Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,931

THE CONCENTRATION OF MATRIX METALLOPROTEINASE-2,9 IN NEWBORNS WITH PERINATAL HYPOXIA

Malinina E.I. 1 Chernysheva T.V. 2 Rychkova O.A. 1 Mazalova M.V. 1 Yuzhakova N.Y. 1
1 Tyumen State medical University
2 Tyumen Cardiology Research Center, Tomsk National Research Medical Center of the Russian Academy of Sciences
В статье рассматриваются вопросы изменения уровня матриксных металлопротеиназ у детей с перинатальной гипоксией. Изучен уровень концентрации матриксной металлопротеиназы-2 и матриксной металлопротеиназы-9 в пуповинной крови здоровых доношенных новорожденных (n=24), а также новорожденных с признаками перинатальной гипоксии (n=52), как острой, так и хронической. Определены оптимальные значения концентраций матриксной металлопротеиназы-2 (210,75±10,09 нг/мл) и матриксной металлопротеиназы-9 (151,2±27,56 нг/мл) в пуповинной крови здоровых новорожденных. Выявлено возрастание цифр концентраций матриксной металлопротеиназы-2 (р>0,05) и матриксной металлопротеиназы-9 (p<0,05) у новорожденных с перинатальной гипоксией до следующих значений: для матриксной металлопротеиназы-2 – 273,10–322,15 нг/мл и матриксной металлопротеиназы-9 – 430,30–532,36 нг/мл. Острая гипоксия сопровождается более высокими концентрациями матриксной металлопротеиназы-9 и широким размахом показателей при р<0,05. Хроническая гипоксия в большей степени влияет на показатель концентрации матриксной металлопротеиназы-2. Определяется прямая корреляционная взаимосвязь между концентрацией матриксной металлопротеиназы-9 и цифрами систолического артериального давления матери в третьем триместре беременности (R=0,566, p=0,013) и обратная – с концентрацией гемоглобина в крови матери (R=–0,524, p=0,007). Выделено влияние инфицированности матери герпес-вирусами (R=0,635, p=0,019) на уровень концентрации матриксной металлопротеиназы-2 в пуповинной крови. Концентрация матриксной металлопротеиназы-9 > 300 нг/мл – патологический признак развития постгипоксических осложнений.
The article is described the changes of matrix metalloproteinases' levels in children with perinatal hypoxia. The level of concentration of matrix metalloproteinase-2 and matrix metalloproteinase-9 was studied in umbilical cord blood of healthy full-term newborns (n=24) and newborns with acute and chronic perinatal hypoxia (n=52). The optimal values of matrix metalloproteinase-2 (210.75±10.09 ng/ml) and matrix metalloproteinase-9 (151.2±27.56 ng/ml) concentrations were determined in umbilical cord blood of healthy newborns. The identified increase in the numbers of the concentrations of matrix metalloproteinase-2 (p>0.05) and matrix metalloproteinase-9 (p<0.05) in newborns with perinatal hypoxia to the following numbers to matrix metalloproteinase-2 (273,10–322,15 ng/ml) and matrix metalloproteinase-9 (430,30–532,36 ng/ml). The acute hypoxia is accompanied by higher concentrations of matrix metalloproteinase-9 and a wide range of indicators at p<0.05. The chronic hypoxia has a greater effect on the concentration of matrix metalloproteinase-2. Determined a direct correlation relationship between the concentration matrix metalloproteinase-9 and figures systolic blood pressure of the mother in the III trimester of pregnancy (R=0,566, p=0,013) and reverse - with the concentration of hemoglobin in the blood of the mother (R=-0,524, p=0,007). The influence of mother's infection with herpes viruses (R=0.635, p=0.019) on the level of matrix metalloproteinase-2 concentration in umbilical cord blood was determined. The concentration of matrix metalloproteinase-9 > 300 ng / ml is a pathological sign of posthypoxic complications.
matrix metalloproteinases
perinatal hypoxia
umbilical cord blood
newborns

