Proteolysis/antiproteolysis system in apparently healthy men and women of different ages

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Relevance. Aging is a natural biological process of a retrograde nature, during which there is an imbalance of all systems, including the matrix metalloproteinase (MMP) system and tissue inhibitors of matrix metalloproteinases (TIMP). And vascular aging is associated with functional and structural changes primarily in the arterial vasculature with age. Aging may be a trigger factor for pathological changes in the endothelium. The molecular mechanisms underlying the process of vascular endothelial dysfunction include increased expression and activation of matrix metalloproteinases, the concentration of which changes with aging. Numerous studies report the role of MMP-1, –2, –9, –12 in the pathogenesis of premature aging of the endothelium; they initiate cell apoptosis, which contributes to increased permeability, but there are no studies in which all age categories of both men and women were analyzed, not burdened by somatic pathology. This study examines the features of the proteolysis/antiproteolysis system in apparently healthy people of different ages and genders. Materials and Methods. As part of the pilot study, 347 apparently healthy people took part (226 women and 121 men, divided by age, according to the WHO classification), who underwent the first stage of clinical examination at the State Budgetary Institution “Consultative and Diagnostic Center of the Mountains. Yuzhno-­Sakhalinsk”, in which the level of MMP and TIMP in the blood serum was determined by solid-­phase ELISA, ng/ml. Statistical processing of the research results was carried out using the IBM SPSS Statistics Version 25.0 software package. Results and Discussion. Changes in the proteolysis/antiproteolysis system were determined in both a group of men and women of different ages, which can be characterized as not pathological, but close to such. It was found that in men aged 60-74 years, discoordinated work of matrix metalloproteinases and their inhibitors was recorded in the direction of enhancing the profibrosing effect, and in women in the same age category, the exact opposite component was identified — anti-fibrosing. Conclusion. The current development has demonstrated the influence of age and genetic resources on the system of matrix metalloproteinases and their tissue inhibitors, in addition, a special age group has been identified — the elderly group, which requires protection of the vascular system in order to monitor the impaired proteolysis/antiproteolysis system.

About the authors

Vladimir N. Yushchuk

Pacific State Medical University

Email: dr.cns@yandex.ru
SPIN-code: 7096-1850
Vladivostok, Russian Federation

Natalia S. Chepurnova

Pacific State Medical University

Email: dr.cns@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-6642-1332
SPIN-code: 6726-8523
Vladivostok, Russian Federation

Elena V. Markelova

Pacific State Medical University

Email: dr.cns@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-5846-851X
SPIN-code: 3661-5026
Vladivostok, Russian Federation

Marina Z. Ermolitskaya

Institute of Automation and Control Processes

Email: dr.cns@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-2588-102X
SPIN-code: 9197-4028
Vladivostok, Russian Federation

Anastacia Yu. Savchenko

Far Eastern Federal University

Email: dr.cns@yandex.ru
Vladivostok, Russian Federation

Ivan N. Zakharov

Far Eastern Federal University

Email: dr.cns@yandex.ru
Vladivostok, Russian Federation

Ksenia A. Andrushchenko

Pacific State Medical University

Author for correspondence.
Email: dr.cns@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0005-0942-8075
Vladivostok, Russian Federation

Polina V. Barabash

Pacific State Medical University

Email: dr.cns@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0006-5548-3451
Vladivostok, Russian Federation

Yang Jia Xing

Pacific State Medical University

Email: dr.cns@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0008-5962-2118
Vladivostok, Russian Federation

Daria A. Meshcheryakova

Pacific State Medical University

Email: dr.cns@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0003-6410-8248
Vladivostok, Russian Federation

Natalia G. Plekhova

Pacific State Medical University

Email: dr.cns@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-8701-7213
SPIN-code: 2685-9578
Vladivostok, Russian Federation

