матриксні металлопротеінази (MMPs) відносяться до сімейства позаклітинних протеїназ і грають важливу роль в фізіологічних і патологічних процесах, таких як ембріогенез, репарація тканин, неоангіогенез, в процесах пухлинної трансформації і метастазування при різних злоякісних захворюваннях. Інгібітори цих ферментів застосовуються в якості терапевтичних засобів в ревматології, онкології, неврології, кардіології та гінекології. У статті представлений огляд літератури з основних властивостей і біологічної ролі MMPs, наведено класифікацію, а також основні механізми регуляції активності цих ензимів.

Анотація наукової статті з фундаментальної медицини, автор наукової роботи - Ярмолинецький Марія Ігорівна, Молотков Арсеній Сергійович, Денисова Валентина Михайлівна


Matrix metaloproteinases and inhibitors: clasification, mechanism of action

Matrix metalloproteinases (MMPs) belong to family of extracellular proteases and play critical role in different physiological and pathological processes, embryogenesis, tissue reparation, neoangiogenesis, tumor transformation and metastastatic process and in different diseases. Inhibitors of these enzymes are used as therapeutic methods in rheumatology, oncology, neurology, cardiology and gynaecology. This article represents review of fundamental functions and biological role of MMPs, basic activity regulation mechanisms of these enzymes, classification is given.


Область наук:

  • фундаментальна медицина

  • Рік видавництва: 2012


    Журнал: Журнал акушерства і жіночих хвороб


    Наукова стаття на тему 'матриксного металлопротеінази і інгібітори: класифікація, механізм дії'

    Текст наукової роботи на тему «матриксного металлопротеінази і інгібітори: класифікація, механізм дії»

    ?© М. І. Ярмолинецький,

    А. С. Молотков, В. М. Денисова

    НДІ акушерства і гінекології ім. Д. О. Отта СЗО РАМН

    Матриксних металлопротеінази І ІНГІБІТОРИ:

    КЛАСИФІКАЦІЯ, МЕХАНІЗМ ДІЇ

    УДК: 612.017 + 577.1

    | Матриксного металлопротеінази (MMPs) відносяться до сімейства позаклітинних протеїназ і грають важливу роль в фізіологічних і патологічних процесах, таких як ембріогенез, репарація тканин, неоангіогенез, в процесах пухлинної трансформації і метастазування при різних злоякісних захворюваннях. Інгібітори цих ферментів застосовуються в якості терапевтичних засобів в ревматології, онкології, неврології, кардіології та гінекології. У статті представлений огляд літератури з основних властивостей і біологічної ролі MMPs, наведено класифікацію, а також основні механізми регуляції активності цих ензимів.

    | Ключові слова: металлопротеінази; інгібітори металопротеїназ; біологічна роль.

    Вивчення молекулярних аспектів різних фізіологічних і патологічних процесів з наступною розробкою патогенетично обґрунтованих методів терапії, безсумнівно, є актуальним завданням сучасної медицини. Особливий інтерес представляють дослідження системи протеолітичних ферментів, зокрема сімейства матриксних металопротеїназ (Matrix metalloproteinases, MMPs) і їх інгібіторів. Визначення особливостей функціонування та регуляції цих ферментів при різних захворюваннях дозволить не тільки розширити уявлення про патогенез, але також обґрунтувати і впровадити в практичну медицину нові методи лікування.

    ВИЗНАЧЕННЯ, КЛАСИФІКАЦІЯ

    Матриксних металлопротеінази - сімейство позаклітинних протеїназ. Свою назву MMPs отримали за здатність специфічно гідролізувати основні білки позаклітинного матриксу; відносяться до сімейства цинкових металопротеїназ, так як містять в активному центрі Zn2 [4].

    Відомо, що MMPs грають центральну роль в обміні білків сполучної тканини, в процесах нормального розвитку і ремо-делірованія клітинного матриксу, ембріогенезі, репарації тканин, неоангіогенез, а також в процесах пухлинної трансформації і метастазування. Активно вивчається роль MMPs при ревматоїдних артритах, остеоартриту, ендометріозі, аневризмах аорти, периодонтитах, аутоімунних ураженнях шкіри, атероматозі, виразкоутворення.

    Всі члени сімейства мають спільні характерні риси [6, 54]:

    1. Чи належать до кальцій залежним протеїназ, відзначено зниження-ються хелатними агентами.

    2. Каталітичний домен всіх MMPs містить однаковий мотив, в якому три залишку гістидину пов'язують атом цинку в активному центрі.

    3. Гідролізують один або кілька компонентів матриксу і базальних мембран.

    4. секретується у вигляді проферментов (про-MMPs), пропеп-тідний домен містить консервативну послідовність, яка відповідає за активацію про- MMPs.

    5. Мають подібною доменною структурою.

    6. профермент активуються поруч протеїназ, тіолмоді-фіцірующімі агентами і хаотропнимі реагентами.

    7. відзначено зниження специфічними тканинними інгібіторами.

    8. Послідовності ДНК всіх MMPs мають високу ступінь гомології з ДНК колагенази.

    9. промоторних ділянки генів містять кілька подібних регуляторних послідовностей [8].

    Визначено, що базова структура MMPs складається з наступних гомологічних доменів: 1) сигнальний пептид, який веде до секреторному колії чи колії вставки в плазматичну

    Таблиця 1

    інгібітори ароматази

    Група Номер ММР Повна назва Субстрат

    Колагенази 1 Інтерстиційна коллагеназа Колаген I, II, III, VII, X типів

    8 Нейтрофільна коллагеназа Колаген I, II, III, VII, X типів

    13 Коллагеназа Колагени (I, II і III, IV, IX, X і XIV), желатин, активатор плазміногену-2, аггрекан, перлекана, великий тенасцін-С і фибронектин, стеонектін, MMP-9

    Желатинази 2 желатинази А, Коллагеназа IV типу Колаген I, IV, V, X типів, желатин, Ламін V

    9 желатинази В Колаген I, IV, V, X типів, желатин

    Стромеліезіни 3 Стромілезін 1 Желатин, Ламін, проММР-1, протеоглікани, колаген III, IV, V, IX, X типів десмоплакін, Е-кадгерінов

    10 Стромілезін 2 Желатин, ламінін, про-ММР-1, протеоглікани, колаген III, IV, V, IX, X типів

    11 Стромілезін 3 А1-антипротеаз, а1-антитрипсин, казеїн, IGF-зв'язуючий білок-1

    Мембрано-пов'язані матриксних металлопротеінази 14 МТ1-ММР Про-MMP ^, желатин, колаген

    15 МТ2-ММР Про-MMP ^, фибронектин, великий тенасцін-С, ентактін, ламінін, аггрекан, перлекана, GST-TNF

    16 МТ3-ММР Про-MMP ^, колаген III, желатин, казеїн; фибронектин

    17 МТ4-ММР Про-ММР-2

    24 MT5-MMP ?

    25 MT6-MMP ?

    Некласифіковані матриксних металлопротеінази 7 Матрілізін Желатин, про-MMP- !, фибронектин, еластин

    12 Металлоеластаза еластин, колаген IV; желатин, еластин і k-еластин, казеїн, а 1-антитрипсин, фибронектин, вітронектину, ламінін, ентактін, протеогликан, GST-TNF, MBP; фібриноген, фібрин, плазминоген

    18/19 RASI-1 колаген IV типу, у2-ланцюга ламініну 5, нідоген-1, велика изоформа тенансціна-С, фибронектин, олігомерного матриксний протеїн хряща (COMP) і аггрекан, IGFBP-3

    20 Енамелізін Амелогенін

    21 X-MMP ?

    23A CA-MMP ?

    23B - ?

    27 MMP-22, C-MMP ?

    28 Епілізін Білки нервової тканини, NCAM-1, NRG1

    мембрану; 2) продомен, який підтримує латентний стан ферменту шляхом зв'язування активного сайту з цинком, роблячи фермент недоступним для субстрату; 3) цинк-якому каталітичний домен; 4) гемопексіновий домен, який опосередковує взаємодії з субстратом і підтримує специфічність ферментів; 5) шарнірну область, яка пов'язує каталітичний і гемопексіновий домени [10].

    Відомо, що в найменшій за розміром метал-лопротеіназе, ММР7, або матрілізіне, відсутня гемопексіновий домен, що відображає її субстратне специфічність. Додаткові структурні домени або субстратні специфічності привели до підрозділу ММРs на підгрупи. ММРs мембранного типу, або мембрано-зв'язані MMPs, містять додатковий 20-амінокислотний трансмембранний домен і маленький цитоплазмі-ний домен (ММР14, ММР15, ММР16, і ММР24) або глікозілфосфатіділ-інозітоловую зв'язку

    (ММР17 і ММР25), яка прикріплює ці ферменти на поверхні клітини. ММР2 і ММР9 (що відносяться до желатинази на підставі їх субстратного переваги) містять фибронектин-подібний повторний домен, який сприяє їх зв'язування з субстратом [10].

