TEXT

72- og 92-kD type IV kollagenaser er medlemmer af en gruppe sekreterede zinkmetalloproteaser, som hos pattedyr nedbryder kollagenerne i den ekstracellulære matrix. Andre medlemmer af denne gruppe omfatter interstitiel kollagenase (MMP1; 120353) og stromelysin (MMP3; 185250). 72-kD type IV kollagenase (MMP2, eller CLG4A; 120360) udskilles fra normale hudfibroblaster, mens 92-kD kollagenase (CLG4B) produceres af normale alveolære makrofager og granulocytter. 92-kD type IV kollagenase er også kendt som 92-kD gelatinase, type V kollagenase eller matrixmetalloproteinase-9 (MMP9); se ordliste over matrixmetalloproteinaser fra Nagase et al. (1992).

Både CLG4A og CLG4B har 13 exoner og lignende intronplaceringer (Huhtala et al., 1991). De 13 exoner i både CLG4A og CLG4B er 3 flere end der er fundet i andre medlemmer af denne genfamilie. De ekstra exons koder for aminosyrerne i det fibronectinlignende domæne, som kun er fundet i 72- og 92-kD type IV kollagenaser.

Gennem hybridisering til somatiske cellehybrid-DNA’er påviste Collier et al. (1991), at både CLG4A og CLG4B er placeret på kromosom 16. St Jean et al. (1995) har imidlertid henført CLG4B til kromosom 20. De foretog en koblingskortlægning af CLG4B-lokusset i 10 CEPH-referenceafstamninger ved hjælp af en polymorf dinukleotidgenoptagelse i genets flankerende 5-prime-region. St Jean et al. (1995) observerede lod-scores på mellem 10,45 og 20,29 med markører, der dækkede kromosomregion 20q11,2-q13,1. Yderligere støtte for tilknytningen af CLG4B til kromosom 20 blev tilvejebragt ved analyse af somatiske cellehybrider mellem mennesker og gnavere. På grund af deres lignende genstrukturer kan den CLG4B cDNA-klon, der blev anvendt ved kortlægningen til kromosom 16, have hybridiseret til CLG4A snarere end til CLG4B på kromosom 20.

Linn et al. (1996) omplacerede MMP9 (af dem benævnt CLG4B) til kromosom 20 på grundlag af tre forskellige beviser: screening af et somatisk cellehybridkortlægningspanel, fluorescens in situ-hybridisering og linkageanalyse ved hjælp af en nyligt identificeret polymorfi. De kortlagde også mus Clg4b til musekromosom 2, som ikke har nogen kendt homologi med det menneskelige kromosom 16, men store områder med homologi med det menneskelige kromosom 20.

Laterveer et al. (1996) viste, at interleukin-8 (IL8; 146930) inducerer hurtig mobilisering af hæmatopoietiske progenitorceller (HPC’er) fra knoglemarven hos rhesusaber. Da aktivering af neutrofiler med IL8 inducerer frigivelse af MMP9, som er involveret i nedbrydning af ekstracellulære matrixmolekyler, stillede Opdenakker et al. (1998) og Pruijt et al. (1999) den hypotese, at frigivelse af MMP9 kunne inducere stamcellemobilisering ved at kløve matrixmolekyler, som stamcellerne er knyttet til. Pruijt et al. (1999) viste, at mobiliseringen af HPC’er kunne forhindres ved forbehandling med et hæmmende anti-gelatinase B-antistof, hvilket indikerer, at MMP9 er involveret som mediator for den IL8-inducerede mobilisering af HPC’er. Van den Steen et al. (2000) viste, at MMP9-medieret N-terminal spaltning af IL8 potenserer IL8-aktivering af neutrofile, som målt ved øget intracellulær calcium, MMP9-sekretion og neutrofil kemotaksi.

