helmholtzeyeinstituteРоссийский офтальмологический журналRussian Ophthalmological Journal2072-00762587-5760Real time Publishers10.21516/2072-0076-2024-17-2-82-88helmholtzeyeinstitute-1494Research ArticleЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯEXPERIMENTAL AND LABORATORY STUDIESИзучение показателей локальной протеолитической системы как предрасполагающих факторов развития кератолизиса у пациентов после экстренной кератопластикиLocal proteolytic system indicators as suspective factors of keratolysis development after urgent keratoplastyЧенцоваЕ. В.ChentsovaE. V.

Екатерина Валериановна Ченцова — д-р мед. наук, профессор, старший научный сотрудник отдела травматологии и реконструктивной хирургии 

ул. Садовая-Черногрязская, д. 14/19, Москва, 105062

Ekaterina V. Chentsova — Dr. of Med. Sci., professor, senior researcher, head of the traumatology and reconstructive surgery department 

14/19 Sadovaya-Chernogryazskaya St., Moscow, 105062

https://orcid.org/0000-0002-8897-7523БоровковаН. В.BorovkovaN. V.

Наталья Валерьевна Боровкова — д-р мед. наук, заведующая отделением биотехнологий и трансфузиологии 

пл. Большая Сухаревская, д. 3, Москва, 129090

Natalya V. Borovkova — Dr. of Med. Sci., head of the scientific department of biotechnologies and transfusiology 

3, Bolshaya Sukharevskaya Square, Moscow, 129090

https://orcid.org/0009-0007-5148-1712СироткинаК. В.SirotkinaK. V.

Ксения Валерьевна Сироткина — врач-офтальмолог, аспирант отдела травматологии и реконструктивной хирургии 

ул. Садовая-Черногрязская, д. 14/19, Москва, 105062

Kseniya V. Sirotkina — ophthalmologist, PhD student, traumatology and reconstructive surgery department 

14/19 Sadovaya-Chernogryazskaya St., Moscow, 105062

sirotkina.ksen8@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7557-4955БезносО. В.BeznosO. V.

Ольга Валерьевна Безнос — врач отдела патофизиологии и биохимии 

ул. Садовая-Черногрязская, д. 14/19, Москва, 105062

Olga V. Beznos — researcher, department of patophysiology and biochemistry 

14/19 Sadovaya-Chernogryazskaya St., Moscow, 105062

https://orcid.org/0000-0001-8032-4248ПавленкоТ. А.PavlenkoT. A.

Татьяна Аркадьевна Павленко — канд. мед. наук, начальник отдела патофизиологии и биохимии 

ул. Садовая-Черногрязская, д. 14/19, Москва, 105062

Tatyana A. Pavlenko — Cand. of Med. Sci., head of department of patophysiology and biochemistry 

14/19 Sadovaya-Chernogryazskaya St., Moscow, 105062

ФГБУ «НМИЦ глазных болезней им. Гельмгольца» Минздрава РоссииРоссияHelmholtz National Medical Research Center of Eye DiseasesRussian FederationГБУЗ «НИИ скорой помощи им. Н.В. Склифосовского» ДЗМРоссияN.V. Sklifosovsky Research Institute for Emergency MedicineRussian Federation2024010720241728288Copyright © Ченцова Е.В., Боровкова Н.В., Сироткина К.В., Безнос О.В., Павленко Т.А., 20242024Ченцова Е.В., Боровкова Н.В., Сироткина К.В., Безнос О.В., Павленко Т.А.Chentsova E.V., Borovkova N.V., Sirotkina K.V., Beznos O.V., Pavlenko T.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://roj.igb.ru/jour/article/view/1494