    В даний час в літературі описано близько 30 MMPs. Як зазначалося вище, все сімейство білків володіє деякими загальними характерними рисами. У той же час на підставі даних щодо структурної організації і субстратної специфічності в сімействі ММPs виділені підродини [31; 9; 4; 21; 35; 38; 54]:

    У таблиці наведено класифікацію ММPs, що об'єднує їх на основі субстратної специфічності в п'ять підгруп, яка є кілька довільною, так як справжні фізіологічні субстрати для деяких ММPs в даний час до кінця не визначені (відзначені в таблиці знаком). Проте, можна виділити

    групу коллагеназ, гідролізується интерстици-альні колаген I, II і III типів і групу желатинази, гидролизующих колаген IV типу. Представники цих підродин ініціюють інвазивні процеси, так як базальні мембрани складаються з колагену IV типу, а позаклітинний матрикс представлений в основному фібрилярні колагену I-III типів. Стромелізіна гидролизуют протеоглікани і цілий ряд адгезивних білків, мембрано-зв'язані MMPs беруть участь в активації проММР-2 і можуть розкладати колаген. Група некласифікованих MMPs найменш вивчена, деякі її представники можуть розщеплювати еластин. Таким чином, MMPs здатні специфічно гідролізувати основні компоненти матриксу: колаген, желатин, лами-нин, протеоглікани і еластин, а також адгезивні та інші білки сполучної тканини [4].

    Матриксних металлопротеінази-1 (MMP-1)

    MMP-1 (також відома як інтерстиціальна коллагеназа, коллагеназа хребта, фібробла-стов і коллагеназа I) синтезується фібробластами, хондроцітамі, макрофагами, кератиноцитами, ен-дотеліальнимі клітинами і остеобластами. Синтез MMP-1 стимулюється різними агентами, наприклад, епідермальний чинником зростання, цитокина-ми і фактором некрозу пухлин - альфа (TNF-a), а також хімічними сполуками, такими як цАMФ і ефірами форбол. MMP-1 відзначено зниження-ється тканинними игибиторами металопротеїназ (Tissue inhibitors of metalloproteinases - TIMP-1 і -2), а також А2-макроглобуліном. MMP-1 бере участь у деградації колагену і, отже, в процесі ремоделювання позаклітинного матрік-са. Підвищений рівень MMP-1 визначають при таких захворюваннях, як ревматоїдний артрит, сході-оартріт, різні пухлини, виразка рогівки, запальні захворювання кишечника, атеросклероз, аневризма і стеноз аорти, зовнішній гениталь-ний ендометріоз і аденоміоз [5]. До того ж MMP-1 може також розщеплювати інші субстрати: казеїн, желатин, ентактін і лінкпротеін хряща. Відомо, що значну активність MMP-1 виявляє в мікрооточенні ран, де продукується фибро-бластів, макрофагами і іншими клітинами грануляційної тканини. Є дані про підвищений рівень експресії MMP-1 в клітинах гладеньких м'язів судин при атеросклерозі [32]. Рівень MMP-1 при різних патологічних станах є найбільш часто вивчаються. Все серинові протеї-називаються (калікреїн, трипсин, еластаза нейтрофілів, катепсини G, тріптаза і химазой плазми), оцінені в дослідженні W. Brian Saunders і співавторів, викликали активацію MMP-1, яка приводила до редукції капілярної стінки [34]. Важливо зауважити, що MMP-1, яка є центральною за важливістю для

    феномена регресії капілярних трубок, описаного в цьому дослідженні, також регулює редукцію залоз ендометрія в ході менструального циклу. В цьому випадку регресія як ендометріальною, так і судинної тканин корелює з максимальною експресією MMP-1. Це передбачає залучення MMP-1 в якості ключового фактора регресії тканин у людини. MMP-1 проявляє свою активність, впливаючи на інвазію і прогресію пухлини. Показана нова функція MMP-1, яка регулює регресію судин в тривимірних компонентах позаклітинного матриксу [34]. Здатність різних серінових протеаз ініціювати активацію MMP веде до протеолизу колагену, позаклітинного матрік-са і регресії тканини [34].

    Матриксних металлопротеінази-2 (MMP-2)

    MMP-2 (желатинази A) перш за все Експрес-ється в мезенхімальних клітинах (головним чином в фібробластах) в період розвитку і регенерації тканини. Також синтезується нейтрофилами, макрофагами і моноцитами. Pанее описувана в літературі MMP-5 виявилася ідентична MMP-2 [50]. Рівень експресії MMP-2 постійний і зазвичай не індуцируется цитокінами або факторами зростання [12]. MMP-2 необхідна для пригнічення процесу ангіогенезу в пухлинах, і її рівень підвищений в ендотелії судин пухлини і в сечі пацієнтів з різними пухлинними утвореннями [50]. Крім того, MMP-2 поряд з деякими іншими MMPs (а саме MMP-7, MMP-9 і MMP-12) можуть Інги-біровать ангіогенез. Це пов'язують з їх здатністю утворювати антиангіогенні поліпептиди шляхом перетворення плазміногену в ангіостатін, який пригнічує проліферацію і підсилює апоптоз клітин ендотелію [32]. MMP-2 спільно з MMP-9 беруть участь в деградації колагену IV типу, головного компонента базальних мембран і желатину (денатурованого колагену). MMP-2 може також руйнувати інші типи колагену (V, VII і X), еластин і фибронектин, бере участь в процесингу багатьох інших молекул, модулюючи їх функції різними способами. Наприклад, MMP-2 розщеплює моноцитарний хемотаксичний білок-3, що призводить до зменшення запалення і забезпечує ва-зоконстрікцію. Подвійний ефект дії MMP-2 (як прозапальний, так і протизапальний) описується різними дослідниками [50]. Є дані про підвищення експресії гена MMP-2 в хрящі при остеоартриті [18]. За деякими даними [43], MMP-2 спільно з MMP-9, TIMP-1, TIMP-2 і TIMP-3 може брати участь в про-теазном каскаді овуляції. Показано підвищення активності желатинази (MMP-2 і MMP-9) в тканини гліоми, причому зростаючий рівень експресії цих білків корелює з агресивністю пухлини [49].

    У дослідженні J. Fang [29] визначено, що ММР-2 відповідальна за включення ангиогенного фенотипу під час розвитку хондросаркоми, причому, на думку авторів, MMPs можуть грати в цьому ключову роль. Відзначено, що ізольоване придушення ММР-2 пригнічує перехід від преваскулярной до ва-скулярной стадії під час розвитку пухлини і, відповідно, пригнічує ріст пухлини [29].

    Матриксних металлопротеінази-3 (MMP-3)

    MMP-3, також звана стромелізіна-1, каталізує деградацію багатьох компонентів сполучної тканини, включаючи протеоглікани, колаген типів II, IV, IX і XI, ламінін і фибронектин. MMP-3 може також впливати на деградацію позаклітинного матриксу через активацію проколлагенази-1. MMP-3 секретується як профермент масою 57 кДа і активується in vivo шляхом обмеженого протеолізу тканинними і плазматичними ендопептидаз [32]. Активність MMP-3 інігібіруется TIMP, який взаємодіє з активною MMP-3 в стехіоме-тричних співвідношенні 1: 1. Вважають, що рівновага між MMP-3 і TIMP є визначальним фактором у руйнуванні міжклітинного матриксу. Активність MMP-3 також може інгібувати А2-макроглобуліном [16]. У свою чергу ММР-3 може активувати про- форми ММР- 1, 7, 8 і 13, і ця активація є ключовим моментом в коллагенолізе хряща. Експресія ММР-3 - це маркер активності захворювання і процесу пошкодження суглоба при ревматоїдному артриті, і може грати роль в інших дегенеративних артритах, включаючи остеоартрит і ювенільний ідіопаті-ний артрит [27].

    Отримано дані, що MMP-3 відіграє важливу роль в природних процесах тканинного ремоде-вання (особливо кровоносних судин) і патологічних процесах (остеоартриту та ревматоїдних артритах, метастазировании раку молочної залози) [16; 32]. Однак, за деякими даними, при остеоартриті рівень експресії гена ММР-3 в хрящової тканини знижений [18]. Визначається достовірне підвищення рівня MMP-3 в перитонеальній рідині у хворих на ендометріоз, особливо в секреторну фазу менструального циклу. Це і пояснює можливість інвазії ендометріоїдних гетерото-пий і неоангіогенез в них [16]. Була показана роль поліморфізму генів MMP-1 і MMP-3 у хворих ко-лоректальним раком. Зокрема, генотип MMP-1 -1607ins / delG і генотип MMP-3-1612ins / delA корелює з високим ризиком метастазування і відповідно поганим прогнозом [42].

