EXPRESSION OF MATRIX METALLOPROTEINASE-9 AND TISSUE INHIBITOR OF MATRIX METALLOPROTEINASES-1 IN THE LIVER IN NEONATAL MICE OF CBA AND C57B1/6 LINES, WHICH UNDERWENT CHRONIC INTRAUTERINE HYPOXIA
- Authors: Mozoleva S.P1, Nadeev A.P1,2, Pozdnyakova S.V1, Ageeva T.A1, Elyasin P.A1
-
Affiliations:
- FSBEI HE «Novosibirsk State Medical University» of Public Health Ministry of the Russian Federation
- SRI of Experimental and Clinical Medicine at the Federal Research Center «Fundamental and Translational Medicine»
- Issue: Vol 15, No 3 (2018)
- Pages: 89-92
- Section: Articles
- URL: https://journals.eco-vector.com/1994-9480/article/view/119288
- DOI: https://doi.org/10.19163/1994-9480-2018-3(67)-89-92
- ID: 119288
Cite item
Full Text
Abstract
The aim of the study was to study the expression of matrix metalloproteinase-9 (MMP-9) and its tissue inhibitor 1 (TIMP-1) in hepatocytes and nonparenchymal liver cells in neonatal mice of two opposing lines of CBA and C57B1/6 after chronic intrauterine hypoxia. In The total expression level of MMP-9 and TIMP-1 in hepatocyte cells was more pronounced in CBA mice, in compared with mice of the C57B1/6 line.
Full Text
Matrix metalloproteinase-9, tissue inhibitor of matrix metalloproteinases-1, chronic intrauterine hypoxia, liver, newborns, mice of CBA and C57Bl/6 lines. ЦЕЛЬ РАБОТЫ Изучить экспрессию матриксной металлопротеи-назы 9 (ММР-9) и ее тканевого ингибитора 1 (TIMP-1) в гепатоцитах и непаренхиматозных клетках печени у новорожденных мышей двух оппозитных линий СВА и С57В1/6, после перенесенной хронической внутриутробной гипоксии (ХВУГ). МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ Эксперименты выполнены на мышах оппозитных по ряду структурно-функциональных параметров органов и систем линий СВА и С57В1/6 и их потомстве [2, 4]. Животные-производители (массой 20-22 г) были получены из лаборатории разведения экспериментальных животных Института цитологии и генетики СО РАН (г. Новосибирск). ХВУГ моделировали помещением беременных самок на 13-й день беременности в барокамеру с «подъемом» на высоту 9000 м, в течение 4 часов, ежедневно 7 дней [7]. Новорожденные мышата линий СВА и С57В1/6 были разделены на 4 группы по 10 животных в каждой: 1-я (линия СВА) и 2-я (линия С57В1/6) группы - новорожденные мышата, перенесшие ХВУГ ; 3-я (линия СВА) и 4-я (линия С57В1/6) группы - животные контрольных групп. Новорожденных мышей в течение первых суток после рождения выводили из эксперимента путем де-капитации под эфирным наркозом. Все манипуляции с лабораторными животными проводили, соблюдая «Правила проведения работ с использованием экспериментальных животных» (Страсбург, 1986), принципы гуманности, изложенные в директивах Европейского сообщества (86/609/ЕЕС), «Принципы надлежащей лабораторной практики» (ГОСТ Р53434-2009 от 01.03. 2010 г идентичен GLPOECD). В соответствии со стандартизированными протоколами и рекомендациями фирм-производителей антител в парафиновых срезах печени проведены иммуно-гистохимические исследования с использованием моноклональных антител Rabbit MMP-9, cloneE127 («ThermoFisherScientificInc.», США), Mousea-HumanTIMP-1, clone 102D1 («ThermoFisherScientificInc.», Выпуск 3 (67). 