Matrix metalloproteinase 9 and epileptogenesis - the crucial role of the enzyme and strategies to prevent the disease development

Postepy Biochem. 2018 Oct 25;64(3):222-230. doi: 10.18388/pb.2018_134.

Abstract

Epileptogenesis is the process responsible for converting normal brain into an epileptic. It may be triggered by an event such as brain injury or status epilepticus (SE). The main mechanisms responsible include neuroinflammation and blood-brain barrier (BBB) disruption, pathologic neuronal networks' reorganisation and aberrant synaptic plasticity. Accumulating amount of evidence from animal models and epileptic patients strongly suggest that matrix metalloproteinase 9 (MMP-9) is potentially one of the key executors of the processes of epileptogenesis. MMP-9 by affecting synaptic plasticity is suggested to enable epileptic remodelling of the brain circuitry. MMP-9's dependent cleavage of BBB followed by inflammatory cell infiltration into the brain contributes to the neuroinflamation component of epileptogenesis. The goal of this review was to analyse all possible ways MMP-9 may be involved in epileptogenesis and consider MMP-9 inhibition as potential therapeutic strategy.

Epileptogeneza jest procesem odpowiedzialnym za przemianę zdrowego mózgu w padaczkowy. Ten proces może być spowodowany przez takie zdarzenia, jak uraz mózgu czy stan padaczkowy. Głównym mechanizmem odpowiedzialnym za zmiany mogą być, przede wszystkim, stan zapalny mózgu, zakłócenia ciągłości bariery krew-mózg, patologiczna przebudowa sieci neuronalnych oraz nienaturalna plastyczność synaptyczna. Dane elsperymentalne uzyskane w modelach zwierzęcych oraz u pacjentów z padaczką sugerują, że metaloproteinaza macierzy zewnątrzkomórkowej 9 (MMP-9) jest potencjalnie jednym z kluczowych składników procesu epileptogenezy. MMP-9 wpływa na plastyczność synaptyczną umożliwiając padaczkową reorganizację obwodów neuronalnych w mózgu. Zależne od MMP-9 cięcie elementów bariery krew-mózg i następująca po nim infiltracja komórek układu immunologicznego do mózgu, przyczyniają się do stanu zapalnego w epileptogenezie. Celem danej pracy przeglądowej jest analiza możliwych mechanizmów zaangażowania MMP-9 w proces epileptogenezy oraz koncepcja zahamowania MMP-9 jako potencjalnej strategii terapeutycznej.

Publication types

  • Review

MeSH terms

  • Animals
  • Blood-Brain Barrier
  • Brain / enzymology
  • Brain / pathology
  • Disease Progression
  • Epilepsy / enzymology*
  • Epilepsy / pathology
  • Epilepsy / prevention & control*
  • Humans
  • Matrix Metalloproteinase 9 / metabolism*
  • Neuronal Plasticity

Substances

  • Matrix Metalloproteinase 9