Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Onderzoeksartikel
Deze studie heeft tot doel de expressieniveaus en klinische betekenis van matrixmetalloproteïnase-1 (MMP-1) en matrixmetalloproteïnase-7 (MMP-7) te evalueren bij patiënten met de diagnose longontsteking, longfibrose en longkanker. Het doel is om hun potentiële diagnostische waarde te onderzoeken en hun relevantie als niet-invasieve biomarkers te beoordelen om onderscheid te maken tussen deze longaandoeningen.
Deze studie had tot doel de expressieniveaus en klinische betekenis van matrix metalloproteïnase-1 (MMP-1) en matrix metalloproteïnase-7 (MMP-7) te onderzoeken bij patiënten met longontsteking, longfibrose (PF) en longkanker (LC). Tussen oktober 2023 en april 2024 werden in totaal 136 gevallen van longontsteking, 15 PF-gevallen, 64 LC-gevallen en 47 gezonde controles met terugwerkende kracht opgenomen in het Shaanxi Provincial Nuclear Industry 215 Hospital. Serumconcentraties van MMP-1 en MMP-7 werden gekwantificeerd met behulp van chemiluminescentie-immunoassay. Positiviteitspercentages werden vergeleken tussen groepen en de correlatie van Spearman werd gebruikt om het verband tussen leeftijd en MMP-expressie te onderzoeken. Er werd een analyse van de werkingskarakteristiek van de ontvanger (ROC) uitgevoerd om de optimale afsnijwaarden te bepalen en de diagnostische prestaties te beoordelen. De mediane serum MMP-1-spiegels waren hoger in de LC-groep (22,9 ng/ml; IQR: 11,65-30,0) en PF-groep (26,5 ng/ml; IQR: 14,4-30,0) vergeleken met de longontstekingsgroep (15,4 ng/ml; IQR: 9.34-28.75) (p < 0.05). Evenzo waren de MMP-7-niveaus verhoogd in de LC (4,52 ng/ml; IQR: 3,55-6,20) en PF (5,05 ng/ml; IQR: 4,00-7,44) groepen vergeleken met de longontsteking (2,35 ng/ml; IQR: 1,87-3,36) en gezonde controle (2,27 ng/ml; IQR: 1.88-2.81) groepen (p < 0.05). Er werden significante verschillen tussen groepen in positiviteitspercentages waargenomen (p < 0,05). Leeftijd was positief gecorreleerd met zowel MMP-1 (rs = 0,215, p < 0,001) als MMP-7 (rs = 0,531, p < 0,001), waarbij de correlatie sterker was voor MMP-7. Er werden geen statistisch significante verschillen gevonden tussen geslachten voor MMP-1 (z = -1,033, p = 0,301) of MMP-7 (z = -1,326, p = 0,185). MMP-7 vertoonde een hoge diagnostische nauwkeurigheid voor LC (grenswaarde = 3,325 ng/ml; gevoeligheid = 84,4%; specificiteit = 97,9%) en PF (grenswaarde = 3,66 ng/ml; gevoeligheid = 80,0%; specificiteit = 97,9%). Daarentegen waren de diagnostische prestaties van MMP-1 en MMP-7 voor longontsteking relatief beperkt. Deze bevindingen suggereren dat MMP-7 kan dienen als een nuttige niet-invasieve biomarker om onderscheid te maken tussen PF en LC, terwijl de klinische bruikbaarheid van MMP-1 beperkt blijft vanwege de lage specificiteit.
Mycoplasma pneumoniae is een belangrijke ziekteverwekker van buiten het ziekenhuis opgelopen longontsteking, met recente epidemiologische trends die wijzen op een toename van zowel sporadische infecties als cyclische wereldwijde uitbraken die elke 2 tot 6 jaar plaatsvinden 1,2. Hoewel de meeste gevallen zelfbeperkend zijn, wordt ernstige longontsteking erkend als een mogelijke trigger voor longfibrose (PF), een progressieve interstitiële longziekte die wordt gekenmerkt door alveolaire epitheelbeschadiging, afwijkend weefselherstel, proliferatie van fibroblasten en afzetting van extracellulaire matrix die culmineren in onomkeerbare littekens3. Een retrospectieve cohortstudie in 2019 meldde dat post-inflammatoire PF, gekenmerkt door focale fibrotische veranderingen, in ongeveer 20,2% van de gevallen aanwezig was4.