2018 89 ЩШгорСз [ЩсмеТКЩ США) и системы визуализации DAKO EnVision+ System («DAKO», Дания) с диаминобензидином (DAB). Для количественной оценки экспрессии MMP-9 и ТІМР-1 в каждом наблюдении определяли процент положительно окрашенных гепатоцитов и непаренхиматозных клеток печени в 10 полях зрения с подсчетом среднего значения. Статистическую обработку данных морфометрического исследования проводили с использованием лицензированного пакета программ статистики «МіогеоА-Excel 2010» с определением средней величины (М), стандартной ошибки средней (m). Достоверность статистически значимых различий средних величин в сравниваемых группах рассчитывали по t-критерию Стью-дента при p < 0,05. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Ранее показано, что воздействие ХВУГ привело к значительным деструктивным изменениям в паренхиме печени новорожденных мышат линий CBA и C57BI/6, более выраженным у мышей линии С57В1/6. Процессы репаративной регенерации паренхимы печени у мышей линии C57BI/6, перенесших ХВУГ, были меньшими, чем у мышей линии СВА, и не соответствовали масштабам деструктивных изменений в паренхиме печени [2, 3]. При иммуногистохимическом исследовании цитоплазматической экспрессии ММР-9 и ТІМР-1 в печени у новорожденных мышей линий СВА и С57В1/6, после перенесенной ХВУГ, регистрировали положительные реакции на MMP-9 и ТІМР-1 в клетках очагов гемопоэза и синусоидальных клетках (крупнозернистый продукт реакции), редко в гепатоцитах (гетерогенно в виде мелкодисперсного осадка), с различной выраженностью экспрессии (рис.). У контрольных животных иммуногисто-химическая реакция в клетках печени отсутствовала. Рис. Экспрессия MMP-9 в клетках печени новорожденных мышей линии СВА, перенесшей ХВУГ: MMP-9 окрашенный продукт визуализируется гомогенно в клетках очагов экстрамедуллярного кроветворения, синусоидальных клетках. Докраска гематоксилином. Ув. х 400 Более высокий уровень цитоплазматической экспрессии MMP-9 и ТІМР-1 был выявлен в клетках печени мышей линии СВА, перенесших ХВУГ, в сравнении с мышами линии С57В1/6, перенесших ХВУГ. Так, суммарный уровень цитоплазматической экспрессии ММР-9 в клетках гемопоэза, синусоидальных клетках и гепатоцитах у мышей линии СВА, перенесших ХВУГ, в 10,1 раз превышал аналогичный показатель у мышей линии С57В1/6. Одновременно с увеличением цитоплазматической экспрессии MMP-9 отмечено повышение экспрессии TIMP-1 в тех же клетках (табл.). Суммарный уровень цитоплазматической экспрессии TIMP-1 у мышей линии СВА, перенесших ХВУГ, был большим в 21,2 раза, чем аналогичный показатель у мышей линии С57В1/6. Выявленное одновременное повышение экспрессии TIMP-1 и MMP-9 может рассматриваться как компенсаторная реакция, направленная на подавление TIMP-1 гиперстимулированной активности MMP-9. Как результат значительной экспрессии MMP-9 и ее ингибитора у мышей линии СВА, перенесших ХВУГ, соотношение MMP-9 / ТІМР-1 составило < 1,0 (в норме соотношение MMP / ТІМР составляет 1:1 [10]). В свою очередь, низкие значения экспрессии ТІМР-1 в клетках печени у мышей линии С57В1/6, перенесших ХВУГ, привели к тому, что соотношение MMP-9 / ТІМР-1 было >1 (табл.). Экспрессия ММР-9 и TIMP-1 в клетках печени мышей линий СВА и С57В1/6, перенесших хроническую внутриутробную гипоксию (M ± mj Локализация Линия мышей CBA 1 C57BI/6 MMP-9 Гепатоциты 0,78 ± 0,37 0,02 ± 0,01 Клетки очагов гемопоэза 