Перинатальные поражения центральной нервной системы (ЦНС) являются наиболее часто регистрируемой патологией у детей первого года жизни в Российской Федерации. Одним из ведущих факторов повреждения ЦНС у новорожденных является перинатальная гипоксия, к которой она проявляет высокую чувствительность. Ишемизация нервной ткани приводит к активации перекисного окисления липидов (ПОЛ) и повышению образования свободных радикалов [1]. В условиях дефицита кислорода под воздействием патологических форм кислорода увеличивается активность матриксных металлопротеиназ – протеолитических ферментов, основная роль которых заключается в деградации соединительно-тканного матрикса тканей [2–4]. Именно повышенная концентрация металлопротеиназ приводит к образованию структурных тканевых дефектов и развитию воспаления [5, 6]. Концентрация матриксных металлопротеиназ увеличивается прямо пропорционально тяжести возникших нарушений. Однако нельзя отрицать тот факт, что при длительности перинатальной гипоксии более 8 недель происходит активизация провоспалительных цитокинов, что способствует повышению проницаемости сосудов нервной ткани [7–9]. Матриксные металлопротеиназы (ММП) разнообразны по своей структуре и объектам их воздействия. Матриксная металлопротеиназа-2 (ММП-2) и матриксная металлопротеиназа-9 (ММП-9) повреждают гематоэнцефалический барьер путем воздействия на коллаген 9-го типа, входящий в состав его базальной мембраны. Действуя на ангиогенез, они играют роль в нарушении целостности кровеносных сосудов, повреждение которых сопряжено с миграцией лейкоцитов, а лейкоцитарная инфильтрация центральной нервной системы способствует развитию в ней воспалительной реакции. В настоящее время не существует универсальных биохимических маркеров перинатального гипоксически-ишемического повреждения нервной системы. Разработка методов ранней диагностики позволит избежать многих серьезных последствий ишемии мозга, а также улучшить лечение церебральных нарушений у детей. В основе перинатальной гипоксии лежит нарушение плацентарного кровообращения. В эксперименте in vivo установлено, что в плаценте синтезируются несколько изоформ матриксных металлопротеиназ, но главная роль в «антенатальном» гомеостазе плода принадлежит ММП-2 и ММП-9. Матриксная металлопротеиназа-2 гидролизует адгезивные белки, приводит их к деградации и формированию нестабильности соединительнотканного каркаса органов и тканей, что способствует развитию гестационных осложнений, таких как преждевременный разрыв плодных оболочек, гестоз, преэклампсия и др. Основной протеин миелина, компонента белого вещества, является точкой приложения для матриксной металлопротеиназы-9 в центральной нервной системе. Повреждение, которого при гипоксии или ишемии нарушает миелинизацию нейронов и замедляет восстановление нервной ткани плода и новорожденного. В связи с вышесказанным изучение концентраций матриксных металлопротеиназ 2-го и 9-го типов в пуповинной крови новорожденных рассматривается как одно из перспективных направлений диагностики ишемических состояний.

Цель исследования: определить влияние антенатальных факторов на уровень концентрации матриксной металлопротеиназы-2, матриксной металлопротеиназы-9 в пуповинной крови новорожденных с перинатальной гипоксией.

Материалы и методы исследования. Объектом исследования явились 76 доношенных новорожденных, рожденных в условиях специализированного перинатального центра в г. Тюмени в 2017 г. Новорожденные были разделены на две группы: основная (n=52) и контрольная (n=24). Критериями включения в основную группу являлись: преждевременная отслойка нормально расположенной плаценты, аномалии родовой деятельности, длительный безводный период, стремительные роды, тугое обвитие пуповиной, а также задержка внутриутробного развития плода, возникшая на фоне осложненного течения беременности. В группу контроля вошли пациенты без признаков перинатального поражения центральной нервной системы гипоксического генеза. Проводился анализ медицинской документации матерей: индивидуальных карт беременных и родильниц (ф111/у), истории родов (ф096/у). Определение уровня матриксной металлопротеиназы-2 и матриксной металлопротеиназы-9 осуществлялось путем иммуноферментного анализа (ИФА) тест-системой R&D Systems Quantikine ELISA для матриксной металлопротеиназы-2 и eBioscience Platinum ELISA для матриксной металлопротеиназы-9. Статистическая обработка проводилась в программе Statistical Package for the Social Sciences (SPSS) версия 22.0.

