• BMB Reports
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• 제36권1호
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• pp.128-137
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• 2003

Matrix metalloproteinases (MMPs), zinc dependent proteolytic enzymes, cleave extracellular matrix (ECM: collagen, laminin, firbronectin, etc) as well as non-matrix substrates (growth factors, cell surface receptors, etc). The deregulation of MMPs is involved in many diseases, such as tumor metastasis, rheumatoid arthritis, and periodontal disease. Metastasis is the major cause of death among cancer patients. In this review, we will focus on the roles of MMPs in tumor metastasis. The process of metastasis involves a cascade of linked, sequential steps that involve multiple host-tumor interactions. Specifically, MMPs are involved in many steps of tumor metastasis. These include tumor invasion, migration, host immune escape, extravasation, angiogenesis, and tumor growth. Therefore, without MMPs, the tumor cell cannot perform successful metastasis. The activities of MMPs are tightly regulated at the gene transcription levels, zymogen activation by proteolysis, and inhibition of active forms by endogenous inhibitors, tissue inhibitor of metalloproteinase (TIMP), and RECK. The detailed regulations of MMPs are described in this review.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
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• 제65권1호
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• pp.7-14
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• 2008

연구배경: 잔여 흉막비후는 결핵성 흉막염 치료 후 흔히 나타날 수 있는 합병증 중의 하나이며, 이로 인해 호흡기능에 지장을 주는 경우가 있다. 이에 결핵성 흉막염 진단 시 흉수 내의 metalloproteinase (MMP)s와 tissue inhibitor of metalloproteinase (TIMP)s의 농도가 치료 후 잔여 흉막비후가 지속되는 지 예측할 수 있는 인자가 될 수 있는 지 알아보고자 하였다. 방 법: 2004년 1월부터 2005년 6월 사이에 흉수가 발견되어 입원한 환자를 대상으로 전향적 연구를 시행하였다. 진단 시 흉수의 분석을 통해 결핵성 흉막염, 부폐렴성 흉수, 악성 흉수, 여출액군으로 나누고, 환자의 혈청과 흉수에서 ELISA 방법을 이용하여 MMP-1, -2, -8, -9와 TIMP-1, -2를 측정하였다. 결핵성 흉막염의 경우 흉부엑스선검사로 항결핵제 치료 종결 시점과 마지막 추적 관찰시점에 잔여 흉막비후의 두께를 측정하여 잔여 흉막비후가 있는 군과 없는 군으로 나누었다. 결 과: 흉수가 발견되어 입원한 환자 중 제외 기준에 해당하는 환자를 제외하고 총 39명의 환자가 대상이 되었다. 이 중 결핵성 흉막염은 23명, 부폐렴성 흉수 7명, 악성 흉수 7명, 여출액 2명이었다. 결핵성 흉막염 환자 23명 중 본원에서 항결핵제 치료를 종료한 환자는 17명이었으며, 이 중 잔여 흉막비후가 없는 군은 10명(59%)이었으며, 잔여 흉막비후가 있는 군은 7명(41%)이었다. 잔여 흉막비후가 있는 군은 흉수 TIMP-1 ($41,405.9{\pm}9,737.3ng/mL$)이 잔여 흉막비후가 없는 군($29,134.9{\pm}8,801.8$)보다 의미있게 높았다(p=0.032). 치료 종료 후 평균 $8{\pm}5$개월의 추적관찰이 가능한 13명의 환자들에서, 마지막으로 촬영한 흉부 후전위 촬영에서 잔여 흉막비후가 없는 군은 11명(85%)이었고, 잔여 흉막비후가 있는 군은 2명(15%)이었다. 잔여 흉막비후가 있는 군은 흉수 TIMP-2 ($34.4{\pm}6.5ng/mL$)가 잔여 흉막비후가 없는 군($44.4{\pm}15.5$)보다 의미있게 낮았다(p=0.038). 결 론: 결핵성 흉막염의 잔여 흉막비후의 발생에 TIMP-1과 TIMP-2이 관여 될 수도 있을 것으로 추정된다.