Цель работы — определить концентрацию матриксной металлопротеиназы-9 (ММП-9) и тканевого ингибитора матриксной металлопротеиназы-1 (ТИМП-1) в слезной жидкости (СЖ) пациентов с расплавлением роговицы и оценить возможность использования данных показателей в качестве прогностически значимых биомаркеров кератолизиса. Материал и методы. Обследованы 20 пациентов после экстренной сквозной кератопластики по поводу перфорации (расплавления) роговицы и 12 здоровых пациентов (24 глаза) группы контроля. Слезу забирали с помощью фильтровальной бумаги до операции и на 7-е сутки после нее. Концентрацию ММП-9 и ТИМП-1 определяли методом иммуноферментного анализа. Критериями оценки течения раннего послеоперационного периода служила площадь эпителизации кератотрансплантата на 7-й день. Результаты. Концентрации ММП-9 и ТИМП-1 в СЖ всех пациентов до операции достоверно превышали таковые здоровых лиц группы контроля. При этом у пациентов, поступающих на рекератопластику, уровень ММП-9 был достоверно выше, чем у поступающих на первую кератопластику. Неосложненное течение раннего послеоперационного периода сопровождалось достоверным снижением концентрации ММП-9 и ТИМП-1 после операции, а осложненное — повышением. Наибольший прирост обоих показателей наблюдался после повторной кератопластики. Заключение. Изменение концентрации ММП-9 в СЖ хорошо отражает характер течения раннего послеоперационного периода. Достаточный уровень ММП-9 и ее ингибитора ТИМП-1 до операции и своевременное снижение концентрации фермента после выполнения им основных функций в процессе репарации являются необходимым условием для приживления донорской роговицы. Снижение концентрации ММП-9 в СЖ на 7-е сутки после операции в 2 раза и более может быть маркером благоприятного прогноза приживления трансплантата.

Purpose: to determine the concentration of matrix metalloproteinase-9 (MMP-9) and tissue inhibitor of metalloproteinases-1 (TIMP-1) in the tear of patients with cornea melting and to assess whether these factors can be used as prognostically significant biomarkers of keratolysis. Material and methods. 20 patients who underwent urgent penetrating keratoplasty were tested for cornea perforation (melting) before and after the procedure. For control, 12 healthy adults (24 eyes) were tested. The tear fluid was collected before the surgery and on the 7th day after it with the help of filtering paper. MMP-9 and TIMP-1 concentrations were determined by ELISA. The course of the early postoperative period was assessed according to the area of keratotransplant epithelization on the 7th day after surgery. Results. MMP-9 and TIMP-1 concentrations in the tears of all patients before the surgery were significantly higher than the ones of healthy controls. The patients who were supposed to have re-keratoplasty had a significantly higher MMP-9 concentration than the ones who expected the first keratoplasty. An uncomplicated early postoperative period showed a statistically significant decrease of MMP-9 and TIMP-1 concentrations, whilst the complicated one demonstrated a significant increase of both markers. The highest increase of both markers was shown by the patients who underwent re-keratoplasty. Conclusion. MMP-9 concentration in the tears is a valid marker of the clinical course of the early post-keratoplasty period. To ensure a successful donor cornea engraftment, the levels of MMP-9 and TIMP-1 in the tear must be high enough before the surgery and the concentration of the ferment should decrease timely after its main functions have been completed. A 2-fold (or greater) decrease of MMP-9 concentration in the tear on the 7th day after keratoplasty can be considered a marker of the favorable prognosis for engraftment.

