. — С. 20–29. [Kazeko LA, Zakharava VA, Anfinogenova EA, et al. The significance of the expression of matrix metalloproteinases in the differential diagnosis of periodontal diseases. Arkhiv Patologii. 2021;83(3):20–29. (In Russ.)] doi: https://doi.org/10.17116/patol20218303120
  25. Soell M, Elkaim R, Tenenbaum H. Cathepsin C, matrix metalloproteinases, and their tissue inhibitors in gingiva and gingival crevicular fluid from periodontitis-affected patients. J Dent Res. 2002;81(3):174–178.
  26. Taba M, Kinney J, Kim A, et al. Diagnostic biomarkers for oral and periodontal diseases. Dent Clin North Am. 2005;49(3):551–571. doi: https://doi.org/10.1016/j.cden.2005.03.009
  27. Balogun AO, Taiwo JO, Opeodu OI, et al. Impact of Non-Surgical Periodontal Therapy on the Salivary Levels of Tissue Inhibitor of Metalloproteinse-1 (TIMP-1) in Patients with Chronic Periodontitis: A Third World Experience. Open Journal of Stomatology. 2021;11:197–207. doi: https://doi.org/10.4236/ojst.2021.115017
  28. de Brouwer P, Bikker FJ, Brand HS, et al. Is TIMP-1 a biomarker for periodontal disease? A systematic review and meta-analysis. J Periodont Res. 2021;57(2):235–245. doi: https://doi.org/10.1111/jre.12957
  29. Bostanci N., Mitsakakis K., Afacan B, et al. Validation and verification of predictive salivary biomarkers for oral health. Sci Rep. 2021;11(1):6406. doi: https://doi.org/10.1038/s41598-021-85120-w
  30. Pozo P, Valenzuela MA, Melej C, et al. Longitudinal analysis of metalloproteinases, tissue inhibitors of metalloproteinases and clinical parameters in gingival crevicular fluid from periodontitis-affected patients. J Periodontal Res. 2005;40(3):199–207. doi: https://doi.org/10.1111/j.1600-0765.2005.00786.x

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Иммуногистохимическое окрашивание с антителами к TIMP1 в биопсийном материале десен пациентов с различными формами пародонтита (×200) (хромоген — DAB, контроокрашивание гематоксилином Майера) и результат работы алгоритма positive pixel count программы AperioImageScope: БПП — быстропрогрессирующий пародонтит; ХСП — хронический сложный пародонтит; ХПП — хронический простой пародонтит

Скачать (1MB)
Метаданные
3. Рис. 2. Иммуногистохимическое окрашивание с антителами к TIMP2 в биопсийном материале десен пациентов с различными формами пародонтита (×200) (хромоген — DAB, контроокрашивание гематоксилином Майера) и результат работы алгоритма positive pixel count программы AperioImageScope: БПП — быстропрогрессирующий пародонтит; ХСП — хронический сложный пародонтит; ХПП — хронический простой пародонтит

Скачать (1MB)
Метаданные
4. Рис. 3. Характер экспрессии TIMP1 в биопсийном материале десен пациентов с различными формами пародонтита Примечание. Медиана — круг; 25–75% — Мин–Макс; * — р < 0,05; ** — р < 0,001.

Скачать (771KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Характер экспрессии TIMP2 в биопсийном материале десен пациентов с различными формами пародонтита Примечание. Медиана – круг; 25–75% — Мин–Макс; * — р < 0,05; ** — р < 0,001.

Скачать (770KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Информативность показателей TIMP1 для дифференциальной диагностики быстропрогрессирующего (грейд С) с хроническими формами (грейд В) пародонтита

Скачать (266KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Информативность показателей TIMP2 для дифференциальной диагностики быстропрогрессирующего (грейд С) с хроническими формами (грейд В) пародонтита

Скачать (157KB)
Метаданные

© Издательство "Педиатръ", 2023

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).