Akut iskemik inmede Matriks Metalloproteinaz-9'un rolü
The role of Matrix Metalloproteinase-9 in acute ischemic stroke
Yazar: DİĞDEM YILDIZ
Danışman: DR. HAYRİYE KÜÇÜKOĞLU
Sağlık Bakanlığı / İstanbul Bakırköy Prof. Dr. Mazhar Osman Ruh Sağlığı ve Sinir Has. Eğt. ve Arş. Hastanesi / Nöroloji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2011
Konu: Nöroloji = Neurology
Dizin: Ekstrasellüler matriks = Extracellular matrix ; Kan beyin bariyeri = Blood brain barrier ; Matriks metalloproteinaz 9 = Matrix metalloproteinase 9 ; Metalloproteinazlar = Metalloproteinases ; Serebrovasküler bozukluklar = Cerebrovascular disorders ; İnme = Stroke ; İskemi = Ischemia

Özet:
AMAÇ: Matriks metalloproteinaz(MMP)'lar, hücrelerin bir arada tutulmasını, büyüme ve farklılaşmasını sağlayan ekstrasellüler matriks(ESM) proteinlerinin proteolitik aktivitesinden sorumlu enzimlerdir. Enzim aktivitesi metalloproteinaz doku inhibitörleri(TIMP) tarafından inhibe edilir. ESM'in remodelizasyonunda MMP ve TIMP aktivitesi arasındaki denge önemlidir. Bu enzim ailesi içinde özellikle MMP-9'un; iskeminin erken döneminde kan-beyin bariyeri(KBB)'nin bazal membran komponentlerinin yıkımına sebep olarak, kan hücrelerinin (nötrofil, eritrosit vs.) beyin parankimine geçişini kolaylaştırdığının bilinmesi ve bu mekanizma ile vazojenik ödem, nöronal hücre hasarı ve hemorajik transformasyona katkıda bulunduğunun gösterilmesi nedeniyle iskemik inme fizyopatolojisinde ayrı bir önemi vardır. Biz de çalışmamızda, akut iskemik inmeli hastalarda erken(1.gün) ve geç(7.gün) dönemde serum MMP-9, TIMP-1 düzeyi ve MMP-9/TIMP-1 oranını değerlendirerek, sonuçlar ile inme klinik ve etyolojik alt tipleri, infarkt volümü, hemorajik transformasyon ve prognoz arasındaki ilişkiyi incelemeyi amaçladık.YÖNTEM: Çalışmamıza, Bakırköy Ruh ve Sinir Hastalıkları Eğitim ve Araştırma Hastanesi Acil Nöroloji birimine ilk iskemik inme atağı ile, ilk 24 saat içinde başvuran 60 hasta (24 kadın,36 erkek) ile yaş, cins ve diğer risk faktörleri açısından bu grupla uyumlu 60 sağlıklı gönüllü (23 kadın, 37 erkek) alındı. Sağlıklı grupta bir kez; hasta grubunda ise erken (1.gün) ve geç (7.gün) dönemlerde olmak üzere iki kez MMP-9, TIMP-1 düzeyi ve MMP-9/TIMP-1 oranı bakılması amacıyla serum örnekleri alındı. Başvuru anındaki kranial BT'de erken infarkt bulguları, 6-24 saat içinde çekilen difüzyon MRI'da infarkt volümü, 4-7 gün arasında çekilen kontrol kranial BT'de hemorajik transformasyon varlığı ve 1.gün, 7. gün ve 2. ayda değerlendirilen modifiye Rankin Skoru(mRS) ile MMP-9, TIMP-1 düzeyi ve MMP-9/TIMP-1 oranı arasındaki ilişki değerlendirildi. Serum MMP-9, TIMP-1 düzeyinin belirlenmesinde yarışmalı ELISA (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay) yöntemi uygulandı. İnfarkt volümü difüzyon MRI'da uzman radyolog tarafından manuel ROI yöntemi ile hesaplandı. İstatistiksel analizler için SPSS (Statistical Package for Social Sciences) for Windows 15.0 programı kullanıldı.BULGULAR: Hasta grubunun yaş ortalaması 65.82±12.74, kontrol grubunun yaş ortalaması 65.68±12.69 idi. Hastalarımızda serum MMP-9, TIMP-1 düzeyi ve MMP-9/ TIMP-1 oranı sağlıklı kontrollere göre hem 1. gün, hem 7. günde anlamlı derecede yüksek bulundu(p<0.01). Hastalarımızın 1.gün ve 7.gün düzeyleri kıyaslandığında; 7. gün MMP-9 düzeyleri, 1.gün MMP-9 düzeylerine göre yüksek saptandı ancak bu yükseklik istatistiksel olarak anlamlı bulunmadı(p=0,08). 7.gün TIMP-1 düzeyleri 1.gün TIMP-1 düzeylerine göre istatistiksel olarak anlamlı yüksek bulundu (p<0.01). MMP-9/TIMP-1 oranında ise 1. gün ve 7. gün arasında istatistiksel olarak anlamlı fark saptanmadı(p>0,05). Difüzyon MRI'da ölçülen infarkt volümleri ile 1. gün TIMP-1 değeri arasında istatistiksel olarak zayıf korelasyon saptandı (R>0,26; p<0,03). Hemorajik transformasyon ile 1. gün ve 7. gün MMP-9, TIMP-1 düzeyleri ve MMP-9/TIMP-1 oranı arasında anlamlı ilişki saptanmadı. Modifiye Rankin Skoru ile yapılan prognostik izlemde 2.ay mRS skoru ile 1. gün MMP-9 değeri arasında zayıf korelasyon saptandı (r=0,26; p<0,04). 2. ay mRS skoru ile 1. gün TIMP-1 değeri arasında zayıf korelasyon saptandı (r=0,28; p<0,02).SONUÇ: Bu bulgular, MMP-9'un akut iskemik inme patogenezinde aktif rol oynadığını; KBB'ini etkileyen proteolitik sürecin, erken dönemlerde başlayıp devamlılık gösterdiği düşüncesini desteklemektedir. İskemik inmede erken dönemde MMP-9 ve TIMP-1 düzeyinin anlamlı oranda yüksek olması ve 2 aylık izlemde modifiye Rankin Skoru ile pozitif korelasyon bulmamız, bu parametrelerin klinik uygulamada iskemik inme prognozunu akut dönemde öngörebilecek önemli belirteçler olacağını düşündürmektedir. Ayrıca deneysel çalışmaların sayısı arttıkça ve olumlu sonuçlar alınmaya devam edildikçe ileriki yıllarda iskemik inmeli hastaların tedavisinde de MMP-9 inhibitörlerinin kullanımı gündeme gelebilecektir.