    Матриксних металлопротеінази-7 (MMP-7)

    MMP-7 - одна з найменших MMPs, що складається з про-домену і каталітичного домену.

    MMP-7 експресується в нормальних і патологічно змінених епітеліальних клітинах. MMP-7 синтезується різними пухлинами: молочної залози, товстого кишечника, простати, шлунка, верхніх дихальних шляхів та стравоходу, легенів і шкіри [11]. MMP-7 здатна до утилізації великого ряду білків позаклітинного матриксу: колагену IV типу, желатин, ламініну, аггрекана, ентактіна, еластину і верзікана, підсилює проліферацію ендотелію-альних клітин, підсилює експресію в ендотелії MMP-1 і MMP-2 і індукує ангіогенез in vivo [32]. Вона активує інші протеїнази: активатор плазміногену урокіназного типу і про-MMP-1, -2, -9, а також руйнує субстрати типу остеопонтіна. MMP-7 може руйнувати деякі молекули на поверхні клітин, в тому числі і CD95 (Fas / APO-1). Саме ця особливість робить пухлинні клітини менш чутливими до проапоптотическим факторам. Відзначено, що підвищений рівень MMP-7 є поганим прогностичним фактором у хворих на колоректальний рак [11]. Матрілізін / ММР-7 містить тільки загальний каталітичний домен і цинк-зв'язує область і залишок гемопексин-подібного домену, загального для всіх MMPs. Разом з прометастатіческой функцією також показана фундаментальна роль ММР-7 у розвитку пухлин [13]. На мишачої моделі раку кишечника було показано, що при відсутності ММР-7 формування пухлини зменшувався на 67% [24]. З іншого боку, надмірна експресія ММР-7 у мишей на моделі раку молочної залози значно сприяла розвитку пухлини. Результати досліджень S. Strand і співавторів [11] показують, що ендогенна експресія ММР-7 може посилювати поверхневу експресію CD75 і чутливість пухлинних клітин до цитотоксичної дії Т-клітин. Ці дані визначають причинні взаємодії між експрес ММР-7 і резистентністю пухлинних клітин до апоптозу [11]. Роль ММР-7 в ранньому розвитку пухлин відома, але механізми, що опосередковують ці ефекти не ясні. Одне з властивостей пухлинних клітин - це резистентність до апоптозу. Ймовірно, що одним з механізмів, за допомогою якого пухлинні клітини можуть стати стійкими до апоптозу, є розщеплення CD 95 за допомогою ММР-7 [11]. Також є повідомлення про підвищення рівня транскрпітов мРНК MMP-7 після поранення спинного мозку у мишей [45].

    Матриксних металлопротеінази-8 (MMP-8)

    MMP-8 (також відома як нейтрофильная коллагеназа і коллагеназа 2) міститься в специфічних гранулах поліморфноядерних лейкоцитів (ПМЯЛ) у вигляді неактивного профермента. Різні агенти, такі як IL-1 і IL-8, TNF-a, і GM-CSF (гранулоцитарно-макрофагальний до-

    лоніестімулірующій фактор) стимулюють вивільнення з нейтрофілів MMP-8 - ключового ферменту, що починає руйнування позаклітинного матриксу, особливо при патологічних запальних процесах, ревматоїдному артриті та остео-артриті. Є дані про підвищений рівень експресії MMP-8 в зрілих клітинах меланоми. MMP-8 може розщеплювати білки, такі як фибро-нектин, хрящової аггрекан і серпіни, а також пептиди типу ангіотензину і субстанції P [17; 52].

    Тільки інтерстиціальні колагенази I (MMP-1), II (MMP-8), III (MMP-13) можуть ініціювати руйнування интактного трехспірального колагену, руйнувати колаген I, II і III типів на фрагменти молекули розміром в одну чверть і три чверті [17 ]. Хоча колагенази мають перехрещуються субстратне специфічність, ММР-1 і ММР-13 переважно руйнують колаген III і II типів відповідно. ММР-8, однак, руйнує колаген I типу в три рази активніше, ніж ММР-1 або ММР-13. Після цього инициального впливу фрагменти фибриллярного колагену стають чутливими до подальшого руйнування різними надмірно експресується ММР, ММР-2, ММР-3 і ММР-9 [17].

    ММР-8 проявляє в 3 рази більшу ферментативну активність щодо колагену I типу, в порівнянні з іншими інтерстиціальними колла колагенази, що робить її найбільш ефективною колла колагенази I типу у людини. Цитокіни-індукована експресія ММР-8 в ендотеліальних клітинах, клітинах гладеньких м'язів і макрофагах відрізняється від експресії цього ферменту традиційним шляхом, а саме нейтрофилами, які накопичують зимо-ген в гранулах і виділяють коллагеназу практично негайно після стимуляції. Таким чином, в той час як реалізація активності ММР-8 може початися в місці гострого запалення одночасно з поліморфноядерних інфільтрацією, синтез і реалізація активності ММР-8 ендотеліальними клітинами, гладком'язовими клітинами і макрофагами в місцях хронічного запалення потребує пролонгированном впливі прозапальних ци-Токін [ 17].

    Матриксних металлопротеінази-9 (MMP-9)

    MMP-9 (відома як желатинази B) секрети-ється як профермент масою 92 кДа. Субстрати для MMP-9 включають денатурований колаген I типу (желатин), нативні колагени типів IV, V, VII, X і XI, фібриноген, вітронектину, IL-1 і ен-тактін, який з'єднує ламінін і колаген IV типу. Джерелами ММР-9 є кератиноцити, моноцити, лейкоцити, макрофаги і фібробласти [14]. Базальні рівні ММР-9 зазвичай низькі, її експресія може індукувати різними цітокі-

    нами / хемокінів, включаючи TNF-a (фактор некрозу пухлин-альфа), і головним чином-секретується запальними клітинами [12]. MMP-9 приймає участь в процесах запалення (так само, як і MMP-2, може мати про- і протизапальну активність), ремоделювання тканин і репарації, мобілізації матрикс-пов'язаних факторів росту і процесингу цитокінів. [5]. Регулювання запалення желатинази здійснюється шляхом процесингу цитокінів / хемокінів, оскільки ММР-9 має стимулюючим ефектом, а ММР-2 інгібіторним ефектом відносно запалення. Промоторних область ММР-9 має в своєму складі деякі функціональні місця зв'язування енхансером, такі як NF-kB і AP-1 сайти. Ці сайти роблять ММР-9 здатної індукувати прозапальні цитокіни, особливо TNF-a, ключовий медіатор в патогенезі та підтримці ревматоїдного синовіїту [12].

    Експресія MMP-9 корелює з десмоплазіей (неправильна орієнтація колагену), яка супроводжує рак підшлункової залози, метастази-вання в лімфатичні вузли при раку молочної залози. Рівень MMP-9 може підвищуватися в рідини зубо-ясенних кишень і слині пацієнтів з гингивитами і хворобами періодонта. При ендо- метріозе підвищується рівень MMP-9 (а також TNF і MMP-1) в сироватці крові і перитонеальній рідині [50; 3; 47; 22].

    ММР-9 сприяє клітинної інвазії в ба-зальний мембрану клітин, які беруть участь в патогенезі артриту і раку (а саме Т-клітин, мо-нонуклеарних фагоцитів, синовіальних фібробла-стов, метастатических пухлинних клітин). ММР-9 асоційована з хронічними запальними аутоімунні захворювання, включаючи ревматоїдний артрит, синдром Шегрена, ідіопатичний увеїт і системний червоний вовчак. Більш того, надмірна експресія ММР-9 відзначалася при різних патологічних станах, що характеризуються надмірним фіброзом, включаючи ідіопаті-ний легеневий склероз, бронхіальну астму, експериментальний біліарний фіброз, хронічний панкреатит [14].

    У дослідженні W. Kim і співавторів [14] рівень циркулюючого трансформуючого фактора росту? (TGF) -? чітко корелював з концентрацією ММР-9. Відомо, що TGF-? збільшує продукцію ММР-9 в клітинах різних типів, можливо через процес, захоплюючий синтез протеїну, який веде до збільшення стабільності мРНК ММР-9. З іншого боку, збільшена ММР-9, навпроти, здатна розщеплювати латентний TGF- ?, приводячи до активації TGF- ?. ММР-9 може опосередковано брати участь в фибротических реакції через активацію TGF- ?, можливого фіброгенного фактора [14]. Відзначено, що експресія ММР-9 збіль-

    лічена в культурному середовищі альвеолярнихмакрофагів у пацієнтів з ідіопатичним легеневим фіброзом або бронхіальною астмою.