Yu og Stamenkovic (2000) identificerede et funktionelt forhold mellem hyaluronanreceptoren CD44 (107269), MMP9 og transformerende vækstfaktor-beta (TGFB; se 190180) i kontrollen af tumor-associeret vævsremodellering. De viste, at flere isoformer af CD44, der udtrykkes på murine mammacarcinomceller, udgør celleoverfladereceptorer for proteolytisk aktiv MMP9. Lokalisering af MMP9 til celleoverfladen er nødvendig for at fremme tumorinvasion og angiogenese. Ekspression af MMP9 på celleoverfladen stimulerede dannelsen af kapillærrør af bovine mikrovaskulære endothelceller. Yu og Stamenkovic (2000) viste, at MMP9 og MMP2 proteolytisk spalter latent TGFB2 (190220), en mekanisme, der er nødvendig for at aktivere TGFB. Forfatterne foreslog, at aktivering af TGFB kan være en del af den mekanisme, hvormed MMP9-aktivitet inducerer eller fremmer angiogenese.

Ved hjælp af substratkonverteringsassays påviste Opdenakker et al. (1991) og Gijbels et al. (1992) øgede niveauer af MMP9 i henholdsvis leddegigtpatienters synovialvæske og i cerebrospinalvæske fra multipel sklerosepatienter. Price et al. (2001) påviste en signifikant højere koncentration af MMP9 pr. leukocyt i cerebrospinalvæske fra voksne patienter med tuberkuløs meningitis end hos patienter med bakteriel eller viral meningitis. In vitro-undersøgelser viste, at levedygtige baciller ikke var nødvendige for at stimulere MMP9-produktionen. I modsætning til ændringerne i MMP9-ekspressionen blev MMP2 og tissue inhibitor of metalloproteinase-1 (TIMP1; 305370) udtrykt konstitutivt, og sidstnævnte modvirkede ikke MMP9-aktiviteten. Forhøjet MMP9-aktivitet var forbundet med bevidstløshed, forvirring, fokal neurologisk skade og død hos tuberkuløs meningitis-patienterne.

Med RT-PCR, gelatinezymografi og Western Blot-analyse viste Kanbe et al. (1999), at dyrkede humane mastceller udtrykte MMP9 mRNA efter aktivering, og at kultursupernatanter producerede et 92-kD MMP9-protein med gelatinolytisk aktivitet. Immunohistokemisk analyse påviste MMP9 i mastceller i humant hud-, lunge- og synovialvæv. Kanbe et al. (1999) konkluderede, at mastceller producerer MMP9, som kan bidrage til nedbrydning og absorption af ekstracellulær matrix i processen med allergiske og ikke-allergiske reaktioner.

Med et monoklonalt antistof på en række velkarakteriserede paraffinindlejrede sektioner af hypofysetumorer undersøgte Turner et al. (2000), om ekspression af MMP9 spiller en rolle for at muliggøre angiogenese og invasion af forskellige hypofysetumortyper. De fandt, at invasive makroprolaktinomer var signifikant mere tilbøjelige til at udtrykke MMP9 end ikke-invasive makroprolaktinomer. Invasive makroprolaktinomer viste MMP9-farvning med højere tæthedsgrad end ikke-invasive tumorer og normale hypofyseskirtler eller mellem prolaktinomer af forskellig størrelse. MMP9-ekspression var relateret til aggressiv tumoradfærd. Forfatterne konkluderede, at MMP9-ekspression er til stede i nogle invasive og recidiverende hypofyseadenomer og i størstedelen af hypofysekarcinomer. Selv om mekanismerne, hvorved MMP9-ekspression påvirker tumorrecidiv og invasivitet, og dens sammenhæng med angiogenese, stadig mangler at blive belyst, tyder disse observationer på, at en fremtidig potentiel terapeutisk strategi for visse hypofysetumorer kan være administration af en syntetisk MMP9-hæmmer.

Koncentrationerne af MMP9 er forhøjet i bronkoalveolær lavagevæske (BAL), sputum, bronkier og serum hos astmatiske personer sammenlignet med normale personer. Ved hjælp af segmental bronchoprovocation (SBP) og ELISA-analyse af BAL fra allergiske personer påviste Kelly et al. (2000) øget MMP9 48 timer efter SBP hos antigen-challengede patienter sammenlignet med patienter, der blev challenget med saltvand. TIMP1-inhibitoren var også øget hos alle forsøgspersoner, men forholdet mellem MMP9 og TIMP1 var signifikant højere i den antigen-challengede gruppe. Der blev ikke fundet nogen forskelle i serum. Immuncytokemisk analyse påviste MMP9-ekspression primært i neutrofile. Kelly et al. (2000) konkluderede, at antigener ikke blot kan bidrage til inflammation, men også til en eventuel remodellering af luftvejene i astma.

