Métalloprotéinase Matricielle MMP- et MMP- dans le liquide céphalorachidien au cours de la méningite bactérienne: association avec des lésions de la barrière hémato-encéphalique et des séquelles neurologiques

Pour évaluer le spectre et la régulation des métalloprotéinases matricielles MMPs dans la méningite bactérienne BM, les concentrations de MMP-, MMP-, MMP- et MMP- et inhibiteurs endogènes des métalloprotéinases TIMP- et TIMP- ont été mesurées dans le liquide céphalo-rachidien CSF des enfants atteints de BM MMP- et MMP- ont été détectés en% et en%, respectivement, de spécimens CSF de patients, mais n’ont pas été détectés chez les patients témoins. Les niveaux de MMP- de CSF étaient plus élevés P & lt; chez les patients qui ont développé une déficience auditive ou une épilepsie secondaire que chez ceux qui se sont rétablis sans déficit neurologique. Niveaux de MMP- corrélés avec les concentrations de TIMP-P & lt; Facteur de nécrose tumorale α P = Les ponctions lombaires répétées ont montré que les niveaux de MMP et de MMP étaient régulés indépendamment et non corrélés avec le nombre de cellules CSF. Par conséquent, les MMP peuvent dériver non seulement des granulocytes infiltrant l’espace CSF mais aussi des cellules parenchymales des méninges et du cerveau Des concentrations élevées de MMP- sont un facteur de risque pour le développement de séquelles neurologiques post-méningitales

La méningite bactérienne reste un problème clinique important, car la mortalité et l’incidence des séquelles neurologiques demeurent élevées, malgré un traitement antimicrobien efficace En BM, la dégradation aiguë de la barrière hémato-encéphalique BBB, la production intrathécale de TNF-α et l’accumulation de leucocytes dérivés du sang dans le liquide céphalo-rachidien entraîne un œdème cérébral, une vascularite cérébrale et finalement une lésion neuronale On pense qu’une réponse immunitaire hyperactive de l’hôte, plutôt que le pathogène bactérien en soi, est responsable des lésions neuronales, entraînant une perte auditive, une épilepsie secondaire et une déficience cognitive Les métalloprotéinases matricielles Les MMP sont une famille d’endopeptidases zinc-dépendantes qui sont subdivisées en fonction de leurs affinités de substrat pour différents composants de la matrice extracellulaire Gélatinases MMP- et MMP- été montré pour induire une dégradation de BBB et de faciliter l’extravasation des leucocytes dans BM expérimentale et d’autres modèles de neuroinflammation de t Les systèmes ner-vous périphériques et collagéniques MMP-, MMP- et MMP- et les stromélysines MMP-, MMP- et MMP- exercent une activité protéolytique principalement contre les types de collagène fibrillaire qui constituent la matrice extracellulaire interstitielle Inhibiteurs tissulaires des métalloprotéinases- et – TIMP- et TIMP- sont sécrétés en tant que complexes hétérodimériques avec MMP- et MMP-, respectivement, et modulent ainsi leur activité protéolytique ; MMP-, à son tour, est sécrété sous forme libre TNF-α joue un rôle prééminent en tant que médiateur de l’inflammation dans BM et a été montré pour induire l’expression de MMP- et MMP- dans différents types de leucocytes et les cellules cérébrales résidentes L’upregulation de MMP- dans la BM humaine a été décrite dans un rapport anecdotique et récemment dans le rapport d’une étude de patients Cependant, le spectre des MMP exprimées en BM, leur régulation cinétique et leur rôle dans le développement de séquelles neurologiques à long terme n’ont pas été étudiés. Dans une étude rétrospective, nous avons quantifié les concentrations de MMP-, MMP-, MMP- et MMP- et de TIMP- et TIMP- dans le LCR chez les enfants. niveaux corrélés de MMP et TIMP avec des paramètres d’inflammation intrathécale et l’apparition de séquelles neurologiques persistantes