    Матриксних металлопротеінази-10 (MMP-10)

    MMP-10 (також відома як стромелизин-2, ітранзін-2) експресується остеокластами, клітинами пухлин голови, шиї і легенів людини, має подібний субстрат з MMP-3, але дещо менш активна. Цей фермент бере участь в міграції базальних кератиноцитів, клітин карциноми голови та шиї [32]. Відомо, що при компресії спинного мозку у щурів підвищується рівень транскріп-тов мРНК, що кодують ММР-10 [45]. Однак при остеоартриті рівень експресії гена, що кодує даний фермент, знижений в хрящовій і синовіальної тканинах [18]. Надлишкова експресія MMP-10 в Рогівковий епітелії у хворих на діабет може бути головною причиною зміни, що спостерігаються при діабетичної ретинопатії. Активна форма MMP-10 здатна розщеплювати кілька білків, що беруть участь в загоєнні ран: колаген типів III і IV, желатин, нідоген, ламінін-1, еластин і протеоглікани. Активний фермент також активує про-ММР-1, -7, -8 і -9. У дослідженні H. E. Barksby і співавторів було показано, що ММР-10 активує про- ММР-13. ММР-10, в свою чергу, як і багато інших ММРs, індукується про-запальними цитокінами, такими як IL-1 і TNF-a [27]. ММР-10 активує про- форми ММР 1, 7, 8, і 9 та її експресія корелює з інвазивних-ми властивостями фібробластів-подібних сіновіоці-тов при ревматоїдному артриті [27].

    Матриксних металлопротеінази-13 (MMP-13)

    MMP-13, також відома як коллагеназа-3, володіє широкою субстратної специфічністю і грає важливу роль в інвазії і метастазуванні пухлин. Очищений мономірний фермент має молекулярну масу 19,6 кДа. ММР-13 була відкрита в клітинах карциноми молочної залози, а потім була визначена її експресія клітинами декількох типів, включаючи ендотелій [28]. Подальші дослідження показали, що цей фермент продукується великою кількістю різних злоякісних клітин, включаючи плоскоклітинні пухлини голови і шиї, де посилення експресії MMP-13 відображає підвищену інвазивність пухлини, плоскоклітинний карциному верхніх дихальних шляхів, гортані і вульви [5]. Недавні дослідження показали, що MMP-13 є діагностично значущим маркером раку передміхурової залози і об'єктом для моніторингу пацієнток з раком молочної залози в анамнезі [4]. Підвищена експресія MMP-13

    пов'язана з агресивністю пухлини при карциномі стравоходу. Разом з іншими MMPs, вона залучена в деградацію міжклітинної матриксу ясен при періодонтит, крім того, MMP-13 пов'язують з агресивним типом меланоми [4; 36]. Важливо відзначити, що експресія ММР-13 в самих клітинах меланоми невисока, але показано, що індукція ММР-13 відбувається в стромі, а не безпосередньо в клітинах меланоми [52]. Активність MMP-13 пов'язана з поганим прогнозом виживання при колоректальному раку. Ендотеліальні клітини шкіри також є джерелом MMP-13. Експресія ферменту посилюється в умовах, які сприяють зростанню ендоте-ліальних клітин і судинної диференціації. Зв'язок гіперекспрессіі MMP-13 з незаживающими ранами показана на прикладі хронічних шкірних виразок. Збільшується кількість досліджень, які підтверджують важливу роль MMP-13 в розвитку ревматоїдного артриту і остеоартриту [4]. У дослідженні R. K. Davidson і співавторів було показано, що рівень експресії гена MMP-13 при остеоар-тріть збільшується в синовіальній і хрящової тканини [18]. На експериментальній моделі у щурів показано, що при пошкодженнях спинного мозку рівень транскриптів мРНК, що кодує ММР-13, збільшується протягом 24 годин після компресійного ушкодження [45]. Дані дослідження E. Lopez-Rivera і співавторів [28] показують важливість ММР-13 в міграції ендотеліальних клітин, активованих оксидом азоту (NO). ММР-13 розташовується в плазматичній мембрані ураженої шару ендотеліальних клітин, а NO призводить до вивільнення ММР-13, який в свою чергу бере участь в ремоделюванні епітеліальної тканини. ММР-13 бере участь в загоєнні ран у багатьох тканинах, включаючи кістка, райдужну оболонку ока і суглобовий тканину. Однак значення ММР-13 в міграції ендотеліальних клітин до кінця не визначено. Дані про те, що NO сприяє експресії ММР-13, показують необхідність дослідження її ролі в клітинах ендотелію судин [28].

    Матриксних металлопротеінази-14 (ММР-14)

    Основна функція ММР-14 або металлопротеінази мембранного типу-1 (MT1-MMP) полягає в активації про-ММР2 шляхом формування трьох-молекулярного комплексу з про-ММР2 і TIMP-2 [38, 23, 10, 40]. MT1-MMP ескпрессіруется в пухлинах людини, і її потенційними субстратами є колаген, фібронектин, ламініну, аггрекан. Крім того, ММР-14 здатна розщеплювати про-ММРs, CD44, av-ланцюг интегрина, білок, що відноситься до рецептора ліпопротеїнів низької щільності, інтерлейкін-8 і про-фактор некрозу пухлин, і,

    отже, сприяти прогресії пухлин [33]. При розщепленні av-інтегринів ММР-14 сприяє посиленню адгезії і клітинної міграції до вітронектину [32]. ММР-14 сприяє клітинної інвазії при таких пухлинах, як меланома, рак молочної залози, карцинома шлунка [49]. Важливу роль ММР-14 грає в ангіогенезі, причому зазначену пост-гіогенние механізми дії ММР-14 включають в себе ряд факторів: 1 - руйнування молекул позаклітинного матриксу; 2 - продукцію ангіогенних факторів, таких як VEGF; 3 - взаємодія з молекулами на поверхні клітини, таких як CD44 і S1P (сфингозин-1-фосфат); 4-деградацію анти-ангіогенних факторів, таких як декорін в рогівці. Ці регуляторні механізми можуть посилювати ангіогенез при фізіологічних і патологічних станах. Крім того, додаткові сигнальні молекули, такі як проTGFp і рецептор до TGFP є субстратами для ММР-14, що може грати певну роль в дозріванні судин і ангіогенезу [40]. Ескпрес ММР-14 корелює зі ступенем злоякісності меланоми [52].

    Матриксних металлопротеінази-15 (ММР-15)

    Експресія мембранозв'язаних МЕТАЛЛОПРОМ-теінази-2 або ММР-15 підвищена при карцинома яєчника, сечоводу, молочної залози, гліобластомах, причому в останньому випадку рівень ММР-15 корелює з інвазивністю пухлини. Показано, що рівень ММР-15 підвищено в клітинах меланоми, в порівнянні з нормальними клітинами [52]. У дослідженні J. Zhang і співавторів було показано, що рівень експресії транскриптів, що кодують ММР-15 в клітинах гліобластоми збільшується після впливу SDF-1a (чинника, який виділяється стромальних-ми клітинами або CXCL12). В цьому ж дослідженні було показано, що зниження рівня MMP-15 призводить до зниження інвазивності клітин глії у мишей [49]. MMP-15 може бути альтернативним активатором ММР-2 за сприяння урокіназою-плазміногеновой системи [23]. Рівень експресії гена ММР-15 підвищено в хрящової тканини при остеоартриті [18]. Одним з субстратів ММР-15 є ламінін. При фізіологічних станах MMP-15 сприяє інвазії трофобласта, причому в цих умовах експресія ферменту збільшується під впливом TNFa [51].

    Матриксних металлопротеінази-16 (ММР-16)

    Спочатку ген MMP16 був віднесений до MT-MMP2, але потім був названий MT-MMP3 або MMP16 [25]. Експресія гена, що кодує ММР-16, підвищена-

    шена в синовіальній і хрящової тканини при остеоартриті, однак її рівень не асоційований з тяжкістю захворювання [18]. Є дані про те, що ММР-16 може відігравати певну роль при активації ММР-2 [23].

    Матриксних металлопротеінази - 17 (ММР-17)

    Мембрано-пов'язана ММР-4 (MT4-MMP) або MMP-17, а також MMP-25 (MT6-MMP) закріплені на плазматичній мембрані за допомогою глікозил-фосфатидил-інозітольного якоря (GPI), що опосередковує унікальні властивості цих ферментів як регуляторів функціональних механізмів, які відрізняють їх від інших членів сімейства ММРs. ММР-17 була відкрита більше 10 років тому, проте, в порівнянні з іншими MT-MMPs, щодо мало досліджень було присвячено її властивостям. Повідомляється, що GPI-MT-MMPs експресують-ся на високому рівні в ракових клітинах людини і асоційовані з його прогресією [39]. Показана надмірна експресія ММР-17 в деяких лініях клітин раку молочної залози, причому дана метал-лопротеіназа посилює ріст пухлини і стимулює розвиток метастазів в легенях. Ультраструктурних аналіз перицитів судин пухлини, що експресують-щей ММР-17 у великих кількостях, показав, що перицитам мають неправильну форму, збільшений об'єм цитоплазми і поганий зв'язок з ендотелію-альних клітинами, і таким чином передбачається, що MMP-17 може впливати на ангіогенез [ 40]. Відзначено, що ММР-17 активує про-ММР-2 [31]. Рівень експресії гена, що кодує MMP-17, підвищено в хрящової тканини при остеоартриті [18]. Певну роль, спільно з іншими протеї-назамі, ММР-17 грає в протеазний каскаді овуляції, що було продемонстровано на мишачої моделі [43].