Osman et al. (2002) viste, at modne dendritiske celler (DC’er) producerer mere MMP9 end umodne DC’er, hvilket letter deres hydroxaminsyrehæmmende migration gennem gel in vitro og formodentlig gennem den ekstracellulære matrix for at overvåge det antigeniske miljø in vivo. RT-PCR-analyse viste, at den øgede ekspression af MMP9 er korreleret med en nedregulering af TIMP1 og især TIMP2 (188825), mens ekspressionen af TIMP3 (188826) er opreguleret. Forfatterne konkluderede, at balancen mellem MMP og TIMP er afgørende for DC’ernes nettomigreringskapacitet. De foreslog, at TIMP3 kan være en markør for modne DC’er.

Ueda et al. (2002) undersøgte gen- og proteinekspressionen af survivin (603352) i en tumorlignende godartet sygdom, endometriose, og korrelerede dem med apoptose og invasiv fænotype af endometriotisk væv. Genekspressionsniveauerne af survivin, MMP2, MMP9 og MMP14 (600754) i 63 pigmenterede eller ikke-pigmenterede endometriosevæv, der blev udtaget kirurgisk fra 35 kvinder med endometriose, blev sammenlignet med dem i normal eutopisk endometrium, der blev udtaget fra 12 kvinder uden endometriose. Survivin, MMP2, MMP9 og MMP14 mRNA-ekspressionsniveauer i klinisk aggressive pigmenterede læsioner var signifikant højere end i normal eutopisk endometrium, og survivin-genekspressionen i pigmenterede læsioner var også højere end i ikke-pigmenterede læsioner (P mindre end 0,05). Der var en tæt korrelation mellem survivin- og MMP2-, MMP9- og MMP14-genekspressionsniveauer i 63 undersøgte endometriotiske væv (P mindre end 0,01). Forfatterne konkluderede, at opregulering af survivin og MMP’er i samarbejde kan bidrage til overlevelse og invasion af endometriose.

Efter påtvunget ekspression i en fibrosarkomcellelinje fandt Yan et al. (2003), at MTA1 (603526) undertrykte MMP9-ekspression. MTA1 bandt direkte til MMP9-promotoren og undertrykte ekspressionen via både histonafhængige og -uafhængige mekanismer.

Wang et al. (2003) påviste, at vævsplasminogenaktivator (TPA; 173370) opregulerer MMP9 i cellekultur og in vivo. MMP9-niveauerne var lavere i TPA-knockout sammenlignet med vildtype-mus efter fokal cerebral iskæmi. I humane cerebrale mikrovaskulære endothelceller blev MMP9 opreguleret, når rekombinant TPA blev tilsat. RNA-interferens tydede på, at dette svar blev formidlet af LDL-receptor-relateret protein (LRP1; 107770), som ivrigt binder TPA og besidder signalegenskaber.

Matsuyama et al. (2003) målte cirkulerende niveauer af MMP2, MMP3 og MMP9 hos 25 patienter med Takayasu-arteritis (207600) og 20 alders- og kønsmatchede raske kontroller. Niveauerne af alle 3 metalloproteinaser var højere hos patienter med aktiv sygdom end hos kontroller (p mindre end 0,0001 for hver enkelt), og MMP2-niveauerne forblev forhøjede selv i remission. I modsætning hertil var en forbedring af de kliniske tegn og symptomer forbundet med en markant reduktion af de cirkulerende MMP3- og MMP9-niveauer hos alle patienter (p mindre end 0,05). Matsuyama et al. (2003) konkluderede, at MMP2 kunne være nyttigt ved diagnosticering af Takayasu-arteritis, og at MMP3 og MMP9 kunne anvendes som aktivitetsmarkører for sygdommen.

I en undersøgelse af 699 deltagere i Framingham Study, som ikke havde haft hjertesvigt eller myokardieinfarkt i forvejen, og som gennemgik rutinemæssig ekkokardiografi, fandt Sundstrom et al. (2004), at påviselige plasma MMP9-niveauer var forbundet med øgede venstre ventrikeldimensioner og øget vægtykkelse hos mænd. Sundstrom et al. (2004) foreslog, at plasma MMP9-niveauet kan være en markør for nedbrydning af hjertets ekstracellulære matrix, en proces, der er involveret i venstre ventrikels remodellering.

