System matrix metalloproteinase/inhibitors in pathogenesis of infiltrative pulmonary tuberculosis, depending on the resistance of Mycobacterium tuberculosis strains for anti tuberculosis therapy

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Introduction. The search for molecular markers of adverse treatment outcomes in individuals with pulmonary tuberculosis (PT) is relevant due to the worldwide increase in drug resistance of Mycobacterium tuberculosis (MBT) strains to anti-tuberculosis drugs (PTP). Matrix metalloproteinases (MMPs) and their tissue inhibitors (TIMPs) they are markers of destruction and remodeling.

The aim of the study. To study the features of the levels of the MMP in patients with infiltrative PT (IPT), depending on the MBT to PTP. To determine their significance as molecular markers of the effectiveness of therapy.

Methods. The concentrations MMP-1,-3,-8,-9 and TIMP-1 were measured using the ELISA method, kit «R&D Systems» (Minneapolis, MN, USA), the activity of α2-macroglobulin, neutrophils elastase (EL) – enzyme assays in the blood serum of 115 patients with ITL (58 drug – sensitive and 57 DR MBT). The effectiveness of the intensive phase of treatment was evaluated retrospectively. We used Statistica 10.0 (StatSoft, Inc.) and R.

Results. Regardless of the DR of MBT strains, patients with ITL have an imbalance in the MMP/inhibitors system towards proteinases. Regardless of the DR, the changes in circulating levels of MMP, TIMP-1 and EL were unidirectional with the otal volume of focuses and decay, as well as the number of neutrophils. Combinations from proteinase with results of chest X-rays methods of research at baseline levels in patients with ITL can be molecular prognostic markers of treatment outcomes.

Conclusion. The methods of multidimensional statistics showed that changes in the baseline levels of the MMPs and inhibitors in patients with ITL are not associated with the characterization of the resistance of MBT strains to the PTP, but are an objective criterion for the activity and prevalence of a specific process, and combinations from the MMP reflect the direction of its changes.

About the authors

Dilyara S. Esmedlyaeva

St. Petersburg State Research Institute of Phthisiopulmonology of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation; St. Petersburg University

Email: diljara-e@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-9841-0061

candidate of Biological Sciences, senior researcher, St. Petersburg State Research Institute of Phthisiopulmonology of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation

Russian Federation, Ligovsky Prospekt, 2–4, St. Petersburg, 191036; Universitetskaya emb., 7/9, St. Petersburg, 199034

Nina P. Alekseeva

St. Petersburg State Research Institute of Phthisiopulmonology of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation; St. Petersburg University

Email: ninaalexeyeva@mail.ru

candidate of Physical and Mathematical Sciences, senior researcher of Scientific Technical Information Departme

Russian Federation, Ligovsky Prospekt, 2–4, St. Petersburg, 191036; Universitetskaya emb., 7/9, St. Petersburg, 199034

Marina E. Dyakova

St. Petersburg State Research Institute of Phthisiopulmonology of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation; St. Petersburg University

Author for correspondence.
Email: marinadyakova@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-7810-880X

doctor of Biological Sciences, senior researcher, St. Petersburg State Research Institute of Phthisiopulmonology of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation

Russian Federation, Ligovsky Prospekt, 2–4, St. Petersburg, 191036; Universitetskaya emb., 7/9, St. Petersburg, 199034