    Матриксного протеиназа-19 (ММР-19)

    Субстратами ММР-19 є колаген IV типу, у2-ланцюга ламініну 5, нідоген-1, велика изоформа тенансціна-С, фибронектин, олігомерного матрикс-ний протеїн хряща (COMP) і аггрекан, а також фермент активно руйнує білок, що зв'язує инсу-ліноподобний фактор росту-3 (IGFBP-3) [35]. Цей фермент експресується в епідермісі людини і грає роль в клітинної проліферації і міграції та адгезії до колагену I типу [26]. Порушення експресії ММР-19 в епідермісі призводить до різних захворювань шкіри, що характеризується гіперпроліферацією, таким як псоріаз, оперізуючий лишай і екзема. Підвищення експресії ММР-19 спостерігається в клітинах раку молочної залози, плоскоклітинному раку [36]. Також ММР-19 Експрес-ється макрофагами, причому експресія підсилює-

    ся при запаленні, наприклад артриті і розсіяному склерозі [35]. Рівень експресії гена ММР-19 підвищений при ураженнях спинного мозку [45]. Дослідження I. M. Beck і співавторів показало, що ММР-19 грає принципову роль в Т-клітинно-опосередкованому імунній відповіді в шкірі і впливає на розвиток Т-лімфоцитів. При нестачі ММР-19 не тільки знижений запальний відповідь в шкірі, який характеризується зменшенням як числа залучених в місце запалення клітин, так і зниженням проліферації кератиноцитів і CD8 + клітин, які відповідальні за цей тип реакції [35]. Рівень експресії гена ММР-19 підвищено в хрящової тканини при остеоартриті [18]. За даними M. Muller і співавторів, ММР-19 і експресується в меланоцитах в нормі і на ранніх стадіях крейди-ми, однак, при прогресуванні пухлини, рівень експресії ММР-19 зростає [36].

    Матриксних металлопротеінази-20 (MMP-20)

    Основна роль MMP-20, або енамелізіна, полягає в руйнуванні органічного матриксу емалі зубів для подальшого його заміщення мінеральними речовинами [20]. Показано, що експресія мРНК MMP-20 починається з початкової стадії формування матриксу емалі. Дослідження Y. Gao і співавторів виявило, що експресія MMP-20 залежить від TGF? L і його рецептора (TGFBR1), так в ході формування емалі вони починають Експресується-тися практично одночасно, і, крім того, TGF? L і активна форма TGFBR1 посилюють експресію MMP-20 [48]. Показана асоціація поліморфізму rs1711437 гена MMP-20 зі старінням нирок [46].

    Також певну роль MMP-20 грає при ураженнях спинного мозку, що було доведено на експериментальній моделі компресійного пошкодження спинного мозку у щурів [45].

    Матриксних металлопротеінази - 28 (MMP-28)

    MMP-28, або епілізін, подібна за будовою і функціями з ММР-19. Фермент експресується в тестикулах, кістках, нирках, легенях, серці, товстої і тонкої кишці, мозку, шкірі, синовіальної тканини, хрящі, міжхребцевих дисках. Однак Субстратна специфічність даного ферменту залишається кілька неясною. Вважається, що MMP-28 здатна руйнувати деякі білки нервової тканини, такі як молекула адгезії нервових клітин (NCAM-1) і нейрегуліна 1 (NRG1) [21]. Експресія ММР-28 в кератиноцитах, де вона була вперше виявлена, регулюється TNFa [15]. Експресія гена ММР-28 в суглобах підвищена при остеоартриту, причому і в хрящовій, і в синовіальній тканинах [15; 18]. надмірна екс-

    Прес ММР-28 призводить до збільшення рівня мРНК ММР-2, ММР-19 і TIMP-3 [15]. Показано, що ген MMP-28 активно експресується в лінії високо-інвазивних клітин карциноми шлунка, причому експресія ММР-28 помітно пов'язана з глибиною інвазії пухлини, метастазированием в лімфатичні вузли і прогнозом виживання [37].

    РЕГУЛЮВАННЯ АКТИВНОСТІ

    Активність ферментів в тканинах залежить від рівня активності їх генів і від наявності безпосередніх активаторів і інгібіторів ферментів в навколишньому середовищі [53].

    In vivo активність MMPs контролюється на декількох рівнях. Зазвичай ці ферменти екс-прессіруются в дуже невеликих кількостях і їх транскрипція регулюється, як в позитивну, так і в негативну сторону гормонами, цітокі-нами і факторами росту, такими як інтерлейкіни (IL-1, IL-4, IL-6), трансформують фактори росту (EGF, HGF, TGFP) або фактором некрозу пухлин альфа (TNF-a). Деякі з цих молекул в свою чергу можуть инактивироваться протеолітичним шляхом за допомогою ММРs (ефект зворотного зв'язку) [10].

    На посттранскрипційна рівні активність ММРs обмежується їх латентність, підтримуваної пропептиду, розташованому на N-кінці молекули новоствореного профермента. Активація MMPs, наступна за їх секрецією з клітки залежить від руйнування продомена, що взаємодіє з каталітичним сайтом, яке може статися при конформаційних змінах або при протея-литическом відщепленні продомена. MMPs, які містять фурин-подібні домени розпізнавання в своїх пропептиду (MMP-11, MT-MMPs, MMP-28) можуть активуватися в транс-відділі комплексу Гольджі членами сімейства серинових протеїназ [10; 40]. Позаклітинна протеолитическая активація секретується ММРs може здійснюватися за допомогою серінових протеїназ, таких як плазмин [10].

    Після активації ММРs їх функції далі регулюються ендогенними інгібіторами, аутодеградаці-їй і селективним ендоцитозу. Показаний ендоцитоз ММР- 2, -9 і -13 за допомогою протеїну, що відноситься до рецептора ліпопротеїнів низької щільності (ЛПНЩ). При подальшій секреції з клітки ММР-9 здатна зв'язуватися на поверхні клітини, і таким чином вона захищена від впливу локальних інгібіторів [10].

    Безпосередньо пошкодження або сам інфекційний агент можуть активувати систему ММРs через підвищене утворення вільних радикалів і / або недостатню їх інактивацію. Активація ММPs вільними радикалами здійснюється

    прямою дією супероксиду на аллостерічеський центр ферменту і активацією факторів транскрипції NF-kB, підвищує транскрипцію генів MMPs [12].

    Відомо, що статеві стероїди (естрогени і особливо прогестерон) контролюють продукцію і активність ММРs через розгалужену мережу локальних регуляторів, включаючи цитокіни. Ця мережа оберігає інтеграцію ендометрія під час секреторною і проліферативної фаз. Була вивчена експресія генів деяких ММРs і їх інгібіторів в різні фази менструального циклу, і були отримані дані, що гени ММР-1, ММР-2, ММР-3, ММР-7, TIMP-1, TIMP-2 і TIMP-3 максимально експресуються під час менструації [44]. Експресія мРНК ММР-1, ММР-8 і ММР-3 збільшена в менструальную фазу, на відміну від експресії мРНК ММР-7, яка найбільш широко представлена ​​в проліферативну фазу. Високі рівні мРНК ММР-10 в пізніх секреторних зразках надалі підвищуються ще більше, досягаючи піку в менструальную фазу, таким чином, ММР-10 є специфічною менструального-асоційованої ММР. А мРНК ММР-7 експрес-сіруется на високому рівні під час ранньої про-ліфератівной фази і не зменшується в такій же мірі, як мРНК ММР-1 і ММР-3 в секреторну фазу циклу [44].

    Механізм регуляції експресії генів MMPs стероїдами яєчників пояснюється наявністю в промоторних ділянках генів, що кодують ММРs, спеціальних зв'язуючих послідовностей, включаючи Активаторний білок (АР-1), ССААТ / енхансер-зв'язуючий білок (Севр) і Е26 специфічний транскриптор фактор (Ets). Однак ці послідовності, організовані в різному порядку в промоторах MMP-1, MMP-3, MMP-10 в порівнянні з такими в MMP-8 і ММР-7, і, таким чином, здійснюють здатність різного взаємодії між цими генами [44].

