Metaloproteinazy macierzy zewnątrzkomórkowej (ang. matrix metalloproteinases, MMPs) są enzymami rozkładającymi białka oraz kolagen w macierzy zewnątrzkomórkowej. Enzymy te aktywują chemokiny oraz cytokiny prozapalne. Są jedynymi znanymi enzymami u ssaków, posiadającymi zdolność rozkładania kolagenu.
Metaloproteinazy są tzw. enzymami proteolitycznymi. W przypadku bakterii borrelia uzależnienie od proteazy gospodarza jest krytyczne z powodu jej własnych niedoborów w enzymy proteolityczne. Zapożyczone enzymy pozwalają krętkowi przeniknąć szybciej do niemal wszystkich tkanek. Większość znanych rodzajów krętków borrelia wykorzystuje metaloproteinazy gospodarza. Metaloproteinazy typu MMP-2 oraz MMP-9 są silnie aktywowane w chronicznej infekcji krętakami borrelia, co powoduje rozkład kolagenu oraz stany zapalne stawów. Bakteria borrelia aktywując stan zapalny za pomocą enzymów gospodarza, odwraca uwagę układu immunologicznego, który atakuje własne tkanki.
Badania wykazały, że u myszy zainfekowanych krętkami borrelia miejsca o najintensywniejszym nacieku komórek zapalnych w macierzy zewnątrzkomórkowej nie były skuteczne w usuwaniu bakterii, w związku z czym, myszy te wykazywały bardzo wysokie obciążenie bakteriami borellia. Hamowanie enzymów proteolitycznych tzw. inhibitorami spowodowało zmniejszenie stanu zapalnego nie utrudniając jednocześnie zdolności zwierzęcia do kontroli zakażenia. Biorąc pod uwagę fakt, że uszkodzenie tkanki gospodarza w zakażeniu krętkami występuje głównie przez działanie metaloproteinaz gospodarza, nie zaś enzymów wytwarzanych przez bakterie, jest możliwe ograniczenie zapalenia i uszkodzenia komórek bez utrudniania układowi immunologicznemu wyeliminowaniu patogenu z organizmu.
Metaloproteinazy uczestniczą również w tworzeniu skrzepów krwi, które prowadzą do miażdżycy tętnic, jak również degradacji bariery krew mózg (ang. Blood–Brain Barrier, BBB) przyczyniając się tym samym do powstawania chorób neurodegeneracyjnych. W celu hamowania metaloproteinazy wykorzystywane są tzw. inhibitory. Inhibitory metaloproteinazy są kluczowe w leczeniu stanów zapalnych stawów oraz w neuroboreliozie. Stosując inhibitory pozbawiamy krętki podstawowego czynnika wirulencji. Jedynym z niewielu inhibitorów MMPs, które są szeroko dostępne klinicznie jest doksycyklina, sprzedawana pod nazwą handlową „Periostat”, jest stosowana klinicznie jako inhibitor metaloproteinazy do leczenia chorób przyzębia. Leki pochodzenia naturalnego są równie skuteczne mając przy tym szersze spektrum działania oraz mniej skutków ubocznych.
Przykładowe inhibitory enzymów z grupy metaloproteinaza (matrix metalloproteinases – MMPs):
Magnolia (Magnolia officinalis) hamuje enzymy proteolityczne MMP-1, MMP-3 oraz MMP-9.
Czarna porzeczka (Ribes nigrum) hamuje enzymy proteolityczne MMP-1, MMP-9.
Ekstrakt z nasion winogron (Vitis vinifera L.) hamuje enzymy proteolityczne MMP-1, MMP-3, MMP-7, MMP-8, MMP-9, MMP-13.
Inne inhibitory:
Korkowiec amurski (Phellodendron amurense), Wąkrotka azjatycka (Centella asiatica), Rozwar wielkokwiatowy (Platycodon grandiflorum), Świeża skórka żołędzi dębu (Quercus infectoria), Kwiaty aksamitki wyniosłej (Tagetes erecta).
___________________________________________________
BIBLIOGRAFIA
Infect Immun. 2009 Jul
Matrix metalloproteinase 9 plays a key role in lyme arthritis but not in dissemination of Borrelia burgdorferi.
Heilpern AJ, Wertheim W, He J, Perides G, Bronson RT, Hu LT.
Mol Pharmacol. 2012 Oct
Anacardic acid inhibits the catalytic activity of matrix metalloproteinase-2 and matrix metalloproteinase-9.
Omanakuttan A, Nambiar J, Harris RM, Bose C, Pandurangan N, Varghese RK, Kumar GB, Tainer JA, Banerji A, Perry JJ, Nair B
Biometals. 2012 Jun
Aluminum ammonium sulfate dodecahydrate purified from traditional Chinese medicinal herb Korean monkshood root is a potent matrix metalloproteinase inhibitor.
Shen Y, Liu S, Jin F, Mu T, Li C, Jiang K, Tian W, Yu D, Zhang Y, Fang X
Pharm Biol. 2013 Sep
Matrix metalloproteinase, hyaluronidase and elastase inhibitory potential of standardized extract of Centella asiatica.
Nema NK, Maity N, Sarkar BK, Mukherjee PK
Food Chem Toxicol. 2012 Dec
Michelia alba extract attenuates UVB-induced expression of matrix metalloproteinases via MAP kinase pathway in human dermal fibroblasts.
Chiang HM, Chen HC, Lin TJ, Shih IC, Wen KC
Food Chem Toxicol. 2011 Dec
Saponins from the roots of Platycodon grandiflorum suppress ultraviolet A-induced matrix metalloproteinase-1 expression via MAPKs and NF-kB/AP-1-dependent signaling in HaCaT cells.Hwang YP, Kim HG, Choi JH, Han EH, Kwon KI, Lee YC, Choi JM, Chung YC, Jeong TC, Jeong HG.
J Periodontol. 2009 Nov
Grape seed extract suppresses lipopolysaccharide-induced matrix metalloproteinase (MMP) secretion by macrophages and inhibits human MMP-1 and -9 activities.
La VD, Bergeron C, Gafner S, Grenier D.
J Ethnopharmacol. 2011 Mar
Effect of Phellodendron amurense in protecting human osteoarthritic cartilage and chondrocytes.Kim JH, Huh JE, Baek YH, Lee JD, Choi DY, Park D
