Relationships between the results of lipid profiling, and the levels of matrix metalloproteinases in blood serum in apparently healthy women of different ages

Full Text

Введение

Процесс старения – одна из самых сложных проблем биологии и медицины. Он связан с постепенной инволюцией органов и тканей и нарушением функции организма [1, 2]. Решение проблемы активного долголетия крайне актуально как для человечества в целом, так и для каждого человека в отдельности. Единой теории старения сегодня не существует. Ученые геронтологи сходятся в том, что старение обусловлено одновременно или последовательно действующими многими причинами. При этом большинство современных теорий базируются на изучении отдельных процессов, происходящих при старении организма. При старении изменяется общий липидный обмен, в том числе содержание липидов в органах и их транспорт между основными органами. Возрастное накопление липидов в различных органах, включая печень, мышцы, почки и легкие [6], можно объяснить несколькими механизмами. Во-первых, старение изменяет метаболизм липидов, регулируя несколько важных путей, участвующих в транспорте липидов. К ним относятся изменения липолиза жировой ткани, метаболизма липопротеинов и триглицеридов, а также изменения белков, транспортирующих липиды [6]. Во-вторых, старение связано с изменением липидного обмена внутри органов. Экспериментальные и клинические данные показали, что старение связано не только с повышенной активностью путей синтеза липидов, но и с дефектом сосудов [4]. В дополнение к этому происходят изменения в клеточных органеллах, которые также связаны со старением и метаболизмом липидов [2, 4]. Митохондрии играют существенную роль в метаболизме липидов и старение связано с митохондриальными изменениями. Хотя эти изменения имеют решающее значение для поддержания клеточного гомеостаза, определение роли измененного метаболизма липидов в процессе старения затруднено. Последние данные свидетельствуют о том, что эти изменения не являются пассивным результатом старения, а, напротив, способствуют ускорению процесса старения. Кроме того, удержание богатых холестерином апоВ-липопротеинов в стенке артерии вызывает несколько модификаций и важные биологические последствия [1], в том числе из-за влияния матриксных металлопротеиназ (ММP), экспрессия которых усиливается с возрастом. Следует учитывать, что ММP обладают как апоптотическими, так и антиапоптотическими свойствами. Однако из-за способности разрушать некоторые компоненты внеклеточного матрикса ММP индуцируют ангиостатин или эндостатин, снижают пролиферацию эндотелиальных клеток [9]. Отсутствие единого мнения авторов свидетельствует о необходимости анализа изменений основных показателей липидного спектра во взаимодействии с ММP у условно здоровых людей в зависимости от возраста

Цель исследования – проанализировать значения липидограммы, ММP у женщин с возрастом и оценить их взаимосвязь.

Материалы и методы

В исследование было включено 157 женщин, распределенных по возрасту (ВОЗ). Обследуемые проходили первый этап диспансеризации на клинических базах ФГБОУ ВО ТГМУ Минздрава России. Определение общего холестерина (CHOL2/ Cholesterol Gen.2 cobas c systems), липопротеидов высокой плотности (HDLC4/ HDL-Cholesterol Gen.4 Cobas Integra), липопротеидов низкой плотности (LDLC3/ LDL- Cholesterol Gen.3/cobas c systems), триглицеридов (TRIGL/ Triglycerides), аполипротеинов А1 (Tina-Quant AпoA1), B (Tina-Quant AпoB) в сыворотке крови проводилось на биохимическом анализаторе Mindray BS-200 с использованием методов: иммунотурбодиметрия; колориметрический; фотометрический. Рассчитывали индекс АпоВ/АпоА1. Показатели выражали: общий холестерин – ммоль/л; AпoA1 – г/л; AпoB – г/л; AпoВ/AпoА1; HDL-C (ЛПВП) – ммоль/л; ЛПНП – ммоль/л. Уровни MMP-1, MMP-2, MMP-3, MMP-7, MMP-9 в сыворотке крови исследовали методом сендвич-варианта твердофазного иммуноферментного анализа (R&D Diagnostics Inc., США). Статистическая обработка полученных результатов осуществлялась с использованием программы IBM SPSS Statistics 26 методами непараметрической статистики; для анализа полученных данных использовали критерий Шапиро–Уилка. U-критерий Манна–Уитни и Вилкоксона, дисперсионный анализ Краскела–Уоллиса, ранговую корреляцию по Спирмену, метод отношения шансов.

