TEXT

Colagenazele de tip IV de 72 și 92 kD sunt membre ale unui grup de metaloproteinaze de zinc secretate care, la mamifere, degradează colagenii din matricea extracelulară. Alți membri ai acestui grup includ colagenaza interstițială (MMP1; 120353) și stromelizina (MMP3; 185250). Colageninaza de tip IV de 72 kD (MMP2 sau CLG4A; 120360) este secretată de fibroblastele cutanate normale, în timp ce colageninaza de 92 kD (CLG4B) este produsă de macrofagele și granulocitele alveolare normale. Colageninaza de tip IV de 92-kD este cunoscută și sub numele de gelatinaza 92-kD, colageninaza de tip V sau metaloproteinaza de matrice 9 (MMP9); a se vedea glosarul metaloproteinazelor de matrice furnizat de Nagase et al. (1992).

Atât CLG4A cât și CLG4B au 13 exoni și locații similare ale intronilor (Huhtala et al., 1991). Cei 13 exoni atât ai CLG4A cât și ai CLG4B sunt cu 3 mai mulți decât au fost găsiți la alți membri ai acestei familii de gene. Exonii suplimentari codifică aminoacizii din domeniul asemănător fibronectinei, care a fost găsit doar în colagenazele de tip IV de 72 și 92 kD.

Prin hibridizare cu ADN hibrid de celule somatice, Collier și colab. (1991) au demonstrat că atât CLG4A cât și CLG4B sunt situate pe cromozomul 16. Cu toate acestea, St Jean et al. (1995) au atribuit CLG4B la cromozomul 20. Aceștia au realizat o cartografiere de legătură a locusului CLG4B în 10 pedigree-uri de referință CEPH folosind o repetare polimorfă a dinucleotidelor în regiunea flancată de 5 prime a genei. St Jean et al. (1995) au observat scoruri lod cuprinse între 10,45 și 20,29 cu markeri care acoperă regiunea cromozomială 20q11.2-q13.1. Un sprijin suplimentar pentru atribuirea CLG4B la cromozomul 20 a fost furnizat de analiza hibrizilor de celule somatice om/rozător. Datorită structurilor lor genetice similare, este posibil ca clona de ADNc CLG4B utilizată în cartografierea la cromozomul 16 să se fi hibridizat cu CLG4A mai degrabă decât cu CLG4B pe cromozomul 20.

Linn et al. (1996) au reatribuit MMP9 (denumită de ei CLG4B) la cromozomul 20 pe baza a 3 linii diferite de dovezi: screening-ul unui panel de cartografiere a hibrizilor de celule somatice, hibridizarea in situ cu fluorescență și analiza legăturii folosind un polimorfism nou identificat. Aceștia au cartografiat, de asemenea, Clg4b de șoarece pe cromozomul 2 de șoarece, care nu are o homologie cunoscută cu cromozomul 16 uman, dar are regiuni mari de homologie cu cromozomul 20 uman.

Laterveer și colab. (1996) au demonstrat că interleukina-8 (IL8; 146930) induce mobilizarea rapidă a celulelor progenitoare hematopoietice (HPCs) din măduva osoasă a maimuțelor rhesus. Deoarece activarea neutrofilelor de către IL8 induce eliberarea de MMP9, care este implicată în degradarea moleculelor de matrice extracelulară, Opdenakker et al. (1998) și Pruijt et al. (1999) au emis ipoteza că eliberarea de MMP9 ar putea induce mobilizarea celulelor stem prin scindarea moleculelor de matrice la care sunt atașate celulele stem. Pruijt și colab. (1999) au arătat că mobilizarea celulelor HPC poate fi împiedicată prin pretratarea cu un anticorp inhibitor anti-gelatinază B, indicând că MMP9 este implicată ca mediator al mobilizării induse de IL8 a celulelor HPC. Van den Steen și colab. (2000) au arătat că scindarea N-terminală a IL8 mediată de MMP9 potențează activarea IL8 a neutrofilelor, măsurată prin creșterea calciului intracelular, secreția de MMP9 și chemotaxia neutrofilelor.

