Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Исследовательская статья
Целью данного исследования является оценка уровней экспрессии и клинической значимости матриксной металлопротеиназы-1 (ММП-1) и матриксной металлопротеиназы-7 (ММП-7) у пациентов с диагнозом пневмония, фиброз легких и рак легких. Цель состоит в том, чтобы изучить их потенциальную диагностическую ценность и оценить их актуальность в качестве неинвазивных биомаркеров для дифференциации этих легочных заболеваний.
Целью данного исследования было изучение уровней экспрессии и клинической значимости матриксной металлопротеиназы-1 (ММП-1) и матриксной металлопротеиназы-7 (ММП-7) у пациентов с пневмонией, фиброзом легких (ЛП) и раком легких (ЛК). В период с октября 2023 года по апрель 2024 года из больницы 215 атомной промышленности провинции Шэньси было ретроспективно включено 136 случаев пневмонии, 15 случаев ПФ, 64 случая LC и 47 здоровых контрольных групп. Сывороточные концентрации ММП-1 и ММП-7 количественно определяли с помощью хемилюминесцентного иммуноанализа. Показатели положительности сравнивались между группами, и корреляция Спирмана была использована для изучения связи между возрастом и экспрессией MMP. Был проведен анализ рабочих характеристик приемника (ROC) для определения оптимальных значений отсечки и оценки диагностических характеристик. Медиана уровня ММП-1 в сыворотке крови была выше в группе ЛК (22,9 нг/мл; МКР: 11,65-30,0) и группа ЛП (26,5 нг/мл; МКР: 14,4-30,0) по сравнению с группой пациентов с пневмонией (15,4 нг/мл; МКР: 9,34-28,75) (p < 0,05). Аналогичным образом, уровни MMP-7 были повышены в ЛК (4,52 нг/мл; МКР: 3,55-6,20) и ЛП (5,05 нг/мл; IQR: 4,00-7,44) по сравнению с группами с пневмонией (2,35 нг/мл; МКР: 1,87-3,36) и здоровый контроль (2,27 нг/мл; МКР: 1,88-2,81) группы (p < 0,05). Наблюдались значимые межгрупповые различия в показателях положительности (p < 0,05). Возраст положительно коррелировал как с MMP-1 (rs = 0,215, p < 0,001), так и с MMP-7 (rs = 0,531, p < 0,001), причем корреляция была сильнее для MMP-7. Статистически значимых различий между полами для MMP-1 (z = -1,033, p = 0,301) или MMP-7 (z = -1,326, p = 0,185) не обнаружено. ММП-7 продемонстрировал высокую диагностическую точность для ЛК (пороговое значение = 3,325 нг/мл; чувствительность = 84,4%; специфичность = 97,9%) и ЛП (пороговое значение = 3,66 нг/мл; чувствительность = 80,0%; специфичность = 97,9%). Напротив, диагностическая эффективность ММП-1 и ММП-7 при пневмонии была относительно ограниченной. Эти результаты свидетельствуют о том, что MMP-7 может служить полезным неинвазивным биомаркером для дифференциации между PF и LC, в то время как клиническая полезность MMP-1 остается ограниченной из-за низкой специфичности.
Mycoplasma pneumoniae является ведущим возбудителем внебольничной пневмонии, при этом последние эпидемиологические тенденции указывают на рост как спорадических инфекций, так и циклических глобальных вспышек, происходящих каждые 2–6 лет. В то время как большинство случаев проходят самостоятельно, тяжелая пневмония признана потенциальным триггером легочного фиброза (ЛП), прогрессирующего интерстициального заболевания легких, характеризующегося повреждением альвеолярного эпителия, аберрантной репарацией тканей, пролиферацией фибробластов и отложением внеклеточного матрикса, которые приводят к необратимому рубцеванию3. В ретроспективном когортном исследовании в 2019 году сообщалось, что поствоспалительная ЛП, отмеченная очаговыми фиброзными изменениями, присутствовала примерно в 20,2% случаев4.