• 대한화장품학회:학술대회논문집
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• 대한화장품학회 2003년도 IFSCC Conference Proceeding Book I
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• pp.590-600
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• 2003

The matrix metalloproteinases (MMPs) are a family of enzymes responsible for degrading connective tissue. MMPs catalyze the breakdown of collagen from the extracellular matrix, leading to wrinkle formation and accelerated skin aging. Furthermore, ultraviolet irradiation causes increased expression of certain MMPs. In the extracellular matrix turnover, MMPs are interacting with endogenous regulators named tissue inhibitors of metalloproteinases (TIMPs). Using peptide substrate assays, it has been demonstrated that TIMP-MMP complexes interact highly specifically with $K_{i}$ values of 10$^{-9}$ -10$^{-16}$ M. Therefore applications for TIMP as inhibitor of collagen degradation are suggested for cosmetic anti-aging products to prevent wrinkle formation and loss of elasticity. To date four TIMP proteins (TIMP-1, TIMP-2, TIMP-3 and TIMP-4) have been identified which show a high degree in sequence similarity. The production of human TIMP-2, a 194-residue nonglycosylated protein, was performed by fed-batch culture of Escherichia coli. TIMP-2 accumulated in the bacterial cells in an insoluble form as inclusion bodies. The inclusion bodies were solubilized and the protein refolded to yield the native TIMP-2 in the active form. The integrity of the protein was confirmed by mass analysis, Edman sequencing and gel shift experiments with authentic samples. The inhibitory activity of the refolded and purified TIMP-2 was demonstrated with MMP-1 and MMP-2 assays using synthetic fluorogenic peptide substrates.s.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제14권2호
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• pp.379-384
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• 2004

Fibroblast growth factor-2 (FGF-2) is known to modulate numerous cellular functions in various cell types, including cell proliferation, differentiation, survival, adhesion, migration, and motility, and also in processes such as wound healing, angiogenesis, and vasculogenesis. FGF-2 regulates the expression of several molecules thought to mediate critical steps during angiogenesis. This study examines the mechanisms underlying FGF-2-induced cell migration, using human umbilical vein endothelial cells (HUVECs). FGF-2 induced the nondirectional and directional migration of endothelial cells, which are inhibited by MMPs and plasmin inhibitors, and induced the secretion of matrix metalloproteinase-3 (MMP3) and MMP-9, but not MMP-l and MMP-2. FGF-2 also induced the secretion of the tissue inhibitor of metalloproteinase-l (TIMP-I), but not of TIMP- 2. Also, the pan-PKC inhibitor inhibited FGF-2-induced MMP-9 secretion. It is, therefore, suggested that FGF-2 induces the migration of cultured endothelial cells by means of increased MMPs and plasmin secretion. Furthermore, FGF-2 may increase MMP-9 secretion by activating the PKC pathway.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제14권4호
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• pp.199-204
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• 2010

The potential therapeutic action of shikonin in an experimental model of rheumatoid arthritis (RA) was investigated. As a RA animal model, DBA/1J mice were immunized two times with type II collagen. After the second collagen immunization, mice were orally administered shikonin (2 mg/kg) once a day for 35 days, and the incidence, clinical score, bone mineral density (BMD), bone mineral content (BMC) and joint histopathology were evaluated. BMD in the proximal regions of the tibia largely increased in the shikonin treatment group compared with the control group. We also examined the effect of shikonin on inflammatory cytokines and cartilage protection. Shikonin treatment significantly reduced the incidence and severity of collagen-induced arthritis (CIA), markedly abrogating joint swelling and cartilage destruction. Shikonin also significantly inhibited the production of matrix metalloproteinase (MMP)-1 and up-regulated tissue inhibitors of metalloproteinase (TIMP)-1 in mice with CIA. In conclusion, shikonin exerted therapeutic effects through regulation of MMP/TIMP; these results suggest that shikonin is an outstanding candidate as a cartilage protective medicine for RA.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제32권6호
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• pp.2032-2038
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• 2011

Matrix metalloproteinases (MMPs), a family of zinc-containing endopeptidases, participate in many normal processes such as embryonic development and wound repair, and in many pathological situations such as cancer, atherosclerosis, and arthritis. Peptidomimetic MMP inhibitors were designed and synthesized with N-formylhydroxylamine (retrohydroxamate) as a zinc-binding group and various side chains on the ${\alpha}$, P1', and P2' positions. Using in vitro MMP assays with purified MMPs (MMP-1, MMP-2, MMP-3, MMP-9, and MMP-14) and fluorogenic peptide substrates, it was found that compounds 2d and 2g selectively inhibit gelatinases (MMP-2 and MMP-9) and interstitial collagenase (MMP-1). They also inhibited the chemo-invasion of fibrosarcoma HT-1080 cells and tube formation of human umbilical vascular endothelial cells in a dose-dependent manner. Our results suggest that retrohydroxamate-based MMP inhibitors, especially compounds 2d and 2g, have the potential to be used as therapeutic drugs for cancer and other MMP-related diseases.