Yu și Stamenkovic (2000) au identificat o relație funcțională între receptorul de hialuronan CD44 (107269), MMP9 și factorul de creștere transformant-beta (TGFB; vezi 190180) în controlul remodelării țesutului asociat tumorii. Aceștia au arătat că mai multe izoforme ale CD44 exprimate pe celulele de carcinom mamar murin oferă receptori de andocare la suprafața celulară pentru MMP9 activă din punct de vedere proteolitic. Localizarea MMP9 la suprafața celulară este necesară pentru a promova invazia tumorală și angiogeneza. Expresia la suprafața celulară a MMP9 a stimulat formarea de tuburi capilare de către celulele endoteliale microvasculare bovine. Yu și Stamenkovic (2000) au demonstrat că MMP9 și MMP2 clivează proteolitic TGFB2 latent (190220), un mecanism necesar pentru a activa TGFB. Autorii au sugerat că activarea TGFB poate face parte din mecanismul prin care activitatea MMP9 induce sau promovează angiogeneza.

Utilizând teste de conversie a substratului, Opdenakker et al. (1991) și Gijbels et al. (1992) au detectat niveluri crescute de MMP9 în lichidul sinovial al pacienților cu artrită și, respectiv, în lichidul cerebrospinal al pacienților cu scleroză multiplă. Price et al. (2001) au detectat o concentrație semnificativ mai mare de MMP9 per leucocite în lichidul cefalorahidian de la pacienții adulți cu meningită tuberculoasă decât la pacienții cu meningită bacteriană sau virală. Studiile in vitro au indicat că nu este nevoie de bacili viabili pentru a stimula producția de MMP9. Spre deosebire de modificările expresiei MMP9, MMP2 și inhibitorul tisular al metaloproteinazei-1 (TIMP1; 305370) au fost exprimate în mod constitutiv, iar acesta din urmă nu s-a opus activității MMP9. Activitatea MMP9 ridicată a fost legată de pierderea cunoștinței, confuzie, leziuni neurologice focale și deces la pacienții cu meningită tuberculoasă.

Utilizând RT-PCR, zimografia cu gelatină și analiza Western blot, Kanbe și colab. (1999) au arătat că mastocitele umane cultivate au exprimat ARNm MMP9 în urma activării și că supranaturile de cultură au produs o proteină MMP9 de 92 kD cu activitate gelatinolitică. Analiza imunohistochimică a detectat MMP9 în mastocitele din pielea, plămânii și țesutul sinovial uman. Kanbe et al. (1999) au concluzionat că mastocitele produc MMP9, care ar putea contribui la degradarea și absorbția matricei extracelulare în procesul răspunsurilor alergice și nonalergice.

Utilizând un anticorp monoclonal pe o serie de secțiuni bine caracterizate, încorporate în parafină, de tumori hipofizare, Turner și colab. (2000) au investigat dacă expresia MMP9 joacă un rol în a permite angiogeneza și invazia de către diferite tipuri de tumori hipofizare. Aceștia au constatat că macroprolactinoamele invazive aveau o probabilitate semnificativ mai mare de a exprima MMP9 decât macroprolactinoamele neinvazive. Macroprolactinoamele invazive au prezentat o mai mare densitate de colorare a MMP9 decât tumorile neinvazive și glanda pituitară normală, sau între prolactinoamele de dimensiuni diferite. Expresia MMP9 a fost legată de comportamentul tumoral agresiv. Autorii au concluzionat că expresia MMP9 este prezentă în unele adenoame hipofizare invazive și recurente și în majoritatea carcinomului hipofizar. Deși mecanismele prin care expresia MMP9 influențează recurența și invazivitatea tumorală, precum și asocierea sa cu angiogeneza, au rămas de elucidat, aceste observații au sugerat că o viitoare strategie terapeutică potențială pentru unele tumori hipofizare ar putea fi administrarea unui inhibitor sintetic al MMP9.

Concentrațiile de MMP9 sunt crescute în lichidul de lavaj bronhoalveolar (BAL), sputa, bronhiile și serul subiecților astmatici în comparație cu indivizii normali. Utilizând bronhoprovocarea segmentară (SBP) și analiza ELISA a BAL de la subiecții alergici, Kelly și colab. (2000) au detectat o creștere a MMP9 la 48 de ore după SBP la pacienții provocați cu antigen în comparație cu pacienții provocați cu soluție salină. Inhibitorul TIMP1 a fost, de asemenea, crescut la toți subiecții, dar raportul dintre MMP9 și TIMP1 a fost semnificativ mai mare în grupul provocat cu antigen. Nu s-au constatat diferențe în ser. Analiza imunocitochimică a demonstrat expresia MMP9 în principal în neutrofile. Kelly și colab. (2000) au concluzionat că antigenul poate contribui nu numai la inflamație, ci și la eventuala remodelare a căilor respiratorii în astm.