    Тканинні інгібітори матриксних металопротеїназ

    В організмі існує біологічний механізм обмеження протеолізу тканин, викликаного активними ММPs, у вигляді секреції клітинами будів-ми тканинних інгібіторів металопротеаз (TIMP), які можуть блокувати руйнування екстрацел-люлярного матриксу. TIMP представляють собою білки невеликого розміру, здатні формувати Нековалентні комплекси з багатьма членами сімейства матриксних металопротеаз. Крім TIMPs пригнічувати металлопротеінази можуть різні макроглобуліном (а1-макроглобулин, а1-інгібітор-3) [10, 41]. концентрація TIMP

    зазвичай залежить від концентрації ММР в тканинах і позаклітинної рідини, обмежуючи таким чином протеолітичну активність в фокальному навколо-просторі.

    Є чотири відомих TIMP (TIMP 1-4). Все TIMP складаються з двох доменів, що фіксуються шістьма дисульфідними зв'язками. Один домен в основному відповідальний за інгібування, в той час як інший домен може зв'язуватися з про-желатинази, а також стимулювати клітинну проліферацію. Всі сполучні тканини містять TIMP [10, 5].

    TIMP діють як ключові інгібітори MMPs в тканинах шляхом зв'язування в активному сайті і формування стабільного, інактивність комплексу фермент-інгібітор. TIMP відрізняються в своїй специфічності інгібування желатинази, з найбільшою активністю TIMP-2 до ММР-2, і TIMP-1, переважно зв'язується з ММР-9 [12].

    Додатково деякі TIMP мають активність, що сприяє зростанню, яка не залежить від їх інгібіторної функції щодо ММР і також апоптоз-індукують властивостями (наприклад, TIMP-3). Транскрипція TIMP регулюється тими ж цитокінами і факторами росту, які контролюють експресію ММР, а саме TGFp, TNFa, IL-1, IL-6, хоча часто за допомогою інших шляхів. Іншими ендогенними інгібіторами ММР є плазмовий білок А2 макроглобулин і поверхневий інгібітор MMPs, RECK інгібітор [10].

    Особливо слід відзначити роль TIMP в ангіогенезі. Так, TIMP-2 володіє двома типами антіан-гіогенной активності, які можуть доповнювати один одного, перша представлена ​​ММР-залежною ингибиторной активністю, яка може Інги-біровать тільки ембріональну неоваскуляріза-цію, і друга представлена ​​ММР-незалежним механізмом, який пригнічує і нормальний ангіогенез, і мітоген- опосередкований ангіогенез in vivo. Регуляція активності ММР досягається на транскрипционном рівні, також як і сімейством ендогенних інгібіторів, тканинних інгібіторів матриксних металлопротеі-зв. Зрушення протеолітичного балансу в бік активності MMPs показав їх принципову роль в регуляції ангіогенезу, так само як в зростанні і метастазуванні пухлин. Не дивлячись на те, що загальноприйнятим вважається інгібування усіма трьома типами TIMP (TIMP-1, 2, 3) активності MMPs і міграції ендотеліальних клітин, стимульованих ангіогенними митогенами, ці інгібітори відрізняються за своєю здатністю регулювати інші процеси ангіогенезу. Наприклад, TIMP-2 має здатність пригнічувати проліферацію капілярних ендотеліальних клітин, залучених ангіогенними митогенами, тоді

    як TIMP-1 є модулятором росту ендотелію-альних клітин капілярів [19].

    Тканинної інгібітор металлопротеінази-1 (TIMP-1)

    TIMP-1 являє собою білок масою 28,50 кДа, який визначається у багатьох тканинах. Основні місця експресії TIMP-1 знаходяться в яєчниках і кісткової тканини. Pегуляторние функції TIMP-1 ще не до кінця вивчені. Показано, що TIMP-1 інгібі-рует розвиток пухлини, метастазування і ангіо- генез. З іншого боку для TIMP-1 описана і ан-тіапоптотіческая активність. TIMP-1 стимулює синтез MMP-1 в фібробластах, очевидно, за механізмом негативного зворотного зв'язку [53].

    Тканинної інгібітор металлопротеінази-2 (TIMP-2)

    Експресія TIMP-2 спостерігається як в нормальних, так і в пухлинних тканинах. Концентрація TIMP-2 в сироватці крові корелює як з тривалістю ремісії, так і з виживанням пацієнток з раком молочної залози. Сироваткові рівні TIMP-2 підвищені у пацієнтів з системним склерозом. Передбачається використання цього тесту для оцінки ступеня малігнізації пухлини. Крім своєї звичайної ингибиторной ролі, низька концентрація TIMP-2 сприяє індукції активації MMP-2 за допомогою MMP-14, формуючи трехмолекулярний комплекс цих білків на поверхні клітини [10].

    Тканинної інгібітор металопротеїназ 4 (TIMP-4)

    Визначено, що мPНК TIMP-4 Експресується-ється на високому рівні в серце, низькі значення відзначені в нирках, підшлунковій залозі, товстій кишці і тестикулах. Рівень TIMP-4 в плазмі знижений у пацієнтів з гіпертрофічною обструк-нормативної кардіоміопатією, після етаноловою абляції міжшлуночкової перегородки, що вказує на важливу роль TIMP-4 в міокардіальної ремо-делірованіі. Крім того, експресія TIMP-4 порушується при різних типах пухлин, включаючи рак молочної залози, шийки матки і ендометрію, гліоми і хориокарциноме [53].

    БІОЛОГІЧНА РОЛЬ

    В цілому можна сказати, що функція матрикс-них металопротеїназ пов'язана з обміном білків сполучно-тканинної матриксу (GTM). Ці ферменти в сукупності здатні гідролізу-вать все компоненти СTM.

    Значення MMPs в розвитку патологічних процесів можна розділити на наступні групи [32]: 1 руйнування тканини при інвазії і метастазірова-

    ванні раку, ревматоїдному артриті, остеоартриті,

    виразковій хворобі шлунка і дванадцятипалої кишки, колоректальний виразці, захворюваннях паро-Донта, нейровоспалітельних захворюваннях.

    2 фіброз при цирозі печінки, захворюваннях легенів, отосклерозі і розсіяному склерозі.

    3 ослаблення матриксу при дилатаційною кар-діоміопатіі, аневризмі аорти, рестенотіческіх ураженнях.

    Інвазія пухлинних клітин і метастазування пов'язані з порушенням деградації міжклітинної матриксу. Отже, MMPs грають важливу роль в цих процесах. Відомо, що в епітелії немає судин, і харчування здійснюється дифузно через базальну мембрану. Саме при руйнуванні базальної мембрани і проростання пухлини за її межі можна говорити про інвазії-них формах раку і можливості метастазування [26]. В подальшому розвитку пухлини матриксних металлопротеінази грають роль ферментів, що руйнують интактную тканину і сприяють про- грессированию метастазів. Деградація базальної мембрани і строми - ключ, необхідний для початку пухлинного росту і метастазування. Клітини деяких пухлин самі утворюють MMPs і, незалежно від цього, будь-яка пухлина є потужним індуктором утворення MMPs. Сприяючи інвазії пухлинного росту і метастазування, MMPs в той же час є потужними стимуляторами неоангіогенезу [4, 7, 32].

    Вище вже були описані характерні для тих чи інших пухлин зміни активності ма-тріксних металопротеїназ. Однак розглядати окремо рівні експресії тих чи інших матриксних металопротеаз або їх інгібіторів - значить не враховувати той важливий факт, що в нормі та патології підвищення рівня протеаз призводить до збільшення продукції їх інгібіторів та визначальне значення для здійснення протеолізу в результаті має порушення їх балансу.

    Останнім часом з'явилися цікаві роботи по патогенезу раку шийки матки, в яких вказувалося, що онкогенні типи вірусу папіломи людини крім онкогенної трансформації клітини беруть участь також в зміні експресії генів матриксних металопротеїназ. Це дозволяє вже зміненим клітинам долати бар'єр базальної мембрани. На цьому прикладі показано, що взаємодія вірусу і здорової тканини призводить не тільки до пухлинної трансформації останньої, але і до створення умов, найбільш сприятливих для подальшого розвитку пухлинного процесу [8; 7].

    Ангіогенез - процес утворення нових судин з вже існуючих. Фізіологічний ангіогенез спостерігається під час фетального періоду розвитку, у дорослих - при загоєнні

    ран і в жіночої репродуктивної системи: регулярно при розвитку жовтого тіла і в ендометрії протягом менструального циклу. Стосовно до менструального циклу виділяють три певні стадії, під час яких спостерігається ангіогенез: під час менструації для відновлення «судинного ложа», під час швидкого зростання ендометрію в проліферативну і секреторну фази, коли спіральні артерії ростуть і скручуються в спіраль. Деструкція базальної мембрани є одним з ключових моментів ангіогенезу, тому що тягне за собою міграцію ендотеліальних клітин, що необхідно для процесу неоваскуляризації [29, 40, 30]. MMP-9 сприяє ангіогенезу пухлин через вивільнення пов'язаних з позаклітинним матриксом ангіогенних факторів, таких як VEGF [40]. MT1-MMP залучена в міграцію ендотеліальних клітин і інвазію через фібринові бар'єри за допомогою своєї фібринолітичноїактивності [32].

