TEKSTI

Tyypin IV kollagenaasit 72 ja 92 kD:n tyypin IV kollagenaasit kuuluvat erittyneiden sinkkimetalloproteaasien ryhmään, jotka nisäkkäillä hajottavat solunulkoisen verenkierron ulkopuolisen verenkierron matriksin kollageeneja. Muita tämän ryhmän jäseniä ovat interstitiaalinen kollagenaasi (MMP1; 120353) ja stromelysiini (MMP3; 185250). Tyypin IV 72 kD:n kollagenaasia (MMP2 eli CLG4A; 120360) erittävät normaalit ihon fibroblastit, kun taas 92 kD:n kollagenaasia (CLG4B) tuottavat normaalit alveolimakrofagit ja granulosyytit. Tyypin IV 92 kD:n kollagenaasi tunnetaan myös nimellä 92 kD:n gelatinaasi, tyypin V kollagenaasi tai matriksin metalloproteinaasi-9 (MMP9); ks. matriksin metalloproteinaaseja käsittelevä sanasto, jonka ovat toimittaneet Nagase ym.

Kummallakin CLG4A:lla ja CLG4B:llä on 13 eksonia ja samanlaiset intronien sijainnit (Huhtala ym. 1991). Sekä CLG4A:n että CLG4B:n 13 eksonia on 3 enemmän kuin mitä on löydetty muista tämän geeniperheen jäsenistä. Ylimääräiset eksonit koodaavat fibronektiinin kaltaisen domeenin aminohappoja, joita on löydetty vain 72 ja 92 kD:n tyypin IV kollagenaaseista.

Hybridisoimalla somaattisten solujen hybridi-DNA:han Collier ym. (1991) osoittivat, että sekä CLG4A että CLG4B sijaitsevat kromosomissa 16. St Jean et al. (1995) kuitenkin määrittivät CLG4B:n kromosomille 20. He tekivät CLG4B-lokuksen linkityskartoituksen 10:ssä CEPH-referenssisukupuussa käyttäen polymorfista dinukleotidireplikaatiota geenin 5-kertaisella flanking-alueella. St Jean ym. (1995) havaitsivat kromosomialueella 20q11.2-q13.1 sijaitsevilla markkereilla 10,45-20,29 lod-pisteitä. Lisätukea CLG4B:n sijoittumiselle kromosomille 20 saatiin analysoimalla ihmisen ja jyrsijän somaattisia soluhybridejä. Niiden samankaltaisten geenirakenteiden vuoksi CLG4B:n cDNA-klooni, jota käytettiin kromosomin 16 kartoituksessa, on saattanut hybridisoitua CLG4A:n eikä CLG4B:n kanssa kromosomissa 20.

Linn ym. (1996) sijoittivat MMP9:n (he kutsuivat sitä CLG4B:ksi) uudelleen kromosomille 20 kolmen eri todistusaineiston perusteella: somaattisten solujen hybridikartoituspaneelin seulonta, fluoresenssi-in-situ-hybridisaatio ja linkitysanalyysi, jossa käytettiin hiljattain tunnistettua polymorfismia. He kartoittivat myös hiiren Clg4b:n hiiren kromosomiin 2, jolla ei ole tunnettua homologiaa ihmisen kromosomin 16 kanssa mutta jolla on laajoja homologisia alueita ihmisen kromosomin 20 kanssa.

Laterveer ym. (1996) osoittivat, että interleukiini-8 (IL8; 146930) indusoi nopean hematopoieettisten esisolujen (hematopoietic progenitor cells, HPCs) mobilisaation rhesusapinoiden luuytimestä. Koska neutrofiilien aktivoituminen IL8:lla indusoi solunulkoisten matriisimolekyylien hajottamiseen osallistuvan MMP9:n vapautumisen, Opdenakker ym. (1998) ja Pruijt ym. (1999) esittivät hypoteesin, että MMP9:n vapautuminen saattaa indusoida kantasolujen mobilisaation pilkkomalla matriisimolekyylejä, joihin kantasolut ovat kiinnittyneet. Pruijt ym. (1999) osoittivat, että HPC-solujen mobilisaatio voitiin estää esikäsittelyllä inhiboivalla anti-gelatinaasi B -vasta-aineella, mikä osoittaa, että MMP9 on mukana IL8:n aiheuttaman HPC-solujen mobilisaation välittäjänä. Van den Steen ym. (2000) osoittivat, että MMP9:n välittämä IL8:n N-terminaalinen pilkkominen tehostaa neutrofiilien IL8-aktivaatiota, mikä mitattiin lisääntyneenä solunsisäisenä kalsiumina, MMP9:n erityksenä ja neutrofiilien kemotaksisina.