Результаты и обсуждение

Анализ уровней липидов у условно здоровых женщин в зависимости от возраста показал повышение значений ОХ с возрастом (табл. 1), но у женщин старше 75 лет он снижался в 1,4 раза. Уровни ЛПВП у женщин в молодом, среднем и пожилом возрасте были на одном уровне, тогда как в старческой группе были низкие (в 1,4 раза, р < 0,001). Значения ЛПНП находились на одном уровне у представительниц молодого, среднего и пожилого возраста, но в старческой группе были повышены (4,02, р = 0,04), по сравнению с группой молодых женщин. АпоА1 не изменялся с возрастом. АпоВ у женщин пожилого и старческого возраста был выше, чем у молодых женщин, различий в возрасте 60-75 лет и старше в сыворотке крови не выявлено. Индекс АпоВ/АпоА1 был минимальным у женщин молодого возраста. Не выявлено статистически значимых различий этого индекса у женщин старше 45 лет (табл. 1). При распределении показателей ММP и ТИМП у женщин в зависимости от возраста зарегистрировано, что уровень ММP-1 в сыворотке крови был наиболее высоким в группе среднего возраста по сравнению с другими возрастами (р_1-2 = 0,05; р_2-3 = 0,05; р_2-4 = 0,05) (табл. 2). Однако различий между уровнем ММP-1 в молодом, пожилом возрасте и старческом не выявлено. Значения ММP-2 повышались с возрастом (р_1-2 = 0,042; р_2-4 = 0,032; р_1-3 = 0,05; р_3-4 = 0,0012), при этом наиболее высокие ее значения установлены у женщин старше 75 лет. Не установлено различий уровней ММP-3 у женщин разных возрастных групп. Значения ММP-7 у женщин младше 75 лет были достоверно выше значений женщин группы старческого возраста (табл. 2).Уровень ММP-9 в группах пожилого и старческого возраста был ниже значений группы среднего возраста (р_2-3 = 0,035; р_2-4 = 0,044).

 

Таблица 1. Показатели липидов в сыворотке крови у условно здоровых женщин разного возраста, Me (Q_0,25-Q_0,75)

Table 1. Serum lipid levels in practically healthy women of different ages, Me (Q_0.25-Q_0.75)

Показатель Indicators	Практически здоровые женщины Practically healthy women n = 157
	Молодой возраст Young age n = 32	Средний возраст Middle age n = 41	Пожилой возраст Old age n = 62	Старческий возраст Senile age n = 22
	1	2	3	4
Общий холестерин, ммоль/л Total cholesterol, mmol/L	3,18 (2,74-4,18) р1-2 = 0,032	4,09 (3,50-4,55) р2-4 = 0,048	4,38 (4,18-5,18) р1-3 = 0,008	2,82 (1,16-4,50) р3-4 = 0,024
ЛПВП, ммоль/л HDL, mmol/L	1,02 (0,77-1,50)	1,1 (0,60-1,26) р2-4 = 0,049	1,13 (0,97-1,43) р3-4 = 0,041	0,7 (0,60-0,84) р1-4<0,0001
ЛПНП, ммоль/л LDL, mmol/L	3,2 (2,40-4,16)	3,7 (3,30-4,18)	3,7 (3,08-5,94)	4,02 (3,35-5,05) р1-4 = 0,04
АпоА1, г/л АpoA1, g/L	1,41 (1,07-1,75)	1,29 (1,19-1,46)	1,57 (1,19-1,60)	1,37 (1,25-1,49)
АпоВ, г/л ApoB, g/L	0,58 (0,55-0,61) р1-2 = 0,039	0,8 (0,62-0,94) р2-3 = 0,049	0,94 (0,74-0,99)	0,9 (0,85-0,94) р1-4<0,0001
Индекс АпоВ/АпоА1 Index ApoA1/ApoB	0,41 (0,34-0,51)	0,62 (0,52-0,64) р1-2 = 0,042	0,59 (0,58-0,62) р1-3 = 0,028	0,65 (0,62-1,17) р1-4 = 0,002

Примечание. Достоверность различий по возрасту определяется при p-value ≤ 0,05.

