АНАЛИЗ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЭКСПРЕССИИ МАТРИКСНЫХ МЕТАЛЛОПРОТЕИНАЗ В СТАБИЛЬНОЙ И НЕСТАБИЛЬНОЙ АТЕРОСКЛЕРОТИЧЕСКИХ БЛЯШКАХ МЕТОДОМ ПОЛНОГЕНОМНОГО СЕКВЕНИРОВАНИЯ РНК: ПИЛОТНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

Цель: Выполнить анализ дифференциальной экспрессии генов металлопротеиназ, вовлеченных в процесс стабилизации/дестабилизации атеросклеротической бляшки методом полногеномного секвенирования РНК и определить уровень металлопротеиназ в гомогенатах атеросклеротических бляшек разного типа методом иммуноферментного анализа.

Материал и методы: Исследование выполнено на образцах атеросклеротических бляшек пациентов 45-65 лет, жителей Западно-Сибирского региона с коронароангиографически документированным коронарным атеросклерозом без острого коронарного синдрома со стабильной стенокардией напряжения II-IV функционального класса. Забор тканей атеросклеротической бляшки проводился в ходе операции при наличии интраоперационных показаний. Выполнено гистологическое исследование бляшек. В гомогенатах фрагментов интима/медии методом иммуноферментного анализа (ИФА) на анализаторе Multiscan EX (Thermo Fisher Scientific, USA) с использованием наборов BCM Diagnostics определены уровни деструктивных биомаркеров MMP-1, MMP-3, MMP-7, MMP-9, TIMP-1. Подготовка библиотек для полногеномного секвенирования РНК проведена с использованием набора Illumina’s TruSeq RNA Sample Preparation Kit (Illumina, USA). Профиль экспрессии в тканях бляшек определен на приборе HiSeq 1500 (Illumina, USA).

Результаты: Отличия в экспрессии между типами бляшек были отмечены для генов матриксных металлопротеиназ MMP2, MMP7, MMP8, MMP9, MMP12, и MMP14. Наблюдалось 8-ми кратное статистически значимое увеличение уровня экспрессии ММР9 (p<0,000) в нестабильной атеросклеротической бляшке дистрофически-некротического вида. Исследование методом ИФА содержания MMP-7, являющейся активатором про-MMP-9, а также содержания самой MMP-9, выявило их повышение в нестабильных бляшках в сравнении липидными пятнами (в 1,5 и 2,4 раза) и молодыми стабильными бляшками (в 1,4 и 2,1 раза).

Заключение: Для гена ММР9 получены статистически значимые различия уровня экспрессии в стабильной атеросклеротической бляшке фиброзного вида и нестабильной атеросклеротической бляшки дистрофически-некротического вида.      При проведении ИФА выявлено, что в липидных пятнах и молодых стабильных атеромах коронарных артерий повышена концентрация MMP-3 и снижена активность тканевого ингибитора металлопротеиназ. В нестабильных бляшках со склонностью к изъязвлению/разрыву повышены концентрации MMP-1, MMP-7, MMP-9.

1. Roth GA, Johnson C, Abajobir A, Abd-Allah F, et al. Global, Regional, and National Burden of Cardiovascular Diseases for 10 Causes, 1990 to 2015. J Am Coll Cardiol. 2017 Jul 4;70(1):1-25. doi: 10.1016/j.jacc.2017.04.052.

2. Johnson JL. Metalloproteinases in atherosclerosis. European Journal of Pharmacology 2017; 816:93-106. https://doi.org/10.1016/j.ejphar.2017.09.007

3. Bourboulia D, Stetler-Stevenson WG. Matrix metalloproteinases (MMPs) and tissue inhibitors of metalloproteinases (TIMPs): Positive and negative regulators in tumor cell adhesion. Seminars in Cancer Biology 2010; 3:161-8. https://doi.org/10.1016/j.semcancer.2010.05.002

4. Löffek S, Schilling O, Franzke C-W. Biological role of matrix metalloproteinases: a critical balance. European Respiratory Journal 2011; 38: 191-208. DOI: 10.1183/09031936.00146510

5. Brew K, Nagase H. The tissue inhibitors of metalloproteinases (TIMPs): an ancient family with structural and functional diversity. Biochimica et Biophysica Acta 2010; 1803 (1):55-71. doi: 10.1016/j.bbamcr.2010.01.003

6. Newby AC. Metalloproteinase production from macrophages–a perfect storm leading to atherosclerotic plaque rupture and myocardial infarction. Experimental physiology 2016; 1: 1327–1337. doi: 10.1113/EP085567

7. de Nooijer R, Verkleij CJ, von der Thuesen JH, et.al. Lesional overexpression of matrix metalloproteinase-9 promotes intraplaque hemorrhage in advanced lesions, but not at earlier stages of atherogenesis. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology 2006; 26: 340–346. https://doi.org/10.1161/01.ATV.0000197795.56960.64

8. Abbas A, Aukrust P, Russell D, et.al. Matrix metalloproteinase 7 is associated with symptomatic lesions and adverse events in patients with carotid atherosclerosis. PLoS One 2014; 9 (1): e84935. doi: 10.1371/journal.pone.0084935.

9. Lenglet S, Mach F, Montecucco F. Role of matrix metalloproteinase-8 in atherosclerosis. Mediators of Inflammation 2013; 2013: 659282. http://dx.doi.org/10.1155/2013/659282

10. Quillard T, Tesmenitsky Y, Croce K, et al. Selective inhibition of matrix metalloproteinase-13 increases collagen content of established mouse atherosclerosis. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology 2011; 31(11): 2464-72. doi: 10.1161/ATVBAHA.111.231563

11. Johnson JL, Jenkins NP, Huang WC, et al. Relationship of MMP-14 and TIMP-3 expression with macrophage activation and human atherosclerotic plaque vulnerability. Mediators Inflamm. 2014;2014:276457. doi: 10.1155/2014/276457

12. Mahdessian H, Perisic Matic L, Lengquist M, et al. Integrative studies implicate matrix metalloproteinase-12 as a culprit gene for large-artery atherosclerotic stroke. Journal of Internal Medicine 2017; 282(5): 429-444. https://doi.org/10.1111/joim.12655

13. Рагино Ю. И., Волков А. М., Чернявский А. М. Стадии развития атеросклеротического очага и типы нестабильных бляшек: патофизиологическая и гистологическая характеристика. Российский кардиологический журнал, 2013, No 5 (103), 88-95. http://dx.doi.org/10.15829/1560-4071-2013-5

14. Lin J, Kakkar V, Lu X. Impact of matrix metalloproteinases on atherosclerosis. Curr Drug Targets. 2014 Apr;15(4): 442-53. DOI : 10.2174/1389450115666140211115805

15. Рагино Ю.И., Чернявский А.М., Волков А.М., Воевода М.И. Факторы и механизмы нестабильности атеросклеротической бляшки. Новосибирск: Наука, 2008, 41-49 с. ISBN 978-5-02-023256-3.