350 rub
Journal №5 for 2012 г.
Article in number:
Diabetic retinopathy in patients with diabetes mellitus type 2: matrix metalloproteinases impact
Keywords: diabetes mellitus type 2 diabetic retinopathy diabetic macular edema matrix metalloproteinases gelatinases laserphotocoagulation
Authors:
I.V. Vorobieva, D.A. Merkushenkova, L.G. Estrin
Abstract:
According to the International Diabetes Federation (IDF) prognosis the number of patients suffering from diabetes mellitus (DM) all over the world in 2030 will be 7,8 % in comparison to 6,6 % in 2010. Over 80 % of DM patients are suffering from noninsulindependent DM type 2. Diabetic retinopathy (DR) is one of the latest DM vascular complications and according to the WESDR leads to severe visual loss in 86 % of DM patients of working age. The main risk factors of DR development are the lasting of DM, the glycemia level, the type of DM therapy, dyslipidemia, hypertension and nephropathy. In Russian Federation the classification after E. Kohner and M. Porta approved by the WHO is widely used. According to this classification there is nonproliferative; preproliferative and proliferative (neovascularization, fibrosis) DR. The golden standard of DR treatment used to be the laserphotocoagulation (LFC). Recently the combination of LFC and antiangiogenic drugs is known to be more effective than laser alone. DR is characterized by the remodeling of microvessels, blood-retinal barrier dysfunction, extracellular matrix (ECM) rearrangement, neoangiogenesis and fibrose tissue formation under hypoxia and proinflammatory agents influence. Matrix metalloproteinases (MMPs) are the Ca-Zn dependent enzymes, hydrolyzing all the ECM proteins. The most active are the gelatinases (MMP 2 and 9). In DR VEGF-induced MMPs activation leads to the basal capillary membrane degradation, endothelial cells migration to the ECM and the new vessels formation. MMP-2 and MMP-9 also degrade occludin - the main endothelial tight junction protein thus impacting to the break of blood-retinal barrier. As MMPs are cross-functional proteases they play important role in the pathogenesis of many different diseases including DR. There is not much literal data on the impact of MMPs to the DR development, but more profound studying might lead to the new pathogenic approach to the treatment of DR formation.
Pages: 57-65
References
  1. Астахов Ю.С., Григорьева Н.Н, Шкляров Е.Б., Щадричев Ф.Е. Сравнение различных методов скрининга диабетического ретинопатии // Материалы науч.-практ. конф. «Сахарный диабет и глаз». 2006. С. 24.
  2. Балаболкин М.И., Клебанова Е.М., Креминская В.М. Патогенез ангиопатий при сахарном диабете // Сахарный диабет. 1999. № 1. С. 2-8.
  3. Балашевич Л.И. Глазные проявления диабета. СПб: Издательский дом СПбМАПО. 2004. С. 365.
  4. Воробьева И.В., Гудова И.В., Лагерева Т.И., Ширшова Е.В. Некоторые аспекты патогенеза диабетической ретинопатии // Офтальмологическая клиническая больница. 185 лет на страже здоровья москвичей: сб. науч. работ. М. 2011. С. 90-98.
  5. Воробьева И.В., Эстрин Л.Г., Репкина М.Ю. Диабетический макулярный отек // Сб. «Успехи теоретической и клинической медицины». Москва. 2008. Вып. 7. Т. 1. С. 220-222.
  6. Гаврилова Н.А.Патогенез диабетической ретинопатии: Автореф. дис. ... д-ра мед. наук. Москва. 2004. С. 412.
  7. Глинчук Я. И., Лазаренко Л. Ф., Емец В. И. Содержание иммуноглобулинов в стекловидном теле и антител к антигенам стекловидного тела в сыворотке крови больных с пролиферативной диабетической ретинопатией // Вестник офтальмологии 1987. Т. 103. № 2. С. 46-49.
  8. Дедов И.И., Шестакова М.В., Миленькая Т.М. Сахарный диабет: ретинопатия, нефропатия. М: Медицина. 2001
  9. Дедов И.И., Мельниченко Г.А. Эндокринология. Национальное руководство. М.: Гэотар-Медия. 2009.
  10. Демин Ю.А,, Попов Н.Н., Романова Е.А. Характер нарушения иммунного гемостаза у больных простыми диабетическими ретинопатиями // Вісн. Харк. нац. ун-та. 2001. № 523. С. 35-37
  11. Ермакова Н.А., Анциферов М.Б., Климова Н.В. Распространенность диабетической ретинопатии у больных сахарным диабетом 1 и 2 типа // Новые технологии в офтальмологии: сб. науч. тр. Чебоксары. 2007. С. 116-118
  12. Жабоедов Г.Д., Скрипник Р.Л., Сидорова М.В. Иммунопатологические процессы в сетчатке при развитии диабетической ретинопатии // Вестник офтальмологии. 2000. № 6. С. 36‑39.