Yu ja Stamenkovic (2000) tunnistivat hyaluronireseptorin CD44 (107269), MMP9:n ja transformoivan kasvutekijä-beetan (TGFB; ks. 190180) välisen funktionaalisen yhteyden kasvaimiin liittyvän kudoksen uudelleenmuodostuksen hallinnassa. He osoittivat, että useat CD44:n isomuodot, jotka ilmentyvät hiiren maitorauhaskarsinoomasoluissa, toimivat solupinnan telakoitumisreseptoreina proteolyyttisesti aktiiviselle MMP9:lle. MMP9:n lokalisoituminen solun pinnalle on välttämätöntä kasvaimen invaasion ja angiogeneesin edistämiseksi. MMP9:n solupinnan ekspressio stimuloi naudan mikrovaskulaaristen endoteelisolujen kapillaariputkien muodostumista. Yu ja Stamenkovic (2000) osoittivat, että MMP9 ja MMP2 pilkkovat proteolyyttisesti piilevää TGFB2:ta (190220), mikä on TGFB:n aktivoimiseen tarvittava mekanismi. Kirjoittajat ehdottivat, että TGFB:n aktivoituminen voi olla osa mekanismia, jolla MMP9:n aktiivisuus indusoi tai edistää angiogeneesiä.

Käyttämällä substraattimuunnosmäärityksiä Opdenakker ym. (1991) ja Gijbels ym. (1992) havaitsivat lisääntyneitä MMP9:n pitoisuuksia niveltulehduspotilaiden nivelnesteessä ja multippeliskleroosipotilaiden aivo-selkäydinnesteessä. Price ym. (2001) havaitsivat aikuisten tuberkuloosia sairastavien aivokalvontulehduspotilaiden aivo-selkäydinnesteessä huomattavasti suuremman MMP9-pitoisuuden leukosyyttiä kohden kuin bakteeri- tai virusperäistä aivokalvontulehdusta sairastavilla potilailla. In vitro -tutkimukset osoittivat, että elinkykyisiä bakteereja ei tarvita MMP9:n tuotannon stimuloimiseksi. Toisin kuin MMP9:n ilmentymisen muutokset, MMP2 ja metalloproteinaasi-1:n kudosinhibiittori (TIMP1; 305370) ilmentyivät konstitutiivisesti, eikä jälkimmäinen vastustanut MMP9:n aktiivisuutta. Kohonnut MMP9-aktiivisuus oli yhteydessä tajuttomuuteen, sekavuuteen, fokaalisiin neurologisiin vaurioihin ja kuolemaan tuberkuloosimeningiittipotilailla.

Kanbe ym. (1999) osoittivat RT-PCR:n, gelatiinisymografian ja Western blot -analyysin avulla, että viljellyt ihmisen syöttösolut ekspressoivat MMP9-mRNA:ta aktivaation jälkeen ja että viljelmän supernatantit tuottivat 92 kD:n MMP9-proteiinia, jolla oli gelatinolyyttinen aktiivisuus. Immunohistokemiallisessa analyysissä havaittiin MMP9 ihmisen ihon, keuhkojen ja nivelkudoksen syöttösoluissa. Kanbe et al. (1999) päättelivät, että syöttösolut tuottavat MMP9:ää, joka saattaa vaikuttaa solunulkoisen matriisin hajoamiseen ja imeytymiseen allergisten ja ei-allergisten reaktioiden prosessissa.

Käyttämällä monoklonaalista vasta-ainetta hyvin karakterisoitujen aivolisäkekasvainten parafiiniin upotettujen leikkeiden sarjassa Turner ym. (2000) tutkivat, onko MMP9:n ilmentymisellä merkitystä angiogeneesin ja invaasion mahdollistamisessa eri aivolisäkekasvaintyypeissä. He havaitsivat, että invasiiviset makroprolaktinoomat ilmentävät MMP9:ää huomattavasti todennäköisemmin kuin ei-invasiiviset makroprolaktinoomat. Invasiiviset makroprolaktinoomat osoittivat tiheämpää MMP9-värjäytymistä kuin ei-invasiiviset kasvaimet ja normaali aivolisäke tai erikokoisten prolaktinoomien välillä. MMP9-ekspressio oli yhteydessä aggressiiviseen kasvainkäyttäytymiseen. Kirjoittajat päättelivät, että MMP9-ekspressiota esiintyy joissakin invasiivisissa ja uusiutuvissa aivolisäkkeen adenoomissa ja suurimmassa osassa aivolisäkekarsinoomia. Vaikka mekanismit, joilla MMP9:n ilmentyminen vaikuttaa kasvaimen uusiutumiseen ja invasiivisuuteen, ja sen yhteys angiogeneesiin jäivät vielä selvittämättä, nämä havainnot viittasivat siihen, että synteettisen MMP9:n estäjän antaminen voi tulevaisuudessa olla potentiaalinen hoitostrategia joillekin aivolisäkekasvaimille.

MMP9:n pitoisuudet ovat suurentuneet astmaatikkojen bronkoalveolaarisessa huuhtelunesteessä (BAL), ysköksissä, keuhkoputkissa ja seerumissa verrattuna normaaleihin henkilöihin. Käyttämällä segmentaalista bronkoprovokaatiota (SBP) ja ELISA-analyysiä allergisten koehenkilöiden BAL:sta Kelly ja muut (2000) havaitsivat lisääntyneen MMP9:n määrän 48 tuntia SBP:n jälkeen antigeeniä saaneilla potilailla verrattuna suolaliuosta saaneisiin potilaisiin. Myös TIMP1-inhibiittorin määrä lisääntyi kaikilla koehenkilöillä, mutta MMP9:n ja TIMP1:n suhde oli huomattavasti korkeampi antigeenihyökkäyksen saaneiden ryhmässä. Seerumissa ei havaittu eroja. Immunosytokemiallinen analyysi osoitti MMP9:n ilmentyvän pääasiassa neutrofiileissä. Kelly ym. (2000) päättelivät, että antigeeni voi vaikuttaa tulehduksen lisäksi myös mahdolliseen hengitysteiden uudelleenmuodostukseen astmassa.