Patients et méthodes

Patients CSF échantillons de l’âge médian des enfants, mois; gamme, – mois avec BM confirmée ont été évalués dans une étude rétrospective échantillons de LCR de l’âge médian des enfants, mois; intervalle, – mois servis comme contrôles dans les cas où les ponctions lombaires ont été effectuées comme suivi de routine après la rémission de la leucémie lymphocytaire ou quand une infection suspecte du SNC n’a pas été confirmée Les patients atteints de BM confirmée qui ont été inclus dans cette étude ont été admis. des symptômes cliniques Le diagnostic de BM était basé sur la détection du pathogène dans le LCR par coloration au gramme, culture bactérienne, ou test d’antigène, et la présence de pléocytose du LCR. Tous les patients atteints de MB ont été traités soit par ceftriaxone soit par céfuroxime. d’un protocole d’étude antérieur Comme les corticostéroïdes suppriment fortement l’expression de la MMP- et éventuellement d’autres MMP, seuls les patients n’ayant pas reçu de corticothérapie ont été inclus. Les données cliniques ont été recueillies à partir des dossiers de cas. examens de suivi, – semaines après la sortie La capacité auditive a été évaluée par l’évaluation de la résonance auditive évoquée Potentiel em ou détermination des réponses comportementales aux stimuli acoustiques Tous les patients présentant des résultats anormaux ont été testés une seconde fois après plusieurs mois. Le diagnostic de surdité neurosensorielle était basé sur les résultats d ‘au moins des tests auditifs consécutifs Autres examens de suivi, tels que électroencéphalographie et neurocrânien TDM ou IRM ont été réalisés si indiqué. Echantillons de CSF Vingt échantillons de LCR provenant de patients atteints de BM ont été prélevés par ponction lombaire au moment de l’admission, mais avant le début de l’antibiothérapie. Six échantillons de LCR provenaient de ponctions lombaires – h après le début de l’antibiothérapie traitement Sept CSF de ponctions lombaires réalisées à l’admission avaient été utilisés à des fins cliniques, et seuls des prélèvements lombaires étaient disponibles pour cette étude. Dix sept échantillons de LCR de patients atteints de ponctions lombaires étaient disponibles. nombre de cellules, diff La mesure des MMPs, des TIMP et des cytokines a permis de congeler les échantillons de LCR centrifugés à g pendant min à – ° C jusqu’à ce qu’ils soient dosés pour les MMP, les TIMP et le TNF-α. MMP- et – a été réalisée comme décrit ailleurs Des kits ELISA pour MMP- , TIMP- et TIMP- ont été obtenus auprès de Amersham Little Chalfont, Royaume-Uni, et des kits pour MMP- de R & D Systems Abingdon, Royaume-Uni. Les ELISA pour les MMP détectent les MMP proactives, actives et inactivées Les échantillons CSF ont été dosés à des dilutions de: à: La limite de sensibilité des tests a été définie comme SDs au-dessus de la densité optique moyenne des réplicats standard zéro. ng / mL pour MMP-, ng / mL pour MMP-, ng / mL pour MMP-, ng / mL pour MMP-, ng / mL pour TIMP-, et ng / mL pour TIMP-TNF-α a été déterminé par un des systèmes ELISA R & D de sensibilité qui détectent des formes libres et des formes de TNF liées aux récepteurs du TNF; la limite de détection était de pg / mLAnalyse statistique Les premiers échantillons de liquide céphalorachidien disponibles étaient ceux obtenus par ponctions lombaires à l’admission n = ou indisponibles à partir des deuxièmes ponctions lombaires n = Les échantillons de LCR de suivi étaient ceux des deuxièmes ponctions lombaires Les patients dont les échantillons de LCR obtenus au moment de l’admission ont été analysés pour un paramètre spécifique ne sont pas inclus. La comparaison intra-individuelle des concentrations de MMP et de TIMP à différents moments a été réalisée avec le test t apparié de Student. d’autres ensembles de données ont été analysés avec des tests statistiques non paramétriques. Les corrélations de rang de Spearman des niveaux de MMP ou de TIMP avec le nombre de cellules CSF, TNF-α, et les concentrations protéiques ont été calculées Les concentrations de MMP, TIMP et TNF-α en fonction du type d’agent infectieux, le moment de la ponction lombaire et l’apparition de séquelles neurologiques ont été comparés avec l’utilisation du test U de Mann-Whitney et du test de Kruskal-Wallis Les calculs du risque de séquelles neurologiques ont été effectués avec des valeurs seulement pour les premiers échantillons de LCR disponibles pour chaque patient P & lt; a été considéré comme significatif Des échantillons inférieurs à la limite de détection ont été attribués à la valeur de la limite de détection des dosages respectifs