Ved hjælp af en ekspressionskloningsstrategi med HT1080 humane fibrosarkomceller identificerede Nair et al. (2006) SM22 (TAGLN; 600818) som en regulator af MMP9-ekspression. Stabil ekspression af SM22 i HT1080-celler undertrykte MMP9-ekspression, mens undertrykkelse af SM22 via small interfering RNA i humane lungefibroblaster øgede MMP9-ekspression og enzymatisk aktivitet. MMP9-ekspressionen var svag i livmodervæv fra mus af vildtype, som konstitutivt udtrykker Sm22, men den var stærk i livmodervæv fra Sm22 -/- mus. Mutationsanalyse viste, at det N-terminale calponinhomologidomæne af SM22, men ikke det aktinbindende domæne, medierede MMP9-repression, sandsynligvis gennem interferens med ERK1 (MAPK3; 601795) og ERK2 (MAPK1; 176948) signalering. Nair et al. (2006) konkluderede, at SM22, som ofte udviser nedsat ekspression i kræft, regulerer MMP9-ekspressionen.

Med en modificeret angiogen model påviste Ardi et al. (2007), at intakte menneskelige neutrofiler, deres granulatindhold og specifikt neutrofilt MMP9 havde potent proangiogen aktivitet i fravær af TIMP1.

Gong et al. (2008) fandt, at Plg (173350) -/- mus udviste nedsat migration af makrofager til trans-extracellulær matrix (ECM) og nedsat Mmp9-aktivering efter induktion af peritonitis. Injektion af aktiv Mmp9 reddede makrofagmigrationen hos Plg -/- musene. Makrofagmigration og aneurysmedannelse blev også reduceret i Plg -/- mus, der blev induceret til at få abdominalt aortaaneurisme (AAA). Administration af aktiv Mmp9 til Plg -/- mus fremmede makrofaginfiltrering og udvikling af AAA. Gong et al. (2008) konkluderede, at PLG regulerer makrofagmigration i inflammation via aktivering af MMP9, som igen regulerer makrofagenes evne til at migrere på tværs af ECM.

Lausch et al. (2009) foreslog, at der er en funktionel forbindelse mellem MMP13 (600108) og MMP9 i den endokondrale ossifikation, som nedsat MMP9-proteinfunktion, forårsaget af direkte inaktivering (i recessiv sygdom på grund af MMP9-funktionstab), nedsat aktivering (ved recessiv sygdom som følge af MMP13-funktionstab) eller transkatalytisk nedbrydning (ved dominant sygdom som følge af MMP13-funktionsforøgelse) synes at være et fælles nedstrøms trin i patogenesen for metafysær anadysplasi (MANDP1, 602111; MANDP2, 613073).

Pathak et al. (2011) undersøgte plasma- og perifere blodcelleekspression af IL1B (147720), MMP9, opløseligt IL1R2 (147811) og IL17 (se 603149) hos 47 patienter med enten autoimmun sygdom i det indre øre eller sensorineuralt høretab af sandsynlig immunologisk oprindelse, som blev behandlet med kortikosteroider. De fandt, at 18 patienter, der ikke reagerede på kortikosteroider, udtrykte signifikant højere niveauer af IL1B og MMP9, men ikke IL17 eller opløseligt IL1R2, sammenlignet med klinisk reagerende patienter. RT-PCR-analyse viste, at behandling af kontrolblodceller med IL1B inducerede ekspression af MMP9. Behandling med det katalytiske MMP9-domæne plus dexamethason, men ikke MMP9 alene, inducerede gensidigt IL1B-ekspression. Behandling af celler med dexamethason alene øgede IL1R2-ekspressionen i celler og plasma, og IL1R2-ekspressionen blev yderligere forøget ved tilsætning af MMP9. I responder-patientceller reducerede behandling med dexamethason ekspressionen af IL1B og MMP9, hvorimod IL1B-ekspressionen kun kunne reduceres i nonresponderceller ved behandling med anakinra, den opløselige IL1R-antagonist (IL1RN; 147679). Pathak et al. (2011) foreslog, at IL1B-blokade kan være en levedygtig behandling for patienter med autoimmun sygdom i det indre øre eller sensorineuralt høretab, som ikke reagerer på kortikosteroider.