References

  1. Greenlee K., Werb Z., Kheradmand F. Matrix metalloproteinases in lung: multiple, multifarious, and multifaceted. Physiol. Rev. 2007; 87 (1): 69–98.
  2. Hrabec E., Strek M., Zieba M., Kwiatkowska S. Circulation level of matrix metalloproteinase-9 is correlated with disease severity in tuberculosis patients. Int. J. Tuberc. Lung Dis. 2002; 6 (8): 713–9.
  3. Elkington P., Ugarte-Gil C., Friedland J. Matrix metalloproteinases in tuberculosis. Eur Respir J. 2011; 38 (2): 456–64. doi: 10.1183/09031936.00015411.
  4. Ong C., Elkington P., Brilha S., Ugarte-Gil C., Tome-Esteban M., Tezera L., Pabisiak P., Moores R., Sathyamoorthy T., Patel V., Gilman R., Porter J., Friedland J. Neutrophil-derived MMP-8 drives AMPK-dependent matrix destruction in human pulmonary tuberculosis. PLoS Pathog. 2015; 11 (5): 1–21. doi: 10.1371/journal.ppat.1004917.
  5. Ugarte-Gil C., Elkington P., Gilman R., Coronel J., Tezera L., Bernabe-Ortiz A., Gotuzzo E., Friedland J., Moore D. Induced sputum MMP-1, -3 & -8 concentrations during treatment of tuberculosis. PloS One. 2013; 8 (4): e61333. DOI: e61333. 10.1371.
  6. Эсмедляева Д.С., Алексеева Н.П., Сапожникова Н.В., Дьякова М.Е., Перова Т.Л., Кирюхина Л.Д., Журавлев В.Ю. Система матриксные металлопротеиназы/ингибиторы при инфильтративном туберкулезе легких и ее роль в оценке интенсивной фазы лечения. Биомедицинская химия. 2016; 62 (5): 593–8. [Jesmedljaeva D.S., Alekseeva N.P., Sapozhnikova N.V., D’jakova M.E., Perova T.L., Kirjuhina L.D., Zhuravlev V.Ju. The system of matrix metalloproteinases/inhibitors in infiltrate pulmonary tuberculosis and its function for assessment of the intensive phase of treatment. Biomedicinskaja himija. 2016; 62 (5): 593–8 (in Russian)].
  7. Kumar N., Moideen K., Nancy A., Viswanathan V., Thiruvengadam K., Sivakumar S., Hissar S., Nair D., Banurekha V., Kornfeld H., Babu S. Association of Plasma Matrix Metalloproteinase and Tissue Inhibitors of Matrix Metalloproteinase Levels With Adverse Treatment Outcomes Among Patients With Pulmonary Tuberculosis. JAMA Network Open. 2020; 3 (12): e2027754. doi: 10.1001/jamanetworkopen.2020.27754.
  8. Воронкова О.В., Уразова О.И., Новицкий В.В., Чурина Е.Г., Хасанова Р.Р., Наследникова И.О., Филинюк О.В., Серебрякова В.А., Колобовникова Ю.В., Никулина Е.Л., Пирогова Н.П., Березко И.В. Особенности иммунного дисбаланса при различных клинико-патогенетических вариантах остропрогрессирующего туберкулеза легких. Бюллетень сибирской медицины. 2010; 3: 42–50. [Voronkova O.V., Urazova O.I., Novickij V.V., Churina E.G., Hasanova R.R., Naslednikova I.O., Filinjuk O.V., Serebrjakova V.A., Kolobovnikova Ju.V., Nikulina E.L., Pirogova N.P., Berezko I.V. Features of the immune disbalance during various clinico-pathogenetic variants of acute progressive pulmonary tuberculosis. Bjulleten’ sibirskoj mediciny. 2010; 3: 42–50 (in Russian)]
  9. Мишин В.Ю. Химиотерапия туберкулеза легких. Пульмонология. 2008; 3: 5–14. doi: 10.18093/0869-0189-2008-0-3-5-14. [Mishin V.Yu. Chemotherapy of pulmonary tuberculosis. Pul’monologija. 2008; 3: 5–14 (in Russian)]
  10. Гаврилов П.В., Баулин И.А., Лукина О.В. Стандартизованная интерпретация и контроль выявленных одиночных образований в легких по системе lung imaging reporting and data system (lung-rads™). Медицинский альянс. 2017; 3: 17–27 [Gavrilov P.V., Baulin I.A., Lukina O.V. Standardized interpretation and control of identified single lung nodule by the Lung Imaging Reporting and Data System (Lung-RADS™). Medicinskij al’jans. 2017; 3: 17–27 (in Russian)]
  11. Веремеенко К.Н., Голобородько О.П., Кизим А.И. Протеолиз в норме и при патологии. Киев: Здоровье, 1988; 319. [Veremeenko K.N., Goloborod’ko O.P., Kizim A.I. Proteolysis is normal and with pathology. Kiev: Zdorov’e, 1988; 319 (in Russian)].
  12. Visser L., Blout E. The use of P-Nitrophenil- N-Tertbutyloxylcarbonyl L-Alaninate as substate for elastase. Biochim. Biophys. Acta BBA-Enzymol. 1972; 268: 257–60. doi: 10.1016/0005-2744(72)90223-9
  13. Алексеева Н.П., Горлова И.А., Бондаренко Б.Б. Возможности прогнозирования возникновения артериальной гипертензии на основе метода проективной классификации. Артериальная гипертензия. 2017; 23 (5): 472–80. doi: 10.18705/1607-419X-2017-23-5-472-480. [Alekseeva N.P., Gorlova I.A., Bondarenko B.B. Forecasting hypertension risk based on the method of projective classification. Arterial’naja gipertenzija. 2017; 23 (5): 472–80 (in Russian)].
  14. Walker N., Karim F., Moosa M., Moodley S., Mazibuko M., Khan K., Sterling T., van der Heijden Y., Grant A., Elkington P., Pym A., Leslie A. Elevated plasma matrix metalloproteinase -8 associates with sputum culture positivity in pulmonary tuberculosis. J Infect Dis. 2022; 226(5): 928-932. doi: 10.1093/infdis/jiac160.
  15. Muefong C., Owolabi O., Donkor S., Charalambous S., Mendy J., Sey I., Bakuli A., Rachow A., Geldmacher C., Sutherland J. Major neutrophil-derived soluble mediators associate with baseline lung pathology and post-treatment recovery in tuberculosis patients. Front Immunol. 2021; 23 (12): 740933. doi: 10.3389/fimmu.2021.740933.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Two-dimensional diagram of discriminant functions (DF) of the prognosis of the effectiveness of therapy: in terms of the results of the results of biochemical and clinical-radiological research methods (DF1), only according to clinical and radiological methods (DF2). Groups: with a significant improvement (1), with improvement (2)

Download (17KB)
Indexing metadata

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».