Osman et al. (2002) au arătat că celulele dendritice (DC) mature produc mai multă MMP9 decât DC imature, facilitând migrarea lor inhibată de acidul hidroxaminic prin gel in vitro și, probabil, prin matricea extracelulară pentru a monitoriza mediul antigenic in vivo. Analiza RT-PCR a indicat că expresia crescută a MMP9 este corelată cu o scădere a TIMP1 și, în special, a TIMP2 (188825), în timp ce expresia TIMP3 (188826) este crescută. Autorii au concluzionat că echilibrul dintre MMP și TIMP determină capacitatea netă de migrare a DCs. Ei au propus ca TIMP3 să fie un marker pentru DC mature.

Ueda et al. (2002) au investigat expresia genetică și proteică a survivinei (603352) într-o boală benignă asemănătoare unei tumori, endometrioza, și le-au corelat cu apoptoza și fenotipul invaziv al țesuturilor endometriotice. Nivelurile de expresie genetică a survivinei, MMP2, MMP9 și MMP14 (600754) în 63 de țesuturi endometriotice pigmentate sau nepigmentate obținute chirurgical de la 35 de femei cu endometrioză au fost comparate cu cele din endometrul normal eutopic obținut de la 12 femei fără endometrioză. Nivelurile de expresie a ARNm al supraviețuirii, MMP2, MMP9 și MMP14 în leziunile pigmentate clinic agresive au fost semnificativ mai mari decât cele din endometrul eutopic normal, iar expresia genei supraviețuirii în leziunile pigmentate a fost, de asemenea, mai mare decât cea din leziunile nepigmentate (P mai mic de 0,05). A existat o corelație strânsă între nivelurile de expresie a genelor survivin și MMP2, MMP9 și MMP14 în 63 de țesuturi endometriotice examinate (P mai mic de 0,01). Autorii au concluzionat că reglarea ascendentă a survivinei și a MMP-urilor poate contribui în mod cooperativ la supraviețuirea și invazia endometriozei.

În urma exprimării forțate într-o linie celulară de fibrosarcom, Yan și colab. (2003) au descoperit că MTA1 (603526) reprimă expresia MMP9. MTA1 s-a legat direct de promotorul MMP9 și a reprimat expresia atât prin mecanisme dependente cât și independente de histone.

Wang et al. (2003) au demonstrat că activatorul de plasminogen tisular (TPA; 173370) stimulează MMP9 în cultura celulară și in vivo. Nivelurile de MMP9 au fost mai scăzute la șoarecii TPA knockout comparativ cu șoarecii de tip sălbatic după ischemia cerebrală focală. În celulele endoteliale microvasculare cerebrale umane, MMP9 a fost crescută atunci când s-a adăugat TPA recombinant. Interferența ARN a sugerat că acest răspuns a fost mediat de proteina legată de receptorul LDL (LRP1; 107770), care se leagă cu aviditate de TPA și posedă proprietăți de semnalizare.

Matsuyama et al. (2003) au măsurat nivelurile circulante de MMP2, MMP3 și MMP9 la 25 de pacienți cu arterită Takayasu (207600) și la 20 de controale sănătoase potrivite ca vârstă și sex. Nivelurile tuturor celor 3 metaloproteinaze au fost mai mari la pacienții cu boală activă decât la controale (p mai mic de 0,0001 pentru fiecare), iar nivelurile de MMP2 au rămas ridicate chiar și în remisiune. În schimb, o ameliorare a semnelor și simptomelor clinice a fost asociată cu o reducere marcată a nivelurilor circulante de MMP3 și MMP9 la toți pacienții (p mai mic de 0,05). Matsuyama et al. (2003) au concluzionat că MMP2 ar putea fi de ajutor în diagnosticarea arteritei Takayasu și că MMP3 și MMP9 ar putea fi utilizate ca markeri de activitate pentru această boală.

Într-un studiu efectuat pe 699 de participanți la Studiul Framingham care nu aveau antecedente de insuficiență cardiacă sau infarct miocardic și care au fost supuși unei ecocardiografii de rutină, Sundstrom et al. (2004) au constatat că nivelurile plasmatice detectabile de MMP9 au fost asociate cu creșterea dimensiunilor ventriculului stâng și creșterea grosimii peretelui la bărbați. Sundstrom et al. (2004) au sugerat că nivelul plasmatic al MMP9 poate fi un marker pentru degradarea matricei extracelulare cardiace, un proces implicat în remodelarea ventriculului stâng.