Metafyseal anadysplasi 2

Lausch et al. (2009) undersøgte det molekylære grundlag for metafyseal anadysplasi i 5 familier. Hos de ramte medlemmer af en pakistansk familie uden blodsforbindelse identificerede de homozygotitet for en mutation i MMP9-genet (120361.0001); se MANDP2 (613073). I 3 andre familier identificerede de heterozygote mutationer i MMP13-genet (600108.0002 og 600108.0003); se MANDP1 (602111). Lausch et al. (2009) fandt, at recessiv MANDP (MANDP2) er forårsaget af homozygot funktionstab af MMP9, mens dominant MANDP (MANDP1) er forårsaget af missense-mutationer i prodomænet af MMP13; disse mutationer bestemmer autoaktivering af MMP13 og intracellulær nedbrydning af både MMP13 og MMP9, hvilket resulterer i en dobbelt enzymdefekt. I den femte familie, der blev undersøgt af Lausch et al. (2009), var proband (patient 11) homozygot for en missense-mutation i MMP13-genet (H213N; 600108.0004). Bonafe et al. (2014) anførte, at selv om denne marokkanske dreng oprindeligt blev diagnosticeret som havende en recessiv form af MANDP1, kunne han retrospektivt diagnosticeres med Spahr-typen af metafyseal dysplasi (MDST; 250400).

Associeringsundersøgelser

Zhang et al. (1999) viste, at en polymorfi (-1562C-T) i promotorregionen af MMP9-genet har en funktionel virkning på transkriptionen og er forbundet med sværhedsgraden af åreforkalkning hos patienter med koronararteriesygdom. På baggrund heraf katalogiserede Zhang et al. (1999) sekvensvarianter i promotorsekvensen på 2,2 kb og alle 13 exoner (i alt 3,3 kb) af MMP9-genet. De identificerede i alt 10 variable steder, 4 i promotorregionen, 5 i den kodende region (hvoraf 3 ændrede den kodede aminosyre) og 1 i den utranslaterede 3-prime-sekvens. En sekvensinspektion tydede på, at nogle af varianterne ville have en funktionel indvirkning på enten ekspressionsniveauet eller den enzymatiske aktivitet. Der blev påvist en tæt uligevægt mellem varianter i hele genets længde, og der blev bestemt hyppigheder af forskellige haplotyper.

Det blev antydet, at matrixmetalloproteinaser spiller en rolle i patogenesen for lungeemfysem. MMP9 og MMP12 (601046) tegner sig for størstedelen af den makrofagafledte elastaseaktivitet hos rygere. Minematsu et al. (2001) undersøgte forbindelsen mellem en funktionel polymorfi af MMP9, -1562C-T, og udviklingen af lungeemfysem hos 110 rygere og 94 ikke-rygere i Japan. T-allelfrekvensen var højere hos 45 rygere med tydelig emfysem på CT-scanninger af brystet end hos 65 rygere uden emfysem (0,244 vs. 0,123; p = 0,02). Resultaterne tyder på, at polymorfismen af MMP9 fungerer som en genetisk faktor for udviklingen af rygeinduceret lungeemfysem.

Gennem sekventering af alle 13 MMP9 exons og flankerende regioner i 290 japanske pædiatriske atopiske astmapatienter og 638 sunde japanske kontroller identificerede Nakashima et al. (2006) 17 SNP’er og udvalgte 5 af disse til associationsundersøgelser. Signifikante associationer med risiko for pædiatrisk atopisk astma blev fundet for en 2127G-T SNP i intron 4 og en nonsynonym SNP, 5546G-A (arg668 til gln; R668Q), i exon 12 (p på henholdsvis 0,0032 og 0,0016). Den haplotype, der indeholdt 2127T og 5546A, var også forbundet med atopi (p på 0,0053). Behandling af normale menneskelige bronchiale epitelceller viste, at poly(I:C) var den eneste Toll-like receptor (TLR; se 601194) agonist, der øgede MMP9-ekspressionen. Reporteranalyse viste øget aktivitet med MMP9 -1590C-T promotor-SNP’en, som er i stærk linkage disquilibrium med 2127G-T. Nakashima et al. (2006) konkluderede, at MMP9 har en vigtig rolle i astma.

