Активность матриксных металлопротеиназ и концентрация их тканевых ингибиторов в сыворотке крови больных сахарным диабетом 2 типа в зависимости от стадии компенсации заболевания

Цель исследования – проверка гипотезы о возможной причине снижения активности матриксных металлопротеиназ (ММП) как следствие высокой концентрации их тканевых ингибиторов (ТИМП) в сыворотке крови больных сахарным диабетом 2 типа (СД-2). Материал и методы. Использованы сыворотки крови больных СД-2, находящихся под наблюдением в клинике ФИЦ фундаментальной и трансляционной медицины. По содержанию в сыворотке крови гликированного гемоглобина (HbA1С, %) пациенты были разделены на три группы: в стадии компенсации (6,0–6,5 % HbA1С), субкомпенсации (6,6–7,0 % HbA1С) и декомпенсации (>7,0 % HbA1С). Активность ММП-2 и -7 в образцах сыворотки крови измеряли флуориметрическим методом с использованием специфического для этих ММП флуоресцентного субстрата. Концентрацию ТИМП-1 (ингибитора всех не мембранно-связанных ММП) и ТИМП-2 (активного в отношении ММП-2 и -7) в сыворотке крови определяли иммуноферментным методом. Результаты и их обсуждение. У больных СД-2 выявлено снижение активности ММП-2 и -7, наиболее выраженное на стадии декомпенсации. Повышение концентрации ТИМП-1 наблюдалось в сыворотке крови всех пациентов, при этом значимых изменений содержания ТИМП-2 не обнаружено. На стадии декомпенсации снижение активности ММП сопровождалось снижением содержания инсулина, С-пептида и соответствующим повышением уровня проинсулина. Между концентрациями ТИМП-1 и инсулина у пациентов в стадии декомпенсации СД-2 найдена обратная корреляционная связь. Предполагается, что активность ММП-2 и -7 по сравнению с их ингибиторами образует более сильные корреляционные связи с параметрами углеводного обмена.

1. Kadoglou N.P., Liapis C.D. Matrix metalloproteinases: contribution to pathogenesis, diagnosis, surveillance and treatment of abdominal aortic aneurysms. Curr. Med. Res. Opin. 2004;20(4):419–432. doi: 10.1185/030079904125003143

2. Fernandez-Patron C. Kassiri Z., Leung D. Modulation of systemic metabolism by MMP-2: from MMP- 2 deficiency in mice to MMP-2 deficiency in patients. Compr. Physiol. 2016;6(4):1935–1949. doi: 10.1002/cphy.c160010

3. Nagase H., Visse R., Murphy G. Structure and function of matrix metalloproteinases and TIMPs. Cardiovasc. Res. 2006;69(3):562–573. doi: 10.1016/j.cardiores.2005.12.002

4. Manello F., Medda V. Nuclear localization of matrix metalloproteinases. Prog. Histochem. Cytochem. 2012;47:27–58. doi: 10.1016/j.proghi.2011.12.002

5. Visse R., Nagase H. Мatrix metalloproteinases and tissue inhibitors of metalloproteinases structure, function, and biochemistry. Circ. Res. 2003;92:827– 839. doi: 10.1161/01.RES.0000070112.80711.3D

6. Потеряева О.Н., Русских Г.С., Панин Л.Е. Анализ активности матриксных металлопротеиназ и α-1 протеиназного ингибитора в сыворотке крови больных сахарным диабетом 2 типа. Бюл. эксперим. биол. и мед. 2011;152(11):509–510. Poteryaeva O.N., Russkikh G.S., Panin L.E. Analysis of serum activities of matrix metalloproteinases and α1-proteinase inhibitor in patients with type 2 diabetes mellitus. Bull. Exp. Biol. Med. 2011;152(11):578–579. [In Russian].doi: 10.1007/s10517-012-1579-x

7. Hrabi A., Socha J.K., Sechman A. Involvement of matrix metalloproteinases (MMP-2, -7, -9) and their tissue inhibitors (TIMP-2, -3) in the regression of chicken postovulatory follicles. Gen. Comp. Endocrinol. 2018;260:32–40. doi: 10.1016/j.ygcen.2018.02.008

8. Nagase H., Karamanos N. Metalloproteinases in health and disease: challenges and the future prospects. FEBS J. 2011;278(1):1. doi: 10.1111/j.1742-4658.2010.07917.x