Фиброз легких является наиболее распространенным подтипом интерстициальной пневмонии и связан с плохим прогнозом и значительным социально-экономическим бременем. Кроме того, его прогрессирование значительно повышает риск развития рака легких (РЛ), при этом предыдущие исследования указывали на уровень заболеваемости от 2,7% до 48% среди пациентов с ЛП, что заметно выше, чем в здоровых популяциях 5,6. ЛК остается наиболее распространенным злокачественным новообразованием и основной причиной смертности, связанной с раком. Вызывает тревогу тот факт, что только 25% случаев выявляются на ранней стадии, что серьезно затрудняет клиническое ведение и исходы выживаемости 7,8. С клинической точки зрения, совместное возникновение ЛП и ЛК представляет собой сложную диагностическую и терапевтическую проблему, в то время как переход от пневмонии к ЛП часто является незаметным и недостаточно распознанным. Несмотря на их тяжесть, эти легочные заболевания в настоящее время не имеют эффективных, неинвазивных биомаркеров для раннего выявления и оценки прогноза.
Недавние исследования показали, что матриксные металлопротеиназы (ММП) являются потенциальными биомаркерами, связанными с фиброзными заболеваниями легких9. Эти цинк-зависимые эндопептидазы участвуют в деградации внеклеточного матрикса и регуляции различных сигнальных путей. При патологических состояниях ММП способствуют ремоделированию тканей, воспалению и прогрессированию опухоли. В частности, их роль в продвижении инвазии и метастазирования при ЛК все чаще документируется10,11. Среди них ММП-1 и ММП-7 стали кандидатами, представляющими интерес как для фиброзных, так и для злокачественных процессов в легких.
По сравнению с методами визуализации и традиционными опухолевыми маркерами, такими как раково-эмбриональный антиген (РЭА) или фрагмент цитокератина (CYFRA21-1), ММП-1 и ММП-7 обеспечивают более динамичное отражение внеклеточного ремоделирования и повреждения эпителия. Примечательно, что ММП-7 продемонстрировал превосходную специфичность в дифференциации легочного фиброза от воспаления и злокачественных новообразований на ранних стадиях заболевания. Кроме того, обнаружение ММП на основе сыворотки является минимально инвазивным, быстрым и совместимым с автоматизированными хемилюминесцентными платформами, что обеспечивает масштабируемое клиническое применение. Такая методологическая простота повышает практическую осуществимость как в условиях неотложной, так и в хронической терапии, особенно там, где радиологические инструменты ограничены или где биопсия противопоказана.
В этом исследовании изучаются уровни экспрессии MMP-1 и MMP-7 в сыворотке крови у пациентов с пневмонией, фиброзом легких и раком легких с целью оценки их потенциальной диагностической полезности и клинической значимости.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Данное исследование было одобрено Комитетом по медицинской этике больницы 215 атомной промышленности провинции Шэньси (Одобрение No 2023-LC-011) и проводилось в соответствии с принципами Хельсинкской декларации. Информированное согласие было получено от всех участников или их законных опекунов до зачисления.
1. Данные пациента
В период с октября 2023 года по апрель 2024 года было зарегистрировано в общей сложности 64 пациента (45 мужчин, 19 женщин) с диагнозом рак легких (РЛ). Диагностика и лечение проводились в соответствии с Рекомендациями по клинической диагностике и лечению рака легких (Китайская медицинская ассоциация, издание 2023 г.). Критерии включения были следующими: прогрессирующая одышка продолжительностью более 3 месяцев, сухой кашель, рестриктивное нарушение функции легких со снижением диффузионной способности монооксида углерода (DLCO), артериальная гипоксемия при физической нагрузке, наличие хрипов на вдохе при аускультации. Критерии исключения включали предшествующий анамнез лучевой терапии или химиотерапии, сопутствующие системные заболевания (например, гематологические, эндокринные, печеночные или почечные заболевания), беременность или лактацию, а также неполную клиническую документацию.