I en case-kontrol-associeringsundersøgelse, der omfattede 2 uafhængige japanske kohorter, fandt Hirose et al. (2008) en signifikant association mellem en missense SNP i MMP9-genet (G279R; rs17576) og lumbale diskusprolaps (LDH; 603932). En intronisk SNP i THBS2-genet (rs9406328; 188061.0001) var også stærkt associeret med LDH i den japanske befolkning og viste en kombinatorisk effekt med MMP9 med et odds ratio på 3,03 for den genotype, der var homozygot for modtagelighedsallelerne af begge SNP’er.

Gennem målrettet forstyrrelse i embryonale stamceller skabte Vu et al. (1998) homozygote mus med en nulmutation i MMP9/gelatinase B-genet. Disse mus udviste et unormalt mønster af vaskularisering og ossifikation af skeletvækstpladen. Selv om hypertrofiske chondrocytter udviklede sig normalt, blev apoptose, vaskularisering og ossifikation forsinket, hvilket resulterede i en progressiv forlængelse af vækstpladen til ca. 8 gange den normale længde. Efter 3 uger efter fødslen kompenserede aberrant apoptose, vaskularisering og ossifikation for at remodellere den forstørrede vækstplade og i sidste instans opnåede man et aksialt skelet af normalt udseende. Transplantation af knoglemarvsceller af wildtype reddede vaskularisering og ossifikation i Mmp9-null-vækstplader, hvilket indikerer, at disse processer formidles af Mmp9-eksprimerende celler af knoglemarvsmæssig oprindelse, kaldet chondroclaster. Vækstplader fra Mmp9-null-mus i kultur viste en forsinket frigivelse af en angiogen aktivator, hvilket fastslår en rolle for denne proteinase i kontrollen af angiogenese.

Dubois et al. (1999) genererede Mmp9-deficiente mus ved at erstatte de katalytiske og zinkbindende domæner med et antisense-orienteret neomycinresistensgen. De fastslog, at unge Mmp9 -/–mus var resistente over for induktion af eksperimentel autoimmun encephalomyelitis (EAE). Voksne Mmp9 -/- mus udviklede EAE, men i modsætning til vildtype-mus viste de ikke nekrotiserende haleforandringer med hyperplasi af osteocartilaginvæv. Dubois et al. (1999) konkluderede, at MMP9 er involveret i immunsystemets udvikling og i tilbøjeligheden til at udvikle autoimmune sygdomme.

Coussens et al. (2000) rapporterede, at transgene mus, der manglede Mmp9, viste reduceret keratinocythyperproliferation på alle neoplastiske stadier og en nedsat forekomst af invasive tumorer. Imidlertid udviste de karcinomer, der opstod i fravær af Mmp9, et større tab af keratinocytdifferentiering, hvilket indikerer en mere aggressiv og højere grad af tumor. MMP9 udtrykkes overvejende i neutrofile, makrofager og mastceller, snarere end i onkogen-positive neoplastiske celler. Kimeriske mus, der kun udtrykker MMP9 i celler af hæmatopoietisk oprindelse, produceret ved knoglemarvstransplantation, genskabte de MMP9-afhængige bidrag til pladecarcinogenese. Således kan inflammatoriske celler være medsammensvorne i carcinogenese.

Gu et al. (2002) rapporterede om aktivering af Mmp9 af neuronal nitrogenoxidsyntase (NOS1; 163731) i en musemodel af cerebral iskæmi. Immunokemisk analyse af den iskæmiske cortex efter slagtilfælde hos dyr af vildtype viste, at aktiveret Mmp9 kolokaliserede med Nos1 i neuroner. Aktivering af Mmp9 blev ophævet efter slagtilfælde i Nos1-null-mus eller i wildtype-mus, der blev behandlet med en NOS-hæmmer. Biokemisk analyse og massespektrometri afslørede, at MMP9-aktivering initieres af NOS1 gennem S-nitrosylering af den Zn(2+)-koordinerende cystein i MMP9’s aktive sted. Yderligere oxidation medfører irreversibel modifikation af residuet til sulfin- eller sulfonsyre. Gu et al. (2002) viste, at aktiveret MMP9 fører til neuronal celledød. Behandling af dyrkede cerebrokortikale neuroner med NOS1-aktiveret MMP9 øgede apoptose og løsrivelse fra kulturskålen. Forhåndsbehandling med en MMP-hæmmer blokerede neuronal celledød.