• 대한골관절종양학회지
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• 제15권2호
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• pp.111-121
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• 2009

배경: 골육종은 소아 및 청소년기에 가장 흔하게 발생하는 악성 골종양 중 하나이다. 최근 수술적 치료와 항암 화학요법을 병행하여 생존률이 증가하였지만, 아직까지도 항암제는 항암제 내성 및 이차성 악성 종양의 발생 등 여러 문제점을 가지고 있다. 일부 종양은 matrix metalloproteinase(MMPs)의 발현이 증가되어 있고, MMP inhibitor에 대한 연구가 진행되고 있다. 반면 bisphosphonate(BPs) 제제는 골흡수를 억제하는 능력이 있으며, 파골세포와 관계된 골 병변에 광범위하게 사용되고 있다. 또 bisphosphonate 제제는 직접적인 항암효과를 가지고 있는 것으로 알려져 있다. 대상 및 방법: 골육종 세포주(U2OS)를 ibandronate(0, 0.1, 1, 10M)를 이용하여 48시간 동안 처치하였다. 세포의 생존능은 MTT assay를 이용하여, MMP-2와 MT1-MMP의 mRNA level은 reverse-transciption polymerase chain reaction을 이용하여 측정하였으며, MMP-2와 MT1-MMP 단백의 양은 Westernblot을, MMP-2의 활성은 Gelatin zymography를 이용하여 측정하였다. 또, ibandronate 처치 전후의 골육종 세포주의 침습성은 Matrigel invasion assay를 이용하여 측정하였다. 결과: 48시간 ibandronate 처치 후 U2OS 세포주의 침습력은 ibandronate에 대해 용량 의존적으로 감소하였다. 특히 10M 이내의 ibandronate는 세포독성이 나타나지 않았다. 젤라틴 융해능과 MMP-2 및 MT1-MMP의 단백 및 mRNA 정도역시 ibandronate 농도가 증가할수록 감소하였다. 결론: Ibandronate는 골육종 세포주의 MMP-2 및 MT1-MMP의 발현을 억제하였으며, 종양세포의 침습력을 감소시켰다. Bisphosphate의 종양세포 침습 억제 능력은 새로운 전이 억제제의 개발에 도움이 될 것으로 사료된다.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
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• 제53권4호
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• pp.420-430
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• 2002

연구배경 :임상적으로 만성 기관지염 환자의 호흡기 증상이 급격히 악화되는 것으로 정의되는 만성 기관지염의 급성악화는 기도의 폐쇄를 조장하여 만성 폐쇄성 폐질환으로의 진행을 촉진시키는 것으로 알려져 있다. 방 법 :만성 기관지염의 급성악화 환자 40명을 대상으로 하였으며 대상 환자를 무작위로 moxifloxacin군과 clarithromycin군으로 나누어 항생제를 경구투여 하였다.항생제를 복용 하기 전과 항생제를 7일간 복용한 후 각각 객담을 유도 처리하여 유도객담 상층액 내의 IL-8, SLPI, MMP-1, MMP-9, TIMP-1의 농도를 ELISA 방법으로 측정하였다. 결 과 : 항생제 투여에 의해 유도객담 내 TIMP-l의 농도와 TIMP-1/MMP-1의 분자량 비율이 유의하게 감소하였고 (p<0.05), 유도객담 내 SLPI의 농도는 유의하게 증가하였다(p<0.01) 급성악화 시 유도객담 내의 TIMP-1의 농도(p<0.01, r=0.751)와 TIMP-l/MMP-1의 분자량 비율(p<0.01, r=0.752)은 IL-8과 유의한 상관관계를 보이고 있었으며 항생제 치료로 호전이 된 이후에도 IL-8과의 상관관계는 계속 관찰되었다. 급성악화 시 유도객담 내 SLPI의 농도는 유도객담 내 TIMP-1(p<0.01, r=-0.496)과 TIMP-1/MMP-1(p<0.01, r=-0.456)의 분자량 비율 변화와 유약한 상관관계가 있었다. 그러나 유도객담 내 MMP-1, MMP-9의 농도 그리고 TIMP-l/MMP-9의 분자량 비율은 IL-8이나 SLPI의 농도와 유의한 상관관계가 없었다. 결 론 : 만성 기관지염의 급성 악화에 의해 TIMP와 MMPs의 불균형이 초래되며 TIMP가 상대적으로 많이 증가함으로써 기도 내 ECM이 축적되는데 적절한 항생제를 사용하지 않았을 때에는 이러한 기도벽의 재구성이 반복되어 기도의 폐쇄가 심해질 것으로 생각된다. TIMP와 MMPs의 불균형은 항생제 치료에 의하여 호전이 됨으로 적절한 항생제 치료는 만성 기관지염의 급성악화에 의한 비가역성 기도 폐쇄가 진행되는 것을 어느 정도 예방할 수 있을 것으로 생각된다.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
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• 제52권5호
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• pp.453-462
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• 2002