9. Потеряева О.Н., Русских Г.С., Зубова А.В., Геворгян М.М. Проинсулин – диагностический биохимический маркер декомпенсированного сахарного диабета 2-го типа. Клин. лаб. диагност. 2017;62(5):278–282. doi: 10.18821/0869-2084-2017-62-5-278-282 Poteryaeva O.N., Russkikh G.S., Zubova A.V., Gevorgyan M.M. Proinsulin is a diagnostic biochemical marker of type 2 decompensated diabetes mellitus. Klinicheskaya laboratornaya diagnostika = Russian Clinical Laboratory Diagnostics. 2017;62(5):278–282. [In Russian]. doi: 10.18821/0869-2084-2017-62-5-278-282

10. Wallace T.M., Levy J.C., Matthews D.R. Use and abuse of HOMA modeling. Diabetes Care. 2004;27(6):1487–1495. doi: 10.2337/diacare.27.6.1487

11. Гланц С. Медико-биологическая статистика. М.: Практика, 1998. 459 с. Glantz S. Biomedical statistics. Moscow: Praktika, 1998. 459 p. [In Russian].

12. Потеряева О.Н., Русских Г.С., Панин Л.Е. Влияние липопротеинов высокой плотности на продукцию инсулина островками Лангерганса поджелудочной железы крыс и активность в них матриксных металлопротеаз. Междунар. ж. прикл. и фундам. исслед. 2011;5:78. Poteryaeva O.N., Russkikh G.S., Panin L.E. Influence of high density lipoproteins on insulin production by islets of Langerhans of the rat pancreas and the activity of matrix metalloproteases in them. Mezhdunarodnyy zhurnal prikladnykh i fundamental’nykh issledovaniy = International Journal of Applied and Basic Research. 2011;5:78. [In Russian].

13. Jazet I.M., Pijl H., Meinders A.E. Adipose tissue as an endocrine organ: impact on insulin resistance. Neth. J. Med. 2003;61(6):194–212.

14. Вельков В.В. Гликозилированный гемоглобин в диагностике сахарного диабета и в оценке рисков его осложнений. Клин.-лаб. консилиум. 2008;4(23):32–45. Velkov V.V. Glycosylated hemoglobin in the diagnosis of diabetes mellitus and in the assessment of the risks of its complications. Kliniko-laboratornyy konsilium = Clinical and Laboratory Consultation. 2008;4(23):32–45. [In Russian].

15. Żurawska-Płaksej E., Rorbach-Dolata A., Wiglusz K., Piwowar A. The effect of glycation on bovine serum albumin conformation and ligand binding properties with regard to gliclazide. Spectrochim. Acta. A. Mol. Biomol. Spectrosc. 2018;189:625–633. doi: 10.1016/j.saa.2017.08.071

16. Kuzan A., Michel O., Gamian A. Glycation of matrix proteins in the artery inhibits migration of smooth muscle cells from the media to the intima. Folia Biol. (Praha). 2017;63(3):105–114.

17. Peeters S.A., Engelen L., Buijs J., Theilade S., Rossing P., Schalkwijk C.G., Stehouwer C.D.A. Associations between advanced glycationendproducts and matrix metalloproteinases and its inhibitor in individuals with type 1 diabetes. J. Diabetes Complications. 2018;32(3):325–329. doi: 10.1016/j.jdiacomp.2017.12.011

18. Zhou P., Yang C., Zhang S., Ke Z.-X., Chen D.-X., Li Y.-Q., Li Q. The imbalance of MMP- 2/TIMP-2 and MMP-9/TIMP-1 contributes to collagen deposition disorder in diabetic non-injured skin. Front. Endocrinol. (Lausanne). 2021;12:734485. doi: 10.3389/fendo.2021.734485

19. Derosa G., Cicero A.F.G., Scalise F., Avanzini M.A., Tinelli C., Piccinni M.N., Peros E., Geroldi D., Fogari E., D’Angelo A. Metalloproteinase-2 and -9 in diabetic and nondiabetic subjects during acute coronary syndromes. Endothelium. 2007;14(1):45–51. doi: 10.1080/10623320601177064

20. Kostov K., Blazhev A. Use of glycated hemoglobin (A1c) as a biomarker for vascular risk in type 2 diabetes: its relationship with matrix metalloproteinases-2 , -9 and the metabolism of collagen IV and elastin. Medicina. 2020;56(5):231. doi: 10.3390/medicina56050231

21. Kadoglou N.P., Daskalopoulou S.S., Perrea D., Liapis C.D. Matrix metalloproteinases and diabetic vascular complications. Angiology. 2005;56(2):173– 189. doi: 10.1177/000331970505600208