    взаємозв'язок ММРs І цитокінів

    MMPs мають кілька перекрестов з ци-токіновой мережею. Прозапальні цітокі-ни і фактори росту можуть регулювати експресію MMPs. Активація клітин цитокінами призводить до збільшеного процесингу MMPs з неактивних зімогенов в активні ферменти [30]. Цитокіни та їх рецептори можуть також бути субстратами для дії MMPs. Прозапальний цитокин IL-1P може бути зруйнований і инактивирован MMP-1, -2, -3 і -9. Додатково деградація білків матриксу, таких як декорін, за допомогою MMP-2, MMP-3, MMP-7, може вивільняти фактори зростання, такі як TGF-P1, який запасається в матриксі [40]. Багато пов'язані з мембраною цитокіно-ші рецептори і молекули адгезії можуть вивільнятися з поверхні клітин під дією металопротеїназ, що відносяться до конвертази. Це може знижувати сигнали з поверхні клітин за допомогою видалення рецептора або розширення впливу молекул при вивільненні активних розчинних форм. Наслідки цього будуть залежати від вивільненої молекули. Наприклад, розчинний TNF, відщеплення з поверхні клітини, є протизапальним, тоді як рецептори TNF, отщепленим від клітини, діють як розчинні інгібітори TNF. Навпаки, звільнений розчинний рецептор IL-6 діє як стабілізатор IL-6 і комплекс діє як агоніст IL-6 [30]. TNF-a впливає на експресію MMP-15, так було показано, що вплив TNF-a на тканину плаценти збільшує експресію даного ферменту [51].

    висновок

    Таким чином, роль матриксних металопротеїназ при патологічних процесах є безсумнівною і очевидною. У зв'язку з цим активно вивчаються інгібітори цих ферментів в якості терапевтичних засобів в ревматології, онкології, неврології, кардіології та гінекології. Більшість з досліджуваних препаратів знаходиться на стадії клінічних випробувань і однією з проблем є їх низька або недостатня активність in vivo. Крім того, важливим напрямком є ​​визначення прогностичного значення рівня металопротеїназ при різних захворюваннях, особливо онкологічних аспектів метастазування і рецидивів.

    З огляду на вже відомі властивості MMPs, а також перспективи подальших досліджень цих ензимів, можливо впровадження нових препаратів для патогенетично обгрунтованої терапії в різних областях медицини.

    література

    1. БохманЯ. В. Керівництво по онкогінекології. - Л., 1989. - 464 с.

    2. Вплив епіг на систему матриксних металопротеїназ при вірусних інфекціях статевих органів / Шуршаліна А. В. [и др.] // Російський вісник акушера-гінеколога. - 2009. - № 2. - C. 21-24

    3. ЕрмоловаН. В. Значення порушень процесів клітинної регуляції в розвитку зовнішнього генітального ендом-триоз // Російський вісник акушера-гінеколога. - 2008. - № 3. - С. 33-36

    4. кліше Є.В. Кондакова І. В. Чойнзонов Е. Л. матриксного металлопротеінази в онкогенезе // Сибірський онкологічний журнал. - 2003. - № 2. - С. 63-70.

    5. матриксного металлопротеінази URL http: // laboratory. rusmedserv.com/files/43_MMP.pdf. - (дата звернення 26.12.2011)

    6. Про- і антиангіогенна активність у хворих з ретро-цервикальним ендометріозом / вирує В. А., Ільясова Н. А., Дубинська Е. Д. [и др.] // Проблеми репродукції. - 2005. - № 2. - C. 75-81.

    7. Рижакова О. С. Ітерстіціальная коллагеназа (ММП-1) і її ендогенні регулятори при трансформації фибро-бластів геном Е7 вірусу папіломи людини 16 типу (HPV16): автореф. дис. ... канд. біол. наук. - М., 2008.

    8. СоловьеваН. І. матриксного металлопротеінази і їх біологічні функції // Журнал біоорганічної хімії. - 1998. - № 24. - С. 217-226.

    9. Association between MMP1 and MMP9 activities and ICAM1 cleavage induced by tumor necrosis factor in stromal cell cultures from eutopic endometria of women with endometriosis / Pino M. [et al.] // Reproduction. - 2009. - Vol. 138, N 5. - P. 837-847.

    10. Cao J. Zucker S. Biology and chemistry of matrix metallopro-teinases (MMPs) URL http: // www.abcam.com/index.html

    ?pageconfig = resource&rid = 11034. - (дата звернення 26.12.2011)

    11. Cleavage of CD95 by matrix metalloproteinase-7 induces apoptosis resistance in tumour cells / Strand S. [et al.] // Oncogene. - 2004. - Vol. 23. - P. 3732-3736.

    12. Differential Regulation of Matrix Metalloproteinase 2 and Matrix Metalloproteinase 9 by Activated Protein C Relevance to Inflammation in Rheumatoid Arthritis / Xue M. [et al.] // Arthritis Rheumatism. - 2007. - Vol. 56, N. 9. - P. 2 8 64-2874.

    13. EgebladM., Werb Z. New functions for the matrix metallo-proteinases in cancer progression // Nat. Rev. Cancer. -

    2002. - Vol. 2, N 3. - P. 161-174.

    14. Elevated matrix metalloproteinase-9 in patients with systemic Sclerosis / Kim W.-U. [Et al.] // Arthritis Res. Ther. - 2005. - Vol. 7. - P. R71-R79.

    15. Expression and function of matrix metalloproteinase (MMP) -28 / Rodgers U. R. [et al.] // Matrix Biol. - 2009. - Vol. 28, N 5-3. - P. 263-272.

    16. Expression of angiogenic factors in endometriosis: relationship to fibrinolytic and metalloproteinase systems / Gilabert-Estelle's J. [et al.] // Human Reproduction. - 2007. - Vol. 22, N. 8. - P. 2120-2127.

    17. Expression of neutrophil collagenase (matrix metalloprotei-nase-8) in human atheroma: A novel collagenolytic pathway suggested by transcriptional profiling / Herman M. P. [et al.] // Circulation. - 2001. - Vol. 104. - P. 1899-1904.

    18. Expression profiling of metalloproteinases and their inhibitors in sinovium and cartilage / Daidson R. K. [et al.] // Arthritis Research Therapy. - 2006. - Vol. 8. - P. R124

    19. Functional Uncoupling of the Enzymatic and Angiogenic Inhibitory Activities of Tissue Inhibitor of Metalloproteinase-2 (TIMP-2) / Fernandez C. A. [et al.] // J. Biol. Chemistry. -

    2003. - Vol. 278, N. 42. - P. 40989-40995.

    20. Functions of KLK4 and MMP-20 in dental enamel formation / Papagerakis L. Y. [et al.] // Biol. Chem. - 2008. - Vol. 389, N 6. - P. 695-700.

    21. Human MMP28 expression is unresponsive to inflammatory stimuli and does not correlate to the grade of intervertebral disc degeneration / Klawitter M. [et al.] // J. Negative Results BioMedicine. - 2011. - Vol. 10. - P. 9.

    22. Increased expression of matrix metalloproteinase-9 in the eu-topic endometrial tissue of women with endometriosis / Collette T. [et al.] // Human Reproduction. - 2006. - Vol. 21, N 12. - P. 3059-3067.

    23. Individual Timp Deficiencies Differentially Impact Pro-MMP-2 Activation / English J. L. [et al.] // J. Biol. C. - 2006. - Vol. 281, N. 15. - P. 10337-10346.

    24. Intestinal tumorigenesis is suppressed in mice lacking the metalloproteinase matrilysin / Wilson C. L. [et al.] // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 1997. - Vol. 94. - P. 1402-1407.

    25. Matrix metallopeptidase 16 (membrane-inserted). - 2011 URL http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/4325. - (дата звернення 28.12.2011).

    26. Matrix metallopeptidase 19. - 2011 URL http: // www.ncbi. nlm.nih.gov/gene/4327. - (дата звернення 28.12.2011).

    27. Matrix Metalloproteinase 10 Promotion of Collagenoly-sis via Procollagenase Activation Implications for Cartilage Degradation in Arthritis / Barksby H. E. [et al.] // Arthritis Rheumatism. - 2006. - Vol. 54, N 10. - P. 32443253.

    28. Matrix metalloproteinase 13 mediates nitric oxide activation of endothelial cell migration / Lopez-Rivera E. [et al.] // PNAS. -

    2005. - Vol. 102, N. 10. - P. 3685-3690.