Utilizând o strategie de clonare a expresiei cu celule de fibrosarcom uman HT1080, Nair și colab. (2006) au identificat SM22 (TAGLN; 600818) ca fiind un regulator al expresiei MMP9. Expresia stabilă a SM22 în celulele HT1080 a reprimat expresia MMP9, în timp ce suprimarea SM22 prin ARN de interferență mică în fibroblastele pulmonare umane a sporit expresia MMP9 și activitatea enzimatică. Expresia Mmp9 a fost slabă în țesutul uterin de șoarece sălbatic, care exprimă constitutiv Sm22, dar a fost puternică în țesutul uterin de la șoarecii Sm22 -/-. Analiza mutațiilor a indicat că domeniul de homologie a calponinei N-terminal al SM22, dar nu și domeniul de legare a actinei, a mediat reprimarea MMP9, probabil prin interferența cu semnalizarea ERK1 (MAPK3; 601795) și ERK2 (MAPK1; 176948). Nair et al. (2006) au concluzionat că SM22, care prezintă adesea o expresie diminuată în cancer, reglează expresia MMP9.

Utilizând un model angiogenic modificat, Ardi et al. (2007) au demonstrat că neutrofilele umane intacte, conținutul lor de granule și, în mod specific, MMP9 neutrofilă au avut o puternică activitate proangiogenică în absența TIMP1.

Gong et al. (2008) au descoperit că șoarecii Plg (173350) -/- au prezentat o diminuare a migrației macrofagelor trans-matricea extracelulară (ECM) și o diminuare a activării Mmp9 în urma inducerii peritonitei. Injectarea de Mmp9 activ a salvat migrația macrofagelor la șoarecii Plg -/-. Migrația macrofagelor și formarea anevrismului au fost, de asemenea, reduse la șoarecii Plg -/- cărora li s-a indus anevrismul aortic abdominal (AAA). Administrarea de Mmp9 activ la șoarecii Plg -/- a favorizat infiltrarea macrofagelor și dezvoltarea AAA. Gong et al. (2008) au concluzionat că PLG reglează migrația macrofagelor în inflamație prin activarea MMP9, care, la rândul său, reglează capacitatea macrofagelor de a migra prin ECM.

Lausch et al. (2009) au sugerat că există o legătură funcțională între MMP13 (600108) și MMP9 în osificarea endocondrală, ca funcție afectată a proteinei MMP9, cauzată de inactivarea directă (în boala recesivă datorată pierderii funcției MMP9), activarea afectată (în boala recesivă cauzată de pierderea funcției MMP13) sau degradarea transcatalitică (în boala dominantă cauzată de câștigarea funcției MMP13) pare a fi o etapă comună în aval în patogeneza anadisplaziei metafizare (MANDP1, 602111; MANDP2, 613073).

Pathak et al. (2011) au studiat expresia în plasmă și în celulele din sângele periferic a IL1B (147720), MMP9, IL1R2 solubil (147811) și IL17 (vezi 603149) la 47 de pacienți cu o boală autoimună a urechii interne sau cu hipoacuzie neurosenzorială de origine probabil imunologică care au fost tratați cu corticosteroizi. Aceștia au constatat că 18 pacienți care nu răspund la corticosteroizi au exprimat niveluri semnificativ mai mari de IL1B și MMP9, dar nu IL17 sau IL1R2 solubil, comparativ cu pacienții care răspund clinic. Analiza RT-PCR a arătat că tratarea celulelor sanguine de control cu IL1B a indus expresia MMP9. Tratamentul cu domeniul catalitic al MMP9 plus dexametazonă, dar nu și cu MMP9 singur, a indus reciproc expresia IL1B. Tratamentul celulelor doar cu dexametazonă a crescut expresia IL1R2 în celule și în plasmă, iar expresia IL1R2 a crescut și mai mult odată cu adăugarea de MMP9. În celulele pacienților care răspund, tratamentul cu dexametazonă a redus expresia IL1B și MMP9, în timp ce expresia IL1B a putut fi redusă în celulele care nu răspund numai prin tratament cu anakinra, antagonistul solubil al IL1R (IL1RN; 147679). Pathak et al. (2011) au propus că blocarea IL1B poate fi o terapie viabilă pentru pacienții cu afecțiuni autoimune ale urechii interne sau hipoacuzie neurosenzorială care nu răspund la corticosteroizi.