  13. Измайлов А.С.Диабетическая ретинопатия и макулярный отек (диагностика и лазерное лечение): Автореф. дис. - д-ра мед наук. СПб. 2004. С. 399.
  14. Лысенко В.С. Современные представления о патогенезе препролиферативной диабетической ретинопатии // Вестник Российской академии медицинских наук. 2003. № 5. С. 44‑47.
  15. Нероев В.В., Сарыгина О.И., Левкина О.А. Роль сосудистого эндотелиального фактора роста в патогенезе диабетической ретинопатии // Вестник офтальмологии. 2009. № 2. С. 58-60.
  16. Нероев В.В., Рябина М.В., Азим Заде А.А., Охоцимская Т.Д. Лечение макулярного отека на фоне сосудистой патологии глазного дна // Материалы VIII съезда офтальмологов России. 2005. С. 301.
  17. Оренбуркина О.И. Роль оксида азота в патогенезе ишемии сетчатки у больных сахарным диабетом: Тезисы докладов 8 Съезда офтальмологов России. М. 2005. С. 420-421.
  18. Оренбуркина О.И., Бабушкин А.Э., Никитин Н.А.Биологическая роль оксида азота (NO) в офтальмопатологии // Вестник офтальмологии. 2007. Т. 123. № 2. С. 40-42.
  19. Репкина М.Ю.Профилактика прогрессирования диабетической ретинопатии с контролем биомаркеров метаболических нарушений: Автореф. дис. - канд. мед. наук. М. 2010. С. 182.
  20. Роменская И.В.// Клинико-патогенетическое обоснование комбинированного лазерно-медикаментозного лечения диабетического макулярного отека: Автореф. дис. ... канд. мед. наук. Москва. 2009. 135 с.
  21. Рыжакова О.С.Интерстициальная коллагеназа (ММП-1) и ее эндогенные регуляторы при трансформации фибробластов геном Е7 вируса папилломы человека 16 типа: Автореф. дисс. - канд. мед. наук. 2008. С. 176.
  22. Сахарный диабет. Доклад исследовательской группы ВОЗ. М. 1987.
  23. Скоробогатова Е.С., Яковлева Л.В., Сунцов Ю.И., Кудрякова С.В., Болотская Л.Л.Значение государственного регистра больных сахарным диабетом в развитии диабетологической службы // Сахарный диабет. 2002. № 21. С. 28-31.
  24. Соловьева Н.И. Матриксные металлопротеиназы и их биологические функции // Биоорганическая химия. 1998. Т. 24. № 4. С. 245-255.
  25. Сыроедова О.Н.Факторы риска развития диабетической ретинопатии: Автореф. дис. - канд. мед. наук. Москва. 2009. С. 178.
  26. Трахтенберг Ю.А.Комплексная терапия диабетической ретинопатии у пациентов с сахарным диабетом 2 типа: Автореф. - дис. канд. мед. наук. Москва. 2006. 24 с.
  27. Турна А.А. Роль матриксных металлопротеиназ в деструкции соединительной ткани при воспалении различного генеза // Материалы X Всерос. конгресса «Лабораторные технологии при организации медицинской помощи». Москва. 2010. № 2. С. 28.
  28. Щадричев Ф.Е.Диабетическая ретинопатия // Современная оптометрия. 2008. № 4. С. 36-42.
  29. Экгардт В.Ф. Клинико-иммунологические аспекты, патогенез, диагностика, лечение диабетической ретинопатии: Автореф. дис. - канд. мед. наук. Челябинск. 2001.
  30. Экгардт В.Ф., Олевская Е.А. Диабетическая макулопатия (клиника, диагностика, лечение). Учебное пособие. Челябинск. 2005. С. 33.
  31. AtkinsonJ.J. & SeniorR.M.MatrixMetalloproteinase-9 inLungRemodeling // Am. J. Respir. CellMol. Biol. 2003. V. 28. P. 12-24.
  32. Bui B.V., Loeliger M., Thomas M., Vingrys A.J.,Rees S.M.,Nguyen C.T.,He Z.et al.Investigating structural and biochemical correlates of ganglion cell dysfunction in streptozotocin-induced diabetic rats // Exp. Eye Res. 2009. V. 88. P. 1076-1083.
