Взаимосвязь изменений межклеточного матрикса и морфометрических параметров респираторного отдела легких при операциях с искусственным кровообращением

Цель исследования – установить взаимосвязи морфологических параметров межклеточного матрикса и респираторного отдела легких при моделировании кардиохирургических операций с искусственным кровообращением в эксперименте. Материал и методы. Самцам овцы домашней (n = 6) проведена процедура искусственного кровообращения длительностью 1,5 ч. На этапе предоперационной подготовки, а также в послеоперационном периоде животные находились на искусственной вентиляции легких. Через 60 минут после восстановления естественного кровообращения отбирали фрагменты легкого для гистологического исследования. На срезах, окрашенных гематоксилином и эозином по ван Гизону, с помощью компьютерной морфометрии оценивали тканевые параметры респираторного отдела легких – средний линейный перехват воздушных пространств ацинусов (MLI) и объемную плотность межальвеолярных перегородок (Vv_sep), а также удельный объем коллагеновых волокон межклеточного матрикса. Содержание в легких матриксных металлопротеиназ-2 (MMP-2) и -9 (MMP-9) оценивали методом иммуногистохимии. Оценку взаимосвязей между исследуемыми параметрами проводили с помощью коэффициента ранговой корреляции Спирмена. Результаты. В легких овец после процедуры искусственного кровообращения отмечали гистологические признаки эмфизематозного расширения ацинусов и деструкции коллагеновых волокон межальвеолярных перегородок, положительную иммуногистохимическую реакцию на MMP-2 и MMP-9. Выявлены статистически значимые корреляции между интенсивностью иммунного окрашивания на матриксные металлопротеиназы и удельным объемом коллагеновых волокон (r_s = –0,706, p = 0,0152 для MMP-2 и r_s = –0,779, p = 0,0047 для MMP-9), а также структурными параметрами респираторного отдела (r_s = 0,752, p = 0,0076 для MLI и MMP-2, r_s = 0,861, p = 0,0007 для MLI и MMP-9, r_s= –0,738, p = 0,0095 для Vv_sep и MMP-2, r_s= –0,843, p = 0,0011 для Vv_sep и MMP-9). Между Vv_sep и удельным объемом коллагеновых волокон также обнаружена статистически значимая взаимосвязь (r_s = 0,709, p = 0,0146). Заключение. Разрушение коллагеновых волокон интерстиция легких под действием матриксных металлопротеиназ связано с развитием эмфизематозного расширения легочных ацинусов при кардиохирургических операциях с искусственным кровообращением.

1. Куликов О.А., Балашов В.П., Агеев В.П., Семенова Е.В., Шляпкина В.И., Замышляев П.С., Ломачкина М.С., Летин А.В. Морфология легких при экспериментальном остром повреждении и его фармакокоррекции. Морфол. ведомости. 2020;28(2):6473. doi: 10.20340/mv-mn.2020.28(2):64–73

2. Сабиров Р.Ш., Мавлян-Ходжаев Р.Н., Акалаев Д.М., Атаханов Ш.Э., Расстальная А.Л., Хайдарова С.Л., Парпибаев Ф.О., Султанов Х.Д. ИВЛ-индуцированные повреждения легких (экспериментальное исследование). Общ. реаниматол. 2014;10(6):24–31. doi: 10.15360/1813-9779-2014-6-24-31

3. Кириллов А.Г., Яворовский М.А., Выжигина Р.Н., Комаров П.В., Ногтев П.С., Багдасаров Е.Ю., Халикова Д.А., Яворовская И.И. Респираторная тактика во время искусственного кровообращения при кардиохирургических операциях. Вестн. анестезиол. и реаниматол. 2021;(2):40–47. doi: 10.21292/2078-5658-2021-18-2-40-47

4. Маркелова Е.В., Здор В.В., Романчук А.Л., Бирко О.Н. Матриксные металлопротеиназы и ихвзаимосвязь с системой цитокинов, диагностический и прогностический потенциал. Иммунопатол., аллергол., инфектол. 2016;2(6):1122. doi: 10.14427/jipai.2016.2.11

5. Автандилов Г.Г. Медицинская морфометрия. М.: Медицина, 1990. 382 с.

6. Zhou P.C., Song N.C., Zheng Z.K., Li Y.Q., Li J.S. MMP2 and MMP9 contribute to lung ischemia-reperfusion injury via promoting pyroptosis in mice. BMC Pulm. Med. 2022;22(1):230. doi: 10.1186/s12890-022-02018-7

7. Wang Y., Jiao L., Qiang C., Chen C., Shen Z., Ding F., Lv L., Zhu T., Lu Y., Cui X. The role of matrix metalloproteinase 9 in fibrosis diseases and its molecular mechanisms. Biomed. Pharmacother. 2024;171:116116. doi: 10.1016/j.biopha.2023.116116

8. Ta H.Q., Kuppusamy M.L., Sonkusare S.K., Roeser M.E., Laubach V.E. The endothelium: gatekeeper to lung ischemia-reperfusion injury. Respir. Res. 2024;25(1):172. doi: 10.1186/s12931-024-02776-4

9. Inoue R., Yasuma T., Fridman D’Alessandro V., Toda M., Ito T., Tomaru A., D’Alessandro-Gabazza C.N., Tsuruga T., Okano T., Takeshita A., Nishihama K., Fujimoto H., Kobayashi T., Gabazza E.C. Amelioration of pulmonary fibrosis by matrix metalloproteinase-2 overexpression. Int. J. Mol. Sci. 2023;24(7):6695. doi: 10.3390/ijms24076695

10. Qu L.-C., Jiao Y., Jiang Z.-J., Song Z.-P., Kang L., Peng Q.-H. Expression pattern of matrix metalloproteinase 9 in ischemia-reperfusion-induced acute lung injuries. Int. J. Clin. Exp. Med. 2018;11(11):1204812058.

11. Smigiel K.S., Parks W.C. Matrix metalloproteinases and leukocyte activation. Prog. Mol. Biol. Transl. Sci. 2017;147:167–195. doi: 10.1016/bs.pmbts.2017.01.003

12. Gharib S.A., Manicone W.C., Parks A.M. Matrix metalloproteinases in emphysema. Matrix Biol. 2018;73:34‒51. doi: 10.1016/j.matbio.2018.01.018

13. Wells J.M., Gaggar A., Blalock J.E. MMP generated matrikines. Matrix Biol. 2015;44‒46:122–129. doi: 10.1016/j.matbio.2015.01.016

14. Baidoo N., Crawley E., Knowles C.H., Sanger G.J., Belai A. Total collagen content and distribution is increased in human colon during advancing age. PLoS ONE. 2022;17(6):e0269689. doi: 10.1371/journal.pone.0269689

15. Cabral-Pacheco G.A., Garza-Veloz I., Castruita-De la Rosa C., Ramirez-Acuna J.M., Perez-Romero B.A., Guerrero-Rodriguez J.F., Martinez-Avila N., Martinez-Fierro M.L. The roles of matrix metalloproteinases and their inhibitors in human diseases. Int. J. Mol. Sci. 2020;21(24):9739. doi: 10.3390/ijms21249739