Osman ym. (2002) osoittivat, että kypsät dendriittisolut (DC:t) tuottavat enemmän MMP9:ää kuin epäkypsät DC:t, mikä helpottaa niiden hydroksamiinihappoa inhiboivaa migraatiota geelin läpi in vitro ja oletettavasti solunulkoisen matriksin läpi seuratakseen antigeeniympäristöä in vivo. RT-PCR-analyysi osoitti, että MMP9:n lisääntynyt ilmentyminen korreloi TIMP1:n ja erityisesti TIMP2:n (188825) alenemisen kanssa, kun taas TIMP3:n (188826) ilmentyminen on lisääntynyt. Kirjoittajat päättelivät, että MMP:n ja TIMP:n tasapaino määrittää DC:n nettomigraatiokyvyn. He ehdottivat, että TIMP3 voi olla kypsän DC:n merkkiaine.

Ueda ym. (2002) tutkivat survivinin (603352) geeni- ja proteiiniekspressiota kasvaimen kaltaisessa hyvänlaatuisessa sairaudessa, endometrioosissa, ja korreloivat ne endometrioosikudosten apoptoosiin ja invasiiviseen fenotyyppiin. Surviviinin, MMP2:n, MMP9:n ja MMP14:n (600754) geeniekspressiotasoja 63:ssa pigmentoituneessa tai ei-pigmentoituneessa endometrioottisessa kudoksessa, jotka oli saatu kirurgisesti 35:ltä endometrioosia sairastavalta naiselta, verrattiin 12:lta endometrioosia sairastamattomalta naiselta saadun normaalin eutopisen endometriumin geeniekspressiotasoihin. Surviviinin, MMP2:n, MMP9:n ja MMP14:n mRNA-ekspressiotasot kliinisesti aggressiivisissa pigmentoituneissa leesioissa olivat merkitsevästi korkeammat kuin normaalissa eutopiallisessa endometriumissa, ja myös surviviinin geeniekspressio pigmentoituneissa leesioissa oli korkeampi kuin ei-pigmentoituneissa leesioissa (P alle 0,05). Survivinin ja MMP2-, MMP9- ja MMP14-geenien ilmentymistasojen välillä oli läheinen korrelaatio 63 tutkitussa endometrioottisessa kudoksessa (P alle 0,01). Kirjoittajat päättelivät, että survivinin ja MMP:iden nouseva säätely voi yhteistyössä edistää endometrioosin selviytymistä ja invaasiota.

Yan et al. (2003) havaitsivat fibrosarkoomasolulinjassa pakotetun ilmentymisen jälkeen, että MTA1 (603526) tukahdutti MMP9:n ilmentymistä. MTA1 sitoutui suoraan MMP9:n promoottoriin ja tukahdutti ekspressiota sekä histoniriippuvaisten että -riippumattomien mekanismien kautta.

Wang ym. (2003) osoittivat, että kudosplasminogeeniaktivaattori (TPA; 173370) säätelee MMP9:ää ylöspäin soluviljelmissä ja in vivo. MMP9-tasot olivat alhaisemmat TPA:n knockout-hiirillä verrattuna villityyppisiin hiiriin fokaalisen aivoinfarktin jälkeen. Ihmisen aivojen mikroverisuonten endoteelisoluissa MMP9:n määrä nousi, kun niihin lisättiin rekombinantti-TPA:ta. RNA-interferenssi viittasi siihen, että tätä vastetta välitti LDL-reseptoriin liittyvä proteiini (LRP1; 107770), joka sitoo innokkaasti TPA:ta ja jolla on signalointiominaisuuksia.

Matsuyama ym. (2003) mittasivat MMP2:n, MMP3:n ja MMP9:n verenkierrossa olevia MMP2-, MMP3- ja MMP9-pitoisuuksia 25:ltä Takayasu-arteriittipotilaalta (207600) ja 20:ltä iän ja sukupuolen suhteen vertailukelpoiselta terveeltä kontrollilta. Kaikkien kolmen metalloproteinaasin tasot olivat korkeammat aktiivista tautia sairastavilla potilailla kuin kontrolleilla (p alle 0,0001 kunkin osalta), ja MMP2-tasot pysyivät koholla myös remissiossa. Sitä vastoin kliinisten oireiden paranemiseen liittyi kiertävien MMP3- ja MMP9-pitoisuuksien merkittävä väheneminen kaikilla potilailla (p alle 0,05). Matsuyama ja muut (2003) päättelivät, että MMP2:sta voi olla apua Takayasun arteriitin diagnosoinnissa ja että MMP3:a ja MMP9:ää voidaan käyttää taudin aktiivisuusmerkkeinä.

Tutkimuksessa, johon osallistui 699 Framingham-tutkimukseen osallistujaa, joilla ei ollut aiemmin ollut sydämen vajaatoimintaa tai sydäninfarktia ja joille tehtiin rutiininomainen kaikukardiografia, Sundstrom ym. (2004) havaitsivat, että havaittavat plasman MMP9-pitoisuudet liittyivät lisääntyneisiin vasemman kammion mittoihin ja lisääntyneeseen seinämäpaksuuteen miehillä. Sundstrom ja muut (2004) ehdottivat, että plasman MMP9-taso voi olla merkkiaine sydämen solunulkoisen matriisin hajoamiselle, joka on vasemman kammion uudelleenmuodostukseen liittyvä prosessi.