Anadisplazia metafizară 2

Lausch et al. (2009) au investigat baza moleculară a anadisplaziei metafizare în 5 familii. La membrii afectați dintr-o familie pakistaneză neconsangvină, aceștia au identificat homozigozitatea pentru o mutație în gena MMP9 (120361.0001); a se vedea MANDP2 (613073). În alte 3 familii, au identificat mutații heterozigote în gena MMP13 (600108.0002 și 600108.0003); a se vedea MANDP1 (602111). Lausch et al. (2009) au descoperit că MANDP recesiv (MANDP2) este cauzat de pierderea homozigotă a funcției MMP9, în timp ce MANDP dominant (MANDP1) este cauzat de mutații missense în prodomeniul MMP13; aceste mutații determină autoactivarea MMP13 și degradarea intracelulară atât a MMP13, cât și a MMP9, ducând la o dublă deficiență enzimatică. În cea de-a cincea familie studiată de Lausch et al. (2009), probandul (pacientul 11) era homozigot pentru o mutație missense în gena MMP13 (H213N; 600108.0004). Bonafe et al. (2014) au afirmat că, deși acest băiat marocan a fost diagnosticat inițial ca având o formă recesivă de MANDP1, el ar putea fi diagnosticat retrospectiv cu tipul Spahr de displazie metafizară (MDST; 250400).

Studii de asociere

Zhang et al. (1999) au arătat că un polimorfism (-1562C-T) în regiunea promotoare a genei MMP9 are un efect funcțional asupra transcripției și este asociat cu severitatea aterosclerozei la pacienții cu boală coronariană. Stimulați de acest lucru, Zhang et al. (1999) au catalogat variantele de secvență în secvența promotoare de 2,2 kb și în toți cei 13 exoni (totalizând 3,3 kb) ai genei MMP9. Aceștia au identificat un total de 10 situsuri variabile, 4 în regiunea promotoare, 5 în regiunea de codificare (dintre care 3 modificau aminoacidul codificat) și 1 în secvența 3-prime netranslatată. Inspecția secvenței a sugerat că unele dintre variante ar avea un impact funcțional fie asupra nivelului de expresie, fie asupra activității enzimatice. A fost detectat un dezechilibru de legătură strâns între variante pe întreaga lungime a genei și au fost determinate frecvențele diferitelor haplotipuri.

S-a sugerat că metaloproteinazele matriciale joacă roluri în patogeneza emfizemului pulmonar. MMP9 și MMP12 (601046) reprezintă cea mai mare parte a activității de elastază derivată de la macrofage la fumători. Minematsu et al. (2001) au studiat asocierea dintre un polimorfism funcțional al MMP9, -1562C-T, și dezvoltarea emfizemului pulmonar la 110 fumători și 94 de nefumători din Japonia. Frecvența alelei T a fost mai mare la 45 de fumători cu emfizem distinct pe tomografiile toracice decât la 65 de fumători fără emfizem (0,244 vs. 0,123; p = 0,02). Rezultatele au sugerat că polimorfismul MMP9 acționează ca un factor genetic pentru dezvoltarea emfizemului pulmonar indus de fumat.

Prin secvențierea tuturor celor 13 exoni MMP9 și a regiunilor flancate la 290 de pacienți japonezi cu astm atopic pediatric și 638 de controale japoneze sănătoase, Nakashima et al. (2006) au identificat 17 SNP și au selectat 5 dintre acestea pentru studii de asociere. Asocieri semnificative cu riscul de astm atopic pediatric au fost găsite pentru un SNP 2127G-T în intronul 4 și un SNP nesinonimic, 5546G-A (de la arg668 la gln; R668Q), în exonul 12 (p de 0,0032 și, respectiv, 0,0016). Haplotipul care conține 2127T și 5546A a fost, de asemenea, asociat cu atopia (p de 0,0053). Tratamentul celulelor epiteliale bronșice umane normale a arătat că poli(I:C) a fost singurul agonist al receptorului Toll-like (TLR; a se vedea 601194) care a sporit expresia MMP9. Analiza Reporter a arătat o activitate crescută cu SNP-ul promotor MMP9 -1590C-T, care se află în dezechilibru puternic de legătură cu 2127G-T. Nakashima et al. (2006) au concluzionat că MMP9 are un rol important în astm.

