MMP-9 (Matrix metalloproteinaz-9), Ekstraselülar matriksi ve sinaptik ve nöral devrelerin organizasyonuna izin veren birkaç hücre yüzeyi reseptörünü parçalayabilen geniş bir çinko bağımlı endopeptidaz familyasının üyesidir. MMP-9 ekspresyonu (ifadesi, üretilmesi) hipokampus, beyin kökü, serebellum ve neokorteksin yanı sıra çeşitli nöron tiplerinde de tespit edilmiştir. Bu nedenlerle ve özellikle son zamanlarda beyin gelişimi ve nörodevelopmental bozuklukların patofizyolojisi ile ilgili çalışmalarda ilgi odağı olması sebebiyle bugünkü yazımda bu enzimden bahsedeceğim.

Sinir Sisteminde Hücre Dışı Matriksin Draculası MMP-9 Enzimi 1
Hipokampal ECM

Öncelikle, ekstraselüler matriks nedir?

İnsan vücudu hiyerarşik biçimde düzenlenmiş kompleks bir yapıdadır. İnsan vücudu sistemlerden, sistemler organlardan, organlar dokulardan, dokular ise hücreler ve hücre dışı matriksten (ECM) oluşur. Ekstraselüler matriks (ECM), memeli dokuları içindeki hücrelerin arasında bulunan ve onları destekleyen bir kompleks yapıdır. ECM, içinde bulunduğu veya temas halindeki hücreler tarafından salgılanır. Hücre-hücre tutunması ve hücrelerin birbirini tanıması gibi birçok görevi olan, glikozaminoglikan ve fibröz proteinlerden oluşan bir yapıda. Her hücre grubunun arasında bulunmasına karşın, periferal ve merkezi sinirleri de çevrelerler (Perinöronal kılıf, PNK). Hücre dışı matris beyin hacminin yaklaşık %20’sini oluşturur.

Sinir Sisteminde Hücre Dışı Matriksin Draculası MMP-9 Enzimi 2

Ekstraselüler Membranın Sinir Sistemindeki Rolü Nedir?

Merkezi sinir sisteminin çevresel değişikliklere adapte olma ve yeni sinaptik bağlantılar oluşturma yeteneğine nöronal plastisite adı verilir. Bu plastisite, gelişimin erken dönemlerinde oldukça yüksekken ilerleyen dönemlerde neredeyse yok olur. Nöronal plastisitenin yüksek olduğu sürece kritik dönem denilir. PNK oluşumunun tamamlanması ise bu kritik dönemin bitimi ile eş zamanlı olarak gerçekleştiğinden, plastisitenin sınırlanmasında rol oynadığı düşünülür. Yani, sinir sistemi içinde hücre dışı matriksin en önemli görevinin yeni sinaptik bağlantılar oluşturulması sürecine dahil olmasıdır diyebiliriz. Yeni oluşturulan sinaptik bağlantılar da daha çok öğrenmeyle ilişkilendirilir.

Daha geniş bir perspektiften bakacak olursak, bir hayvanın merkezi sinir sisteminin değişen iç ve dış çevreye adapte olma kapasitesi değişikliklerin ardından ağ stabilitesini sağlama kapasitesiyle dengelenmelidir. Bu, nöral stabilite ve plastisite dengesi çok iyi bir şekilde düzenlenmelidir, organizmanın ömrü boyunca adaptasyonu ve hayatta kalması için gereklidir.

MMP-9′ un aktivitesi merkezi sinir sisteminin gelişiminde çok önemlidir

MMP-9 postnatal (doğum sonrası) erken dönemlerde, kritik dönemde, duyusal sinir devrelerinin gelişiminde rol oynar. Sinaptogenezi (yeni sinirsel bağlantıların oluşturulması), aksonal yol bulma ve miyelinlenmeyi kontrol etme yetenekleri sayesinde duyusal aracılı (sensory-mediated) devreleri yeniden organize edebilir. Sinapsların/dendritik dikenlerin(sayıları zeka ile ilişkilendirilir) büyümesini sınırlayan çevresel kısıtlamalardan kurtarır. Böylelikle öğrenme ve hafızayı destekler.

MMP-9 Enziminin Hatalı Regülasyonunun Sonuçları

Enzimin yanlış düzenlenmiş aktivasyonu; travmatik beyin hasarı, multipl sklerozis ve alzheimer hastalığı dahil pek çok nörodejeneratif hastalığa neden olmakta. Ayrıca son yapılan çalışmalar ışığında, kırılgan X sendromu, şizofreni, bipolar kişilik bozukluğu da dahil olmak üzere nörogelişimsel bozuklukların patofizyolojisinde MMP-9’un rolü olduğu görülmektedir. Bu hastalığa sahip bireylerde MMP-9 ekspresyonunun normalin üzerinde olduğu görülmüştür.

MMP-9’un bu hastalıklarla ilişkili olarak mı yoksa MMP-9’un artışı sonucu beyindeki anormal değişimlerin mi davranışsal bozukluklara sebep olduğu hala belirsiz ve bu hastalıklar için modern tedavi yaklaşımlarının geliştirilmesi açısından daha fazla araştırma gerektiriyor.

Kaynaklar 1, 2, 3, 4. Neuroplasticity and Extracellular Proteolysis- J.W. Mozrzymas and Leszek Kaczmarek