Résultats

Patients Vingt-sept patients atteints de BM causée par Haemophilus influenzae n =, Neisseria meningitidis n =, ou Streptococcus pneumoniae n = ont été inclus dans cette étude Les niveaux de protéines du LCR allaient de la médiane g / L, g / L; le nombre de leucocytes et de granulocytes, entre parenthèses variait de × / L à, × / L médiane, × / L valeurs de tous les échantillons inclus Tous les patients ont survécu à la maladie, mais% de séquelles neurologiques permanentes: patients eu une déficience auditive unilatérale, et épilepsie focale développée par le patient Parmi les patients présentant des séquelles neurologiques, l’agent infectieux était H influenzae, et chez le patient, S pneumoniaeMMP-, MMP-, et TIMP- sont élevés dans le LCR des patients atteints de MPM MMP- et MMP- ont été détectées en% et en%, respectivement, des échantillons de LCR provenant de patients atteints de BM, alors que tous les patients témoins étaient négatifs pour les deux MMPs PMMP- & lt; et PMMP- & lt; ; figure A, B

s [points gris] des patients atteints de méningite bactérienne et de témoins ○ Limite de détection des MMP aux dilutions du LCR utilisées MMP-, ng / mL; MMP-, ng / mL sont indiqués par les longues lignes horizontales en pointillés Les valeurs d’une troisième ponction lombaire pour le patient ne sont pas représentées; ces niveaux étaient ng / mL pour MMP-, non détectable pour MMP-, pg / mL pour TNF-α et ng / mL pour TIMP-F, Comparaison des niveaux de MMP- dans le LCR chez les patients sans ▼ et avec ▲ séquelles neurologiques post-méningitales Les niveaux de MMP étaient significativement P & lt; plus élevé chez les patients avec n = vs ceux sans n = séquelles neurologiques Les barres horizontales courtes indiquent mediansTIMP- a été exprimée constitutivement dans le liquide céphalorachidien des patients contrôles médiane [plage], ng / mL; figure D Parmi les patients atteints de BM, les concentrations de TIMP étaient significativement plus élevées ng / mL; n = que chez les patients témoins P & lt; Chez les patients individuels, les niveaux de TIMP- étaient étroitement liés à ceux de MMP-ρ; P = mais pas avec ceux de MMP-P = Bien que les niveaux médians de MMP-, MMP- et TIMP- étaient plus élevés dans les premiers échantillons de LCR disponibles que dans les échantillons de suivi, Figure A, B et D, cette différence n’était pas significative. montré Avec l’attribution de la valeur de la limite de détection du test MMP ng / mL à: dilution, le rapport MMP-to-TIMP des patients témoins était de x – – × – Ce rapport, une mesure de la capacité protéolytique , a été fortement augmenté en premier disponible × -; n = et suivi × -; n = perforations lombaires P & lt; ; la différence du rapport MMP-TIMP des premières ponctions lombaires manquantes par rapport aux ponctions lombaires de suivi manquait de signification statistique: P = Aux dilutions du LCR utilisées:, de petites quantités de MMP et de MMP- ont été détectées à la fois dans le BM et dans le LCR témoin Cependant, les valeurs étaient constamment inférieures à la plus faible valeur de la courbe standard de l’ELISA ng / mL pour MMP- et ng / mL pour MMP-, ce qui excluait une comparaison précise non montrée Compatible avec l’expression stable de MMP-, niveaux de TIMP – étaient similaires chez les patients BM ng / mL; n = et contrôle