Note. The reliability of age differences is determined at p-value ≤ 0.05.

 

Таблица 2. Содержание матриксных металлопротеиназ в сыворотке крови у условно здоровых женщин разного возраста, Me(Q_0,25-Q_0,75)

Table 2. Content of matrix metalloproteinases in blood serum in apparently healthy women of different ages, Me(Q_0.25-Q_0.75)

Показатель Indicators	Практически здоровые женщины Practically healthy women n = 157
	Молодой возраст Young age n = 32	Средний возраст Middle age n = 41	Пожилой возраст Old age n = 62	Старческий возраст Senile age n = 22
	1	2	3	4
ММP-1, нг/мл MMP-1, ng/mL	0,53 (0,41-0,60) р1-2 = 0,05	0,66 (0,57-0,71) р2-3 = 0,05	0,57 (0,42-0,69)	0,54 (0,40-0,73) р2-4 = 0,05
ММP-2, нг/мл MMP-2, ng/mL	135,2 (120,6-168,1) р1-2 = 0,042	151,0 (126,5-184,9) р2-4 = 0,032	149,5 (132,4-163,6) р1-3 = 0,05 р3-4 = 0,0012	164,1 (123,9-180,3) р1-4 = 0,035
ММP-3, нг/мл MMP-3, ng/mL	20,6 (12,6-28,2)	21,7 (13,8-24,0)	20,7 (17,0-27,4)	23,3 (12,9-25,0)
ММP-7, нг/мл MMP-7, ng/mL	1,8 (1,3-2,2)	2,1 (1,3-3,4) р2-4<0,0001	2,1 (1,4-2,6) р3-4<0,0001	1,5 (0,62-2,23) р1-4 = 0,042
ММP-9, нг/мл MMP-9, ng/mL	59,7 (41,3-125,3)	67,5 (29,5-124,2) р2-3 = 0,035	40,7 (35,2-71,9)	47,8 (34,8-56,1) р2-4 = 0,044

Примечание. См. примечание к таблице 1.

Note. As for Table 1.

 