13,44 ± 0,70* 0,68 ± 0,05* Синусоидальные клетки, включая клетки Купфера 3,08 ± 0,33* 0,62 ± 0,07* Суммарный показатель 17,32 ± 0,68* 1,71 ± 0,22* ТІМР-1 Гепатоциты 0,39 ± 0,12 0,04 ± 0,01 Клетки очагов гемопоэза 15,04 ± 0,40* 0,51 ± 0,07* Синусоидальные клетки, включая клетки Купфера 3,48 ± 0,19* 0,35 ± 0,07* Суммарный показатель 18,89 ± 0,42* 0,89 ± 0,14* MMP-9/ ТІМР-1 Гепатоциты 2,08 ± 1,31 0,49 ± 0,18 Клетки очагов гемопоэза 0,89 ± 0,02* 1,42 ± 0,15* Синусоидальные клетки, включая клетки Купфера 0,88 ± 0,06* 2,18 ± 0,43* Суммарный показатель 0,92 ± 0,02* 1,74 ± 0,20* ^Достоверные межлинейные различия средних величин соответствующих параметров, р < 0,05. Известно, что MMPs секретируются как проферменты различными клетками: нейтрофилами, моноцитами, макрофагами, фибробластами, эпителиальными и эндотелиальными клетками и активируются путем про-теолитического расщепления [6]. Вероятно, выявленная 90 Выпуск 3 (67). 2018 динамика значений MMP-9 и ТІМР-1 у новорожденных мышей разных линий с ХВУГ сопряжена с ведущей ролью лейкоцитов, являющихся одними из основных продуцентов MMP-9 [8]. Так, в клетках очагов гемопоэ-за у мышей линии СВА, перенесших ХВУГ, уровень цитоплазматической экспрессии ММР-9 в 19,8 раза превышал аналогичный показатель у мышей линии С57В1/6, уровень цитоплазматической экспрессии TIMP- 1 - в 29,5 раза. Соотношение MMP-9 / ТІМР-1 (< 1,0) в клетках очагов гемопоэза у мышей линии СВА, перенесших ХВУГ, было меньшим в 1,6 раза в сравнении с величиной аналогичного показателя у мышей линии С57В1/6 (MMP-9 / ТІМР-1 >1,0). В то время как экспрессия MMP-9 и TIMP-1 в гепатоцитах у мышей обеих линии, перенесших ХВУГ, была незначительной и значимых межлинейных различий не имела (табл.). В синусоидальных клетках, в состав которых входят клетки Купфера, являющиеся продуцентами металлопротеи-наз [9], у мышей линии СВА, перенесших ХВУГ, уровень цитоплазматической экспрессии ММР-9 в 4,97 раз превышал величину аналогичного показателя у мышей линии С57В1/6, уровень цитоплазматической экспрессии TIMP-1 - в 9,94 раза, а соотношение MMP-9 / ТІМР (< 1,0) у мышей линии СВА, перенесших ХВУГ, было меньшим в 2,48 раза аналогичного показателя у мышей линии С57В1/6 (где MMP-9 / ТІМР >1,0) (табл.). Одним из механизмов усиления экспрессии MMP-9 в клетках очагов гемопоэза и синусоидальных клетках мог стать оксидативный стресс, обусловленный хронической внутриутробной гипоксией [5]. Разная выраженность экспрессии MMP-9 и ее ингибитора ТІМР-1 обусловило различную динамику деструктивных процессов в печени у мышей оппозит-ных линий на фоне ХВУГ [2]. Выраженные деструктивные изменения в печени у мышей линии С57В1/6, вероятно, обусловлены более выраженной экспрессией ММР-9 (соотношение ММР/ ТІМР составило более 1,0) в клетках печени. Разнонаправленная динамика значений MMP-9 и ТІМР-1 у новорожденных мышей разных линий с ХВУГ может быть сопряжена с ведущей ролью лейкоцитов, являющихся одними из основных продуцентов MMP-9 и ТІМР-1, что, вероятно, у мышей линий СВА и С57В1/6, перенесших ХВУГ, имеет место разное соотношение видов и степени зрелости клеток в очагах гемопоэза и синусоидальных клеток [1]. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 1. У новорожденных мышей линии C57BI/6, перенесших ХВУГ, выявлена слабая экспрессия ММР-9 и еще более низкий уровень экспрессии TIMP-1 в клетках очагов гемопоэза, синусоидальных клетках, что обусловило соотношение ММР-9 / TIMP более 1. 2. У новорожденных мышей линии CBA, перенесших ХВУГ, отмечена выраженная экспрессия ММР-9 и более высокий уровень экспрессии TIMP-1 в клетках очагов гемопоэза, синусоидальных клеток, что обусловило соотношение ММР-9 / TIMP менее 1. 3. Суммарный уровень экспрессии ММР-9 и TIMP-1 в клетках гепатоцитов был более выраженный у мышей линии СВА, в сравнении с мышами линии С57В1/6.×
About the authors
S. P Mozoleva
FSBEI HE «Novosibirsk State Medical University» of Public Health Ministry of the Russian Federation
A. P Nadeev
FSBEI HE «Novosibirsk State Medical University» of Public Health Ministry of the Russian Federation; SRI of Experimental and Clinical Medicine at the Federal Research Center «Fundamental and Translational Medicine»
Email: nadeevngma@mail.ru
S. V Pozdnyakova
FSBEI HE «Novosibirsk State Medical University» of Public Health Ministry of the Russian Federation
T. A Ageeva
FSBEI HE «Novosibirsk State Medical University» of Public Health Ministry of the Russian Federation
P. A Elyasin
FSBEI HE «Novosibirsk State Medical University» of Public Health Ministry of the Russian Federation
References
- Аникина А.Г, Потапова О.В., Шкурупий В.А., Шаповалов А.М. Роль матриксных металопротеиназ и их ингибитора в развитии раннего фиброза легких при гриппе А/ Н5Ж А/Goose/Krasnoozersoye/627/05 у мышей // Бюлл. эксперим. биол. и мед. - 2013. - Т. 156, № 7. - С. 17-20.
- Мозолева С.П., Надеев А.П., Позднякова С.В., Залавина С.В. Структурная организация печени и звездчатых макрофагов у новорожденных мышей линии СВА и С57В1/6 // Морфология. - Т. 152, № 4. - С. 44-48.
- Мозолева С.П., Надеев А.П., Позднякова С.В. и др. Структурная организация печени и клеток Купфера у новорожденных мышей оппозитных линий СВА и С57В1/6, перенесших хроническую внутриутробную гипоксию // Уральский медицинский журнал. - 2018. - Т. 157, № 2. - С. 115-120.
- Надеев А.П., Шкурупий В.А., Маринкин И.О. Печень и плацента в пре- и постнатальный периоды при патологии: Клинико-экспериментальное исследование. -Новосибирск: Наука, 2014. - 242 с.
- Пинаева О.Г, Лебедько О.А., Яковенко Д.В. и др. Влияние антенатальной гипоксии на некоторые показатели тканевого гомеостаза печени белых крыс // Бюлл. эксперим. биол. и мед. - 2014. -Т 157, № 3. - С. 301-304.
- Потеряева О.Н. Матриксные металлопротеиназы: строение, регуляция, роль в развитии патологических состояний (обзор литературы) // Медицина и образование в Сибири. - 2010. - № 5. - С. 7-17.
- Уткина Л.И., Тимошин С.С. Изменение печени потомства белых крыс под влиянием внутриутробной хронической гипоксии // Бюл. эксперим. биол. мед. -1990. - №. 11. - С. 541-543.
- Chaundary A.K., Pandya s., Ghoh K., Nadkarni A. Matrix metalloproteinase and its drug targets therapy in solid and hematological malignancies: An overview // Mutat. Res. -2013. - Vol. 1, № 753. - P 7-23.
- Ju C., Tacke F. Hepatic macrophages in homeostasis and liver diseases: from pathogenesis to novel therapeutic strategies // Cell. Mol. Immunol. - 2016. - Vol. 13. - P 316-27.
- Zitka O., Kukacka J., Krizkova S., et al. Matrix metalloproteinases // Curr. Med. Chem. - 2010. - Vol. 17, № 31. - P. 3751-3768.