Полиморфизм генов факторов регуляции ангиогенеза (VEGF/VEGFR), генов ремоделирования внеклеточного матрикса (MMP/TIMP) и уровни соответствующих белков во внеклеточных тканях пациентов с первичной и вторичной лимфедемой

Клетки различных органов и систем осуществляют свои функции и межклеточные взаимодействия не в инертной среде, а в микроокружении тканевых жидкостей. Нарушения нормального дренажа тканевых жидкостей сопровождают лимфедему. Важный механизм регуляции ангиогенеза и васкулогенеза в подкожной клетчатке – выработка и рецепция факторов роста эндотелия сосудов в сочетании с регуляцией матриксных металлопротеиназ. Цель настоящего исследования: сравнительный анализ полиморфизма генов фактора роста эндотелия сосудов и его рецепторов вместе с генами матриксных металлопротеиназ при двух формах лимфедемы, анализ взаимосвязи полиморфизма этих генов с уровнем фактора роста эндотелия сосудов и матриксных металлопротеиназ и их ингибиторов в сыворотке крови и пораженных тканях. Полиморфизм VEGF (rs699947, rs3025039), рецепторов к нему KDR (rs10020464, rs11133360), NRP2 (rs849530, rs849563, rs16837641), матриксных металлопротеиназ MMP2 (rs2438650), MMP3 (rs3025058), MMP9 (rs3918242), ингибитора металлопротеиназ Timp1 (rs6609533) и их комбинаций проанализирован методами анализа длин рестрикционных фрагментов и TaqMan RT­PCR. Уровень белков в сыворотке и тканевой жидкости определяли с использованием тест­систем ELISA. Показаны изменения частот распределения генотипов ММР2 при первичной и ММР3 при вторичной лимфедеме. Высокодостоверные различия частот генотипов NRP2 обнаружены при сравнении первичной и вторичной лимфедемы. Выявлены особенности распределения «комплексных» генотипов при первичной и вторичной лимфедеме. Корреляционный анализ показал взаимозависимость концентрации исследуемых белковых продуктов MMP, TIMP и VEGF и выраженные различия в структуре корреляционных матриц пациентов с обеими формами лимфедемы. Продемонстрировано, что при первичной лимфедеме выявляются генотипы, ассоциированные с низкими значениями MMP2 и TIMP2 в сыворотке крови и тканевой жидкости, а при вторичной лимфедеме – иные связи концентраций исследуемых белков с комбинированными генетическими признаками

1. Bassiouni W., Ali M., Schulz R. Multifunctional intracellular matrix metalloproteinases: implications in disease. FEBS J. 2021;288(24): 7162­7182. DOI 10.1111/febs.15701

2. Cabral­Pacheco G.A., Garza­Veloz I., Castruita­De la Rosa C., Ramirez­Acuña J.M., Perez­Romero B.A., Guerrero­Rodriguez J.F., Martinez­Avila N., Martinez­Fierro M.L. The roles of matrix metalloproteinases and their inhibitors in human diseases. Int. J. Mol. Sci. 2020;21(24):9739. DOI 10.3390/ijms21249739

3. Chen L.­H., Chiu K.­L., Hsia T.­C., Lee Y.­H., Shen T.­C., Li C.­H., Shen Y.­C., Chang W.­S., Tsai C.­W., Bau D.­T. Significant association of MMP2 promoter genotypes to asthma susceptibility in Taiwan. In Vivo. 2020;34(6):3181­3186. DOI 10.21873/invivo.12153

4. Detry B., Erpicum C., Paupert J., Blacher S., Maillard C., Bruyère F., Pendeville H., Remacle T., Lambert V., Balsat C., Ormenese S., Lamaye F., Janssens E., Moons L., Cataldo D., Kridelka F., Carmeliet P., Thiry M., Foidart J.M., Struman I., Noël A. Matrix metalloproteinase­2 governs lymphatic vessel formation as an interstitial collagenase. Blood. 2012;119(21):5048­5056. DOI 10.1182/blood­2011­12­400267

5. Executive Committee of the International Society of Lymphology. The diagnosis and treatment of peripheral lymphedema: 2020 Consensus Document of the International Society of Lymphology. Lymphology. 2020;53(1):3­19

6. Forte A.J., Boczar D., Huayllani M.T., Lu X., McLaughlin S.A. Pharmacotherapy agents in lymphedema treatment: A systematic review. Cureus. 2019;11(12):e6300. DOI 10.7759/cureus.6300

7. Gao X., Ma F., Hao H., Dai Y., Liu W., Xiao X., Gao P., Li S. Association of VEGFA polymorphisms with necrotizing enterocolitis in Chinese Han population. Pediatr. Neonatol. 2019;60(2):129­134. DOI 10.1016/j.pedneo.2018.07.002

