Διερεύνηση της έκφρασης μορίων του εξωκυττάριου χώρου σε ασθενείς με βλεννοπολυσακχαριδώσεις και νευροϊνωμάτωση τύπου Ι

Abstract

The aim of the present study was the assessment of the expression of various molecules of the Extracellular Matrix (ECM), such as matrix metalloproteinases (MMPs) and their tissue inhibitors (TIMPs), hyaluronic acid (HA) with the enzymes and receptors which are involved in its metabolism (HASs/HYALs/CD44/RHAMM), as well as some members of the proteoglycan family (PGs) in patients with Mucopolysaccharidoses (MPS) and Neurofibromatosis type I (NF1), with the goal to use those molecules as potential biomarkers for patients’ diagnosis and disease follow-up. Patients & Methods: The sample included 13 patients with MPSs (9 with MPS III, 3 with MPS II and 1 with MPS VI) and 45 patients with NF1, as well as an equal number of sex and age matched healthy subjects for the control group. Gelatinase activity (MMP-2, MMP-9) was measured with the use of gelatin zymography. The concentration of circulating ECM molecules was measured by ELISA, while their expression at the genetic level was assessed with the use of Real-Time RT-PCR. The enzyme activity of HYALs was measured with the use of hyaluronidase zymography. The levels of the studied molecules have been correlated with the presence of the NF1 diagnostic criteria and the results of the laboratory and radiological assessment. Results: MPSs MPS patients exchibited a statistically significant increase in the enzymatic activity and protein levels of MMP-2, while the same parameters have been decreased concerning MMP-9 expression. Following the initiation of enzyme replacement therapy, MMP-2 levels started decreasing and finally normalized after a 24 month period in MPS II patients. HA levels were significantly increased in all MPS types. In relation to PG expression, we detected an increase in the circulating levels of aggrecan, biglycan, decorin and syndecan-2, -3 and -4, while a reduction in the serum levels of syndecan-1 and versican was noted. Especially in the group of MPS III patients, circulating levels of syndecan-2 and decorin were significantly increased. NF1 NF1 patients had a statistically significant increase in the circulating levels of MMP-2, TIMP-1, TIMP-2 and MMP-9/TIMP-1. MMP-2 levels correlated with the age only in the patient group. No significant differences were found concerning the expression of HA and the enzymes/receptors which are involved in its metabolism. Syndecan-2, decorin and versican were increased in the serum of NF1 patients as well. Logistic regression analysis was performed to estimate the odds ratios (OR) of variables in the prediction of the presence of clinical/laboratory features of the disease. The increase of HA in the serum of patients increased significantly the risk of having UBOs in brain MRI. We also found that MMP-2 is positively associated with the presence of freckling. When patients were categorized based on their cognitive function, syndecan-3 and decorin were significantly increased in those who had mental retardation. Conclusions: The index study revealed the potential use of ECM molecules as biomarkers for MPSs and NF1. According to our results many of the studied molecules can be potentially used for the diagnosis and follow-up of patients suffering from the above mentioned disorders.

Σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν η διερεύνηση της έκφρασης ποικίλων μορίων του εξωκυττάριου χώρου (ECM), όπως είναι οι μεταλλοπρωτεάσες του συνδετικού ιστού (MMPs) και οι ιστικοί αναστολείς τους (TIMPs), το υαλουρονικό οξύ (HA) με τα ένζυμα και τους υποδοχείς που συμμετέχουν στον μεταβολισμό του (HASs/HYALs/CD44/RHAMM) αλλά και διάφορα μόρια της οικογένειας των πρωτεογλυκανών (PGs) σε ασθενείς με Βλεννοπολυσακχαριδώσεις (MPS) και Νευροϊνωμάτωση τύπου Ι (NF1), με στόχο την ανάδειξη των μορίων αυτών ως βιολογικοί δείκτες για τη διάγνωση και την παρακολούθηση των ασθενών. Ασθενείς & Μέθοδοι: Στη μελέτη συμπεριλήφθηκαν 13 ασθενείς με MPSs (9 με MPS III, 3 με MPS II και 1 με MPS VI) και 45 ασθενείς με NF1, καθώς ίσος αριθμός υγιών συμμετεχόντων ίδιου φύλου και ίδιας ηλικίας. Η μελέτη της ενζυμικής ενεργότητας των ζελατινασών (MMP-2, MMP-9) πραγματοποιήθηκε με ζυμογραφία ζελατίνης. Τα κυκλοφορούντα επίπεδα των υπό εξέταση μορίων στον ορό μελετήθηκαν με τη μέθοδο ELISA, ενώ η γονιδιακή τους έκφραση αξιολογήθηκε με τη διενέργεια Real-Time RT-PCR. Η ενζυμική ενεργότητα των HYALs ελέγχθηκε με ζυμογραφία υαλουρονιδάση. Στην ομάδα των ασθενών με NF1 τα επίπεδα των υπό εξέταση μορίων συσχετίσθηκαν με τα αποτελέσματα του κλινικού και παρακλινικού ελέγχου. Αποτελέσματα: MPSs Στην περίπτωση των ασθενών με MPSs παρατηρήθηκε σημαντική αύξηση τόσο των κυκλοφορούντων επιπέδων όσο και της ενζυμικής ενεργότητας της MMP-2 με αντίστοιχή ελάττωση στην MMP-9. Σημαντικό εύρημα αποτέλεσε η πτώση των επιπέδων της MMP-2 στον ορό των ασθενών με MPS II μετά την έναρξη της ενζυμικής θεραπείας υποκατάστασης. Σε σχέση με το ΗΑ, παρατηρήθηκε σημαντική αύξηση στα επίπεδά του σε όλους τους τύπους της νόσου. Αναφορικά με την έκφραση των PGs παρατηρήθηκε σε όλους τους τύπους των MPSs αύξηση της αγκρεκάνης, της διγλυκάνης, της ντεκορίνης και τριών μορίων της συνδεκάνης (-2, -3, -4) με παράλληλη ελάττωση της συνδεκάνης-1 και της βερσικάνης. Η αύξηση της συνδεκάνης-2 και της ντεκορίνης έφτασε σε στατιστικά σημαντική διαφορά στην MPS III. NF1 Στους ασθενείς με NF1 παρατηρήθηκε σημαντική αύξηση στην έκφραση της MMP-2, του TIMP-1, και του TIMP-2. Ιδιαίτερα σημαντικό εύρημα ήταν η συσχέτιση των επιπέδων της MMP-2 με την ηλικία μόνο στην ομάδα των ασθενών. Δεν παρατηρήθηκαν σημαντικές διαφορές στα κυκλοφορούντα επίπεδα του ΗΑ. Ιδιαίτερης σημασίας ήταν η ανεύρεση στατιστικά σημαντικής αύξησης στα μόρια της συνδεκάνης-2, της ντεκορίνης και της βερσικάνης στην ομάδα των ασθενών. Από την εφαρμογή ενός μοντέλου πολυπαραγοντικής λογαριθμιστικής εξάρτησης βρέθηκε πως η αύξηση του ΗΑ αποτελεί ανεξάρτητο προγνωστικό παράδειγμα για την εμφάνιση UBOs στην MRI εγκεφάλου, ενώ παράλληλα ανεδείχθη και η αξία της MMP-2 σαν προγνωστικός παράγοντας για την εμφάνιση βουβωνικής ή μασχαλιαίας φακίδωσης. Όταν οι πάσχοντες κατηγοριοποιήθηκαν με βάση το νοητικό τους πηλίκο βρέθηκε πως οι ασθενείς με νοητική υστέρηση είχαν στατιστικά σημαντικά αυξημένα επίπεδα συνδεκάνης-3 και ντεκορίνης σε σχέση με αυτούς που είχαν φυσιολογικό νοητικό δυναμικό. Συμπέρασμα: Η παρούσα μελέτη ανέδειξε τον πιθανό ρόλο των μορίων του ECM ως βιοδείκτες τόσο στις MPSs όσο και στην NF1. Σύμφωνα με τα ευρήματα της παρούσας μελέτης, πολλά από αυτά τα μόρια θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν τόσο στη διάγνωση όσο και στην παρακολούθηση των ασθενών που πάσχουν από τα συγκεκριμένα νοσήματα.