Longfibrose is het meest voorkomende subtype van interstitiële pneumonie en wordt geassocieerd met een slechte prognose en aanzienlijke sociaaleconomische last. Bovendien verhoogt de progressie ervan het risico op longkanker (LC) aanzienlijk, waarbij eerdere studies een incidentie tussen 2,7% en 48% aangeven bij PF-patiënten, aanzienlijk hoger dan bij gezonde populaties 5,6. LC blijft het meest voorkomende maligne neoplasma en de primaire oorzaak van kankergerelateerde mortaliteit. Het is alarmerend dat slechts 25% van de gevallen in een vroeg stadium wordt ontdekt, wat de klinische behandeling en overlevingsresultaten ernstig belemmert 7,8. Klinisch gezien vormt het gelijktijdig voorkomen van PF en LC een complexe diagnostische en therapeutische uitdaging, terwijl de overgang van longontsteking naar PF vaak subtiel en onderkend is. Ondanks hun ernst missen deze longaandoeningen momenteel effectieve, niet-invasieve biomarkers voor vroege detectie en evaluatie van de prognose.
Recent onderzoek heeft matrixmetalloproteïnasen (MMP's) naar voren gebracht als potentiële biomarkers die betrokken zijn bij fibrotische longziekten9. Deze zinkafhankelijke endopeptidasen zijn betrokken bij de degradatie van extracellulaire matrix en de regulatie van verschillende signaalroutes. Onder pathologische omstandigheden dragen MMP's bij aan weefselremodellering, ontsteking en tumorprogressie. In het bijzonder is hun rol bij het bevorderen van invasie en metastase bij LC in toenemende mate gedocumenteerd 10,11. Onder hen zijn MMP-1 en MMP-7 naar voren gekomen als kandidaten die van belang zijn voor zowel fibrotische als kwaadaardige longprocessen.
Vergeleken met beeldvormingsmodaliteiten en traditionele tumormarkers zoals carcino-embryonaal antigeen (CEA) of cytokeratinefragment (CYFRA21-1), bieden MMP-1 en MMP-7 een meer dynamische weerspiegeling van extracellulaire remodellering en epitheelletsel. MMP-7 heeft met name een superieure specificiteit aangetoond bij het onderscheiden van longfibrose van ontsteking en maligniteit in ziektesituaties in een vroeg stadium. Bovendien is serumgebaseerde detectie van MMP's minimaal invasief, snel en compatibel met geautomatiseerde chemoluminescentieplatforms, waardoor schaalbare klinische toepassing mogelijk is. Deze methodologische eenvoud vergroot de haalbaarheid in zowel acute als chronische zorgomgevingen, met name waar radiologische hulpmiddelen beperkt zijn of waar biopsie gecontra-indiceerd is.
Deze studie onderzoekt de serumexpressiespiegels van MMP-1 en MMP-7 bij patiënten met longontsteking, longfibrose en longkanker, met als doel hun potentiële diagnostische bruikbaarheid en klinische relevantie te evalueren.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Deze studie werd goedgekeurd door de Medische Ethische Commissie van het Shaanxi Provincial Nuclear Industry 215 Hospital (goedkeuring nr. 2023-LC-011) en werd uitgevoerd in overeenstemming met de principes van de Verklaring van Helsinki. Voorafgaand aan de inschrijving is geïnformeerde toestemming verkregen van alle deelnemers of hun wettelijke voogden.
1. Gegevens van de patiënt
Tussen oktober 2023 en april 2024 werden in totaal 64 patiënten (45 mannen, 19 vrouwen) met de diagnose longkanker (LC) ingeschreven. Diagnose en behandeling in overeenstemming met de richtlijnen voor klinische diagnose en behandeling van longkanker (Chinese Medical Association, editie 2023). Inclusiecriteria waren als volgt: progressieve kortademigheid die langer dan 3 maanden aanhoudt, droge hoest, restrictieve longfunctiestoornis met verminderd diffusievermogen voor koolmonoxide (DLCO), arteriële hypoxemie bij inspanning en aanwezigheid van inspiratoire craquelés bij auscultatie. Uitsluitingscriteria waren onder meer een voorgeschiedenis van radiotherapie of chemotherapie, gelijktijdige systemische ziekten (bijv. hematologische, endocriene, lever- of nieraandoeningen), zwangerschap of lactatie en onvolledige klinische documentatie.