кератопластикаматриксная металлопротеиназа-9тканевой ингибитор матриксных металлопротеиназ-1кератолизисслезаkeratoplastymatrix metalloproteinase-9tissue inhibitor of matrix metalloproteinases-1keratolysistearReferencesМороз З.И., Малюгин Б.Э., Горохова М.В., Ковшун Е.В. Результаты кератопластики при фистулах роговицы с использованием УФкросслинкинга модифицированного донорского материала. Офтальмохирургия. 2014; 2: 29–32.Moroz Z.I., Maljugin B.Je., Gorokhova M.V., Kovshun E.V. UV cross-linked donor corneas for penetrating keratoplasties in corneal perforations. Oftal'mokhirurgiya. 2014; 2: 29–32 (In Russ.).Бржеская И.В., Сомов Е.Е. Коллагенолитическая активность конъюнктивальной жидкости у здоровых людей и больных с асептической язвой роговицы различной этиологии. Клиническая офтальмология. 2018; 2: 77–80. doi:10.21689/2311-7729-2018-18-2-77-80Brzheskaya I.V., Somov E.E. Collagenolytic activity of conjunctival fluid in healthy people and patients with aseptic corneal ulcer of various etiologies. Klinicheskaya oftal'mologiya. 2018; 2: 77–80 (In Russ.). doi:10.21689/2311-7729-2018-18-2-77-80Ram M, Sherer Y, Shoenfeld Y. Matrix metalloproteinase-9 and autoimmune diseases. J Clin Immunol. 2006; 26 (4): 299–307. doi:10.1007/s10875-006-9022-6Ram M, Sherer Y, Shoenfeld Y. Matrix metalloproteinase-9 and autoimmune diseases. J Clin Immunol. 2006; 26 (4): 299–307. doi:10.1007/s10875-006-9022-6Visse R, Nagase H. Matrix metalloproteinases and tissue inhibitors of metalloproteinases: structure, function, and biochemistry. Circ Res. 2003; 92 (8): 827–39. doi: 10.1161/01.RES.0000070112.80711.3DVisse R, Nagase H. Matrix metalloproteinases and tissue inhibitors of metalloproteinases: structure, function, and biochemistry. Circ Res. 2003; 92 (8): 827–39. doi: 10.1161/01.RES.0000070112.80711.3DHerman MP, Sukhova G.K., Kisiel W, et al. Tissue factor pathway inhibitor-2 is a novel inhibitor of matrix metalloproteinases with implications for atherosclerosis. J Clin Invest. 2001; 107 (9): 1117–26. doi:10.1172/JCI10403Herman MP, Sukhova G.K., Kisiel W, et al. Tissue factor pathway inhibitor-2 is a novel inhibitor of matrix metalloproteinases with implications for atherosclerosis. J Clin Invest. 2001; 107 (9): 1117–26. doi:10.1172/JCI10403Kenney C, Chwa M, Atilano SR, et al. Increased levels of catalase and cathepsin V/L2 but decreased TIMP-1 in keratoconus corneas: Evidence that oxidative stress plays a role in this disorder. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2005; 46: 823–32. doi:10.1167/iovs.04-0549Kenney C, Chwa M, Atilano SR, et al. Increased levels of catalase and cathepsin V/L2 but decreased TIMP-1 in keratoconus corneas: Evidence that oxidative stress plays a role in this disorder. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2005; 46: 823–32. doi:10.1167/iovs.04-0549Sen Е, Balikoglu-Yilmaz M, Bozdag-Pehlivan S, et al. Effect of doxycycline on postoperative scarring after trabeculectomy in an experimental rabbit model. J Ocul Pharmacol Ther. 2010; 26 (5): 399–406. doi:10.1089/jop.2010.0064Sen Е, Balikoglu-Yilmaz M, Bozdag-Pehlivan S, et al. Effect of doxycycline on postoperative scarring after trabeculectomy in an experimental rabbit model. J Ocul Pharmacol Ther. 2010; 26 (5): 399–406. doi:10.1089/jop.2010.0064El-Shabrawi Y, Ardjomand N, Radner H, Ardjomand N. MMP-9 is predominantly expressed in epithelioid and not spindle cell uveal melanoma. J Pathol. 