MMP9, der induceres i knoglemarvsceller, frigør opløseligt Kit-ligand (KITLG; 184745), hvilket muliggør overførsel af endotheliale og hæmatopoietiske stamceller (HSC’er) fra den hvilende til den proliferative niche. Heissig et al. (2002) fandt, at knoglemarvsablation i wildtype Mmp9-mus inducerede Sdf1 (600835), hvilket opregulerede Mmp9-ekspression og forårsagede afgivelse af Kitlg og rekruttering af Kit (164920)-positive stamceller/progenitorer. I Mmp9 -/- mus var frigivelse af Kitlg og HSC motilitet nedsat, hvilket resulterede i manglende hæmatopoietisk genopretning og øget dødelighed, mens eksogen Kitlg genoprettede hæmatopoiese og overlevelse efter knoglemarvsablation. Frigivelse af Kitlg ved hjælp af Mmp9 gjorde det muligt for repopulerende celler fra knoglemarven at translocere til en permissiv vaskulær niche, hvilket gavner differentiering og genoprettelse af stam-/forstadiecellepuljen.

Gennem undersøgelse af virkningerne af et Il13 (147683) transgen på vildtype mus og mus, der mangler Mmp9 eller Mmp12, fastslog Lanone et al. (2002), at den IL13-medierede eosinofile og lymfocytære inflammation og alveolære remodellering i lungen, der forekommer ved astma (600807), KOL (606963) og interstitiel lungesygdom, er afhængig af både MMP9- og MMP12-mekanismer. Resultaterne viste, at MMP9 hæmmer ophobning af neutrofile, men i modsætning til MMP12 har det ingen virkning på ophobning af eosinofile, makrofager eller lymfocytter. Endvidere viste det sig, at IL13-induceret produktion af MMP2 (120360), MMP9, MMP13 (600108) og MMP14 var afhængig af MMP12.

I en kultur af murine cerebrale endotelceller fandt Lee et al. (2003), at amyloid-beta-peptid (APP; 104760) inducerede syntese, frigivelse og aktivering af MMP9, hvilket resulterede i øget nedbrydning af ekstracellulær matrix. I hjerner fra transgene mus, der udtrykker en APP-mutation, der er forbundet med øget amyloidaflejring, svarende til den, der findes i cerebral amyloid angiopati (CAA) (se 105150), blev MMP9-immunoreaktivitet påvist på 79 % af mikroblødningsstederne. Lee et al. (2003) konkluderede, at vaskulær MMP9-ekspression, induceret af amyloid beta-aflejring, kan bidrage til udviklingen af spontan intracerebral blødning i CAA.

Gursoy-Ozdemir et al. (2004) inducerede kortikal spredningsdepression (CSD) i wildtype rotter og mus og i Mmp9-null-mus. Hos dyrene af vildtypen fandt de øgede Mmp9-niveauer inden for 3 til 6 timer i cortex ipsilateralt til CSD’en. Gelatinolytisk aktivitet og plasmaproteinlækage blev påvist henholdsvis 30 minutter og 3 timer efter CSD; begge blev undertrykt ved injektion af en metalloproteaseinhibitor. Proteinlækage blev ikke påvist i Mmp9-null-mus. Gursoy-Ozdemir et al. (2004) konkluderede, at intens neuronal og glial depolarisering igangsætter en kaskade, der forstyrrer blod-hjernebarrieren via en MMP9-afhængig mekanisme.

Ved anvendelse af mesenteriale resistensarterier fra wildtype og Mmp9 -/- mus fandt Su et al. (2006), at hæmning af Mmp2/Mmp9 signifikant nedsatte den myogene tone i wildtype, men ikke Mmp9 -/- mus. Enos (NOS3; 163729) ekspression var også øget i Mmp9 -/- mus. Farmakologisk hæmning af Enos mindskede signifikant endotelets respons på shear stress, hvilket var mere udtalt i Mmp9 -/- resistensarterier. Su et al. (2006) konkluderede, at MMP9 har en selektiv virkning på endothelfunktionen.

