Asociación de las metaloproteinasas y sus inhibidores tisulares con el sistema de la fibrinolisis y los marcadores de activación neutrofílica en los derrames pleurales paraneumónicos

Abstract

Introducción <br/>Los enzimas proteolíticos responsables de la degradación de la matriz extracelular han demostrado tener un papel importante en los procesos inflamatorios, aunque han sido poco estudiados en la patogenia de los derrames pleurales (DP) paraneumónicos. Las metaloproteinasas (MMP) son una familia de proteasas que degradan prácticamente todos los componentes proteicos de la matriz extracelular. La actividad de las MMP está controlada por inhibidores tisulares específicos (TIMP). <br/>En la patogenia de los DP paraneumónicos se han implicado mecanismos inflamatorios y de alteración del sistema de la fibrinolisis pleural. La respuesta inflamatoria pleural iniciada por el mesotelio provoca un aumento de la permeabilidad vascular y la liberación de mediadores inflamatorios, como la IL-8 y el TNF-?, que favorecerán la formación de DP exudado, la invasión del espacio pleural por células inflamatorias y la liberación de productos de la degranulación del neutrófilo, como la elastasa polimorfonuclear. El sistema de la fibrinolisis esta regulado por los activadores de plasminógeno (PA), tisular PA (t-PA) y urokinasa PA (u-PA), y por los inhibidores de los activadores del plasminógeno (PAI), tipos 1 y 2. <br/>Objetivos <br/>El objetivo de este trabajo es estudiar diferentes metaloproteinasas y sus inhibidores tisulares en diferentes tipos de DP y evaluar su asociación con los marcadores de activación neutrofílica y con elementos del sistema de la fibrinolisis en los DP paraneumónicos.<br/>Método <br/>El estudio incluyó 51 DP paraneumónicos (30 empiemas o DP paraneumónicos complicados, 21 DP paraneumónicos no complicados), 28 DP tuberculosos, 30 DP neoplásicos y 30 trasudados. Se determinaron por ELISA, en plasma y líquido pleural, los marcadores de activación neutrofílica (TNF-?, IL-8, elastasa polimorfonuclear), elementos del sistema de la fibrinolisis (t-PA, u-PA, PAI-1, PAI-2), y diferentes MMP (MMP-1, MMP-2, MMP-8, MMP-9) y TIMP (TIMP-1, TIMP-2). <br/>Resultados <br/>Todos los líquidos pleurales estudiados presentaron concentraciones elevadas de MMP-2 y TIMP-1. Los empiemas y DP paraneumónicos complicados presentaron concentraciones de MMP-1, MMP-8 y MMP-9 significativamente superiores respecto al resto de exudados. En este grupo de DP, no se observó asociación entre los niveles de MMP y TIMP en plasma y en líquido pleural. En los DP paraneumónicos, se observó una asociación positiva de MMP-1, MMP-8 y MMP-9 con los marcadores de activación neutrofílica, u-PA y PAI-1. Además, la MMP-8 en líquido pleural se relacionó con la presencia de paquipleuritis residual en este grupo de derrames pleurales.<br/>Conclusiones<br/>1. Existen niveles elevados de MMP-2 y TIMP-1 en todos los líquidos pleurales estudiados, lo que sugiere una expresión constitutiva por parte de las células mesoteliales pleurales.<br/>2. Las concentraciones en líquido pleural de MMP-1, MMP-8 y MMP-9 son significativamente superiores en los DP paraneumónicos complicados y empiemas. <br/>3. La ausencia de correlación entre las concentraciones de MMP y TIMP en líquido pleural y plasma, en los empiemas y DP paraneumómicos complicados, sugiere una expresión compartimentalizada de las mismas en el espacio pleural. <br/>4. En los DP paraneumónicos existe una íntima asociación positiva de MMP-1, MMP-8 y MMP-9 con los marcadores de activación neutrofílica, u-PA y PAI-1, relacionados con el desarrollo de complicaciones locales en los DP bacterianos.<br/>5. La MMP-8, en líquido pleural, se relaciona con la presencia de paquipleuritis residual en los DP paraneumónicos. <br/>6. La asociación de MMP-1, MMP-8 y MMP-9 con los marcadores de activación neutrofílica y el sistema de la fibrinolisis, así como la relación de la MMP-8 con la presencia de complicaciones locales en los DP paraneumónicos, sugiere un papel relevante de estas metaloproteinasas en la fisiopatología de los DP bacterianos.