Într-un studiu de asociere caz-control care a implicat 2 cohorte japoneze independente, Hirose et al. (2008) au găsit o asociere semnificativă între un SNP cu sens greșit în gena MMP9 (G279R; rs17576) și hernia de disc lombar (LDH; 603932). Un SNP intronic în gena THBS2 (rs9406328; 188061.0001) a fost, de asemenea, puternic asociat cu LDH în populația japoneză și a prezentat un efect combinatoriu cu MMP9, cu un odds ratio de 3,03 pentru genotipul homozigot pentru alelele de susceptibilitate ale ambelor SNP-uri.

Prin întrerupere țintită în celulele stem embrionare, Vu et al. (1998) au creat șoareci homozigoți cu o mutație nulă în gena MMP9/gelatinază B. Acești șoareci au prezentat un model anormal de vascularizare și osificare a plăcii de creștere a scheletului. Deși condrocitele hipertrofice s-au dezvoltat în mod normal, apoptoza, vascularizarea și osificarea au fost întârziate, ceea ce a dus la o alungire progresivă a plăcii de creștere de aproximativ 8 ori mai mare decât cea normală. După 3 săptămâni postnatale, apoptoza, vascularizația și osificarea aberante au compensat pentru a remodela placa de creștere mărită și, în cele din urmă, au produs un schelet axial cu aspect normal. Transplantul de celule de măduvă osoasă de tip sălbatic a salvat vascularizarea și osificarea în plăcile de creștere Mmp9-null, ceea ce indică faptul că aceste procese sunt mediate de celulele de origine medulară care exprimă Mmp9, denumite condroclaste. Plăcile de creștere de la șoarecii Mmp9-null în cultură au prezentat o eliberare întârziată a unui activator angiogenic, stabilind un rol al acestei proteinaze în controlul angiogenezei.

Dubois și colab. (1999) au generat șoareci cu deficit de Mmp9 prin înlocuirea domeniilor catalitic și de legare a zincului cu o genă de rezistență la neomicină orientată antisens. Aceștia au determinat că șoarecii tineri Mmp9 -/- au fost rezistenți la inducerea encefalomielitei autoimune experimentale (EAE). Șoarecii adulți Mmp9 -/- au dezvoltat EAE, dar, spre deosebire de șoarecii de tip sălbatic, aceștia nu au prezentat leziuni necrozante ale cozii cu hiperplazie a țesutului osteocartilaginos. Dubois și colab. (1999) au concluzionat că MMP9 este implicată în dezvoltarea sistemului imunitar și în propensiunea de a dezvolta boli autoimune.

Coussens et al. (2000) au raportat că șoarecii transgenici lipsiți de Mmp9 au prezentat o hiperproliferare redusă a keratinocitelor în toate stadiile neoplazice și o incidență redusă a tumorilor invazive. Cu toate acestea, acele carcinoame care au apărut în absența lui Mmp9 au prezentat o pierdere mai mare de diferențiere a keratinocitelor, ceea ce indică o tumoră mai agresivă și de grad mai înalt. MMP9 este exprimată cu precădere în neutrofile, macrofage și mastocite, mai degrabă decât în celulele neoplazice oncogene-pozitive. Șoarecii chimeri care exprimă Mmp9 numai în celulele de origine hematopoietică, produse prin transplant de măduvă osoasă, au reconstituit contribuțiile dependente de MMP9 la carcinogeneza scuamoasă. Astfel, celulele inflamatorii pot fi coconspiratori în carcinogeneză.

Gu et al. (2002) au raportat activarea Mmp9 de către sinteza neuronală a oxidului nitric (NOS1; 163731) într-un model de șoarece de ischemie cerebrală. Analiza imunochimică a cortexului ischemic în urma accidentului vascular cerebral la animalele de tip sălbatic a arătat că Mmp9 activat s-a colocalizat cu Nos1 în interiorul neuronilor. Activarea Mmp9 a fost abrogată după accidentul vascular cerebral la șoarecii Nos1 null sau la șoarecii wildtype tratați cu un inhibitor NOS. Analiza biochimică și spectrometria de masă au arătat că activarea MMP9 este inițiată de NOS1 prin S-nitrozilarea cisteinei coordonatoare de Zn(2+) din cadrul situsului activ al MMP9. Oxidarea ulterioară determină modificarea ireversibilă a reziduului în acid sulfinic sau sulfonic. Gu et al. (2002) au demonstrat că MMP9 activată duce la moartea celulelor neuronale. Tratarea neuronilor cerebrocorticali cultivați cu MMP9 activată de NOS1 a crescut apoptoza și detașarea de pe vasul de cultură. Tratarea prealabilă cu un inhibitor al MMP a blocat moartea celulelor neuronale.