Учитывая значимую роль липидов в метаболических процессах, вопрос участия нарушений липидного обмена в формировании патологического паттерна старения не вызывает сомнений [1]. Липиды выполняют важнейшие функции организма, влияя на различные процессы. Они входят в состав мембран клеток, участвуют в передаче нервных импульсов, синтезе гормонов и реализуют много других жизненно важных функций [1, 6]. Липидный обмен претерпевает наиболее типичные изменения по мере старения организма, что может являться одним из ранних маркеров старения. Общеизвестна большая физиологическая роль холестерина в организме человека. Липопротеины высокой плотности считаются антиатерогенными частицами, единственным физиологическим фактором, обеспечивающим освобождение клеток от избытка холестерола. В то же время липопротеины низкой плотности способствуют образованию атеросклеротических бляшек [9]. Уровень липидов в крови определяется многими факторами: наследственной предрасположенностью, питанием, особенностями образа жизни и т. д. В частности, на липидный обмен влияет двигательная активность: повышенные энергетические запросы организма при выполнении физических нагрузок обусловливают значительные метаболические изменения в организме спортсмена, вызванные перестройкой углеводного и липидного обменов [6]. При этом показано, что на уровень липидов в крови оказывает влияние специфика тренировочного процесса, интенсивность физических нагрузок и объем последних. И.А. Михалева и соавт. показали, что самый высокий уровень холестерина в сыворотке крови характерен для женщин, относящихся к возрастной группе старше 40 лет. Авторы подчеркивали, что с увеличением возраста в крови человека значительно возрастает содержание триглицеридов: у женщин старшей возрастной группы (после 40 лет) уровень триглицеридов в крови на 40% выше, чем у младшей возрастной группы (до 40 лет) [3]. Однако, исходя из данных, полученных при проведении долгосрочных исследований, установлен не столько уровень холестерина и его фракций, сколько значения аполипопротеинов, ассоциированые с повышенными кардиоваскулярными рисками. Таким образом, нарушения липидного обмена у условно здоровых лиц могут иметь замаскированный характер, с сохранением значений холестерина, его дериватов, аполипопротеинов в рамках референсных величин. Использование индекса АпоВ/АпоА1 позволяет выявить незначительные изменения липидного спектра и контролировать динамику развития дислипидемии. Еще одним важным элементом, участвующим в реализации сосудистого ремоделирования, а следовательно, возраст-ассоциированного изменения сердечно-сосудистой системы, является система ММP. Старение приводит к постепенным сосудистым нарушениям, опосредованным через структурные и функциональные изменения, однако за счет разной фенотипической характеристики данные процессы протекают не однородно в популяции. Во многом это обусловлено существованием многочисленных представителей семейства металлопротеиназ: ряд ММP связан, в первую очередь, с регуляцией роста и развития интимы, некоторые, наоборот, обладают эффектом «нарушения гладкости» эндотелия [5]. Здоровая сосудистая сеть включает в себя эндотелиальные клетки, гладкомышечные клетки (ГМК) и ВКМ, которые подвержены повреждениям или нарушениям в процессе старения. ВКМ состоит из структурных белков, таких как коллагены и эластин, которые связывают ГМК вместе, обеспечивают структурную поддержку и регулируют механическую функцию сосуда [5]. Нарушение целостности ВКМ ММP значительно изменяет ее состав и существенно влияет на сосудистый гомеостаз в процессе старения за счет структурных и функциональных изменений сосудистой стенки. Ангиогенез нарушается при старении. Задержка неоваскуляризации частично обусловлена замедлением миграции эндотелиальных клеток. Миграция требует оптимального уровня адгезии к белкам матрикса, и этот процесс опосредуется ММP-1. В аортах человека были обнаружены признаки повышения активности ММP- 2 с возрастом [9]. ММP-2 ухудшает функцию эндотелия, снижая выработку NO. ММP-2, ухудшает функцию эндотелия, снижая выработку оксида азота, и, в целом, ее повышенный уровень ассоциирован с ростом жесткости сосудов у лиц молодого возраста, особенно в присутствии гипертензии [9]. В настоящее время установлена генетическая основа врожденных нарушений, связанных с матриксными белками и связанных с артериальной жесткостью. Показано, что именно влияние ММP-3 (стромелизин-1) связывают с прямым действием на ремоделирования артериальной стенки [10]. Это происходит благодаря широкому спектру компонентов артериальной стенки, которая включает в себя фибронектин, эластин, коллагены IV, V, IX и X типов, желатин, ламинины и протеогликановые белки. Кроме того, ММP-3 активирует другие ММP, включая коллагеназу фибробластов (ММP-1) и желатиназу В (ММP-9). ММP-7 – это матрилизин, вырабатываемый в основном макрофагами, который обладает низкой каталитической способностью для структурных белков ВКМ. Однако ММP-7 обладает самым широким спектром биологически активных белков/пептидных субстратов из всех ММP. Эти субстраты включают матриксины, такие как остеопонтин, тромбоспондин и TGF-β, которые являются профибротическими молекулами. Уровни ММP-7 также были связаны с повышенной атеросклеротической нагрузкой из-за расщепления аполипопротеина A-IV и создания окислительной среды [5]. Более того, было продемонстрировано, что ММP-7 опосредует расщепление n-кадгерина, который является белком межклеточного взаимодействия, что способствует апоптозу ГМК. ММP-7 участвует в модуляции сосудистого тонуса посредством высвобождения из артерий гепарин-связывающего эпидермального фактора роста (HB-EGF) и последующей активации рецептора эпидермального фактора роста (EGF), что приводит к сужению сосудов [10]. ММP-9 представляет собой желатиназу с очень низкой каталитической способностью для структурных белков, которая участвует в протеолитической активации других важных биологически активных молекул, таких как TGF-β, и других «профибротических» белков. Потеря функции ММP-9 ингибировать миграцию гладко-мышечных клеток (ГМК), ограничивает ремоделирование сосудов и предотвращает дилатацию аорты и, следовательно, образование аневризм. До сих пор отсутствуют доказательства связи уровней ММP- 9 со здоровым старением. Старение сердца инициируется эндотелиальной дисфункцией, опосредованной через ММP-9. В физиологических условиях она ответственна за состояние ангиогенеза, участвуя в деградации стромы и обеспечивая возможности роста новых капилляров. Выявленные изменения в уровне ММP-9 в пожилом и старческом возрасте подтверждают данную тенденцию. Подводя итог, можно сказать, что многочисленные данные подтверждают, что старение сосудов характеризуется повышенной активностью ММP, которая тесно связана с воспалением эндотелия (таким как старение/апоптоз/некроз эндотелиальных клеток, тромбоз и дисфункция), фрагментацией эластина, фиброзом, кальцификацией и атерогенезом. Таким образом, хроническое повышение активности ММP играет центральную роль в сосудистых изменениях, связанных со старением. В настоящем исследовании при определении коэффициента корреляции между уровнем АпоВ и ММP-2 обнаружена прямая связь, средняя (0,556701, p-value 0,03048). Аналогичная по силе и прямая связь зафиксирована при исследовании коэффициента корреляции между уровнем АпоВ и возрастом (0,5249311, p-value 0,009973).