8. Gao Y., Lee Y., Almazyad A., Birsner A., Li D., Wong S., Wen A., D’Amato R., Adam R.M., Dixon J.B., Srinivasan R.S., Chen H., Bielenberg D.R. Loss of neuropilin 2 in adult lymphatic endothelium promotes lymphedema. FASEB J. 2020;34(S1):1. DOI 10.1096/fasebj.2020.34.s1.06345

9. Gordon K., Mortimer P.S., van Zanten M., Jeffery S., Ostergaard P., Mansour S. The St George’s classification algorithm of primary lymphatic anomalies. Lymphat. Res. Biol. 2021;19(1):25­30. DOI 10.1089/lrb.2020.0104

10. Luo Y., Luo J., Peng H. Associations between genetic polymorphisms in the VEGFA, ACE, and SOD2 genes and susceptibility to diabetic nephropathy in the Han Chinese. Genet. Test. Mol. Biomarkers. 2019;23(9):644­651. DOI 10.1089/gtmb.2018.0320

11. Miller A. Lymphedema­clinical picture and therapy. Review. Hautarzt. 2020;71(1):32­38. DOI 10.1007/s00105­019­04523­z

12. Monaghan R.M., Page D.J., Ostergaard P., Keavney B.D. The physiological and pathological functions of VEGFR3 in cardiac and lymphatic development and related diseases. Cardiovasc. Res. 2021; 117(8):1877­1890. DOI 10.1093/cvr/cvaa291

13. Mucka P., Levonyak N., Geretti E., Zwaans B., Li X., Adini I., Klagsbrun M., Adam R., Bielenberg D. Inflammation and lymphedema are exacerbated and prolonged by neuropilin 2 deficiency. Am. J. Pathol. 2016;186(11):2803­2812. DOI 10.1016/j.ajpath.2016.07.022

14. Poveshchenko A.F., Nimaev V.V., Lyubarsky M.S., Konenkov V.I. Medical and genetical aspects of lymphedema. Meditsinskaya Genetika = Medical Genetics. 2010;9(99):3­9 (in Russian)

15. Quirion E. Recognizing and treating upper extremity lymphedema in postmastectomy/lumpectomy patients: a guide for primary care providers. J. Am. Acad. Nurse. Pract. 2010;22(9):450­459. DOI 10.1111/j.1745­7599.2010.00542.x

16. Rauniyar K., Jha S.K., Jeltsch M. Biology of vascular endothelial growth factor C in the morphogenesis of lymphatic vessels. Front. Bioeng. Biotechnol. 2018;6:7. DOI 10.3389/fbioe.2018.00007

17. Saik O.V., Nimaev V.V., Usmonov D.B., Demenkov P.S., Ivanisenko T.V., Lavrik I.N., Ivanisenko V.A. Prioritization of genes involved in endothelial cell apoptosis by their implication in lymphedema using an analysis of associative gene networks with ANDSystem. BMC Med. Genomics. 2019;12(Suppl. 2):47. DOI 10.1186/s12920­019­0492­9

18. Shevchenko A.V., Prokofyev V.F., Konenkov V.I., Khapaev R.S., Nimaev V.V. Polymorphism of vascular endothelial growth factor gene (VEGF) and matrix metalloproteinase (ММР) genes in primary limb lymphedema. Meditsinskaya Immunologiya = Medical Immunology. 2020;22(3):497­506. DOI 10.15789/1563­0625­POV­1913 (in Russian)

19. Stevens M., Oltean S. Modulation of receptor tyrosine kinase activity through alternative splicing of ligands and receptors in the VEGF­A/ VEGFR axis. Cells 2019;8(4):288. DOI 10.3390/cells8040288

20. Vaahtomeri K., Karaman S., Mäkinen T., Alitalo K. Lymphangiogenesis guidance by paracrine and pericellular factors. Genes Dev. 2017;31(16):1615­1634. DOI 10.1101/gad.303776.117

21. Vignes S. Lymphedema: from diagnosis to treatment. Rev. Med. Interne. 2017;38(2):97­105. DOI 10.1016/j.revmed.2016.07.005

22. Watson C.J., Webb N.J.A., Bottomley M.J., Brenchley P.E.C. Identification of polymorphisms within the vascular endothelial growth factor (VEGF) gene: Correlation with variation in VEGF protein production. Cytokine. 2000;12(8):1232­1235. DOI 10.1006/cyto.2000.0692

23. Yap R.W.K., Lin M.H., Shidoji Y., Yap W.S. Association of stress, mental health, and VEGFR-2 gene polymorphisms with cardiometabolic risk in Chinese Malaysian adults. Nutrients. 2019;11(5):1140. DOI 10.3390/nu11051140

24. Zhang K., Chen X., Zhou J., Yang C., Zhang M., Chao M., Zhang L., Liang C. Association between MMP2­1306 C/T polymorphism and prostate cancer susceptibility: a meta­analysis based on 3906 subjects. Oncotarget. 2017;8(27):45020­45029. DOI 10.18632/oncotarget.16972