References

  1. Stakhneva EM, Kashtanova EV, Polonskaya Ya V. Mechanisms of vascular aging. Bjulleten’ sibirskoj mediciny. 2022;21(2):186-194. (In Russian).
  2. Iannarelli NJ, MacNeil AJ, Dempster KS, Wade TJ [et al.] Serum MMP-3 and its association with central arterial stiffness among young adults is moderated by smoking and BMI. Physiology Report. 2021;9(11): e14920.
  3. Simões G, Pereira T, Caseiro A. Matrix metaloproteinases in vascular pathology. Microvascular Research. 2022;143:104398.
  4. Stabouli S, Kotsis V, Maliachova O, Printza N. Matrix metalloproteinase -2, -9 and arterial stiffness in children and adolescents: The role of chronic kidney disease, diabetes, and hypertension. International Journal of Cardiology Hypertension. 2020;4:100025.
  5. Yabluchanskiy A, Ma Y, Iyer RP, Hall ME. Matrix Metalloproteinase-9: Many Shades of Function in Cardiovascular Disease. Physiology. 2013;28:391-403.
  6. Knox A. Arterial Aging, Metalloproteinase Regulation, and the Potential of Resistance Exercise. Current Cardiology Reviews. 2018;14(4):227-232.
  7. Wang X, Khalil RA.Matrix metalloproteinases, vascular remodeling, and vascular disease. Advances in Pharmacology. 2018;8:241-330.
  8. Grzhibovsky AM, Ungureanu TN. Analysis of biomedical data using the statistical software package SPSS: textbook. Arkhangelsk: Publishing House of the Northern State Medical University, 2017. - 293 p. (In Russian).
  9. Mudrov VA. Algorithms for statistical analysis of qualitative features in biomedical research using the SPSS software package. JeNI Zabajkal’skij medicinskij vestnik. 2020;1:151-163. (In Russian).
  10. Knysh SV, Chepurnova NS, Birko ON, Baibarina EV, Kudinov AA, Pirozhinskaya AA. Study of indicators of the system of metalloproteinases and their tissue inhibitors in the blood serum of patients of different age groups. Rossijskij allergologicheskij zhurnal. 2019;16(1):72-74. (In Russian).
  11. Bonnema DD, Webb CS, Pennington WR, Stroud RE, Leonardi AE, Clark LL, McClure CD, Finklea L, Spinale FG, Zile MR. Effects of age on plasma matrix metalloproteinases (MMPs) and tissue inhibitor of metalloproteinases (TIMPs). Journal of Cardiac Failure. 2007;13(7):530-540. doi: 10.1016/j.cardfail.2007.04.010
  12. Cancemi P, Aiello A, Accardi G, Caldarella R, Candore G, Caruso C, Ciaccio M, Cristaldi L, Di Gaudio F, Siino V, Vasto S. The Role of Matrix Metalloproteinases (MMP-2 and MMP-9) in Ageing and Longevity: Focus on Sicilian Long-­Living Individuals (LLIs). Mediators Inflammation. 2020; P:1-11. doi: 10.1155/2020/8635158
  13. Freitas-­Rodríguez S, Folgueras AR, López-­Otín C. The role of matrix metalloproteinases in aging: Tissue remodeling and beyond. Acta Molecular Cell Research. 2017;1864:2015-2025. doi: 10.1016/j.bbamcr.2017.05.007
  14. Xiao P, Zhang Y, Zeng Y. Impaired angiogenesis in ageing: the central role of the extracellular matrix. J. Transl. Med. 2023;21:457. doi: 10.1186/s12967-023-04315-z
  15. Jacob MP. Extracellular matrix remodeling and matrix metalloproteinases in the vascular wall during aging and in pathological conditions. Biomed Pharmacother. 2003; 57(5-6):195-202. doi: 10.1016/s0753-3322(03)00065-9
  16. Dworatzek E, Baczko I, Kararigas G. Effects of aging on cardiac extracellular matrix in men and women. Proteomics Clin Appl. 2016;10(1):84-91. doi: 10.1002/prca.201500031
  17. Kremastiotis G, Handa I, Jackson C, George S, Johnson J. Disparate effects of MMP and TIMP modulation on coronary atherosclerosis and associated myocardial fibrosis. Sci Rep. 2021;30.11(1):23081. doi: 10.1038/s41598-021-02508-4
  18. Cabral-­Pacheco GA., Garza-­Veloz I, Castruita-­De la Rosa C, Ramirez-­Acuña JM, Perez-­Romero BA, Guerrero-­Rodriguez JF, Martinez-­Avila N, Martinez-­Fierro ML. The Roles of Matrix Metalloproteinases and Their Inhibitors in Human Diseases. Int J Mol Sci. 2020;20;21(24):9739. doi: 10.3390/ijms21249739
  19. Kolomeychuk SN, Korneva VA, Ilyukha VV, Kuznetsova AS, Kuznetsova T Yu. Study of polymorphic variants of the matrix metalloproteinase 3 (MMP-3) gene as a marker of the risk of developing arterial hypertension and coronary heart disease in the population of the Republic of Karelia. Journal of Biomedical Technologies. 2014;2:10-16. (In Russian). doi: 10.15393/j6.art.2014.320220
  20. Britton R, Wasley T, Harish R, Holz C, Hall J, Yee DC, Melton Witt J, Booth EA, Braithwaite S, Czirr E, Kerrisk CM. Noncanonical Activity of Tissue Inhibitor of Metalloproteinases 2 (TIMP-2) Improves Cognition and Synapse Density in Aging. eNeuro. 2023;10(6):1-23.2023. doi: 10.1523/ENEURO.0031-23.2023
  21. Litvinova MS, Khaisheva LA, Kuts EI. Relationship between matrix metalloproteinase-9 and its inhibitor with parameters of 24-hour blood pressure monitoring in patients with resistant arterial hypertension. Rossijskij kardiologicheskij zhurnal. 2022;6:131-133. (In Russian).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».