  33. Connel P., Walshe T., Ferguson G., Gao W., O-Brien C., Cahill P.A. Elevated glucose attenuates agonist- and flow-stimulated endothelial nitric oxide synthase activity in microvascular retinal endothelial cells // Endothelium. 2007. V. 14 (1). P. 17-24.
  34. El-Asrar A.M.A., Dralands L., Veckener M., Geboes  K., Missoten L., Aelst I.V., Opdenakker G. Gelatinase B in proliferative vitreoretinal disorders. // Am. J. Ophthalmol. 1998. V. 125. № 6. P.845-851.
  35. Flynn H.W., Smiddy W.E. Diabetes and Ocular Disease - Past. Present and Future Therapies // The Foundation of the American Academy of Ophthalmology. 2000. P. 35-43
  36. Folgueras A.R, Pendas A.M., Sanchez L. M., Loprz-Otin C. Matrix metalloproteinases in cancer: from new functions to improved inhibition strategies // Int. J. Dev. Biol. 2004. V. 48. P. 411-424.
  37. Fox T.E.,Han X., Kelly S, Merrill A.H. 2nd, Martin R.E., Anderson R.E.,Gardner T.W. et al. Diabetes alters sphingolipid metabolism in the retina: a potential mechanism of cell death in diabetic retinopathy // Diabetes.2006. V. 55. P. 3573-3580.
  38. Garcia C.A., Ruiz R.S. Diabetes and the eye // Clinical Symposia / Ed. A.H.Trench. New Jersey: Ciba-Geigy Corporation. 1984. V. 36. № 4.P. 1-32.
  39. George B., Chen S., Chaudhary V., Gonder J., Chakrabarti S.Extracellular matrix proteins in epiretinal membranes and in diabetic retinopathy // Curr Eye Res. 2009. V. 34(2). P. 134-44.
  40. Giebel S.J., Menicucci G., McGuire P.G., Das A. Matrix metalloproteinases in early diabetic retinopathy and their role in alteration of the blood-retinal barrier // Laboratory Investigation. 2005. V. 85. P. 597-607.
  41. Hаmmes Н.Р.; Linn J., Кеnner O., Shani M., Siami M. Pericytes and the pathogenesis of the diabetic retinopathy// Diabetes. 2002. V. 51. № 10. Р. 3107-3112.
  42. Karadayi K., Top C., Gulecek O. The relationship between soluble L-selectin snd the development of diabetic retinopathy // Ocul. Immunol. Inflamm. 2003. V. 11. № 2. P. 123‑129.
  43. Kerkela Е., Saarialho-Kere U. Matrix metalloproteinases in tumor progression: focus on basal and squamous cell skin cancer // Exp. Dermatol. 2003. V. 12. P. 109-125
  44. Kinoshita T., Sato H., Okada A. et al. TIMP-2 promotes activation of progelatinase A by membrane-type 1 matrix metalloprotein-ase immobilized on agarose beads // J. Biol. Chem. 1998. V. 273. P. 16098-16103.
  45. Klеin В.Е.К., Кlein К., Wang Q., Моss S.Е.О1der-оnset diabetes and lens opacities. The Beaver Dam Eye Study // Ophthalmic Epidemiol. 1995. V. 2. Р. 49-55.
  46. Klеin В.Е.К., Кlein К., Моss S.Е. еt аl. The Wisconsin Epidemiologic Study of Diabetic Retinopathy. IV. Diabetic macular edema // Ophthalmology. 1984. V. 91. P. 1464-1474.
  47. Kohner E. M. Diabetic retinopathy // Brit. Med. Bull. 1989. V. 5. № 1. P. 148-173.
  48. Kuiper E.J., Hughes J.M., Van Geest R.J., Vogels I.M., Goldschmeding R., Van Noorden C.J., Schlingemann R.O., Klaassen I.Effect of VEGF-A on expression of profibrotic growth factor and extracellular matrix genes in the retina // Invest Ophthalmol. Vis. Sci. 2007. V. 48(9). P. 4267-76.
  49. Lelongt B., Legallicier B., Piedagnel R. & Ronco P. M. Do matrix metalloproteinases MMP-2 and MMP-9 (gelatinases) play a role in renal development, physiology and glomerular diseases - // Current Opinion in Nephrology and Hypertension. 2001. V. 10. P. 7-12
  50. Maskos K. Crystal structure of MMPs in complex with physiological and pharmacological inhibitors // Biochemie. 2005. V. 87. P. 249-263.