MMP9, indusă în celulele din măduva osoasă, eliberează ligandul solubil Kit (KITLG; 184745), permițând transferul celulelor stem endoteliale și hematopoietice (HSC) din nișa quiescentă în cea proliferativă. Heissig și colab. (2002) au descoperit că ablația măduvei osoase la șoarecii Mmp9 de tip sălbatic a indus Sdf1 (600835), care a crescut expresia Mmp9 și a cauzat eliberarea de Kitlg și recrutarea de celule stem/progenitoare Kit (164920) pozitive. La șoarecii Mmp9 -/-, eliberarea de Kitlg și motilitatea HSC au fost afectate, ceea ce a dus la eșecul recuperării hematopoietice și la creșterea mortalității, în timp ce Kitlg exogen a restabilit hematopoieza și supraviețuirea după ablația măduvei osoase. Eliberarea Kitlg de către Mmp9 a permis celulelor de repopulare a măduvei osoase să se transloce într-o nișă vasculară permisivă, favorizând diferențierea și reconstituirea rezervei de celule stem/progenitoare.

Analizând efectele unei transgene Il13 (147683) asupra șoarecilor sălbatici și a șoarecilor cărora le lipsește Mmp9 sau Mmp12, Lanone et al. (2002) au determinat că inflamația eozinofilă și limfocitică mediată de IL13 și remodelarea alveolară în plămân care apare în astm (600807), BPOC (606963) și boala pulmonară interstițială depinde atât de mecanismele MMP9, cât și de MMP12. Rezultatele au indicat că MMP9 inhibă acumularea de neutrofile, dar, spre deosebire de MMP12, nu are niciun efect asupra acumulării de eozinofile, macrofage sau limfocite. În plus, s-a constatat că producția de MMP2 (120360), MMP9, MMP13 (600108) și MMP14 indusă de IL13 este dependentă de MMP12.

Într-o cultură de celule endoteliale cerebrale murine, Lee et al. (2003) au descoperit că peptida beta amiloidă (APP; 104760) a indus sinteza, eliberarea și activarea MMP9, ceea ce a dus la o degradare crescută a matricei extracelulare. În creierul șoarecilor transgenici care exprimă o mutație APP asociată cu o depunere crescută de amiloid, similară cu cea întâlnită în angiopatia amiloidă cerebrală (CAA) (a se vedea 105150), imunoreactivitatea MMP9 a fost detectată la 79% din locurile de microhemoragie. Lee et al. (2003) au concluzionat că expresia vasculară a MMP9, indusă de depunerea de beta-amiloid, poate contribui la dezvoltarea hemoragiei intracerebrale spontane în CAA.

Gursoy-Ozdemir și colab. (2004) au indus depresia de răspândire corticală (CSD) la șobolani și șoareci de tip sălbatic și la șoareci Mmp9 null. La animalele de tip sălbatic, ei au găsit niveluri crescute de Mmp9 în decurs de 3 până la 6 ore în cortexul ipsilateral la CSD. Activitatea gelatinolitică și scurgerile de proteine plasmatice au fost detectate la 30 de minute și, respectiv, la 3 ore după CSD; ambele au fost suprimate prin injectarea unui inhibitor de metaloprotează. Scurgerile de proteine nu au fost detectate la șoarecii Mmp9 null. Gursoy-Ozdemir et al. (2004) au concluzionat că depolarizarea neuronală și glială intensă inițiază o cascadă care întrerupe bariera hematoencefalică printr-un mecanism dependent de MMP9.

Utilizând artere de rezistență mezenterică de la șoareci de tip sălbatic și Mmp9 -/-, Su et al. (2006) au descoperit că inhibarea Mmp2/Mmp9 a scăzut semnificativ tonusul miogen la șoarecii de tip sălbatic, dar nu și la șoarecii Mmp9 -/-. Expresia Enos (NOS3; 163729) a fost, de asemenea, crescută la șoarecii Mmp9 -/-. Inhibarea farmacologică a Enos a scăzut semnificativ răspunsul endoteliului la stresul de forfecare, care a fost mai pronunțat în arterele de rezistență Mmp9 -/-. Su et al. (2006) au concluzionat că MMP9 are un efect selectiv asupra funcției endoteliului.