Выводы

1. У условно здоровых женщин в зависимости от возраста уровень ОХ был высоким в возрасте 45-59 лет, в старческом был значительно снижен. ЛПВП были достоверно снижены в группе старческого возраста, а ЛПНП, напротив, повышены. Различий по уровню АпоА1 в зависимости от возраста у женщин не выявлено. Уровень АпоВ у женщин до 45 лет был снижен, а в возрасте 60-74 лет повышен в сравнении с другими возрастными группами. Индекс АпоВ/АпоА1 в молодом возрасте был ниже в сравнении с женщинами старше 45 лет.
2. У условно здоровых женщин в зависимости от возраста значения ММP-1 были более высокими в группе среднего возраста. ММP-2 была выше в группе среднего возраста, но самые высокие ее уровни зафиксированы в группе женщин старше 75 лет. ММP-3 не изменялась в зависимости от возраста у женщин. У женщин старше 75 лет ММP-7 была ниже значений остальных групп. ММP-9 была более высокой в группе женщин 45-59 лет.
3. Согласно проведенному корреляционному анализу у условно здоровых женщин зафиксированы прямые связи средней силы между уровнем АпоВ и ММP-2, которые коррелировали с увеличением возраста.

About the authors

Natalya S. Chepurnova

Pacific State Medical University

Author for correspondence.
Email: dr.cns@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-6642-1332
SPIN-code: 6726-8523

PhD (Medicine), Associate Professor, Department of Normal and Pathological Physiology

Russian Federation, Vladivostok

Vladimir N. Jushhuk

Pacific State Medical University

Email: Dr.cns@yandex.ru
SPIN-code: 7096-1850

Assistant Professor, Department of Public Health

Russian Federation, Vladivostok

Elena V. Markelova

Pacific State Medical University

Email: markev2010@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5846-851X
SPIN-code: 3661-5026

PhD, MD (Medicine), Professor, Head, Department of Normal and Pathological Physiology

Russian Federation, Vladivostok

Margarita A. Visjagina

Pacific State Medical University

Email: margovisyagina@gmail.com

Assistant Professor, Department of Normal and Pathological Physiology

Russian Federation, Vladivostok

References

Supplementary files