Introduction: Proteolytic enzymes responsible for breakdown of the extracellular matrix play an important role in inflammatory processes, although they have been little studied in relation to the pathogenesis of exudative pleural effusions (PE). The metalloproteinases (MMPs) are a family of proteases that break down virtually all the protein components of the extracellular matrix. The activity of the MMPs is controlled by specific tissue inhibitors of metalloproteinases (TIMPs). <br/>Inflammatory mechanisms and alterations in the balance of pleural fibrinolysis have been implicated in the pathophysiology of infectious PE. The inflammatory response initiated by the mesothelium provokes increased vascular patency and the release of inflammatory mediators, e.g. interleukin-8 (IL-8) and tumor necrosis factor alpha (TNF-?), thereby favoring formation of exudative PE, invasion of the pleural space by inflammatory cells and release of neutrophil degranulation products, such as polymorphonuclear elastase (PMN-E). The fibrinolytic system is regulated by two plasminogen activators (PAs), tissue PA (t-PA) and urokinase PA (u-PA), and by plasminogen activator inhibitors (PAIs) types 1 and 2 (PAI-1, PAI-2). <br/>Objectives: The aim of this work was to study several metalloproteinases and their tissue inhibitors in PE and to evaluate the association between these enzymes and neutrophilic activation markers and elements of the fibrinolysis system in parapneumonic effusions.<br/>Methods: The study included 51 parapneumonic effusions (30 empyema or complicated parapneumonic, 21 non-complicated parapneumonic), 28 tuberculous, 30 malignant and 30 transudates. Neutrophilic activation markers (TNF-?, IL-8, polymorphonuclear elastase), fibrinolytic system variables (t-PA, u-PA, PAI-1, PAI-2), and several MMPs (MMP-1, MMP-2, MMP-8, MMP-9) and TIMPs (TIMP-1, TIMP-2), were determined by ELISA in plasma and pleural fluid. <br/>Results: Elevated MMP-2 and TIMP-1 concentrations were observed in all the pleural fluid samples studied. The group of empyema or complicated parapneumonic effusions showed higher MMP-1, MMP-8 and MMP-9 concentrations than the remaining exudates. There was no correlation between MMP and TIMP levels in plasma and pleural fluid in this group of effusions. In parapneumonic effusions, MMP-1, MMP-8 and MMP-9 showed a positive correlation with the neutrophilic activation markers and with u-PA and PAI-1. Moreover, there was a relationship between MMP-8 concentration in pleural fluid and pleural thickening at the end of treatment. <br/>Conclusions: <br/>1. Elevated MMP-2 and TIMP-1 levels were found in all the pleural fluid samples studied, suggesting their constitutive expression by mesothelial cells.<br/>2. The group of empyema or complicated parapneumonic effusions showed the highest concentrations of MMP-1, MMP-8 and MMP-9 in pleural fluid. <br/>3. In empyema and complicated parapneumonic effussion, no correlation was found between plasma and pleural fluid levels of MMPs and TIMPs, suggesting a compartmentalization of these enzymes in the pleural space. <br/>4. In parapneumonic effusions exists a close positive correlation of MMP-1, MMP-8 and MMP-9 with the neutrophilic activation markers (IL-8, TNF-?, PMN-E), u-PA and PAI-1, all of them related to the developement of local complications in infectious effusions. <br/>5. In parapneumonic effusions, pleural fluid MMP-8 was related to the presence of residual pleural thickening. <br/>6. In parapneumonic effusions, the association of MMP-1, MMP-8 and MMP-9 with neutrophil activation markers and the fibrinolysis system, and also the relation of MMP-8 with the presence of local complications, suggests an important role of this enzymes in the physiopathology of infectious effusions.