2001; 194: 201–6. doi:10.1002/1096-9896(200106)194:2<201::AIDPATH840>3.0.CO;2-OEl-Shabrawi Y, Ardjomand N, Radner H, Ardjomand N. MMP-9 is predominantly expressed in epithelioid and not spindle cell uveal melanoma. J Pathol. 2001; 194: 201–6. doi:10.1002/1096-9896(200106)194:2<201::AIDPATH840>3.0.CO;2-OКостылева О.И., Муштенко В.В., Колпаков А.В., Тимофеев Ю.С., Кушлинский Н.Е. Особенности экспрессии матриксных металлопротеиназ и их тканевых ингибиторов при опухолях почки. Лабораторная служба. 2017; 6 (1): 6–13. doi:10.17116/labs2017616-13Kostyleva O.I., Mushtenko V.V., Kolpakov A.V., Timofeev Yu.S., Kushlinskiy N.E. Features of expression matrix metalloproteinases, their tissue inhibitors and renal cancer. Laboratornaya sluzhba. 2017; 6 (1): 6–13 (In Russ.). doi:10.17116/labs2017616-13Клишо Е.В., Кондакова И.В., Чойнзонов Е.Л. Матриксные металлопротеиназы в онкогенезе. Сибирский онкологический журнал. 2003; 2: 62–70.Klisho E.V., Kondakova I.V., Choynzonov E.L. Matrix metalloproteinases in oncogenesis. Sibirskiy onkologicheskiy zhurnal. 2003; 2: 62–70 (In Russ.).Frederick J, Woessner Jr. Matrix metalloproteinases and their inhibitors in connective tissue remodeling. FASEB J. 1991; 5 (8): 2145–54. doi:10.1096/fasebj.5.8.1850705Frederick J, Woessner Jr. Matrix metalloproteinases and their inhibitors in connective tissue remodeling. FASEB J. 1991; 5 (8): 2145–54. doi:10.1096/fasebj.5.8.1850705Sklen ov R, Akla N, Latorre MJ, Ulrichov J, Frankov J. Collagen as a biomaterial for skin and corneal wound healing. J Funct Biomater. 2022; 13 (4): 249. doi:10.3390/jfb13040249Sklen ov R, Akla N, Latorre MJ, Ulrichov J, Frankov J. Collagen as a biomaterial for skin and corneal wound healing. J Funct Biomater. 2022; 13 (4): 249. doi:10.3390/jfb13040249Van den Steen PE, Dubois B, Nelissen I, et al. Biochemistry and molecular biology of gelatinase B or matrix metalloproteinase-9 (MMP-9). Crit Rev Biochem Mol Biol. 2002; 37 (6): 375–536. doi:10.1080/10409230290771546Van den Steen PE, Dubois B, Nelissen I, et al. Biochemistry and molecular biology of gelatinase B or matrix metalloproteinase-9 (MMP-9). Crit Rev Biochem Mol Biol. 2002; 37 (6): 375–536. doi:10.1080/10409230290771546Gavriovic J, Hembry R, Reynolds J, Murphy G. Tissue inhibitor of metalloproteinases (TIMP) regulates extracellular type I collagen degradation by chondrocytes and endothelial cells. Journal of Cell Science. 1987; 87 (2): 357–62. doi:10.1242/jcs.87.2.357Gavriovic J, Hembry R, Reynolds J, Murphy G. Tissue inhibitor of metalloproteinases (TIMP) regulates extracellular type I collagen degradation by chondrocytes and endothelial cells. Journal of Cell Science. 1987; 87 (2): 357–62. doi:10.1242/jcs.87.2.357Salonurmi T, Parikka M, Kontusaari S, et al. Overexpression of TIMP-1 under the MMP-9 promoter interferes with wound healing in transgenic mice. Cell Tissue Res. 2004; 315 (1): 27–37. doi:10.1007/s00441-003-0814-1Salonurmi T, Parikka M, Kontusaari S, et al. Overexpression of TIMP-1 under the MMP-9 promoter interferes with wound healing in transgenic mice. Cell Tissue Res. 2004; 315 (1): 27–37. doi:10.1007/s00441-003-0814-1Armitage W, Goodchild C, Matthew D, et al. High-risk corneal transplantation: recent developments and future possibilities. Transplantation. 2019; 103 (12): 2468–78. doi:10.1097/TP.0000000000002938Armitage W, Goodchild C, Matthew D, et al. High-risk corneal transplantation: recent developments and future possibilities. Transplantation. 2019; 103 (12): 2468–78. doi:10.1097/TP.0000000000002938

The authors declare that there are no conflicts of interest present.