Taylor et al. (2006) rapporterede, at en musestamme (C57BL/6) med større resistens over for Mycobacterium tuberculosis-infektion udtrykte højere niveauer af aktivt Mmp9-protein end en modtagelig stamme (CBA/J). De foreslog, at ekspression af aktiv Mmp9 kan have lettet tidlig spredning af M. tuberculosis, hvilket var forbundet med induktion af Th1-type immunitet og beskyttelse i C57BL/6-mus. Blokering af Mmp9 med en bredspektret inhibitor reducerede tidlig spredning. Mus, der manglede Mmp9 og var inficeret med M. tuberculosis, var mindre i stand til at rekruttere makrofager til lungerne og til at igangsætte den vævsomdannelse, der ville lette udviklingen af velformede granulomer.

I aneurysmalt aortisk væv fra Fbn1 (134797)-deficiente mus, en model for Marfans syndrom (154700), fandt Chung et al. (2007) opregulering af Mmp2 og Mmp9, ledsaget af alvorlig fragmentering og nedbrydning af elastiske fibre. Kontraktile kraft som svar på depolarisering eller receptorstimulering var 50 til 80 % lavere i den aneurysmatiske thorakale aorta sammenlignet med kontroller, men ekspressionen af alfa-smooth muscle actin (ACTC1; 102540) i aorta af Marfan- og vildtype-mus var ikke signifikant forskellig. Chung et al. (2007) konkluderede, at MMP2 og MMP9 opreguleres under dannelsen af thorakale aortaaneurismer i Marfan-syndromet, og at den resulterende degeneration af elastiske fibre med forringelse af aortakontraktion og mekaniske egenskaber kan forklare patogenesen for thorakale aortaaneurismer.

I en musemodel af kronisk neuropatisk smerte induceret af rygmarvsligation fandt Kawasaki et al. (2008) hurtig og forbigående øget ekspression af Mmp9 i skadede dorsalrodsganglion primære sensoriske neuroner. Opregulering af Mmp2 viste et forsinket respons i dorsalrodsganglion satellitceller og spinal astrocytter. Lokal hæmning af Mmp9 hindrede den tidlige fase af neuropatiske smerter, og hæmning af Mmp2 undertrykte den senere fase af neuropatiske smerter. Intratekal administration af enten Mmp9 eller Mmp2 fremkaldte smertesymptomer. Mmp9-null-mus viste ikke mekanisk allodyni i den tidlige fase, men smerter udviklede sig på dag 10. Yderligere undersøgelser viste, at smerte var forbundet med Mmp9- og Mmp2-spaltning af IL1B (147720) samt aktivering af mikroglia og astrocytter. Resultaterne indikerede en tidsmæssig mekanisme for neuropatiske smerter.

Volkman et al. (2010) bemærkede, at mykobakterier styrer tidlig granulomdannelse via deres region of difference-1 (RD1) locus, der koder for Esat6 sekretionssystem-1 (Esx1), som består af mindst 10 gener, herunder Esat6. Ved hjælp af zebrafisk, der er inficeret med Mycobacterium marinum som en model for tuberkuløs granulomdannelse, viste Volkman et al. (2010), at 6-kD Esat6-proteinet inducerede produktion af Mmp9 af epitelceller, der støder op til inficerede makrofager, som påvist ved konfokal mikroskopi. Mmp9 øger rekrutteringen af makrofager, der danner et tidligt granulom, hvilket i stedet for at bremse infektionen giver mulighed for den indledende ekspansion af antallet af bakterier. Mycobacterium marinum, der mangler RD1-locus, kunne ikke inducere Mmp9 og granulomer. Transient knockdown af Mmp9-ekspression i zebrafisk reducerede granulomdannelse og bakteriel byrde. Injektion af Esat6 i fisk, der mangler makrofager, resulterede også i epitelcellers Mmp9-produktion på en Tnf 191160- og Myd88 602170-uafhængig måde. Volkman et al. (2010) foreslog, at afbrydelse af MMP9 kan være bredt anvendelig til behandling af en række inflammatoriske tilstande og tuberkulose. Agarwal og Bishai (2010) bemærkede, at Esat6-målretning kunne være en antivirulensstrategi analogt med antitoksinbehandling, og at MMP9-hæmning, ligesom kortikosteroidbehandling af tuberkuløs meningitis (se Price et al. (2001))) kunne supplere antibiotikabehandling.