Vijftien patiënten (11 mannen, 4 vrouwen) met idiopathische longfibrose (PF) werden in dezelfde periode geïncludeerd. Patiënten met aanwijsbare oorzaken van interstitiële longziekte, zoals door geneesmiddelen geïnduceerde fibrose, beroeps-/omgevingsblootstelling of auto-immuun-/bindweefselaandoeningen, werden uitgesloten. Hoewel de steekproefomvang voor deze groep beperkt was vanwege de lagere prevalentie van PF in de klinische praktijk, werden alle in aanmerking komende gevallen binnen de onderzoeksperiode opgenomen om de representativiteit te maximaliseren.
In totaal werden 136 patiënten (76 mannen, 60 vrouwen) met longontsteking gerekruteerd. Onder hen werden 98 gediagnosticeerd met buiten het ziekenhuis opgelopen bacteriële longontsteking, 28 met Mycoplasma pneumoniae-pneumonie en 10 met virale longontsteking, bevestigd door microbiologische en radiografische bevindingen. De meeste gevallen waren mild tot matig; Patiënten die intensieve zorg nodig hadden, werden uitgesloten. Personen met gelijktijdige ademhalingsstoornissen, systemische infecties, cardiopulmonale disfunctie of andere ernstige systemische aandoeningen werden ook uitgesloten.
2. Gegevensverzameling
Monstervoorbereiding en meting van MMP-1 en MMP-7
Veneuze bloedmonsters (5 ml) werden onder steriele omstandigheden verzameld in met heparine lithium beklede buisjes. Binnen 30 minuten na afname werd het plasma gescheiden door centrifugatie bij 3000 × g gedurende 10 minuten bij 4 °C. Het bovenstaande werd overgebracht naar schone polypropyleen buizen en opgeslagen bij -20 °C, waarbij niet meer dan twee vries-dooicycli per monster waren toegestaan.
Voorafgaand aan de analyse werden de monsters bij kamertemperatuur ontdooid en gedurende 10 s voorzichtig gemengd met behulp van een draaikolk met lage snelheid. Als er zichtbare gelaagdheid aanwezig was, werd extra vortexing uitgevoerd totdat het plasma homogeen leek. Om de duidelijkheid te garanderen, werden de monsters gedurende 5 minuten opnieuw gecentrifugeerd bij 3000 × g en werd het resulterende bovenstaande gebruikt voor de meting.
Kwantificering van MMP-1 en MMP-7 werd uitgevoerd met behulp van een volledig geautomatiseerde chemiluminescentie-immunoassay-analysator (MAGLUMI X8, Snibe, Shenzhen, China). Het instrument werd bediend in een tweestaps sandwich-assay-modus met een zespunts kalibratiecurve (logit-log fit). Elke run omvatte dubbele monsters, geautomatiseerd wassen met 3 cycli en reagens-/monstervolumes van respectievelijk 100 μl en 50 μl. De kalibratie werd elke 72 uur uitgevoerd en de resultaten werden alleen als geldig beschouwd als de interne kwaliteitscontroles (laag, gemiddeld, hoog) binnen ±2 SD van het doelbereik van de fabrikant lagen. Alle metingen werden in tweevoud uitgevoerd om de reproduceerbaarheid te garanderen.
Intra-assay en inter-assay variatiecoëfficiënten (CV) waren respectievelijk 5,2% en 7,8% voor MMP-1 en 4,6% en 6,5% voor MMP-7, op basis van gerepliceerde QC-metingen.
Hoewel plasma de voorkeursmatrix is in standaardprotocollen, werd serum in deze studie gebruikt vanwege praktische beperkingen bij het verwerken van monsters. Deze substitutie werd consequent toegepast op alle groepen en in de interpretatie verwerkt. Alle zichtbaar gehemolyseerde of lipemische monsters werden uitgesloten van analyse.
De positiviteitsdrempels van 1,79 ng/ml voor MMP-1 en 4,51 ng/ml voor MMP-7 waren niet vooraf gedefinieerd door testkits, maar werden in deze studie empirisch afgeleid met behulp van ROC-curveanalyse en de maximale Youden-index. Deze waarden moeten daarom worden geïnterpreteerd als cohortspecifiek en moeten worden gevalideerd in onafhankelijke populaties.
3. Statistische methoden
De normaliteit van de gegevens werd beoordeeld met behulp van de Kolmogorov-Smirnov-test en de homogeniteit van de variantie werd geëvalueerd met behulp van de Levene-test. Voor continue variabelen werden de resultaten uitgedrukt als gemiddelde ± standaarddeviatie of mediaan (interkwartielbereik), afhankelijk van de gegevensverdeling. Vergelijkingen met twee groepen werden uitgevoerd met behulp van de Mann-Whitney U-test en vergelijkingen met meerdere groepen met behulp van de Kruskal-Wallis H-test.
4. Categorische gegevens werden geanalyseerd met behulp van de chi-kwadraattoets
De correlatie tussen leeftijd en MMP-expressie werd beoordeeld met behulp van de rangcorrelatiecoëfficiënt van Spearman. Voor leeftijd gecorrigeerde vergelijkingen tussen groepen werden bovendien uitgevoerd met behulp van analyse van covariantie (ANCOVA) om te controleren op confounding.
De diagnostische prestaties werden geëvalueerd door middel van analyse van de ROC-curve (Receiver Operating Character), waarbij optimale afkapwaarden werden bepaald aan de hand van de maximale Youden-index.
Een tweezijdige p-waarde van < 0,05 werd als statistisch significant beschouwd.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Vergelijking van algemene informatie tussen LC-, PF-, longontstekings- en gezondheidsonderzoeksgroepen
Een statistisch significant leeftijdsverschil werd waargenomen in de vier groepen: longkanker (LC), longfibrose (PF), longontsteking en controles van gezondheidsonderzoeken (p < 0,05). Post-hocanalyse bevestigde verder dat elke paarsgewijze vergelijking een significant verschil...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Luchtwegaandoeningen zoals longontsteking, longfibrose (PF) en longkanker (LC) hebben de afgelopen jaren een stijgende incidentie laten zien, waarbij ze zich vaak presenteren als overlappende of sequentiële klinische entiteiten12. Bijzonder zorgwekkend zijn gevallen van ernstige longontsteking die zich ontwikkelt tot PF of PF die naast LC bestaat, die aanzienlijke diagnostische en therapeutische uitdagingen met zich meebrengen. Deze aandoeningen delen inflammatoir...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs hebben niets te onthullen.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| –20 °C Freezer | Haier Biomedical, China | DW-20L262 | Opslag van serum monsters |
| Geautomatiseerde chemiluminescentie immunoassay analyzator (CLIA) | Snibe Diagnostics, Shenzhen, China | MAGLUMI-X8 | Volledig geautomatiseerde CLIA platform |
| Centrifuge (gekoeld, geschikt voor 3000 ×g, 4 °C) | Eppendorf 5810R, Duitsland | 022628167 | Voor plasma/serum scheiding |
| MMP-1 Chemiluminescence Immunoassay Kit | Snibe Diagnostics, Shenzhen, China | 130205001M | 2-staps sandwich CLIA |
| MMP-7 Chemiluminescence Immunoassay Kit | Snibe Diagnostics, Shenzhen, China | 130205007M | 2-staps sandwich CLIA |
| Polypropyleen opslagbuisjes (1,5 mL / 2 mL) | Corning, USA | 430659 | Steekproef aliquots, –20 °C opslag |
| Controle sera (laag, medium, hoog) | Snibe Diagnostics, Shenzhen, China | Wordt geleverd met kit | Voor test QC, ±2 SD acceptatie |
| SPSS Statistics software v22.0 | IBM Corp., Armonk, NY, USA | N/A | Statistische analyse |
| Steriele wegwerpspuit & naald (5 mL) | Jiangsu Jichun Medical Devices, China | Lokaal ziekenhuisvoorraad | Voor venepunctie bloedafname |
| Veneuze bloedafnamebuis (heparine lithium-gecoat, 5 mL) | BD Vacutainer / Becton Dickinson, USA | 367884 | Gebruikt voor plasma/serum scheiding |
| Vortex mixer | Scientific Industries, USA | SI-0236 | Voor homogenisatie voorafgaand aan test |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.