연구배경 : MMPs는 종양 전이의 주된 장벽인 기저막과 세포외 기질을 분해하여 암세포의 침습 및 전이에 주된 역할을 하며, TIMP는 MMP에 의한 기저막 단백질 분해를 억제하는 인자로 알려져있다. MMP의 발현은 임상 병기가 진행할수록 증가하며 주위 림프절 전이와 관계가 있으며, TIMP의 발현은 주위 림파절로 전이가 일어나면 감소 또는 증가하는 것으로 알려져 있다. 대상 및 방법 : 비소세포폐암으로 진단 받고 근치적 절제술을 시행 받은 74명 환자를 대상으로 paraffin에 보관된 조직에서 면역조직화학염색법을 이용하여 MMP-2, 9, TIMP-l, 2 항체로 발현을 검색하였으며, 발현에 따른 생존율을 Kaplan-Meier, Log-rank로 검색하였다. 결 과 : MMP-2, 9의 발현은 각각 25/74례 (34%), 19/74(26%)였고, TIMP-l, 2의 발현은 각각 27/74(36%), 32/74(43%)였다. 임상 병기에 따른 MMP-2, 9 발현은 병기의 진행에 따라 유의하게 증가하였고, TIMP-2는 유의하게 감소하였다. 임상 림프절의 전이에 따른 발현은 MMP-2, 9에서만 전이의 진행에 따라 유의하게 증가하였다. MMP-2 발현에 따른 중간 생존기간은 양성군이 20개월, 음성군이 34개월로 양성군이 유의하게 낮았으며, TIMP-2은 34개월, 18개월로 양성군이 유의하게 높았다. MMP-2/TIMP-2에 따른 중간 생존기간은 음성/양성이 유의하게 높았다. 결 론 : MMP-2, 9 발현은 종양의 진행과 림프절의 전이에 관여할 것으로 사료되며, MMP-2와 TIMP-2의 발현은 역비레 관계가 있다.

• Journal of Periodontal and Implant Science
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• 제35권1호
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• pp.123-132
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• 2005

중등도 이상의 치주염 환자에서 치은 열구액내의 MMPs 및 TIMP-1 과 치주염과의 연관성을 규명하고, 치주 수술이 MMPs 및 TIMP-1의 정량에 미치는 영향을 연구하고자 하였다. 총 14명의 치주낭 깊이 6mm 이상의 중등도 이상의 치주 질환 이환자에서 치아를 선정하여, 치주낭 심도, 치은 지수(gingival index)를 측정하고, 치은의 조직학적 염증의 정도를 측정하기 위해, 해당 치아의 치주낭 연조직을 절취하여 H-E염색을 하고, 치은 절편에서 염증세포 침윤의 정도 및 분포를 비교하였다. Perio-paper를 이용하여 치은열구액을 얻고, pyrogen-free water에서 추출하였다. 채취한 치은 열구액에서 ELISA-kit를 이용하여 MMP-1, 8, 9, 13과 TIMP-1을 측정하여 수술 전과, 수술 후, 그리고 건강한 조직인 대조군을 비교하였으며, 통계처리는 Wilcoxon 검정을 사용하였다. 또한 MMPs 혹은 TIMP-1이 치주낭 심도나 치은지수등의 임상적 지표와 가지는 연관성을 Spearman's correlation coefficient를 이용하여 알아보았다. TIMP-1을 제외한 MMP-1, 8 ,9, 13 에서 수술 전보다 수술 후에 치은 열구액 내의 양이 현저하게 줄어든 것을 관찰할 수 있었으나, MMP-1(p=0.025), MMP-9(p=0.016) 와 MMP-13(p=0.009) 에서만 통계적으로 유의성있는 차이를 보였다. 한편 MMP-9 (p=0.011) 나 MMP-13(p=0.026) 은 건강한 대조군과 수술 전 사이에도 유의성있는 차이를 보였다. 연조직의 조직학적 관찰을 통하여 치은지수의 임상적 신뢰도를 평가한 결과 통계학적으로 유의한 결과를 얻을 수 있었으며, 치주 치료 전의 치주낭 심도와 치은지수와의 관계나, 수술 전과 수술 후의 치주낭 심도등의 변화도 통계적으로 유의성있는 결과를 보였다. 하지만 치주낭 심도나 치은지수등의 임상적 지표는 MMPs나 TIMP의 정량과는 별다른 연관성을 보이지 않았다. 이 실험의 결과로 보아 MMP-1, MMP-9나 MMP-13을 치주 수술 전과 수술 후의 치주염의 심도 변화를 반영할 수 있는 지표로 생각할 수 있으며, 특히 MMP-9와 MMP-13가 치주염과 가지는 연관성은 크다고 할 수 있겠다.