Käyttämällä ekspressiokloonausstrategiaa HT1080-ihmisen fibrosarkoomasoluilla Nair ym. (2006) tunnistivat SM22:n (TAGLN; 600818) MMP9-ekspression säätelijäksi. SM22:n vakaa ilmentyminen HT1080-soluissa tukahdutti MMP9:n ilmentymistä, kun taas SM22:n tukahduttaminen pienellä häiritsevällä RNA:lla ihmisen keuhkofibroblasteissa lisäsi MMP9:n ilmentymistä ja entsymaattista aktiivisuutta. Mmp9:n ilmentyminen oli heikkoa hiiren villityyppisessä kohdun kudoksessa, joka ilmentää konstitutiivisesti Sm22:ta, mutta se oli voimakasta Sm22 -/-hiirten kohdun kudoksessa. Mutaatioanalyysi osoitti, että SM22:n N-terminaalinen kalponiinihomologinen domeeni, mutta ei aktiinia sitova domeeni, välitti MMP9:n tukahduttamista, luultavasti häiritsemällä ERK1- (MAPK3; 601795) ja ERK2- (MAPK1; 176948) signalointia. Nair ym. (2006) päättelivät, että SM22, jonka ilmentyminen on usein vähentynyt syövässä, säätelee MMP9:n ilmentymistä.

Muunnellun angiogeenisen mallin avulla Ardi ym. (2007) osoittivat, että ehjillä ihmisen neutrofiileillä, niiden rakeiden sisällöllä ja erityisesti neutrofiilien MMP9:llä oli voimakas proangiogeeninen aktiivisuus ilman TIMP1:tä.

Gong ym. (2008) havaitsivat, että Plg (173350) -/- hiirillä esiintyi heikentynyttä makrofagien transekstrasellulaarisen matriksin (ECM) migraatiota ja vähentynyttä Mmp9-aktivaatiota peritoniitin induktion jälkeen. Aktiivisen Mmp9:n injektio pelasti makrofagien migraation Plg -/-hiirissä. Makrofagien migraatio ja aneurysman muodostuminen vähenivät myös Plg -/-hiirillä, joille indusoitiin vatsa-aortan aneurysma (AAA). Aktiivisen Mmp9:n antaminen Plg -/- -hiirille edisti makrofagien infiltraatiota ja AAA:n kehittymistä. Gong ym. (2008) päättelivät, että PLG säätelee makrofagien migraatiota tulehduksessa MMP9:n aktivaation kautta, joka puolestaan säätelee makrofagien kykyä siirtyä ECM:n läpi.

Lausch et al. (2009) ehdottivat, että MMP13:n (600108) ja MMP9:n välillä on toiminnallinen yhteys endokondraalisessa luutumisessa MMP9-proteiinin heikentyneenä toimintana, joka johtuu suorasta inaktivaatiosta (resessiivisessä taudissa MMP9:n toimintakadosta johtuen), heikentynyt aktivoituminen (resessiivisessä taudissa, joka johtuu MMP13:n toimintakadosta) tai transkatalyyttinen hajoaminen (dominantissa taudissa, joka johtuu MMP13:n toimintakadosta), näyttää olevan yleinen myöhemmän vaiheen vaihe metafyysisen anadysplasian patogeneesissä (MANDP1, 602111; MANDP2, 613073).

Pathak ym. (2011) tutkivat IL1B:n (147720), MMP9:n, liukoisen IL1R2:n (147811) ja IL17:n (ks. 603149) ilmentymistä plasmassa ja perifeerisissä verisoluissa 47:llä potilaalla, joilla oli joko autoimmuunisairaus sisäkorvassa tai sensorineuraalinen kuulon heikkeneminen, joka oli todennäköisesti immunologista alkuperää ja joita hoidettiin kortikosteroideilla. He havaitsivat, että 18 kortikosteroidipotilasta, jotka eivät vastanneet kortikosteroidihoitoon, ilmaisi merkittävästi korkeampia IL1B- ja MMP9-pitoisuuksia, mutta ei IL17:ää tai liukoista IL1R2:ta, verrattuna kliinisesti reagoiviin potilaisiin. RT-PCR-analyysi osoitti, että kontrolliverisolujen käsittely IL1B:llä indusoi MMP9:n ilmentymistä. Hoito MMP9:n katalyyttisellä domeenilla ja deksametasonilla, mutta ei pelkällä MMP9:llä, indusoi vastavuoroisesti IL1B:n ilmentymistä. Solujen käsittely pelkällä deksametasonilla lisäsi IL1R2:n ilmentymistä soluissa ja plasmassa, ja IL1R2:n ilmentymistä lisäsi edelleen MMP9:n lisääminen. Vastaanottavissa potilassoluissa deksametasonihoito vähensi IL1B:n ja MMP9:n ilmentymistä, kun taas IL1B:n ilmentymistä pystyttiin vähentämään ei-reagoivissa soluissa vain käsittelemällä niitä liukoisella IL1R:n antagonistilla, anakinralla (IL1RN; 147679). Pathak et al. (2011) ehdottivat, että IL1B:n esto voi olla käyttökelpoinen hoito potilaille, joilla on autoimmuunisairaus sisäkorvassa tai sensorineuraalinen kuulonalenema ja jotka eivät reagoi kortikosteroideihin.