Результаты исследования и их обсуждение. Анализ течения антенатального периода новорожденных исследуемых групп показал, что средний возраст матерей в первой группе (дети с перинатальной гипоксией) составил 29,3±0,72 года, во второй группе (дети без гипоксии) – 26,9±1,54 года при р>0,05, что считается репродуктивным возрастом в Российской Федерации, не превышая возрастной диапазон от 20 до 35 лет. Все матери имели благополучный социальный портрет. Детей, рожденных от беременностей путем экстракорпорального оплодотворения, в исследовании не было. 63,6% новорожденных исследуемых групп родились от первой одноплодной беременности и первых родов per vias naturalis. Патологическое течение беременности зарегистрировано у 100% матерей первой группы и у 64,3% во второй группе. Рассмотрим представленность осложнений в первой и второй группе соответственно: угроза прерывания беременности в первом и третьем триместрах 100% и 64,2% (р=0,046), симптомы острой респираторной вирусной инфекции 90,9% и 35,71% (р=0,012), дисфункция плаценты 72,7% и 7,14% (р=0,002), патологическая прибавка веса 72,7% и 35,7% (р>0,05), отеки, вызванные беременностью, 54,5% и 14,3% (р=0,031). Такие состояния, как развитие раннего гестоза (45,4%), повышение артериального давления во время беременности (45,4%), глюкозурия беременных (45,4%), встретилась только у матерей, чьи дети имели признаки перенесенной перинатальной гипоксии при р<0,05. Напротив, анемия беременных регистрировалась у 42,8% матерей второй группы, отражая реакцию организма беременной на повышение объема циркулирующей крови (р<0,05). Соматический статус матерей не имел достоверных различий в исследуемых группах (вегетососудистая дистония – 75,7–35,7%, хронический гастрит – 54,5–28,5%, заболевания щитовидной железы – 45,5–21,4%). Гинекологическая патология была представлена в виде эрозии шейки матки у всех матерей первой группы. Все исследуемые новорожденные были доношенными без врожденных пороков развития, не нуждались в респираторной поддержке, гендерная представленность в группах не имела достоверных отличий. Масса тела колебалась от 2670 до 4400 г. В раннем неонатальном периоде только у детей с перинатальной гипоксией отмечались токсическая эритема (72,7%) р<0,001, кефалогематома (45,4%) р<0,02, кривошея (36,4%) р=0,02. На третьи сутки пребывания в родильном доме новорожденные выписывались в домашние условия. При дальнейшем наблюдении за детьми исследуемых групп было отмечено, что только после перенесенной перинатальной гипоксии диагностированы клинические признаки гиповитаминоза D (45,5%) р=0,021, атопического дерматита (54,5%) р=0,034, постгипоксической кардиопатии (54,5%) р<0,05. Количество детей с анемией в первой группе (81,1%) было в 1,8 раз больше по сравнению со второй (35,7%) группой при р=0,043. При диспансерном обследовании детей первой группы в возрасте 1 месяца до 90,9% из них имели малые аномалии развития сердца, что отражает влияние перинатальной гипоксии на формирование дефицитов микро- и макронутриентов (в первую очередь кальция, магния, железа и цинка) у ребенка, а также признаков соединительнотканной дисплазии. Известно, что перинатальную гипоксию сопровождают повышенный синтез патологических форм кислорода и незрелость антиоксидантных систем, таких как супероксиддисмутаза, система глутатиона, которые регулируют образование ММП и их изоформ [9]. Несмотря на достаточное количество публикаций о влиянии ферментов – матриксных металлопротеиназ – на течение различных заболеваний, отсутствуют данные об оптимальных уровнях концентраций в крови, а тем более в пуповинной крови, ребенка, и их возрастной динамике. Не стоит забывать, что состав пуповинной крови – уникальная среда, на которую оказывают влияние как физиологические, так и патологические факторы, являясь «зеркалом» благополучного состояния плода [10]. Уровень оптимальных значений концентраций для ММП-2 и ММП-9 в исследовании представлял собой среднее значение концентраций изучаемых показателей у здоровых новорожденных в пуповинной крови (контрольная группа). Кроме того, основная группа детей с перинатальной гипоксией условно разделена на две подгруппы по характеру гипоксического воздействия: «острое» (n=25) и «хроническое» (n=27). Средний показатель для ММП-2 составил 210,75±10,09 нг/мл, для ММП-9 – 151,2±27,56 нг/мл (табл. 1).

