Starzenie się a ekspresja metaloproteinaz macierzy zewnątrzkomórkowej w mięśniach

Abstract

Metaloproteinazy macierzy zewnątrzkomórkowej (matrix metalloproteinase – MMP) należą do rodziny cynkozależnych endopeptydaz. Enzymy te, z wyjątkiem błonowych metaloproteinaz (membrane-type matrix metalloproteinase – MT-MMP), są syntetyzowane w komórkach i ulegają sekrecji do macierzy zewnątrzkomórkowej (extracellular matrix – ECM). Sekrecyjne MMP mogą występować na powierzchni komórki dzięki związaniu się z proteoglikanami, integrynami, z cząsteczkami odpowiedzialnymi za adhezję komórkową lub MT-MMP. Każdy z poznanych 20 podtypów metaloproteinaz kodowany jest przez inne geny. Degradacja strukturalnych składników macierzy (jak kolagen, laminina czy fibrynonektyna) przez MMP warunkuje utworzenie przestrzeni dla odpowiednich komórek oraz ułatwia m.in. migrację komórek przez macierz. Innymi funkcjami tych enzymów jest udział w regulacji aktywności komórek i w reakcjach zapalnych. Wiele peptydów uwolnionych w trakcie częściowej proteolizy ECM może pełnić także funkcje cząsteczek sygnałowych działających autokrynnie lub parakrynnie. Metaloproteinazy mogą też uczestniczyć w komunikacji między komórkami. W warunkach fizjologicznych MMP w tkankach ulegają ekspresji na bardzo niskim poziomie. Indukcja ekspresji następuje dopiero w czasie przebudowy ECM. Aktywność proteazowa zapewnia, że enzymy pozostają pod ścisłą kontrolą na wielu poziomach regulacji, tj. na poziomie transkrypcji, obróbki potranslacyjnej, sekrecji, aktywacji i degradacji. Aktywne MMP podlegają regulacji przez tkankowe inhibitory metaloproteinaz oraz przez liczne cytokiny i czynniki wzrostu. U osób starszych cechy wyniszczenia organizmu przypisuje się zwykle procesom chorobowym, zmniejszonej aktywności fizycznej, zmniejszonemu łaknieniu, obniżeniu tempa metabolizmu i zapotrzebowania energetycznego. Zmniejszenie aktywności fizycznej i niedożywienie również mogą być jedną z przyczyn sarkopenii (postępującej z wiekiem utraty mięśni szkieletowych), która często związana jest ze zmniejszeniem siły, szybkości skurczu i mocy mięśni. Do utraty masy mięśniowej obserwowanej w starszym wieku mogą prowadzić ponadto zmiany w układzie nerwowym i hormonalnym, zmiany w metabolizmie mięśni, zmniejszenie zdolności proliferacji komórek, przewlekły stan zapalny i stres oksydacyjny, przewlekłe stany chorobowe  oraz stosowane leki. Metaloproteinazy macierzy zewnątrzkomórkowej zaangażowane są w procesy przebudowy macierzy towarzyszące regeneracji mięśni, jednakże wzrost ich ekspresji i aktywności towarzyszy również wielu stanom chorobowym mięśni. Będące skutkiem zmian w ekspresji MMP zaburzenia gromadzenia kolagenu mogą prowadzić do patologicznych procesów zwłóknienia mięśni.