  51. Masmiquel L.L., Segura R.M., Mateo C., Calatayud M., Marty R., Mesa J., Simo R. Serum laminin as a marker of diabetic retinopathy development: a 4-year follow-up study // Am. J. Ophthalmol. 2000. V. 129. № 3. P. 347-352.
  52. Moriarty A.P., Spalton D.J., Moriarty B.J. et al. Studies of the blood-aqueous barrier in diabetes mellitus // Amer. J. Ophthalmol. 1994. V. 117. V. 6. P. 768-771.
  53. Moses M. A. The regulation of neovascularisation by matrix metalloproteinases and their inhibitors // Stem Cells. 1997. № 15. P. 180-189.
  54. MсСаrthy D., Zimmet P.Z. Diabetes. Global Estimates and Projections 1994-2000. Inеrnаtiоnа1 Diаbеtеs Institute. 1994.
  55. Nabeshima K., Inoue Т., Shimao Y., Sameshima T. Matrix metalloproteinases in tumor invasion: Role for cell migration // Pathology International. 2002. V. 52. P. 255-264.
  56. Nagase H., Woessner J. Matrix Metalloproteinases // J. Biol. Chem. 1999. V. 274. № 31. Р. 21491-94.
  57. Nagase H., Visse R., Murphy G. Structure and function of matrix metalloproteinases and TIMPs // Cardiovascular Research. 2006. V. 69. P. 562-573.
  58. Nguyen Q.D., Shah S.M., Khwaja A.A. et al. READ-2 Study Group. Two-year outcomes of the Ranibizumab for Edema of the macula in diabetes [READ-2] Study // Ophthalmology. 2010. V. 117. P. 774-780.
  59. Noda K., Ishida S., Inoue M., Obata K., Oguchi Y., Okada Y., Ikeda E. Production and activation of matrix metalloproteinase-2 in proliferative diabetic retinopathy // Investigative Ophthalmology and Visual Science. 2003. Т. 44. № 5. P. 2163-2170.
  60. Overall C.M. Molecular determinants of metalloproteinase substrate specificity: matrix metalloproteinase substrate binding domains, modules, and exosites // Mol. Biotechnol. 2002. V.22. P. 51-86.
  61. Overall C. M. Molecular determinants of metalloproteinase substrate specificity: matrix metalloproteinase substrate binding domains, modules, and exosites // Mol. Biotechnol. 2002. V.22. P. 51-86.
  62. Pardo A., Selman M. MMP-1: the elder of the family // The International Journal of Biochemistry & Cell Biology. 2005. V. 37. P. 283-288.
  63. Puente X.S., Sanchez L.M., Overall C.M., Lopez-Otin C.Human and mouse proteases: a comparative genomic approach // Nat. Rev. Genet. 2003. V. 4. P. 544-558.
  64. Raza S.L., Cornelius L.A. Matrix metalloproteinases: pro- and antiangiogenic activities // Journal of Investigative Dermatology Symposium Proceedings. 2000. V. 5. P. 47-54.
  65. Schneeberger E.E., Lynch R.D. The tight junction: a multifunctional complex // Am. J. Physiol. Cell. Physiol. 2004. V. 286. P. 1213-1228.
  66. Sparrow J.M., McLeod B.K., Smith T.D. et al. The prevalence of diabetic retinopathy and maculopathy and their risk factors in the non-insulin-treated diabetic patients of an English town // Eye. 1993. V. 7/ Pt. 1. P. 158-163.
  67. Sternlicht M.D., Annu W.Z. How matrix metalloproteinases regulate cell behavior // Cell. Dev. Biol. 2001. V. 17. P. 463-516
  68. Toda N, Nakanishi-Toda M.Nitric oxide: ocular blood flow, glaucoma, and diabetic retinopathy // Prog. Retin. Eye. Res.  2007. V. 26[3]. P. 205-38.
  69. Tomlinson D.R. Mitogen-activated protein kinases as glucose transducers for diabetic сomplications // Diabetologia. 1999. № 42. P. 1271-1281.
  70. Vinores S.A., Van-Niel E., Swerdloff J.L., Campochiaro P.A. Electron microscopic immunocytochemical demonstration of blood-retinal barrier breakdown in human diabetics and its association with aldose-reductase in retinal vascular endothelium and retinal pigment epithelium // Histochem. J. 1993. V. 36. № 4. P. 1-32.
  71. Visse R., Nagase H. Matrix Metalloproteinases and Tissue Inhibitorsof Metalloproteinases Structure, Function, and Biochemistry // Circ. Res. 2003. V. 92. P. 827-839.