Таблица 1

Средняя концентрация матриксных металлопротеиназ в пуповинной крови новорожденных

 

Новорожденные с перинатальной гипоксией

Здоровые

Р1

Р2

Острая

Хроническая

ММП-2 нг/мл

273,10±34,20

322,15±30,76

210,75±10,09

0,075

0,081

ММП-9

нг/мл

532,36±23,62*

430,30±22,64*

151,2±27,56

0,022

0,032

Примечание: * – p≤0,05 критерий χ2, р1 – сравнение концентрации ММП у новорожденных с острой ПГ и здоровыми; р2 – сравнение концентрации ММП у новорожденных с хронической ПГ и здоровыми

При интерпретации результатов в группе новорожденных с перинатальной гипоксией отмечено возрастание значений концентраций матриксных металлопротеиназ и при интранатальной гипоксии, и при хронической. Вариабельность концентраций матриксных металлопротеиназ при острой гипоксии характеризовалась следующими величинами: ММП-2 – 238,9–307,3 нг/мл; ММП-9 – 508,74–555,98 нг/мл, при этом уровень повышения матриксной металлопротеиназы-9 был значимо выше, чем уровень концентрации матриксной металлопротеиназы-2. Среднее значение показателя концентрации ММП-9 (532,36±23,62 нг/мл) в группе пациентов с острой гипоксией выше по сравнению с показателем средней концентрации ММП-9 (151,2±27,56 нг/мл) у пациентов контрольной группы (p<0,05). Отмечено повышение концентрации матриксной металлопротеиназы-9 более чем в 3,5 раза по сравнению с условно нормальными значениями данного. В основе этого явления лежат особенности патогенеза острой гипоксии и локализации фермента ММП-9. Острая интранатальная гипоксия способствует развитию стрессовой реакции со стороны сердечно-сосудистой и нервной систем у плода, формированию анаэробного метаболизма, а также снижению его сердечной функции, что может привести к фатальным последствиям для плода и ребенка. При остром повреждении головного мозга основным источником матриксных металлопротеиназ являются лейкоциты, которые проникают в вещество мозга, так и сами клетки мозга (нейроны, астроциты, олигодендроциты, микроглия и эндотелиоциты). Лейкоциты пуповинной крови – одна из локализаций фермента матриксной металлопротеиназы-9. Средняя концентрация матриксной металлопротеиназы-2 (273,10±34,20 нг/мл) в пуповинной крови новорожденных при острой гипоксии превышала в 1,3 раза показатель у здоровых новорожденных (210,75±10,09) при р>0,05. ММП-2, в отличие от матриксной металлопротеиназы-9, входит в состав тканей пуповины и не рассматривается как маркер воздействия острой гипоксии на плод. Вариабельность показателей концентраций матриксных металлопротеиназ у новорожденных в пуповинной крови характеризовалась меньшим размахом и степенью повышения их уровня при длительном воздействии гипоксии: ММП-2 – 291,39–352,91 нг/мл; ММП-9 – 407,66–452,94 нг/мл. Средняя концентрация матриксной металлопротеиназы-9 у детей первой группы с хронической гипоксией составила 430,30±22,64 нг/мл, что в 2,8 раз выше значения в контрольной группе – 151,2±27,56 нг/мл при р=0,032. Для матриксной металлопротеиназы-2 средняя концентрация составила 322,15±30,76 нг/мл в группе новорожденных с хронической гипоксией. Показатель концентрации матриксной металлопротеиназы-2 (322,15±30,76 нг/), определяемый в пуповинной крови новорожденных с перинатальной гипоксией, превышает данный показатель при остром воздействии в 1,2 раза, при хроническом – в 1,5 раза у новорожденных без гипоксического воздействия (210,75±10,09 нг/мл) при p>0,05. Таким образом, перенесенная перинатальная гипоксия сопровождается повышением концентрации матриксной металлопротеиназы-9 в пуповинной крови новорожденного ребенка. Повышение концентрации ММП-9 следует рассматривать как ранний маркер неврологических нарушений, тогда как высокие концентрации ММП-2 в большей степени отражают неблагоприятное течение антенатального периода (осложнения беременности, особенности исходного нутритивного, соматического статуса матери).

На основании проведения корреляционного анализа выделены факторы, определяющие уровень значений концентраций матриксных металлопротеиназ в пуповинной крови у новорожденных, подвергшихся воздействию внутриутробной гипоксии. Для матриксной металлопротеиназы-9 определена прямая корреляционная зависимость между показателем концентрации ММП-9 в пуповинной крови новорожденного и уровнем артериального давления матери в третьем триместре беременности (R=0,426, p=0,02); наличием патоморфологических изменений в плаценте (R=0,506, p=0,014); признаками перинатального поражения центральной нервной системы у новорожденных (R=0,666, p=0,017) (табл. 2).

Таблица 2

Корреляционная взаимосвязь концентрации ММП-2 и ММП-9 с особенностями анамнеза детей с перинатальной гипоксией

Критерий

ММП-2

Критерий

ММП-9

Авидность IgG к ВПГ

R=0,587, p=0,014

Уровень АД матери

R=0,426, p=0,02

Титр антител IgG к ЦМВ

R=0,549, p=0,003

Уровень гемоглобина в крови матери

R=-0,391, p=0,009

Приступы аффективно-респираторных судорог

R=0,574, p=0,01

Патоморфологические признаки ХМПН

R=0,506, p=0,014

Эпизоды транзиторного тахипноэ

R=0,453, p=0,015

ППЦНС

R=0,666, p=0,017

 

Рассматривая патогенетический аспект описанных состояний, можно сказать, что в их основе лежит эндотелиальная дисфункция, которая приводит к развитию фетоплацентарной недостаточности, хронической внутриутробной гипоксии плода, что влечет за собой расстройства церебральной гемодинамики плода и новорожденного [11]. Нарушение кровоснабжения головного мозга неизменно приводит к изменению метаболизма в мозговой ткани, изменениям ее компенсаторных способностей в ответ на факторы агрессии окружающей среды. Обратная корреляционная зависимость показала взаимосвязь между показателем концентрации матриксной металлопротеиназы-9 в пуповинной крови у ребенка в ранний неонатальный период и уровнем гемоглобина в крови матери (R=–0,391, p=0,009), что требует пристального внимания акушеров-гинекологов к формированию анемии у беременных в контексте развития постгипоксических осложнений у ребенка. Корреляционный анализ позволил определить зависимость между показателем концентрации матриксной металлопротеиназы-2 и особенностями соматического статуса детей, перенесших перинатальную гипоксию. Прямая корреляционная взаимосвязь выявлена между наличием приступов аффективно-респираторных судорог у ребенка (R=0,574, p=0,01) и эпизодами транзиторного тахипноэ в раннем неонатальном периоде (R=0,453, p=0,015), иллюстрируя исход или остаточные проявления постгипоксической энцефалопатии, а также результат внутриутробного нутритивного дефицита. Помимо этого, повышение матриксной металлопротеиназы-2 в пуповинной крови коррелировало с показателем авидности антител IgG к вирусу простого герпеса у матери (R=0,587, p=0,014), а также с титром IgG антител к цитомегаловирусу (R=0,549, p=0,003) в крови матери. Описанные изменения подтверждают мнение авторов о взаимосвязи матриксных металлопротеиназ с системой провоспалительных цитокинов.

Заключение. Уровень концентрации матриксных металлопротеиназ: матриксной металлопротеиназы-2 (210,75±10,09 нг/мл) и матриксной металлопротеиназы-9 (151,2±27,56 нг/мл), исследуемый методом иммуноферментного анализа в пуповинной крови, является оптимальным для здоровых новорожденных. Внутриутробная гипоксия плода сопровождается повышением уровня концентраций матриксной металлопротеиназы-2 (273,10–322,15 нг/мл) и матриксной металлопротеиназы-9 (430,30–32,36 нг/мл) в пуповинной крови новорожденных. Как острое, так и хроническое воздействие гипоксии сопровождается более высокими концентрациями матриксной металлопротеиназы-9 и более широким размахом его показателей (р<0,05). Повышенное содержание матриксной металлопротеиназы-9 отражает повреждение базальной мембраны сосудов, развитие эдотелиальной дисфункции, что затрудняет процессы адаптации ребенка в раннем неонатальном периоде. Уровень концентрации матриксной металлопротеиназы-9 более 350 нг/мл следует рассматривать как патологический предиктор развития постгипоксических состояний. Осложненное течение беременности (угроза прерывания беременности, дисфункция плаценты), особенности материнского нутритивного (дефицит магния, кальция, железа) и соматического (нейроциркуляторная дистония) статусов в большей степени влияют на показатель концентрации матриксной металлопротеиназы-2. Путем корреляционного анализа выявлена зависимость значения концентрации матриксной металлопротеиназы-9 в пуповинной крови новорожденного от уровня систолического артериального давления матери в третьем триместре беременности (R=0,426, p=0,02), концентрации гемоглобина в материнской крови (R=–0,391, p=0,009), патоморфологических признаков хронической фетоплацентарной недостаточности в плаценте (R=0,506, p=0,014). На показатель концентрации матриксной металлопротеиназы-2 влияет перенесенная матерью герпесвирусная инфекция (R=0,549, p=0,003) как отражение взаимодействия системы протеолитических ферментов – матриксных металлопротеиназ с иммунной системой, а именно с провоспалительными цитокинами, белками острой фазы, факторами врожденного иммунитета.