les patients ng / mL; figure ECorrélation du TNF-α avec MMP- et -, TIMP- et le nombre de cellules CSF Le matériel suffisant était disponible à partir des échantillons de LCR des patients pour tester la présence de TNF-α TNF-α n’était pas détectable limite de détection, pg / mL chez les patients témoins n = mais a été régulée positivement en% des échantillons de LCR des patients; le score négatif de l’échantillon provenait d’un chiffre de ponction lombaire de suivi C Cependant, les concentrations de TNF-α n’étaient pas différentes dans les premières ponctions lombaires disponibles et de suivi non montrées Les niveaux de TNF-α étaient étroitement corrélés avec ceux de MMP- ρ ,; P = mais pas avec ceux de MMP- ou TIMP- Les deux TNF-α ρ,; Pn = = et MMP- niveaux ρ,; Pn = = corrélé avec la teneur totale en protéines dans les échantillons de LCR prélevés lors de l’admission mais pas dans ceux des ponctions lombaires ultérieures Les valeurs MMP et TIMP ne sont pas corrélées avec les niveaux de protéines à aucun moment. ou neutrophiles seulement et la durée de la maladie avant l’admission ne se rapportait à aucun de ces paramètres TNF-α, MMP-, MMP- ou TIMP- à tout moment non indiqué En outre, les niveaux de MMP- et -, TIMP-, et Le TNF-α ne dépendait pas du type d’agent infectieux dans le premier prélèvement de ponction lombaire ou de l’antibiothérapie non montrée. Durée de la MMP et TIMP- expression chez les patients présentant des ponctions lombaires répétées L’hétérogénéité de la population étudiée concernant l’acuité de la maladie La comparaison collective de la régulation cinétique des MMPs, du TIMP et d’autres paramètres n’a donc pas été concluante. Nous avons donc comparé les concentrations d’échantillons de liquide céphalo-rachidien provenant de patients ayant subi une ponction lombaire en série. s MMP- et MMP- ont subi des changements cinétiques rapides, mais les concentrations absolues ou les changements relatifs ne se rapportaient pas les uns aux autres ou au nombre de cellules du LCR non montrées À l’admission, les niveaux de MMP- étaient plus élevés que ceux de MMP- chez les patients et moins chez d’autres, le patient avait des quantités égales de MMP- et de MMP- dans le premier échantillon de ponction lombaire. Les changements cinétiques relatifs du TNF-α et de la MMP- chez des patients individuels ayant subi des ponctions lombaires répétées étaient significativement corrélés ρ,; Pn = =; Pour évaluer si la régulation à la hausse des MMP représente un facteur de risque pour le développement de complications neurologiques persistantes après BM, nous avons comparé les niveaux de MMP et de MMPs non corrélés. – et MMP- dans les premiers échantillons de LCR disponibles chez des patients avec n = et sans n = séquelles neurologiques La Figure F montre que les concentrations médianes de CSM de MMP- étaient plus élevées P & lt; chez les patients ayant développé des complications à long terme ng / mL; gamme, – ng / mL que chez ceux qui se sont rétablis sans déficits ng / mL; En revanche, les concentrations de TIMP, de MMP et de TNF-α dans le liquide céphalorachidien, de même que le nombre de cellules et la teneur totale en protéines dans le liquide céphalo-rachidien, n’étaient pas discriminatoires quant à l’apparition de déficits neurologiques chez les patients avec BM non montré