Taylor et al. (2006) au raportat că o tulpină de șoareci (C57BL/6) cu o rezistență mai mare la infecția cu Mycobacterium tuberculosis a exprimat niveluri mai mari de proteină Mmp9 activă decât o tulpină sensibilă (CBA/J). Aceștia au sugerat că este posibil ca expresia Mmp9 activă să fi facilitat diseminarea timpurie a M. tuberculosis, care a fost asociată cu inducerea imunității de tip Th1 și a protecției la șoarecii C57BL/6. Blocarea Mmp9 cu un inhibitor cu spectru larg a redus diseminarea timpurie. Șoarecii lipsiți de Mmp9 și infectați cu M. tuberculosis au fost mai puțin capabili să recruteze macrofage în plămâni și să inițieze remodelarea țesuturilor care ar facilita dezvoltarea de granuloame bine formate.

În țesutul aortic anevrismal de la șoareci cu deficit de Fbn1 (134797), un model al sindromului Marfan (154700), Chung et al. (2007) au găsit o creștere a Mmp2 și Mmp9, însoțită de o fragmentare și degradare severă a fibrelor elastice. Forța contractilă ca răspuns la depolarizare sau la stimularea receptorilor a fost cu 50 până la 80% mai mică în aorta toracică anevrismală în comparație cu martorii, dar expresia alfa-actinei musculare netede (ACTC1; 102540) în aorta șoarecilor Marfan și a șoarecilor de tip sălbatic nu a fost semnificativ diferită. Chung et al. (2007) au concluzionat că MMP2 și MMP9 sunt suprareglementate în timpul formării anevrismului aortic toracic în sindromul Marfan și că degenerarea fibrelor elastice rezultată, cu deteriorarea contracției aortice și a proprietăților mecanice, ar putea explica patogeneza anevrismului aortic toracic.

Într-un model de șoarece de durere neuropată cronică indusă prin ligatura măduvei spinării, Kawasaki et al. (2008) au descoperit o expresie crescută rapidă și tranzitorie a Mmp9 în neuronii senzoriali primari ai ganglionului rădăcinii dorsale lezate. Creșterea expresiei Mmp2 a prezentat un răspuns întârziat în celulele satelit ale ganglionului rădăcinii dorsale și în astrocitele spinale. Inhibarea locală a Mmp9 a inhibat faza timpurie a durerii neuropatice și inhibarea Mmp2 a suprimat faza ulterioară a durerii neuropatice. Administrarea intratecală fie a Mmp9, fie a Mmp2 a produs simptome de durere. Șoarecii Mmp9-null nu au prezentat alodinia mecanică în faza timpurie, dar durerea a apărut în ziua 10. Studii suplimentare au indicat că durerea a fost asociată cu scindarea de către Mmp9 și Mmp2 a IL1B (147720), precum și cu activarea microgliilor și a astrocitelor. Constatările au indicat un mecanism temporal pentru durerea neuropatică.

Volkman et al. (2010) au observat că micobacteriile direcționează formarea timpurie a granulomului prin intermediul locusului lor de regiune de diferență-1 (RD1) care codifică sistemul de secreție Esat6-1 (Esx1), care constă din cel puțin 10 gene, inclusiv Esat6. Utilizând peștele zebră infectat cu Mycobacterium marinum ca model de formare a granulomului tuberculos, Volkman și colab. (2010) au arătat că proteina Esat6 de 6 kD a indus producția de Mmp9 de către celulele epiteliale vecine macrofagelor infectate, așa cum a fost demonstrat prin microscopie confocală. Mmp9 sporește recrutarea macrofagelor care formează un granulom timpuriu, care, în loc să limiteze infecția, permite extinderea inițială a numărului de bacterii. Mycobacterium marinum lipsit de locusul RD1 nu a reușit să inducă Mmp9 și granuloame. Reducerea tranzitorie a expresiei Mmp9 la peștele zebră a redus formarea granulomului și încărcătura bacteriană. Injectarea de Esat6 în pești lipsiți de macrofage a dus, de asemenea, la producerea de Mmp9 de către celulele epiteliale într-un mod independent de Tnf 191160 și Myd88 602170. Volkman et al. (2010) au propus că interceptarea MMP9 poate fi în general utilă în tratarea unei varietăți de afecțiuni inflamatorii și a tuberculozei. Agarwal și Bishai (2010) au observat că direcționarea Esat6 ar putea fi o strategie antivirulență analogă cu terapia cu antitoxine și că inhibarea MMP9, ca și tratamentul cu corticosteroizi al meningitei tuberculoase [a se vedea Price et al. (2001)], ar putea spori tratamentul cu antibiotice.