Metafyysinen anadysplasia 2

Lausch ym. (2009) tutkivat metafyysisen anadysplasian molekulaarista perustaa viidessä perheessä. Ei-verisukulaiselta pakistanilaisperheeltä löytyi homotsygootti mutaatio MMP9-geenissä (120361.0001); ks. MANDP2 (613073). Kolmessa muussa perheessä havaittiin heterotsygoottisia mutaatioita MMP13-geenissä (600108.0002 ja 600108.0003); ks. MANDP1 (602111). Lausch ym. (2009) havaitsivat, että resessiivinen MANDP (MANDP2) johtuu MMP9:n homotsygoottisesta toimintakyvyttömyydestä, kun taas dominoiva MANDP (MANDP1) johtuu missense-mutaatioista MMP13:n prodomainissa; nämä mutaatiot määräävät MMP13:n autoaktivoitumisen ja MMP13:n sekä MMP13:n että MMP9:n solunsisäisen degradoitumisen, mikä johtaa kaksinkertaiseen entsymaattiseen puutokseen. Viidennessä Lauschin ja muiden (2009) tutkimassa perheessä koehenkilöllä (potilas 11) oli homotsygoottinen missense-mutaatio MMP13-geenissä (H213N; 600108.0004). Bonafe et al. (2014) totesivat, että vaikka tällä marokkolaispojalla diagnosoitiin alun perin MANDP1:n resessiivinen muoto, hänellä voitiin jälkikäteen diagnosoida Spahrin tyyppinen metafyysinen dysplasia (MDST; 250400).

Assosiaatiotutkimukset

Zhang ym. (1999) osoittivat, että MMP9-geenin promoottorialueella olevalla polymorfismilla (-1562C-T) on toiminnallinen vaikutus transkriptioon ja että se on yhteydessä sepelvaltimotautipotilaiden ateroskleroosin vakavuuteen. Tämän innoittamana Zhang ja muut (1999) luetteloivat sekvenssivariantit MMP9-geenin 2,2 kilotavun promoottorisekvenssissä ja kaikissa 13 eksonissa (yhteensä 3,3 kilotavua). He tunnistivat yhteensä 10 variaatiokohtaa, 4 promoottorialueella, 5 koodaavalla alueella (joista 3 muutti koodattua aminohappoa) ja 1 3-kertaisessa siirtämättömässä sekvenssissä. Sekvenssitarkastelu viittasi siihen, että joillakin varianteilla olisi toiminnallinen vaikutus joko ilmentymistasoon tai entsymaattiseen aktiivisuuteen. Varianttien välillä havaittiin tiukka kytkentäepätasapaino koko geenin pituudelta, ja eri haplotyyppien frekvenssit määritettiin.

Es esitettiin, että matriksin metalloproteinaaseilla on merkitystä keuhkoemfyseeman patogeneesissä. MMP9 ja MMP12 (601046) muodostavat suurimman osan tupakoitsijoiden makrofageista peräisin olevasta elastaasiaktiivisuudesta. Minematsu ja muut (2001) tutkivat MMP9:n funktionaalisen polymorfismin, -1562C-T, ja keuhkoemfyseeman kehittymisen välistä yhteyttä 110 tupakoitsijalla ja 94 tupakoimattomalla Japanissa. T-alleelin frekvenssi oli korkeampi 45 tupakoitsijalla, joilla oli selvä empyseema rintakehän tietokonetomografiassa, kuin 65 tupakoitsijalla, joilla sitä ei ollut (0,244 vs. 0,123; p = 0,02). Tulokset viittasivat siihen, että MMP9:n polymorfismi toimii geneettisenä tekijänä tupakoinnin aiheuttaman keuhkoemfyseeman kehittymiselle.

Sekvensoimalla kaikki 13 MMP9:n eksonia ja liitännäisalueita 290 japanilaiselta atooppista astmaa sairastavalta japanilaiselta lapsipotilaalta ja 638 terveeltä japanilaiselta kontrollihenkilöltä Nakashima ym. (2006) tunnistivat 17 SNP:tä ja valitsivat niistä 5 assosiaatiotutkimuksiin. Merkittäviä yhteyksiä lasten atooppisen astman riskiin havaittiin intronissa 4 olevalla SNP:llä 2127G-T ja eksonissa 12 olevalla ei-synonyymisellä SNP:llä 5546G-A (arg668:sta gln:ksi; R668Q) (p 0,0032 ja 0,0016). Haplotyyppi, joka sisälsi 2127T:n ja 5546A:n, oli myös yhteydessä atopiaan (p 0,0053). Ihmisen normaalien keuhkoputkien epiteelisolujen käsittely osoitti, että poly(I:C) oli ainoa Tollin kaltaisen reseptorin (TLR; ks. 601194) agonisti, joka lisäsi MMP9:n ilmentymistä. Reportterianalyysi osoitti lisääntynyttä aktiivisuutta MMP9:n -1590C-T-promoottorin SNP:n kanssa, joka on vahvassa linkitysepätasapainossa 2127G-T:n kanssa. Nakashima et al. (2006) päättelivät, että MMP9:llä on tärkeä rooli astmassa.