    29. Matrix metalloproteinase-2 is required for the switch to the angiogenic phenotype in a tumor model / Fang J. [et al.] // PNAS. - 2000. - Vol. 97, N. 8. - P. 3884-3889.

    30. Matrix Metalloproteinases (MMPs): minireviews. - тисяча дев'ятсот дев'яносто дев'ять URL http://www.rndsystems.com/mini_review_detaiLobject-name_MR99_MMPs.aspx. (Дата звернення 26.12.2011)

    31. Matrix metalloproteinases and their inhibitors in human pituitary tumors / Beaulieu E. [et al.] // Neurosurgery. - 1999. - Vol. 45, N 6. - P. 1432-1440.

    32. Matrix metalloproteinases involvement in pathologic conditions / Amalinei C. [et al.] // Romanian J. Morphology Embri-ology. - 2010. - Vol. 51, N 2. - P. 215-228.

    33. Membrane Type 1 matrix metalloproteinase (MT1-MMP / MMP-14) cleaves and releases a 22-kDa extracellular matrix metalloproteinase inducer (EMMPRIN) fragment from tumor cells / Egawa N. [et al.] // J. Biol. Chemistry. -

    2006. - Vol. 281, N 49. - P. 37576-37585.

    34. MMP-1 activation by serine proteases and MMP-10 induces human capillary tubular network collapse and regression in 3D collagen matrices / Saunders W. B. [et al.] // J. Cell Science. - 2005. - Vol. 118. - P. 2325-2340.

    35. MMP19 Is Essential for T Cell Development and T Cell-Mediated Cutaneous Immune Responses / Beck I. M. [et al.] // PLoS One. - 2008. - Vol. 3, N 6. - P. 2343.

    36. MMP19 is upregulated during melanoma progression and increases invasion of melanoma cells / Muller M. [et al.] // Modern Pathology. - 2010. - Vol. 23. - P. 511-521.

    37. MMP28 (epilysin) as a novel promoter of invasion and metastasis in gastric cancer / Jian P. [et al.] // BMC Cancer. - 2011. - Vol. 11. - P. 200.

    38. MT1-MMP hemopexin domain exchange with MT4-MMP blocks enzyme maturation and trafficking to the plasma membrane in MCF7 cells / Atkinson S. J. [et al.] // J. Biochem. - 2006. - Vol. 398. - P. 15-22.

    39. MT4- (MMP17) and MT6-MMP (MMP25), A unique set of membrane-anchored matrix metalloproteinases: properties and expression in cancer / Sohail A. [et al.] // Cancer Metastasis Rev. - 2008. - Vol. 27, N2. - P. 289-302.

    40. MT-MMPs as regulators of vessel stability associated with angiogenesis / Sounni N. E. [et al.] // Frontiers in Pharmacology. - 2011. - Vol. 2. - article 111.

    41. Nagase H. Zinc Metalloproteinases in health and disease / ed. N. M. Hooper. - London: Taylor Francis Ltd., 1996. - 153 p.

    42. Prognostic Significance of MMP-1 and MMP-3 Functional Promoter Polymorphisms in Colorectal Cancer / Zinzin-dohoue F. [et al.] // Clinical Cancer Research. - 2005. - Vol. 11. - P. 594-599.

    43. Regulated Expression of ADAMTS Family Members and Cumulus Oocyte Complexes: Evidence for Specific and Redundant Patterns During Ovulation / Richards J. S. [et al.] // Biology Reproduction. - 2005. - Vol. 72. - P. 1241-1255.

    44. Response of Matrix Metalloproteinases and tissue inhibitors of metalloproteinases messenger ribonucleic acids to ovarian steroids in human endometrial explants mimics their gene-and phase-specific differential control in vivo / Vassilev V. [et al.] // J. Clin. Endocrinol. Metab. - 2005. - Vol. 90. - P. 5848-5857.

    45. Role of Matrix Metalloproteinases and Therapeutic Benefits of Their Inhibition in Spinal Cord Injury / Zhang H. [et al.] // Neuro-therapeutics. - 2011. - Vol. 8. - P. 206-220.

    46. ​​Sequential use of transcriptional profiling, expression quantitative trait mapping and gene association implicates MMP20 in human kidney aging / Wheeler H. E. [et al.] // PLoS Genet. - 2009. - Vol. 10. - e1000685.

    47. Snoekvan-BeurdenP.A.M., Von den HoffJ. W. Zymographic techniques for the analysis of matrix metalloproteinases and their inhibitors // BioTechniques. - 2005. - Vol. 38.- P. 73-83.

    48. TGF-beta1 and TGFBR1 are Expressed in Ameloblasts and Promote MMP20 Expression / Gao Y. [et al.] // Anatomical Record. - 2009. - Vol. 292. - P. 885-890.

    49. The Chemokine stromall cell derived factor-1 (CXCL12) promotes glioma invasiveness through MT2-matrix metalloprotei-nase / Zhang J. [et al.] // Carcinogenesis. - 2005. - Vol. 26, N. - P. 2069-2077.

    50. The dual personalities of matrix metalloproteinases in inflammation / Le N. T. [et al.] // Front Biosci. - 2007. - Vol. 12. - P. 14751487.

    51. The first trimester human trophoblast cell line ACH-3P: a novel tool to study autocrine / paracrine regulatory loops of human trophoblast subpopulations - TNF-a stimulates MMP15 expression / Hiden U. [et al.] // BMC Developmental Biology. - 2007.- Vol. 7. - P.137.

    52. Variability in Melanoma Metalloproteinase Expression Profiling / Gir-icz O. [et al.] // J..Biomolecular Techniques. - 2010. - Vol. 21. - P.194-204.

    53. VisseR. Matrix Metalloproteinases and Tissue Inhibitors of Metalloproteinases: Structure, Function, and Biochemistry / Visse R., Na-gase H. // Circulation Research.-2003 Vol. 92. - P. 827-839.

    54. Woessner J.F. Jr. Matrix metalloproteinases and their inhibitors in connective tissue remodeling / Woessner J. F. Jr. // The FASEB Journal. - 1991. - Vol. 5, N 8. - P.2145-2154.

    Стаття представлена ​​С. А. Селькова, ФГБУ «НІІАГ ім. Д. О. Отта »СЗО РАМН, Санкт-Петербург

    MATRIX METALLOPROTEINASES AND INHIBITORS: CLASSIFICATION, MECHANISM OF ACTION

    Yarmolinskaya M. I., Molotkov A. S., Denisova V. M.

    | Summary: Matrix metalloproteinases (MMPs) belong to family of extracellular proteases and play critical role in different physiological and pathological processes, embryogenesis, tissue reparation, neoangiogenesis, tumor transformation and metastastatic process and in different diseases. Inhibitors of these enzymes are used as therapeutic methods in rheumatology, oncology, neurology, cardiology and gynaecology. This article represents review of fundamental functions and biological role of MMPs, basic activity regulation mechanisms of these enzymes, classification is given.

    | Key words: metalloproteinases; inhibitors of metalloproteinases; biological role.

    | Адреси авторів для листування-

    Ярмолинецький Марія Ігорівна - д. М. Н., В. н. с. відділу ендокринології репродукції.

    ФГБУ «НІІАГ ім. Д. О. Отта »СЗО РАМН РАМН, II акушерське відділення. патології вагітності.

    199034, Росія, Санкт-Петербург, Менделеевская лінія, д. 3. E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її..

    Молотков Арсеній Сергійович - аспірант, відділення оперативної гінекології.

    ФГБУ «НІІАГ ім. Д. О. Отта »СЗО РАМН

    199034, Росія, Санкт-Петербург, Менделеевская лінія, д. 3.

    E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її..

    Денисова Валентина Михайлівна - аспірант, відділення

    гінекологічної ендокринології.

    ФГБУ «НІІАГ ім. Д. О. Отта »СЗО РАМН.

    199034, Росія, Санкт-Петербург, Менделеевская лінія, д. 3

    E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її..

    Yarmolinskaya Maria Igorevna - MD, PhD. Leading Scientific Researcher

    of the department of reproductive endocrinology.

    D. O. Ott Research Institute of Obstetrics and Gynecology.

    199034 Russia, St. Petersburg, Mendeleyevskaya Line, 3.

    E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її..

    Molotkov Arseny Sergeyevich - PhD student, Department of Operative Gynecology.

    D. O. Ott Research Institute of Obstetrics and Gynecology. 199034 Russia, St. Petersburg, Mendeleyevskaya Line, 3. E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її..

    Denisova Valentina Michailovna - PhD student, D. O. Ott Resrearch Institute of Obstetrics and Gynecology Department of Gynecological Endocrinology. E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її..


    Ключові слова: металлопротеінази /ІНГІБІТОРИ металлопротеінази /БІОЛОГІЧНА РОЛЬ /METALLOPROTEINASES /INHIBITORS OF METALLOPROTEINASES /BIOLOGICAL ROLE

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити