Quercetin이 고지방식이로 유도된 비만동물모델과 3T3-L1 지방세포에서 matrix metalloproteinases(MMPs) 억제를 통한 지방세포 분화와 성장에 미치는 효과

송승민 단국대학교 일반대학원 2022 국내석사

Adipogenesis is caused by hypertrophy and hyperplasia, resulting in proliferation and differentiation into adipocytes. In this process, it is essential to angiogenesis to supply oxygen and nutrients to adipocytes. Matrix metalloproteinases(MMPs), an enzyme that decomposes extracellular matrix in angiogenesis, play an important role. Therefore, inhibiting MMPs may hinder the growth of adipose tissue. The purpose of this study was to investigate whether quercetin has the effect of inhibiting the differentiation and growth of adipose tissue through inhibition of MMPs in high-fat diet induced obese animal model and 3T3-L1 preadipocytes. In animal experiments method, a 5-week-old C57BL/6J mice was given a normal diet(NF, n=8), high-fat diet(HF, n=8), high-fat diet containing 0.05% of quercetin(HFQ0.05, n=8), and 0.15%(HFQ0.15, n=8) for 16 weeks. The body weight change, dietary intake, and organs weight were measured. In addition, the mRNA expressions of C/EBP β, C/EBP α, PPAR γ, and FABP4 were observed in liver tissue. And the mRNA expression, amount, and activity of MMPs and GPDH activity were observed in epididymal adipose tissue. In the cell experiments method, quercetin was treated in concentrations of 0, 5, 10, and 20 μM in 3T3-L1 cells during 24 hours. Thereafter, PMA, known to promote the activity of MMPs, was treated at a concentration of 100 ng/mL for 2 hours. Oil-Red-O staining and GPDH activity experiments were conducted to observe fat accumulation and differentiation of adipocytes. And the mRNA expressions of C/EBP β, C/EBP α, PPAR γ, and FABP4 were observed to evaluate the effect on adipogenesis. The mRNA expressions of VEGF-A and VEGFR-2 were observed, and the mRNA expression and activity of MMPs were observed. The results are follows. In animal experiments, the intake of quercetin reduced the body weight and epididymal adipose tissue(P<0.05). The mRNA expressions of C/EBP β, C/EBP α, PPAR γ, and FABP4, which are transcription factors related to adipocyte differentiation, were increased more than tripled in HF compared to NF, but in quercetin intake groups, they significantly were decreased in liver tissue(P<0.05). GPDH activity in epididymal adipose tissue was higher in HF than in NF, but in quercetin intake groups, it was decreased(P<0.05). In addition, the mRNA expression, amount, and activity of MMPs in epididymal adipose tissue were all significantly higher in HF than in NF, but in quercetin intake groups, they significantly were decreased(P<0.05). In the cell experiments, Oil-Red-O staining and GPDH activity were significantly increased in the quercetin 0 μM(PMA+) compared to the quercetin 0 μM(PMA-), and they significantly decreased by quercetin treatment(P<0.05). The mRNA expressions of C/EBP β, C/EBP α, PPAR γ, and FABP4 were significantly higher in quercetin 0 μM(PMA+) than in quercetin 0 μM(PMA-), and they were decreased by quercetin treatment(P<0.05). The mRNA expression results of VEGF-A, a vascular endothelial growth factor, and its receptor, VEGFR-2, were also significantly higher in quercetin 0 μM(PMA+) than in quercetin 0 μM(PMA-), and they decreased when quercetin was treated(P<0.05). In addition, the mRNA expression and activity of MMPs were significantly increased in quercetin 0 μM(PMA+) compared to quercetin 0 μM(PMA-), and they were significantly reduced by quercetin treatment(P<0.05). In conclusion, in animal and cell systems, quercetin had the effect of inhibiting the differentiation and growth of adipocytes through inhibiting MMPs, an essential factor in angiogenesis that occur during fat accumulation. 비만은 제 2형 당뇨병, 심혈관질환, 암 등의 만성질환 위험을 증가시키므로, 체지방 축적 감소를 위한 영양관리는 중요한 의미를 가진다. 지방조직의 축적으로 발생하는 비만은 adipogenesis 과정을 통하여 지방세포가 분화하고 증식한다. Adipogenesis 과정에서 지방세포에 산소와 영양소를 공급하기 위한 신혈관생성이 필수적이다. 신혈관생성에서 extracellular matrix를 분해하는 효소인 matrix metalloproteinases(MMPs)가 중요하게 작용하므로, MMPs를 억제하면 지방조직의 성장을 저해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 연구는 고지방식이로 비만이 유도된 실험동물과 지방세포인 3T3-L1 preadipocytes에 quercetin의 처리가 MMPs의 억제를 통해 지방조직의 분화와 성장을 저해하는 효과가 있는지 알아보았다. 동물실험의 경우, 5주령의 수컷 C57BL/6J mice를 정상식이 섭취군(NF, n=8), 고지방식이 섭취군(HF, n=8), quercetin을 식이 무게의 0.05% 함유한 고지방식이 섭취군(HFQ0.05, n=8), quercetin을 식이 무게의 0.15% 함유한 고지방식이 섭취군(HFQ0.15, n=8)으로 분류하여 총 16주간 사육하였다. 실험동물의 체중 변화와 식이섭취량, 장기무게를 측정하였으며, 혈액 내 지질을 관찰하였다. 또한, 간 조직에서 지방세포 분화와 관련된 전사인자를 관찰하였으며, 부고환지방 조직에서 GPDH activity와 MMPs의 mRNA 발현, 양, 활성을 관찰하였다. 세포실험 방법은 3T3-L1 세포에 quercetin을 0, 5, 10, 20 μM의 농도로 처리하여 MTT assay를 통해 세포 증식에 유의적인 차이를 보이지 않았던 24시간을 quercetin 처리 시간으로 결정하였다. 이후 MMPs의 활성을 촉진시킨다고 알려진 PMA를 100 ng/mL의 농도로 2시간 처리하여 실험을 진행하였다. 지방 축적과 지방세포의 분화를 관찰하기 위해 Oil-Red-O staining과 GPDH activity 실험을 진행하였으며, 지방세포 분화와 관련된 전사인자인 C/EBP β, C/EBP α, PPAR γ, FABP4의 mRNA 발현을 관찰하였다. 혈관내피세포성장인자인 VEGF-A와 그 수용체인 VEGFR-2의 mRNA 발현을 관찰하였으며, MMP-2와 MMP-9의 mRNA 발현과 활성을 관찰하였다. 동물실험 결과, quercetin의 섭취가 고지방식이로 비만이 유도된 실험동물의 체중 및 간과 부고환지방 조직의 무게, 혈장 내 지질 수치를 감소시켰다(P<0.05). 간 조직에서의 지방세포 분화 관련 전사인자의 mRNA 발현은 NF군에 비하여 HF군에서 3배 이상 증가했으며, quercetin 섭취군은 HF군에 비해 유의적으로 감소하였다(P<0.05). 부고환지방 조직에서의 GPDH 활성은 NF군에 비해 HF군에서 높았고, quercetin 섭취군은 HF군에 비해 유의적으로 낮아졌다(P<0.05). 또한, 부고환지방 조직에서의 MMP-2와 MMP-9의 mRNA 발현, 양, 활성은 모두 NF군에 비해 HF군에서 유의적으로 높았으며, quercetin 섭취군은 HF군에 비하여 감소하였다(P<0.05). 세포실험 결과, Oil-Red-O staining과 GPDH activity는 quercetin 0 μM(PMA-)군에 비하여 quercetin 0 μM(PMA+)군에서 유의적으로 증가하였고, quercetin 처리에 의해 유의적으로 감소하였다(P<0.05). 지방세포분화 관련 전사인자인 C/EBP β, C/EBP α, PPAR γ, FABP4의 mRNA 발현은 quercetin 0 μM(PMA-)군에 비해 quercetin 0 μM(PMA+)군에서 유의적으로 높았으며, quercetin처리에 의해 감소하였다(P<0.05). 혈관내피세포성장인자인 VEGF-A와 그 수용체인 VEGFR-2의 mRNA 발현 결과 또한, quercetin 0 μM(PMA-)군에 비해 quercetin 0 μM(PMA+)군에서 유의적으로 높았으며, quercetin을 처리하였을 때 감소하였다(P<0.05). 또한, MMP-2와 MMP-9의 mRNA 발현과 활성은 quercetin 0 μM(PMA-)군에 비해 quercetin 0 μM(PMA+)군에서 유의적으로 증가하였고, quercetin 처리에 의하여 유의적으로 감소하였다(P<0.05). 결론적으로, 동물수준에서 고지방식이로 비만이 유도된 실험동물과 세포수준에서 3T3-L1 지방세포에 MMPs의 활성을 촉진시켰을 때, quercetin은 MMP-2와 MMP-9을 억제함으로써 지방세포의 분화와 성장을 저해하는 효과가 있는 것을 확인할 수 있었다.

Matrix metalloproteinases 유전자 발현 조절에 의한 caffeic acid phenethyl ester의 암 전이 억제 효능에 관한 연구

황혜진 이화여자대학교 대학원 2004 국내석사

대부분의 암환자의사망원인은 초기종양으로부터 혈액을 통한 전이가 주된 원인이다. 암세포의 전이에는 세포와 세포외 기질(extracellular matrix, ECM)간의 상호작용, 세포간 유착(intercellular adhesion)과 ECM의 분해 등을 포함하는 여러 단계를 요구하게 된다. 특히, 본 연구에서는 암의 침윤과 전이에 관여하는 여러 단계 중 ECM의 분해에 초점을 맞추고 여기서 가장 중요한 역할을 하는 matrix metalloproteinases(MMPs)에 대한 연구를 시도하였다. MMPs의 활성은 유전자 발현(gene expression), 비활성 효소의 활성화 과정(proenzyme processing), 효소활성의 억제(inhibition of enzymatic activity)에 의해 조절되는 것으로 알려져 있으며 인간의 MMPs 중 gelatinase A (MMP-2) 및 gelatinase B (MMP-9)는 ECM의 주요성분인 collagen, 특히 collagen type Ⅳ를 분해하는 주요 효소로 알려지면서 암세포에서 MMP-2 및 MMP-9의 발현조절 물질 및 기전에 대한 관심이 점차 높아지고 있다. 꿀벌로부터 얻어진 천연물질인 caffeic acid phenethyl ester(CAPE)는 항염증제, 항바이러스제, 항암 활성 등 여러가지 생리활성으로 널리 알려져 있으며 본 연구에서는 MMP-2, -9 뿐만 아니라 matix 분해와 proMMP-2 activation에도 관여하고 있는 membrane type 1-matrix metalloproteinase(MT1-MMP)와 내재성 저해제인 tissue inhibitor of matrix metalloproteinase-2(TIMP-2)의 유전자 발현에 미치는 영향도 살펴보았다. HT1080 세포(human fibrosarcoma cell)에서 reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR)법으로 MMP-2, -9, MT1-MMP와 TIMP-2의 유전자 발현에 대한 CAPE의 영향을 조사한 결과, 모두 농도 의존적으로 mRNA level을 저해하는 것으로 나타났다. 특히 MMP-9에 대한 mRNA level은 CAPE 20μM 농도에서도 강한 저해활성을 나타냄으로써 MMP-9의 저해가 CAPE의 전이 억제효능과 관련하여 주요한 역할을 할 것으로 추측된다. 이러한 결과들로부터 CAPE는 암세포에서 MMPs와 TIMP-2 유전자 발현을 억제함으로써 암 침윤 및 전이를 저해한다고 볼 수 있다. MMP-9의 전사조절 기작을 밝히기 위하여 MMP-9 promoter region내에 존재하는 NF-κB binding site에 대한 binding activity를 electrophoretic mobility shift assay(EMSA)로 확인한 결과 2, 24시간 처리한 HT1080 세포로부터 얻은 nuclear extract 모두에서 농도 의존적으로 binding activity가 증가하는 것으로 나타났으며 이로부터 CAPE의 MMPs 유전자 down-regulation이 NF-κB independent pathway를 따르는 것으로 보이며 다른 전사조절인자들에 대한 연구가 진행되어야 할 것이다. Zymography를 통하여 CAPE의 MMP-2, -9 발현에 대한 영향을 조사한 결과 대조군에 비하여 농도 의존적으로 gelatinase활성이 감소하는 것으로 나타났으며 fluorometric analysis에서 MMP-2 효소 활성에 대한 저해 효능을 살펴본 결과 CAPE에 의해 MMP-2가 농도 의존적으로 감소하는 것을 확인하였다. 또한 CAPE가 암세포의 이동성, 침윤성 등에 미치는 영향을 알아보기 위해 여러가지 bioassay를 통해 연구를 진행한 결과 cell migration과 colony formation 및 matrigel과 type I collagen을 이용한 motility, invasion 활성을 효과적으로 저해 하는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 CAPE는 MMPs 유전자 및 단백질 발현과 활성을 억제하고 또한 암세포의 침윤, 전이 등을 저해함으로써 천연물 유래의 효과적인 암전이 억제제의 개발에 유효하게 이용될 수 있을 것이다. Metastasis is a major cause of death among cancer patients. The metastasis of cancer cells requires several sequential steps including changes in cell-ECM (Extracellular Matrix) interaction, intercellular adhesion, and degradation of ECM. In modulation of metastasis of cancer cells, we focused on the study of the degradation of ECM. Matrix metalloproteinases (MMPs) play an important role in tumor invasion and metastasis by extracellular matrix degradation. Caffeic acid phenethyl ester (CAPE), a natural product produced from honeybee, has been known as anti-inflammatory, antiviral, and anticancer properties. In this study, CAPE demonstrated the inhibitory effects of metastasis and invasiveness of tumor cells. We examined the effect of CAPE on MMPs (MMP-2, -9, MT1-MMP) and TIMP-2 gene expression in HT1080 cells. Dose-dependent decreases of MMPs and TIMP-2 mRNA levels were observed in CAPE-treated HT1080 cells as detected by reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR). These results suggest that CAPE inhibits tumor cell invasion and metastasis by suppression of MMPs and TIMP-2 in tumor cells. In order to clarify the transcriptional regulatory pathway, we investigated the role of nuclear factor-ĸB (NF-ĸB) in the expression of MMPs by CAPE in HT1080. Electrophoretic mobility shift assay (EMSA) demonstrated that nuclear extracts from HT1080 cells treated with CAPE showed a dose-dependent increase in binding activity to the NF-ĸB consensus sequences. These results indicate that CAPE downregulates MMPs expression in HT1080 cells through the NF-ĸB-independent pathway. Gelatin zymography showed a significant down-regulation of MMP-2, -9 expression in HT1080 cells treated with CAPE compared with controls. In fluorometric analysis, CAPE-treated HT1080 cells exhibited inhibition of MMP-2 activity in dose-dependent manner. In addition, CAPE inhibited cancer cell migration and colony formation, and also exhibited the inhibitory activities of invasion and motility through a matrigel and type I collagen assay. These results suggest that CAPE might be an effective natural product inhibiting tumor cell invasiveness and metastasis by suppression of MMPs in tumor cells.

폐암과 결핵성 흉막염에서 Matrix Metalloproteinase와 Tissue Inhibitors of Metalloproteinase의 임상적 의의

이형노 아주대학교 대학원 2002 국내석사

배경 및 목적 세포 외 기질은 모든 기관과 조직에서 형태 및 항상성 유지에 필수적인 요소로 여러 세포에 의해 생산된 다양한 종류의 물질들로 구성된다. 세포 외 기질의 분해 작용을 가지는 효소와 이에 대하여 길항 작용을 하는 효소들 사이의 균형은 정상적인 세포 외 기질의 분해와 재편성에 관여한다. Matrix metalloproteinase (MMP)는 강력한 세포 외. 기질 분해 효소의 하나이며, tissue inhibitors of matrix metalloproteinase (TIMP)는 이에 대해 특이적인 길항 작용을 한다. MMP와 TIMP 사이의 불균형은 여러 가지 질환의 병태생리에 관여를 하며, 특히 종양의 침습 및 전이 등에 중요한 역할을 하는 것으로 알려지고 있다. 그 외에도 여러 가지 질환에 있어서 병인에 관여하며, 폐질환에 있어서도 MMP와 TIMP의 역할이 일부 보고되고 있다. 흉막 유출의 생성에도 관여를 하는 것으로 알려지고 있으며 폐암 및 결핵성 흉막염에 의한 흉수에서의 MMP와 TIMP의 발현에 관한 일부 보고가 있었으나 전반적인 조사 및 비교분석에 관한 연구는 부족한 실정이다. 본 연구는 우리나라에서 흉막 삼출의 주요 원인 질환인 폐암 및 결핵에서 혈청과 흉수의 MMP와 TIMP 농도를 측정하여 비교하고 임상적 소견 및 흉수의 생화학적 지표들과의 관련성을 살펴보고자 한다. 또한 MMP와 TIMP의 생성에 있어서 흉수 내 림프구의 역할에 관하여 조사해 보고자 한다. 연구대상 및 방법 폐암 환자 27예, 결핵성 흉막염 환자 17예, 흉막 여출액 환자 4예 및 정상 대조군 15예에서 혈청과 흉수를 채취하여 enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA)법으로 MMP 및 TIMP 농도를 측정하여 각 군 간의 비교 및 임상적 소견과의 비교 분석을 하였다. 또한 흉수에서 림프구를 추출하여 reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR)법을 이용하여 MMP 및 TIMP의 발현에 대하여 조사하였다. 결과 혈청 MMP-1 농도는 폐암 환자군에서 13.3±12.6 ng/mL, 결핵성 흉막염 환자군에서 15.3±9.5 ng/mL, 정상 대조군에서 7.8±9.8 ng/mL로 폐암 환자군과 결핵성 흉막염 환자군이 정상 대조군에 비해 유의하게 높았다. 혈청 MMP-9 농도는 세 군 사이에 유의한 차이는 없었다. 혈청 TIMP-1 농도는 폐암 환자군에서 4.9±2.7 ng/mL, 결핵성 흉막염 환자군에서 5.2±3.1 ng/mL, 정상 대조군에서 3.0±1.3 ng/mL로 폐암 환자군과 결핵성 흉막염 환자군이 정상 대조군에 비해 유의하게 높았다. 흉수 MMP-1 농도는 폐암 환자군에서 5.4±8.8 ng/mL, 결핵성 흉막염 환자군에서 11.3±13.6 ng/mL, 흉막 여출액 환자군에서 3.2±2.9 ng/mL로 결핵성 흉막염 환자군이 폐암 환자군과 흉막 여출액 환자군에 비해 유의하게 높았다. 흉수 MMP-9 농도는 폐암 환자군에서 0.8±2.5 ng/mL, 결핵성 흉막염 환자군에서 1.1±2.1 ng/mL, 흉막 여출액 환자군에서 0.03±0.009 ng/mL로 폐암 환자군과 결핵성 흉막염 환자군이 흉막 여출액 환자군에 비해 유의하게 높았다. 흉수 TIMP-1 농도는 폐암 환자군에서 24.8 ± 9.0 ng/mL, 결핵성 흉막염 환자군에서 30.5 ± 9.1 ng/mL, 흉막 여출액 환자군에서 1,7 ± 0.2 ng/mL로 폐암 환자군과 결핵성 흉막염 환자군이 흉막 여출액 환자군에 비해 유의하게 높았다. MMP-1, MMP-9 및 TIMP-1의 흉수/혈청 농도비에서는 폐암 환자군이 1.6 ± 4.0, 0.1 ± 0.2, 6.4 ± 3.2였고, 결핵성 흉막엽 환자군은 1.1 ± 1.5, 0.2 ± 0.2, 8.9 ± 6.1로 TIMP-1이 높았다. 흉수 TIMP-l/MMP-9 농도비는 폐암 환자군에서 192.4 ± 33.1, 결핵성 흉막염 환자군에서 92.1 土 83.0, 흉막 여출액 환자군에서 54.1 ± 6.0으로 패암 환자군에서 더 높았다. 흉수에서 MMP-1 농도는 TIMP-1 농도와 상관성(r = 0.4)이 있었고, 결핵성 흉막염 환자군에서 흉수 MMP-1 농도는 MMP씨 농도와 상관성(r = 0.7)이 있었다. 폐암 환자군에서 흉수 MMP-9 농도는 lactate dehydrogenase(LDH) 농도와 상관성(r = 0.4)을 보였고, pH와 역상관성(r = -0.48)을 보였다. 흉수 림프구에서 MMP-9에 대한 RT-PCR 결과 폐암 환자군 및 흉막 여출액 환자군보다 결핵성 흉막염 환자군에서 과발현되었다. TIMP-1은 세 군간에 차이가 없었다. 결론 혈청 및 흉수 MMP 및 TIMP-1 농도는 폐암 환자군과 결핵성 흉막염 환자군에서 증가되어 있었고 특히 TIMP-1이 흡수 내에서 국소적으로 활성화되는 양상을 보였다. MMP와 TIMP의 농도는 전반적으로 결핵성 흉막염 환자군에서 높았으나 MMP에 대한 TIMP의 상대적 비율은 폐암 환자군에서 더 높았다. 흉수 MMP는 LDH 및 pH와 상관성을 보였다. 결핵성 홍수 내 MMP-9의 증가에는 림프구에서의 전사활성화가 기여하는 것으로 나타났다. Introduction : The extracellular matrix(ECM) is an essential part of every organ and tissue serving as a tissue skeleton, as a medium of communication between cells, and as a barrier between the tissues and vascular system. Matrix metalloproteinase(MMP), a family of zinc dependent endoproteinases, and their endogenous inhibitors, the tissue inhibitors of metalloproteinase(TIMP), are involved not only in normal tissue remodeling during growth and differentiation, but also in numerous pathophysiological processes including infection and immunologically mediated diseases. MMPs are implicated in a range of pulmonary diseases characterized by alterations in alveolar structure or abnormal healing responses, including emphysema, adult respiratory distress syndrome, interstitial fibrosis, granulomatous disease, lung cancer, asthma, and pleural diseases. Recent reports have investigated the role of MMP and TIMP in pleural effusions of different origin suggesting that these enzymes and their antagonists play a role in homeostasis in the pleural space and some of them seem to be induced in specific disease states. In the present study, we measured MMPs and TIMP levels in serum and pleural effusions of patients with lung cancer, tuberculous pleurisy, transudative effusion and healthy controls. We evaluated the significance of MMP and TIMP levels comparing with clinical and laboratory data. Moreover, we investigated the expression pattern of MMPs and TIMP-1 in pleural lymphocytes of different etiologies. Materials and Methods : Using a sandwich enzyme-linked immunosorbent assay, the concentrations of MMPs and TIMP were measured in sera and pleural effusions collected from a total of 27 patients with lung cancer, 17 patients with tuberculous pleurisy, 4 patients with transudative effusion and 15 healthy individuals. Expression of MMPs and TIMP in pleural lymphocytes were determined by reverse transcription polymerase chain reaction. Results : Serum MMP-1 levels were higher in patients with lung cancer (13.3±12.6 ng/mL) and tuberculous pleurisy (15.3±9.5 ng/mL) than in controls (7.8±9.8 ng/mL). Serum MMP-9 levels showed no significant difference among three groups. Serum TIMP-1 levels were higher in patients with lung cancer (4.9±2.7 ng/mL) and tuberculous pleurisy (5.2±3.1 ng/mL) than in controls (3.0±1.3 ng/mL). Pleural MMP-1 levels were higher in patients with tuberculous pleurisy (11.3±13.6 ng/mL) than in patients with lung cancer (5.4±8.8 ng/mL) and transudate (3.2±2.9 ng/mL). Pleural MMP-9 levels were higher in patients with tuberculous pleurisy (1.12±2.05 ng/mL) than in patients with lung cancer (0.84±2.45 ng/mL) and transudate (0.03±0.009 ng/mL). Pleural TIMP-1 levels were higher in patients with tuberculous pleurisy (30.5±9.1 ng/mL) than in patients with lung cancer (24.8±9.0 ng/mL) and transudate (1.7±0.2 ng/mL). Pleural effusion/serum ratios of TIMP-1 were 6.4±3.2 in lung cancer effusion and 8.9±6.1 in tuberculous pleurisy. Pleural TIMP-l/MMP-9 ratios were 192.4±33.1 in lung cancer effusion, 92.1±83.0 in tuberculous pleurisy, and 54.1±6.0 in transudates. The pleural MMP-1 levels were correlated with pleural TIMP-1 levels (r=0.4). The pleural MMP-1 levels were correlated with pleural MMP-9 levels (r=0.7) in patients with tuberculous pleurisy. The MMP-9 level showed correlation with the lactate dehydrogenase(LDH) (r=0.4) and inverse correlation with pH (r=-0.48). Transcriptional activation of MMP-9 in pleural lymphocytes was more prominent in patients with tuberculous pleurisy comparing with transudates and lung cancer effusion. Conclusion : Serum MMPs and TIMP-1 levels were higher in patients with lung cancer and tuberculous pleurisy than in controls. Pleural MMPs and TIMP levels were more elevated in tuberculous pleurisy than lung cancer effusion where lymphocytes play a role in its production. Relative ratio of pleural TIMP over MMPs tended to be higher in lung cancer effusion. Pleural MMP levels were correlated with TIMP levels and pleural pH and LDH biochemically. Local activation of TIMP-1 was found in tuberculous effusion and malignant effusion of lung cancer.

The role of Matrix Metalloproteinase-9 and Tissue Inhibitor of Metalloproteinase-1 in Airway Hyper-responsiveness and Airway Inflammation : 기관지 과민성과 염증에 Matrix Metalloproteinase-9 및 Tissue Inhibitor of Mealloproteinase-1의 역할

민경훈 Chonbuk National University Medical School 2004 국내박사

배경 개발도상국에서 직업성 천식은 주로 Toluene diisocynate (TDI)의해 발생된다. TDI 유도 천식은 일정부분에서 기도내 세포외 기질 (extracellular matrix) 침착의 증가에 의한 기도 재형성을 특징으로 하는 기도 염증을 특징으로 하는 질환이다. 목적 본 연구에서 TDI 유도 천식에서 Matrix metalloproteinase-9 (MMP-9)과 MMP-9의 저해제인 Tissue inhibitor of metalloproteinase-1 (TIMP-1)의 농도와 기관지 과민성과 기관지 염증과의 관련성을 평가하였다. 방법 TDI에 감작된 쥐, TDI에 감작되지 않은 쥐 그리고 대조군 쥐로 구성된 3개의 그룹을 분류하였다. 각 그룹에서 TDI 유발 후 기관지 폐포액에서의 전체 및 중성구, 림프구, 호산구 등의 성분 세포수를 측정하였다. 또한 각 그룹에서 TDI 유발 후 methacholine에 의해 유발된 증강 휴지 퍼센트를 측정하였다. 그리고 각 그룹에서 TDI 유발 후 시간 경과에 따른 폐에서의 MMP-9과 TIMP-1의 농도를 측정하였으며, 그 측정값으로 MMP-9/TIMP-1의 비를 계산하였다. 결과 TDI 유발 후 기관지 폐포액에서의 전체 및 중성구, 림프구, 호산구의 세포수는 TDI에 감작된 그룹의 쥐에서 다른 두 그룹의 쥐에 비하여 의미 있게 증가하였다. 또한, TDI 유발 후 methacholine에 의해 유발된 증강 휴지 퍼센트 역시 TDI에 감작된 그룹의 쥐에서 다른 두 그룹의 쥐에 비하여 의미 있게 증가하였다. 폐에서의 MMP-9과 TIMP-1의 농도는 TDI에 감작된 그룹의 쥐에서 TDI 유발 후 7시간 후부터 증가하여 72시간까지 계속적으로 증가된 양상을 보였으나, 다른 두 그룹의 쥐에서는 증가소견을 보이지 않았다. TDI에 감작된 쥐에서 TDI 유발 후 증가된 MMP-9과 TIMP-1의 농도와 중성구, 림프구, 호산구의 세포수의 증가 및 methacholine에 의한 증강 휴지 퍼센트의 증가 사이에는 의미 있는 관련성이 있었다. 또한, TDI에 감작된 쥐에서 TDI 유발 후 MMP-9/TIMP-1의 비는 유발 후 7시간 후에 의미있게 감소되어 72시간까지 지속적으로 감소된 소견을 나타냈다. 결론 본 연구의 결과로 미루어 볼 때, TDI 유도 천식에서 MMP-9과 TIMP-1의 증가와 MMP-9/TIMP-1의 비의 감소는 기관지 과민성과 기관지 염증을 반영하는 표지자로서 사용될 수 있을 것으로 사료된다. Background Occupational asthma in developed countries is commonly caused by toluene diisocynate (TDI). TDI-induced asthma is an inflammatory disease of the airways characterized by airway remodeling due, at least in part, to excess of extracellular matrix deposition in the airway wall. Objective The level of matrix metalloproteinase-9 (MMP-9) and its inhibitor, tissue inhibitor of metalloproteinase-1 (TIMP-1) may be indicators of airway hyper-responsiveness and airway inflammation. Materials and Methods We determined the total and differential cellular components in bronchoalveolar larvage fluid (BALF) of TDI-sensitized and -challenged mice, TDI-challenged and -nonsensitized mice and control mice. We determined the percent enhanced pause (Penh) of those subjects by methacholine. We also determined the time course levels of MMP-9 and TIMP-1 mRNA and proteins in the lung of those subjects, and calculated the ratio of MMP-9 and TIMP-1. Results The numbers of total cellular components and differential cellular compoents such as neutrophils, lymphocytes, eosinophils in BALF of TDI-sensitized and -challenged mice were markedly increased than those of TDI-challenged and -nonsensitized mice and control mice after TDI inhalation. Also, The percent Penh produced by methacholine increased significantly in the TDI-sensitized and -challenged mice compared with TDI-challenged and -nonsensitized mice and control mice. The levels of MMP-9 and TIMP-1 in the lungs of TDI-sensitized and -challenged mice increased at 7 hours after TDI challenge and continued for up to 72 hours, but those of TDI-challenged and -nonsensitized mice and control mice did not increased. There were significant correlations between the levels of MMP-9 or TIMP-1 and the number of neutrophils, lymphocytes or eosinophils and percent Penh by methacholine in TDI-sensitized and -challenged mice. The molar ratio of MMP-9/TIMP-1 significant decreased at 7 hours after TDI challenge and continued up to 72 hours in TDI-sensitized and challenged mice. Conclusion These data suggest that increased levels of MMP-9 or TIMP-1 and decreased ratio of MMP-9 and TIMP-1 were associated with airway hyper-responsiveness and airway inflammation in TDI induced asthma with TDI-sensitized.

각종 암세포주에서 Matrix metalloproteinases와 Oncogenes의 발현에 관한 연구

박병섭 한양대학교 대학원 1996 국내석사

혈소판활성인자에 의한 신생혈관형성에 있어서 Matrix Metalloproteinases의 역할

정봉남 全南大學校 大學院 2003 국내석사

세포 외 기질 (extracellular matrix)의 붕괴는 신생혈관형성 및 암의 전이에 있어서 필수적인 단계로 matrix metalloproteinases(MMPs), 특히 MMP-2 와 MMP-9이 중요한 역할을 한다. PAF(platelet-activating factor)은 생물학적 활성을 가진 인지질로, NF-kB를 활성화시켜 혈관형성 자극 인자들의 유전자 발현을 유도하여 초기 염증반응과 신생혈관형성 및 암의 전이를 조절한다. 본 연구에서는 PAF에 의해 유도되는 신생혈관형성 및 암의 전이에 있어서 MMP-2 및 MMP-9과의 관련성을 실험하였다. 마우스 흑색종 세포주인 B16F10에서 PAF에 의해 MMP-2와 MMP-9의 mRNA 발현과 효소 활성이 증가되었고, PAF에 의해 증가된 MMP-2와 MMP-9의 mRNA 발현과 효소 활성은 PAF 길항제인 WEB 2170 농도 의존적으로 감소되었다. 사람 내피세포주인 ECV304에서 PAF에 의해 MMP-9mRNA 발현과 효소 활성이 증가되었고, B16F10 에서와 마찬가지로 WEB2170에 의해 mRNA 발현과 효소 활성이 억제되었다. B16F10에서 PAF에 의해 증가된 MMP-2와 MMP-9의 mRNA 발현과 효소 활성이 NF-kB 억제제인 parthenolide, p65 antisense 농도 의존적으로 감소하였고, ECV 304에서도 역시 PAF에 의해 증가된 MMP-9의 mRNA 발현과 효소 활성이 parthenolide, p65antisense에 의해 현저히 감소되었다. Matrigel을 이용한 혈관형성 실험에서 PAF에 의해 증가된 혈관형성은 MMPs 억제제인 phenanthrol ine, MMP-2 및 MMP-9 중화항체 농도 의존적으로 억제되었으며, 세포 침투 실험 결과 PAF에 의해 증가된 침투율이 WEB2170, phenanthroline, parthenolide 및 MMP-2, MMP-9 중화항체에 의해 감소되었다. PAF에 의한 폐로의 흑색종전이 역시 PAF과 phenanthroline을 처리한 경우 PAF에 의해 증가된 전이율이 phenanthroline 농도 의존적으로 감소되었고, 폐에서 PAF에 의해 MMP-2와 MMP-9의 mRNA 발현이 증가하였으며, IkB mutant DNA를 transfection한 B16F10을 주사한 경우 전이율이 현저하게 감소됨을 확인하였다.이러한 결과는 PAF에 의해 증진된 신생혈관형성 및 암의 전이에 NF-kB 활성을 통한 MMP-2 와 MMP-9이 중요한 역할을 담당함을 알 수 있었다. Matrix metalloproteinases (MMPs) are capable of degrading extracellular matrix, which process is necessary for angiogenesis, tumor invasion and metastasis. PAF is a potent autacoid mediator produced by a variety of cells and regulates gene expression of angiogenic factors related to inflammation, angiogenesis, and tumor metastasis by activating NF-kB. The purpose of the present study was to investigate the involvement of MMPs in PAF-induced angiogenesis and metastasis. PAF-induced mRNA expression and enzymatic activity of MMP-2 and MMP-9 were inhibited by treatment of PAF antagonist, WEB 2170, in B16F10. In ECV 304, PAF-induced mRNA expression and enzymatic activity of MMP-9 were blocked by WEB 2170. Pretreatment with parthenolide, NF-kB inhibitor, or p65 antisense oligonucleotide decreased PAF-induced mRNA expression and enzymatic activity of MMP-2 and MMP-9 in B16F10 or of MMP-9 in ECV 304 respectively. PAF-induced angiogenesis was decreased by using phenanthroline, MMPs inhibitor, or neutralizing antibody against MMP-2 or MMP-9 in a dose-dependent manner. The result of invasion assay showed PAF-induced invasion rate was drastically inhibited by treatment with WEB 2170, phenanthroline, parthenolide or neutralizing antibody against MMP-2 or MMP-9. PAF-induced pulmonary metastasis was also reduced by treatment with phenanthroline or by injection of B16F10 transfected with IkB mutant DNA. These results suggest MMP-2 and MMP-9 have a crucial role in PAF-induced angiogenesis and metastasis through NF-kB activation.

Toluene Diisocyanate 유발 천식에서 Matrix Metalloproteinase-9 및 Tissue inhibitor of metalloproteinase-1의 불균형

宋銀起 전북대학교 2003 국내석사

Toluene diisocyanate (TDI) 유발 천식은 기관지벽에 extracellular matrix의 과도한 침착으로 인한 기관지 remodeling을 특징으로하는 염증성 질환이다. Matrix metalloproteinase-9(MMP-9)과 이의 억제제인 tissue inhibitor of metalloproteinase-1 (TIMP-1)은 기관지벽의 파괴와 회복 사이의 균형을 나타내는 표지로 사용될 수 있을 것이며, 저자는 TDI 유발 천식 쥐 모델을 이용하여 폐내의 MMP-9 과 TIMP-1 사이의 균형을 검사하였다. 폐내에서 MMP-9과 TIMP-1의 mRNAs 및 단백질은 TDI 흡입 7시간 후부터 증가하여 72시간 후까지 증가 상태가 유지되었다. TID에 폭로된 쥐의 폐 조직으로 실시한 면역조직학적 면역세포학적 검사에서도 MMP-9 과 TIMP-1의 발현이 증가함을 확인할 수 있었다. 또한 폐포 세척액 내의 MMP-9과 TIMP-1 정도와 중성구, 림프구 및 호산구와 같은 염증세포 사이에는 유의한 상관관계가 있었다. MMP-9/TIMP-1의 비율을 보면 TDI 흡입 7시간 후부터 유의하게 감소하여 72 시간 후까지 감소가 지속되었다. 이러한 결과는 기관지내 염증 반응이 MMP-9과 TIMP-1 사이의 불균형으로 인한 것이며, 이 불균형이 TDI 유발 천식의 병인에 중요한 역할을 하리라고 생각한다. Toluene diisocyanate (TDI)-induced asthma is an inflammatory disease of the airways characterized by airway remodeling due, at least in part, to an excess of extracellular matrix deposition in the airway wall. The ratio of matrix metalloproteinase-9 (MMP-9) and its inhibitor, tissue inhibitor of metalloproteinase-1 (TIMP-1) may be a marker of the balance between airway tissue destruction and repair. We used a murine model of TDI-induced asthma to evaluate the MMP-9 and TIMP-1 balance in the lung. The expression of MMP-9 and TIMP-1 mRNAs and proteins in the lungs increased at 7 hours after TDI inhalation and continued for up to 72 hours. Immunohistochemical and immunocytological analyses in the lungs of TDI-exposed mice revealed increases of immunoreactive MMP-9 and TIMP-1. There were significant correlations between the levels of MMP-9 or TIMP-1 and the number of neutrophils, lymphocytes or eosinophils. In addition, the molar ratio of MMP-9/TIMP-1 significantly decreased at 7 hours after TDI inhalation and continued up to 72 hours. These data suggest that airway inflammation is associated with an imbalance between MMP-9 and TIMP-1 which may play an important role in the pathogenesis of TDI-induced asthma.

배양된 사람 추간반 세포에서 Matrix Metalloproteinase-3의 생성과 추간반 퇴행성 변화의 관계

김긍년 연세대학교 대학원 2002 국내박사

추간반의 퇴행성 변화의 정확한 기전은 아직 밝혀져 있지 않은 상태이다. 추간반의 퇴행성 변화에는 생역학적 요소와 생화학요소가 관여한다고 알려져있으며 최근 생화학적 요소에 중요 부분인 단백 분해 효소의 역할에 대해 활발한 연구가 진행되고 있다. 단백 분해 효소는 추간반의 주요 구성 성분인 기질의 core protein과 collagen을 분해시켜 퇴행성 변화를 일으킨다고 알려져 있다. Matrix metalloproteinase(MMP)는 이러한 단백 분해 효소 중의 하나로 추간반 조직에서 분비가 확인된 후 관심을 받고 있으며 이 중 Matrix metalloproteinase-3(MMP-3)이 여러 MMP의 전구체를 활성화시키며 넓은 기질 특이도를 가지고 골 관절염 연골의 proteoglycan의 분해에 관여한다고 증명된 바 있다. 그러나 아직 퇴행성 변화와의 직접적인 관계는 논란이 있으며 그 조절기전은 불명확하다. 본 연구에서는 추간반의 퇴행성 질환으로 수술 받은 환자의 추간반 조직(수핵부)을 이용하여 퇴행의 정도와 MMP-3의 분비와 상관 관계가 있는지 알아보고 MMP-3의 억제 인자인 Tissue inhibitor of metalloproteinase-1(TIMP-1)과 추간반의 퇴행도와의 관계를 알아보았다. 조직 배양과 세포 배양한 결과를 비교하여 추간반 세포의 역할을 규명해 보고자하였고 추간반 탈출의 유형과 MMP-3과 관계가 있는지 알아보았다. 수술을 시행한 환자의 추간반 퇴행의 정도를 자기 공명 영상에서 Thomson의 분류에 따라 분류하였다. 수술 시 가능하면 추간반 수핵부 만을 떼어냈고 실험실에서 두 부분으로 나누어 조직배양과 세포배양을 시행하였다. 수핵부 추간반 조직을 일정한 크기로 나누어 배양 배지에서 48시간 배양 후 조직표본과 배양배지를 얻었다. 세포배양은 조직을 잘게 부순 후 효소 처치하여 추간반 세포를 분리한 다음 세포 배양하여 세포와 배양배지를 얻었다. 조직 표본과 세포 표본은 MMP-3과 TIMP-1 단클론 항체를 이용하여 면역화학적 방법으로 염색 후 양성세포비율을 구했고 배양 배지에서 효소결합면역흡착검사 방법으로 MMP-3과 TIMP-1의 농도를 측정하였다. 조직 배양 결과 MMP-3의 농도와 양성세포 비율은 퇴행의 정도가 증가할수록 통계학적으로 유의하게 증가하다가 퇴행의 정도가 가장 심한 군에서는 감소하는 양상을 보였다. 이와는 반대로 세포 배양 결과 MMP-3의 농도와 양성 세포의 비율은 퇴행의 정도가 증가할수록 감소하는 양상을 보였다. 조직 배양과 세포 배양 모두에서 퇴행의 정도와 TIMP-1의 농도와 양성세포 비율은 유의한 차이를 보이지 않았다. 추간반 탈출 유형과 MMP-3 농도와 양성 세포비율은 유의한 차이가 없었다. 결론적으로 조직 배양 결과, 추간반의 퇴행의 정도와 MMP-3의 분비량과는 밀접한 관계가 있으며 MMP-3은 추간반의 퇴행성 변화의 초기 또는 중기에 관여할 것으로 판단된다. 세포 배양의 결과, 퇴행의 정도가 증가할수록 MMP-3의 분비량이 감소한 것은 추간반 세포의 MMP-3 분비는 세포의 환경과 밀접한 관계가 있으며 향후 MMP-3 분비의 조절 인자에 대해서는 연구가 필요할 것이다. TIMP-1과 퇴행의 정도와는 무관하며 추간반의 탈출 유형과 MMP-3의 분비량도 무관하다고 판단된다. The pathophysiology of intervertebral disc degeneration is complex and not yet fully understood. It was believed that degeneration of intervertebral disc is resulted not only from biomechanical factors but also from biochemical factors. Recently, the role of proteinase which causes in disc degeneration is been investigated. It is established that various proteinases involve in matrix degradation of intervertebral disc. Matrix metalloproteinase(MMP) is one of proteinases which cause in the degradation of matrix and collagen. It was confirmed from various studies that MMP was formed in intervertebral disc. Among of them, matrix metalloproteinase-3(MMP-3) is known to be capable of degrading many components of extracellular matrix. However the relationship between intervertebral disc degeneration and the MMP-3 production from disc cell is not clearly defined, and the controlling mechanism of MMP-3 production is not yet clearly revealed. To determine the relationship between intervertebral disc degeneration and MMP-3 production from disc cell, human disc tissues and cells obtained during the operation of degenerative disc disease were cultured. The levels of MMP-3 and TIMP-1(antagonist of MMP-3) released in the medium were measured with the use of an enzyme immunoassay. Immunohistologic staining was also performed in tissue and cell culture specimen. The degree of disc degeneration was classified 5 grades according to Thompson's classification. The levels of MMP-3, TIMP-1 and their positive cell ratio on immunohistochemical study were compared between each grade. The relationship between three types of disc herniation and MMP-3 production was also investigated. As a results, the level of immunoreactive MMP-3 and the immunoreactive cell ratio were increased as degeneration advanced, but were decreased in severely degenerated disc (grade 5 by Thompson's classification) on the tissue culture system. But on the cell culture system, the level of immunoreactive MMP-3 and immunoreactive cell ratio were decreased as degeneration advanced. The level of immunoreactive TIMP-1 and immunoreactive cell ratio were not different significantly on both culture systems. There is no significant difference between the types of disc herniation and MMP-3 production. In conclusion, the degree of disc degeneration is significantly correlated with the MMP-3 production in disc tissue and MMP-3 may involve in initial or intermediate phase of disc degeneration. The result of this study suggest that the production of MMP-3 in disc cell may be affected by cellular environment. Further study is recommended for clarifying the regulation of MMP-3 production in disc cell. The relationship between the production of TIMP-1 and the degree of disc degeneration is not clear.