Hirose ym. (2008) havaitsivat tapaus-kontrolli-assosiaatiotutkimuksessa, johon osallistui kaksi toisistaan riippumatonta japanilaista kohorttia, merkittävän yhteyden MMP9-geenin missense SNP:n (G279R; rs17576) ja lannerangan välilevytyrä (LDH; 603932) välillä. Myös THBS2-geenin introninen SNP (rs9406328; 188061.0001) oli vahvasti yhteydessä LDH:hon japanilaisessa väestössä, ja sillä oli yhdistelmävaikutus MMP9:n kanssa, sillä kertoimen suhde oli 3,03 genotyypille, joka oli homotsygoottinen molempien SNP:iden alttiusalleelien suhteen.

Vu ym. (1998) loivat alkion kantasolujen kohdennetulla häirinnällä homotsygoottisia hiiriä, joilla oli nollamutaatio MMP9/gelatinaasi B -geenissä. Näillä hiirillä oli epänormaali luuston kasvulevyn verisuonitus ja luutuminen. Vaikka hypertrofiset kondrosyytit kehittyivät normaalisti, apoptoosi, vaskularisaatio ja luutuminen viivästyivät, mikä johti kasvulevyn asteittaiseen pidentymiseen noin kahdeksankertaiseksi. Kolmen viikon kuluttua syntymän jälkeen poikkeava apoptoosi, vaskularisaatio ja luutuminen kompensoivat laajentuneen kasvulevyn uudelleenmuotoilun ja tuottivat lopulta normaalin näköisen aksiaalisen luuston. Villityyppisten luuydinsolujen siirto pelasti vaskularisaation ja luutumisen Mmp9-null-kasvulevyissä, mikä osoittaa, että näitä prosesseja välittävät luuydinperäiset Mmp9:ää ilmentävät solut, joita kutsutaan kondroklasteiksi. Mmp9-null-hiirten viljellyistä kasvulevyistä vapautui viiveellä angiogeneettistä aktivaattoria, mikä osoittaa, että tällä proteinaasilla on rooli angiogeneesin hallinnassa.

Dubois ym. (1999) tuottivat Mmp9-puutteellisia hiiriä korvaamalla katalyyttiset ja sinkkiä sitovat domeenit antisense-painotteisella neomysiiniresistenssigeenillä. He totesivat, että nuoret Mmp9 -/-hiiret olivat vastustuskykyisiä kokeellisen autoimmuunisen enkefalomyeliitin (EAE) induktiolle. Aikuiset Mmp9 -/-hiiret kehittivät EAE:n, mutta toisin kuin villityyppisillä hiirillä, niillä ei esiintynyt nekrotisoivia häntämuutoksia, joihin liittyi osteokartilaginaalisen kudoksen hyperplasiaa. Dubois ja muut (1999) päättelivät, että MMP9 osallistuu immuunijärjestelmän kehitykseen ja taipumukseen kehittää autoimmuunisairauksia.

Coussens ym. (2000) raportoivat, että transgeenisillä hiirillä, joilta puuttui Mmp9, esiintyi vähentynyttä keratinosyyttien hyperproliferaatiota kaikissa neoplastisissa vaiheissa ja invasiivisten kasvainten esiintyvyys väheni. Niissä karsinoomissa, jotka syntyivät ilman Mmp9:ää, keratinosyyttien erilaistuminen oli kuitenkin vähäisempää, mikä viittaa aggressiivisempaan ja korkeamman asteiseen kasvaimeen. MMP9 ilmentyy pääasiassa neutrofiileissä, makrofageissa ja syöttösoluissa eikä niinkään onkogeenipositiivisissa kasvainsoluissa. Kimeeriset hiiret, jotka ilmentävät Mmp9:ää vain hematopoieettista alkuperää olevissa soluissa ja jotka on tuotettu luuydinsiirrolla, palauttivat MMP9:stä riippuvaisen osuuden levyepiteelikarsinogeneesissä. Näin ollen tulehdussolut voivat olla mukana karsinogeneesissä.

Gu ym. (2002) raportoivat Mmp9:n aktivoituvan neuronaalisen typpioksidisyntaasin (NOS1; 163731) vaikutuksesta hiirimallissa, jossa oli aivojen iskemia. Iskeemisen aivokuoren immunokemiallinen analyysi aivohalvauksen jälkeen villityyppisillä eläimillä osoitti, että aktivoitu Mmp9 kolokalisoitui Nos1:n kanssa neuronien sisällä. Mmp9:n aktivoituminen estyi aivohalvauksen jälkeen Nos1-nolla-hiirillä tai NOS:n estäjällä hoidetuilla villityyppisillä hiirillä. Biokemiallinen analyysi ja massaspektrometria osoittivat, että NOS1 käynnistää MMP9:n aktivaation MMP9:n aktiivisessa kohdassa olevan Zn(2+)-koordinoivan kysteiinin S-nitrosylaation kautta. Lisähapetus aiheuttaa jäännöksen peruuttamattoman muuttumisen sulfiini- tai sulfonihapoksi. Gu ym. (2002) osoittivat, että aktivoitunut MMP9 johtaa hermosolujen kuolemaan. Viljeltyjen aivokuoren neuronien käsittely NOS1-aktivoidulla MMP9:llä lisäsi apoptoosia ja irtoamista viljelymaljasta. Esikäsittely MMP:n estäjällä esti neuronaalisen solukuoleman.