Abstract:
OBJECTIVE: Matrix metalloproteinases (MMPs) are responsible for the proteolytic activities of extracellular matrix(ECM) proteins. This enzyme activity is inhibited by tissue inhibitors of metalloproteinase(TIMP). ECM remodelling is based on the balance of TIMP and MMP. In this enzyme family, particularly the MMP-9, leads to degradation of type IV collagen and fibronectin which are the basal membrane components of the cerebral epithelium by TNF-alpha. Thus, it accounts for the development of neurogenic inflammation by affecting the permeability of the blood brain barrier (BBB) and grants easy passage to brain parenchyma for blood cells (e.g. neutrophils and erythrocytes). By this mechanism, it is determined that MMP-9 results in vasogenic edema, neuronal cell damage and hemorrhagic transformation and makes MMP-9 crucial role in ischemic stroke physiopathology. In our study, we measured MMP-9, TIMP-1 levels and MMP-9/TIMP-1 ratio in acute ischemic stroke patients? early phase(1st day) and late phase (7th day); and we investigated the relationship between these results and stroke clinical and etiological subtypes, infarct volume, hemorrhagic transformation and prognosis.METHOD: In our study, we got 60 patients (24 women, 36 men) who were admitted to Bakirkoy Research and Training Hospital for Psychiatry, Neurology and Neurosurgery; Neurology Emergency Department within 24 hours and had their first ischemic stroke attack and 60 (23 women, 37 men) healthy controls had been selected similar to stroke patients? age, sex, and other risk factors. Peripheral blood samples were collected once from healthy controls and two times as 1st day (early phase) and 7th day (late phase) from patients to measure the levels of MMP-9, TIMP-1 and MMP-9/TIMP-1 ratio .In time of admittance of the patients we performed cranial CT to get early infarct findings, we performed diffusion MRI to measure infarct volume in 6-48 hours and 1. day, 7. day, 2. month with modified Rankin Score (mRS) we measured and compared to MMP-9, TIMP-1, MMP-9/TIMP-1 ratio.Serum MMP-9, TIMP-1 levels are measured by competitive ELISA( Enzyme Linked Immunosorbent Assay) method. Infarct volume had been calculated in diffusion MRI by a specialized radiologist with using manual ROI method. SPSS for Windows 15.0 was used for statistical analysis.RESULTS: Mean age of patient group was 65,82±12,74, control group?s mean age was 65,68 ±12,69. In our patients, MMP-9, TIMP-1, MMP-9/TIMP-1 ratio in 1st day and 7th day were found significantly elevated when compared with healthy controls(p<0.01). MMP-9 levels in 7th day were found higher compared to 1st day?s MMP-9 levels nevertheless, changes did not reach the threshold for statistical significance(p>0.05). The relation between were shown statistically low correlation. Positive correlation(R>0.26; p<0.03) was found between infarct volume in diffusion MRI and 1st day TIMP-1 levels. The relation between hemorrhagic transformation and both 1st and 7th day MMP-9, TIMP-1 levels and MMP-9/TIMP-1 ratio was not found statistically significant. Poor correlation(R:0.26; p<0.04) was found between MMP-9 and TIMP-1 levels measured 1st day and modified Rankin Score measured in 2nd month.CONCLUSION: These findings support that MMP-9 has a significant role in acute ischemic stroke pathophysiology and proteolytic process effecting blood-brain barrier starts in early phases and shows progression. As a result, we suggest that serum levels of MMP-9 measured in early phase of acute ischemic stroke could be a biomarker of determining the prognosis of disease. Additionally while the experimental studies increase in number and positive results are gathered, in future dates MMP-9 inhibitors may be added to treatment of patients with acute ischemic stroke