지속성 기관지 천식 환자의 중증도와 기도 개형의 비침습적 지표로서의 혈중 matrix metalloproteinase-9, -2 및 tissue inhibitor of metalloproteinase-1, -2 농도 측정

김주인 고신대학교 대학원 2001 국내박사

연구 배경: 지속성 기관지 천식 환자에서 만성적인 기도 염증이 지속될 경우 기도 개형에 의한 비가역적인 기류 폐쇄가 초래될 수 있는 것으로 알려져 있다. 천식 환자의 기관 점막 조직 검사나 기관지폐포 세척액 및 객담 연구 등에서 matrix metalloproteinase-9(이하 MMP-9) 및 matrix metalloproteinase-9/tissue inhibitor of metalloproteinase-1(이하 MMP-9/TIMP-1) 몰 비(molar ratio)등이 증가되어 있다고 보고된 바 있으며, 혈청 MMP-9/TIMP-1 몰 비가 낮을 경우 스테로이드 투여 후에 폐기능의 호전을 볼 수 없었다는 연구도 있었다. 또 최근에 MMP-2가 기도 평활근의 증식에 관여한다는 보고도 있었다. 이에 본 연구는 치료받고 있는 기관지 천식 환자들을 경증, 중등증, 중증군으로 분류한 후 혈중 MMP-9, MMP-2 및 TIMP-1, TIMP-2 농도를 측정하여 이들이 1초간 노력성 호기량(FEV₁)에 따른 지속성 기관지 천식 환자의 중증도를 반영할 수 있는지, 나아가 기도 개형의 비침습적 지표로서 사용 될 수 있는지 알아보고자 하였다. 연구 대상 및 방법: 먼저 정상 대조군 10명과 1개월에서 3개월 이상 천식 치료 후 폐기능이 안정된 지속성 기관지 천식 환자 30명을 1초간 노력성 호기량에 따라서 80%이상은 경증군, 60-80%는 중등증군, 60%미만은 중증군으로 분류하였다. 연구 대상의 정맥 혈액 채취 후 혈청 및 혈장을 분리해 내고 -20℃로 보관 하였다가 혈중 MMP-9, MMP-2 및 TIMP-1, TIMP-2들의 농도 측정에 사용하였다. 먼저 이들 각각에 대한 항체가 부착된 ELISA plate의 각 well에 혈청 100 ㎕씩을 분주하고(MMP-9의 측정에는 혈장을 사용) 37℃에서 2시간 동안 반응시킨 다음 인산 완충 용액으로 4회 세척 하였다. 다시 peroxidase conjugate 항체 100 ㎕씩을 분주하여 상온에서 2시간 동안 반응시킨 후 인산 완충 용액으로 4회 세척하였다. 이어 tetramethylbenzidine으로 충분히 발색시킨 후 630 nm에서 흡광도를 측정하였다. 이상의 방법으로 혈중 MMP-9, MMP-2 및 TIMP-1, TIMP-2 농도를 각각 측정하였고 또 MMP-9/TIMP-1 및 MMP-2/TIMP-2 몰 비를 구하여 1초간 노력성 호기량에 따른 천식 환자의 중증도와 비교하였다. 결과: 1. 혈장 MMP-9는 경증 천식군에서 54±72 ng/ml, 중등증 천식군에서 143±66 ng/ml, 중증 천식군에서 184±154 ng/ml, 대조군에서 16±51 ng/ml 이었다(p=0.002). 2. 혈청 MMP-2는 경증 천식군에서 661±162 ng/ml, 중등증 천식군에서 563±153 ng/ml, 중증 천식군에서 710±319 ng/ml, 대조군에서 753±154 ng/ml 이었다(p=0.230). 3. 혈청 TIMP-1은 경증 천식군에서 347±63 ng/ml, 중등증 천식군에서 387±69 ng/ml, 중증 천식군에서 372±73 ng/ml, 대조군에서 416±64 ng/ml 이었다(p=0.185). 4. 혈청 TIMP-2는 경증 천식군에서 44±22 ng/ml, 중등증 천식군에서 50±19 ng/ml, 중증 천식군에서 54±25 ng/ml, 대조군에서 43±22 ng/ml 이었다(p=0.657). 5. MMP-9/TIMP-1 몰 비는 경증 천식군에서 0.05±0.07, 중등증 천식군에서 0.12±0.06, 중증 천식군에서 0.19±0.18, 대조군에서 0.01±0.03 이었다(p=0.005). 6. MMP-2/TIMP-2 몰 비는 경증 천식군에서 5.1±3.8, 중등증 천식군에서 4.1±2.4, 중증 천식군에서 4.7±2.1, 대조군에서 6.7±4.0 이었다(p=0.402). 결론: 본 연구를 통해서 혈장 MMP-9 및 MMP-9/TIMP-1 몰 비가 기관지 천식의 중증도를 유의하게 반영함을 알 수 있었다. 향후 지속성 기관지 천식의 기도 개형의 비침습적 지표로 사용되기 위해서는 더 많은 환자들을 대상으로 스테로이드 투여 전 및 투여 후의 혈장 MMP-9 및 MMP-9/TIMP-1 몰 비를 비교하는 연구가 필요하며 아울러 객담이나 기관지폐포 세척액 검사, 기관지 점막 조직 검사들과의 상관관계에 대한 연구도 필요 할 것으로 생각한다. Background: Asthma is a chronic inflammatory disease with airway wall remodeling and collagen deposition. Matrix metalloproteinases (MMPs) are members of a family of proteolytic enzymes that degrade the extracellular matrix and that restrain the effects of their tissue inhibitors of metalloproteinases (TIMPs). Previous reports have suggested that an imbalance between MMP-9 and TIMP-1 which may have a role in the pathogenesis of airway remodeling and airflow obstruction, and also MMP-2 may have a role in the pathogenesis of airway smooth muscle proliferation. The aims of this study were to elucidate the clinical usefulness of the peripheral blood MMPs, TIMPs level and their molar ratio as a noninvasive marker of airway remodeling and severity in persistent asthma. Materials & Methods: Using sandwich enzyme immunoassay, plasma MMP-9 and serum MMP-2, TIMP-1, TIMP-2 were measured in 30 patients with regularly-treated asthmatics and 10 control subjects. It was evaluated whether the severity of asthma was associated with the peripheral blood concentrations of these enzymes. Results: The plasma MMP-9 concentration and MMP-9/TIMP-1 molar ratio were significantly increased in the persistent asthmatics by the severity of asthma (p=0.002 and p=0.005 respectively). There were no significant differences in serum MMP-2, TIMP-1, and TIMP-2 levels between asthmatic and control groups. Zymography revealed that the enzyme was identified immunologically as MMP-9. Conclusion: This study shows that plasma MMP-9 and MMP-9/TIMP-1 molar ratio may have played a role in the noninvasive marker of severity of airflow obstruction and airway remodeling in asthma.

Matrix metalloproteinase-2의 효소활성조절 기전과 stress에 의한 세포 밖 단백질의 변화에 관한 연구

김미경 梨花女子大學校 大學院 1998 국내석사