Luuydinsoluissa indusoitu MMP9 vapauttaa liukoista Kit-ligandia (KITLG; 184745), mikä mahdollistaa endoteelisten ja hematopoieettisten kantasolujen (HSC) siirtymisen rauhallisesta kapeikosta proliferatiiviseen kapeikkoon. Heissig ym. (2002) havaitsivat, että luuytimen ablaatio villityyppisissä Mmp9-hiirissä indusoi Sdf1:n (600835), joka sääteli Mmp9:n ilmentymistä ja aiheutti Kitlg:n irtoamisen ja Kit-positiivisten kantojen/progenitaattoreiden rekrytoitumisen (164920). Mmp9 -/-hiirillä Kitlg:n vapautuminen ja HSC:n liikkuvuus olivat heikentyneet, mikä johti hematopoieettisen toipumisen epäonnistumiseen ja lisääntyneeseen kuolleisuuteen, kun taas eksogeeninen Kitlg palautti hematopoieesin ja eloonjäämisen luuytimen poiston jälkeen. Kitlg:n vapautuminen Mmp9:n avulla mahdollisti luuytimen uudelleenasuttavien solujen siirtymisen sallivaan verisuonitilaan, mikä suosi erilaistumista ja kantasolujen/progeenisolupoolin palauttamista.

Tarkastelemalla Il13 (147683) -siirtogeenin vaikutuksia villityyppisiin hiiriin ja hiiriin, joilta puuttuu Mmp9 tai Mmp12, Lanone ym. (2002) totesivat, että IL13:n välittämä eosinofiilinen ja lymfosyyttinen tulehdus ja keuhkojen alveolaarinen uudelleenmuodostus, jota esiintyy astmassa (600807), keuhkoahtaumataudissa (COPD:ssä) (606963) ja interstitiaalisessa keuhkosairaudessa, on riippuvaista sekä MMP9:stä että MMP12:sta. Tulokset osoittivat, että MMP9 estää neutrofiilien kertymistä, mutta toisin kuin MMP12:lla, sillä ei ole vaikutusta eosinofiilien, makrofagien tai lymfosyyttien kertymiseen. Lisäksi IL13:n indusoiman MMP2:n (120360), MMP9:n, MMP13:n (600108) ja MMP14:n tuotannon todettiin olevan riippuvainen MMP12:sta.

Lee ym. (2003) havaitsivat hiiren aivojen endoteelisoluviljelmässä, että amyloidi-beeta-peptidi (APP; 104760) indusoi MMP9:n synteesiä, vapautumista ja aktivaatiota, mikä johti solunulkoisen matriisin lisääntyneeseen hajoamiseen. Siirtogeenisten hiirten aivoissa, jotka ilmentävät APP-mutaatiota, johon liittyy lisääntynyt amyloidikerrostuma, joka on samanlainen kuin aivojen amyloidiangiopatiassa (CAA) (ks. 105150), MMP9-immunoreaktiivisuutta havaittiin 79 prosentissa mikroverenvuotokohdista. Lee ym. (2003) päättelivät, että verisuonten MMP9-ekspressio, jonka amyloidi-beeta-laskeuma indusoi, voi vaikuttaa spontaanin aivoverenvuodon kehittymiseen CAA:ssa.

Gursoy-Ozdemir et al. (2004) indusoivat kortikaalisen leviämisdepression (CSD) villityyppisillä rotilla ja hiirillä sekä Mmp9-nolla-hiirillä. Villityyppisissä eläimissä he havaitsivat lisääntyneitä Mmp9-tasoja 3-6 tunnin kuluessa CSD:n ipsilateraalisella aivokuorella. Gelatinolyyttinen aktiivisuus ja plasman proteiinivuoto havaittiin 30 minuutin ja 3 tunnin kuluttua CSD:stä; molemmat estettiin metalloproteaasin estäjän injektiolla. Proteiinivuotoa ei havaittu Mmp9-nolla-hiirillä. Gursoy-Ozdemir et al. (2004) päättelivät, että voimakas hermosolu- ja gliadepolarisaatio käynnistää kaskadin, joka rikkoo veri-aivoesteen MMP9-riippuvaisen mekanismin kautta.

Käyttämällä villityyppisten ja Mmp9 -/- hiirten mesenteriaalisia vastusarterioita Su et al. (2006) havaitsivat, että Mmp2/Mmp9:n estäminen vähensi merkittävästi myogeenistä tonusta villityyppisissä, mutta ei Mmp9 -/- hiirissä. Enosin (NOS3; 163729) ilmentyminen lisääntyi myös Mmp9 -/- hiirissä. Enosin farmakologinen esto vähensi merkittävästi endoteelin vastetta leikkausrasitukselle, mikä oli voimakkaampaa Mmp9 -/- -vastusvastusvaltimoissa. Su ym. (2006) päättelivät, että MMP9:llä on selektiivinen vaikutus endoteelin toimintaan.

Taylor ym. (2006) raportoivat, että hiirikanta (C57BL/6), jolla oli suurempi resistenssi Mycobacterium tuberculosis -infektiota vastaan, ilmaisi suurempia määriä aktiivista Mmp9-proteiinia kuin herkkä kanta (CBA/J). He ehdottivat, että aktiivisen Mmp9:n ilmentyminen on saattanut helpottaa M. tuberculosis -bakteerin varhaista leviämistä, mikä liittyi Th1-tyypin immuniteetin induktioon ja suojaan C57BL/6-hiirissä. Mmp9:n estäminen laajakirjoisella inhibiittorilla vähensi varhaista leviämistä. Hiiret, joilta puuttui Mmp9 ja jotka olivat saaneet M. tuberculosis -tartunnan, kykenivät huonommin rekrytoimaan makrofageja keuhkoihin ja käynnistämään kudoksen uudelleenmuodostuksen, joka helpottaisi hyvin muodostuneiden granuloomien kehittymistä.

Chung ym. (2007) havaitsivat Fbn1 (134797)-puutteisten hiirten, Marfanin oireyhtymän (154700) mallin, aneurysmaattisessa aorttakudoksessa Mmp2:n ja Mmp9:n regulaatiota, johon liittyi vakava elastisten kuitujen pirstoutuminen ja hajoaminen. Supistumisvoima vasteena depolarisaatioon tai reseptoristimulaatioon oli 50-80 prosenttia pienempi aneurysmaattisessa rinta-aortassa verrattuna kontrolleihin, mutta alfa-sileän lihaksen aktiinin (ACTC1; 102540) ilmentyminen Marfan- ja villityyppisten hiirten aortassa ei eronnut merkittävästi. Chung ym. (2007) päättelivät, että MMP2 ja MMP9 säätäytyvät rinta-aortan aneurysman muodostumisen aikana Marfanin oireyhtymässä, ja että siitä johtuva kimmoisten kuitujen rappeutuminen, johon liittyy aortan supistumisen ja mekaanisten ominaisuuksien heikkeneminen, saattaa selittää rinta-aortan aneurysman patogeneesin.

Kawasaki ym. (2008) havaitsivat selkäydinliigaation aiheuttaman kroonisen neuropaattisen kivun hiirimallissa Mmp9:n nopean ja ohimenevän lisääntyneen ilmentymisen loukkaantuneissa selkäydinjuuren ganglionien primaarisissa sensorisissa neuroneissa. Mmp2:n ilmentyminen osoitti viivästynyttä vastetta selkäydinganglion satelliittisoluissa ja selkärangan astrosyyteissä. Mmp9:n paikallinen esto esti neuropaattisen kivun varhaisvaiheen ja Mmp2:n esto vaimensi neuropaattisen kivun myöhemmän vaiheen. Joko Mmp9:n tai Mmp2:n intratekaalinen anto aiheutti kipuoireita. Mmp9-null-hiirillä ei esiintynyt varhaisvaiheen mekaanista allodyniaa, mutta kipu kehittyi päivänä 10. Lisätutkimukset osoittivat, että kipu liittyi IL1B:n (147720) Mmp9:n ja Mmp2:n pilkkomiseen sekä mikroglian ja astrosyyttien aktivoitumiseen. Havainnot viittasivat neuropaattisen kivun ajalliseen mekanismiin.

Volkman ym. (2010) totesivat, että mykobakteerit ohjaavat varhaista granuloomanmuodostusta region of difference-1 (RD1) -lokuksensa kautta, joka koodaa Esat6-eritysjärjestelmä-1:tä (Esx1), joka koostuu ainakin 10 geenistä, mukaan lukien Esat6. Käyttämällä Mycobacterium marinum -bakteerin infektoimaa seeprakalaa tuberkuloottisen granulooman muodostumisen mallina Volkman ja muut (2010) osoittivat, että 6 kD:n Esat6-proteiini indusoi Mmp9:n tuotantoa infektoituneiden makrofagien naapurina olevissa epiteelisoluissa, mikä osoitettiin konfokaalimikroskopialla. Mmp9 tehostaa varhaisen granulooman muodostavien makrofagien rekrytointia, mikä infektion hillitsemisen sijaan mahdollistaa bakteerien määrän alkuvaiheen laajenemisen. Mycobacterium marinum, josta puuttuu RD1-lokus, ei onnistunut indusoimaan Mmp9:ää ja granuloomia. Mmp9-ekspression ohimenevä tyrmäys seeprakalassa vähensi granulooman muodostumista ja bakteeritaakkaa. Esat6:n injektio kaloihin, joista puuttuu makrofageja, johti myös epiteelisolujen Mmp9-tuotantoon Tnf 191160- ja Myd88 602170-riippumattomalla tavalla. Volkman et al. (2010) ehdottivat, että MMP9:n keskeyttäminen voi olla laajalti hyödyllistä erilaisten tulehdustilojen ja tuberkuloosin hoidossa. Agarwal ja Bishai (2010) totesivat, että Esat6:n kohdentaminen voisi olla antivirulenssistrategia, joka on analoginen antitoksiinihoidon kanssa, ja että MMP9:n esto voisi tuberkuloottisen aivokalvontulehduksen kortikosteroidihoidon tapaan (ks. Price ym. (2001)) lisätä antibioottihoitoa.