Пятнадцать пациентов (11 мужчин, 4 женщины) с идиопатическим легочным фиброзом (ЛП) были включены в исследование в течение того же периода. Пациенты с идентифицируемыми причинами интерстициального заболевания легких, такими как лекарственно-индуцированный фиброз, воздействие на рабочем месте/окружающей среде или аутоиммунные/соединительнотканные расстройства, были исключены. Несмотря на то, что размер выборки для этой группы был ограничен из-за более низкой распространенности ЛП в клинической практике, все подходящие случаи в течение периода исследования были включены для обеспечения максимальной репрезентативности.
Всего было набрано 136 пациентов (76 мужчин, 60 женщин) с пневмонией. Из них у 98 была диагностирована внебольничная бактериальная пневмония, у 28 – пневмония Mycoplasma pneumoniae, у 10 – вирусная пневмония, подтвержденная микробиологическими и рентгенологическими данными. Большинство случаев были легкими или умеренными; Пациенты, нуждающиеся в интенсивной терапии, были исключены. Также были исключены лица с сопутствующими респираторными расстройствами, системными инфекциями, сердечно-легочной дисфункцией или другими серьезными системными заболеваниями.
2. Сбор данных
Пробоподготовка и измерение ММП-1 и ММП-7
Образцы венозной крови (5 мл) собирали в пробирки, покрытые гепарином литиевым покрытием, в стерильных условиях. В течение 30 мин после сбора плазму разделяли центрифугированием при 3000 × г в течение 10 мин при 4 °C. Надосадочную жидкость переносили в чистые полипропиленовые пробирки и хранили при температуре -20 °C, при этом на образец допускалось не более двух циклов замораживания-оттаивания.
Перед анализом образцы размораживали при комнатной температуре и аккуратно перемешивали с помощью низкоскоростного вихря в течение 10 с. Если присутствовала видимая слоистость, проводили дополнительное вортексирование до тех пор, пока плазма не становилась однородной. Для обеспечения прозрачности образцы повторно центрифугировали при 3000 × г в течение 5 мин, а полученный надосадочный жидкость использовали для измерения.
Количественное определение ММП-1 и ММП-7 проводили с помощью полностью автоматизированного хемилюминесцентного иммуноферментного анализатора (MAGLUMI X8, Snibe, Shenzhen, China). Прибор работал в двухступенчатом режиме сэндвич-анализа с шеститочечной калибровочной кривой (logit-log fit). Каждый прогон включал в себя дубликаты образцов, автоматическую 3-тактовую промывку и объемы реагент/образец 100 мкл и 50 мкл соответственно. Калибровка выполнялась каждые 72 часа, и результаты считались достоверными только в том случае, если внутренний контроль качества (низкий, средний, высокий) находился в пределах ±2 SD от целевых диапазонов производителя. Все измерения проводились в двух экземплярах для обеспечения воспроизводимости.
Внутрипробирные и межпробирные коэффициенты вариации (CV) составили 5,2% и 7,8% для MMP-1 и 4,6% и 6,5% для MMP-7 соответственно, на основе измерений реплицитного контроля качества.
Несмотря на то, что плазма является предпочтительной матрицей в стандартных протоколах, сыворотка использовалась в этом исследовании из-за практических ограничений при работе с образцами. Эта замена последовательно применялась во всех группах и учитывалась при интерпретации. Любые видимые гемолизированные или липемические образцы были исключены из анализа.
Пороговые значения положительности 1,79 нг/мл для MMP-1 и 4,51 нг/мл для MMP-7 не были заранее определены с помощью наборов для анализа, но были получены эмпирически в этом исследовании с использованием анализа кривой ROC и максимального индекса Юдена. Таким образом, эти значения следует интерпретировать как специфичные для каждой группы и требовать валидации в независимых популяциях.