Discussion

En revanche, les concentrations de MMP-, de son inhibiteur TIMP- et de MMP- n’ont pas été régulées à la hausse dans le cas du BMApart du rôle des MMPs dans la dégradation de la BHE et l’extravasation des cellules inflammatoires dans le SNC. a suggéré un rôle des MMPs dans la mort cellulaire gliale et neuronale , une caractéristique de BM avec des implications cliniques sérieuses Chez les patients présentant une déficience auditive persistante et une épilepsie secondaire, le niveau médian de CSF de MMP- était & gt; À l’inverse, les paramètres de routine du LCR et les taux de TNF-α étaient, comme d’autres , non révélateurs de déficits neurologiques persistants Les résultats de la présente étude suggèrent une augmentation excessive de la MMP – est un facteur de risque pour le développement de séquelles neurologiques post-méningitales. Les taux de MMP dans les cas de BM étaient plus élevés que dans les cas de méningite virale et de sclérose en plaques De plus, BM est la première maladie neuroinflammatoire. la régulation à la hausse d’une seconde métalloprotéinase, MMP-, dans le LCR peut être démontrée Les MMPs ont été médiées par les lésions BBB dans BM expérimentale et dans d’autres modèles animaux de neuroinflammation [,,,] MMP- joue un rôle dans la dégradation des BBB. BM peut être postulée par la corrélation avec la teneur en protéines CSF dans les études actuelles et antérieures À la lumière des changements cinétiques rapides de MMPs et la perturbation BBB soutenue en plein es BM, cette corrélation est limitée aux phases précoces de la maladie. MMP- et MMP- atteignent des concentrations similaires et peuvent avoir un effet synergique sur la dégradation de la BBB MMP-cibles principalement des types de collagène de la matrice extracellulaire interstitielle, et son augmentation peut également être responsable des lésions parenchymateuses. On a cru que la réponse immunitaire cellulaire est dominée par les granulocytes, et une régulation positive de la MMP dans le LCR n’est donc pas surprenante. Cependant, le manque de corrélation entre le nombre de granulocytes du LCR et le niveau de MMP- dans l’analyse collective, ainsi que la comparaison des changements cinétiques dans les échantillons de ponction lombaire en série de patients individuels, suggère que les cellules autres que les granulocytes pourraient être des sources supplémentaires de MMP. la régulation à la hausse de MMP- dans un modèle d’encéphalite auto-immune dans lequel les granulocytes ne sont pas impliqués et en vari ous les types cellulaires in vitro Le TNF-α est un inducteur puissant de la MMP- in vitro [,,] et de la neuroinflammation expérimentale Comme dans les récentes découvertes concernant les BM chez les animaux, les molécules sont simultanément régulées à la hausse chez le lapin. des modèles de BM, les niveaux maximaux de TNF-α sont survenus avant que l’invasion des leucocytes dans le LCR soit détectable En conséquence, nous avons trouvé que la régulation positive de MMP- dans le CSF survient dès min après l’initiation du BM expérimental. , les résultats de ponctions lombaires répétées démontrent que MMP- est régulée indépendamment de la MMP-Un traitement d’appoint par corticostéroïdes est utilisé dans certains centres dans le but de limiter les effets délétères d’une réponse inflammatoire de l’hôte chez le nourrisson BM. le régime est en corrélation avec des réductions de la mortalité et de la morbidité neurologique à long terme Cependant, les corticostéroïdes peuvent également exercer des effets néfastes, car ils ont montré qu’ils augmentaient l’hippocampe En outre, parmi les patients dont la thérapie a été commencée dans une phase avancée de BM, l’incidence des décès et des séquelles neurologiques était plus élevée dans le groupe recevant une corticothérapie adjuvante que dans le groupe des patients traités uniquement avec des antibiotiques. Il a été démontré que les corticostéroïdes suppriment l’expression du TNF-α et du MMP- dans le LCR lors d’une inflammation aiguë du SNC Il est donc concevable que l’effet bénéfique des corticostéroïdes sur les séquelles neurologiques à long terme En phase expérimentale, les inhibiteurs synthétiques des MMP réduisaient efficacement la transmigration leucocytaire des couches basales des lamines . Au cours des premières phases du BM expérimental, ils diminuèrent la pléocytose du LCR et le développement de la pression intracrânienne. , prétraitement systémique avec l’inhibiteur de MMP GM abaissé les concentrations de MMP- et TNF-α dans le LCR, et, plus important, lésions corticales diminuées Autres que les corticostéroïdes, qui agissent principalement sur la régulation transcriptionnelle, les inhibiteurs des MMP ont l’avantage conceptuel d’antagoniser directement l’activité protéolytique des MMPs. Les résultats suggèrent un rôle critique pour MMP- et MMP- comme effecteurs des lésions BBB et des lésions neuronales. BM humain Les résultats de cette étude et les résultats obtenus dans un certain nombre de modèles de BM fournissent une base moléculaire convaincante pour de futurs essais dans lesquels des inhibiteurs de MMP sont utilisés comme traitement d’appoint pour BM