3. Статистические методы
Нормальность данных оценивали с помощью критерия Колмогорова-Смирнова, а однородность дисперсии — с помощью критерия Левина. Для непрерывных переменных результаты были выражены в виде среднего значения ± стандартного отклонения или медианы (межквартильный диапазон), в зависимости от распределения данных. Двухгрупповые сравнения проводились с использованием U-критерия Манна-Уитни, а многогрупповые сравнения — с использованием H-критерия Краскела-Уоллиса.
4. Категориальные данные были проанализированы с помощью критерия хи-квадрат
Корреляцию между возрастом и экспрессией ММП оценивали с помощью коэффициента ранговой корреляции Спирмена. Сравнения между группами с поправкой на возраст были дополнительно проведены с использованием ковариационного анализа (ANCOVA) для контроля смешивания.
Диагностические характеристики оценивались с помощью анализа кривой рабочих характеристик приемника (ROC) с оптимальными значениями отсечения, определенными с использованием максимального индекса Юдена.
Двустороннее p-значение < 0,05 считалось статистически значимым.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Сравнение общей информации между группами ЛК, ЛП, пневмонии и обследования здоровья
Статистически значимая разница в возрасте наблюдалась в четырех группах: рак легких (РЛ), легочный фиброз (ЛП), пневмония и контрольная < 0,05). Апостериорный анализ также подтвердил, что каждое попарное сравнение дало значимую разницу, указывающую на возрастную гетерогенность среди всех групп участников (Таблица 1
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
В последние годы наблюдается рост заболеваемости респираторными заболеваниями, такими как пневмония, фиброз легких (ЛП) и рак легких (РЛ), которые часто проявляются в виде перекрывающихся или последовательных клинических единиц12. Особую тревогу вызывают случаи тяжелой пневмонии, прогрессирующей до ЛП или ЛП, сосуществующей с ЛЛ, что создает значительные диагностические и терапевтические проблемы. Эти состояния имеют общие воспалительные и фиброзные сигнальные пут...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторам нечего раскрывать.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| – 20 ° C Морозильная камера | Haier Biomedical, Китай | ДВ-20Л262 | Хранение образцов сыворотки крови |
| Автоматизированный хемилюминесцентный иммуноферментный анализатор (CLIA) | Snibe Diagnostics, Шэньчжэнь, Китай | МАГЛУМИ-Х8 | Полностью автоматизированная платформа CLIA |
| Центрифуга (охлаждаемая, способная в 3000 раз; g, 4 и deg; C) | Eppendorf 5810R, Германия | 022628167 | Для разделения плазмы и сыворотки |
| MMP-1 Набор для хемилюминесцентного иммуноферментного анализа | Snibe Diagnostics, Шэньчжэнь, Китай | 130205001М | 2-х ступенчатый сэндвич CLIA |
| MMP-7 Набор для хемилюминесцентного иммуноферментного анализа | Snibe Diagnostics, Шэньчжэнь, Китай | 130205007М | 2-х ступенчатый сэндвич CLIA |
| Полипропиленовые пробирки для хранения (1,5 мл / 2 мл) | Corning, США | 430659 | Примеры аликвот, – 20 ° C хранилище |
| Контроль качества сывороток (низкий, средний, высокий) | Snibe Diagnostics, Шэньчжэнь, Китай | Поставляется с комплектом | Для контроля качества анализа, ± 2 Прием SD |
| Программное обеспечение SPSS Statistics v22.0 | IBM Corp., Армонк, штат Нью-Йорк, США | Н/Д | Статистический анализ |
| Стерильный одноразовый шприц и игла (5 мл) | Jiangsu Jichun Medical Devices, Китай | Местное больничное снабжение | Для забора крови при венепункции |
| Пробирка для сбора венозной крови (с литиевым покрытием из гепарина, 5 мл) | BD Vacutainer / Бектон Дикинсон, США | 367884 | Используется для разделения плазмы и сыворотки |
| Вихревой смеситель | Scientific Industries, США | СИ-0236 | Для гомогенизации перед анализом |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.