THE ROLE OF MATRIX METALLOPROTEINASES (MMP-1, MMP-3, MMP-9) AND THEIR TISSUE INHIBITORS (TIMP) IN THE PATHOGENESIS OF INTERVERTEBRAL DISC DEGENERATION
Keywords:
matrix metalloproteinases, MMP-1, MMP-3, MMP-9, tissue inhibitors of metalloproteinases, TIMP, intervertebral disc degeneration, intervertebral disc herniation, Modic changesAbstract
Intervertebral disc (IVD) degeneration is a key link in the pathogenesis of discogenic back pain, disc herniation, and Modic endplate changes. The central role in the destruction of the disc extracellular matrix is played by the family of matrix metalloproteinases (MMPs) - zinc-dependent endopeptidases capable of cleaving collagen, aggrecan, and other matrix components. This review systematizes current data on the role of three key enzymes - collagenase MMP-1, stromelysin MMP-3, and gelatinase MMP-9 - in the initiation and progression of the degenerative cascade, as well as the significance of their endogenous inhibitors (TIMP-1–4) in maintaining the catabolic-anabolic balance of the matrix. Particular attention is paid to the relationship between the MMP/TIMP system and the formation of Modic endplate changes, and to the prospects of using these biomarkers in the personalized diagnosis and therapy of degenerative spinal diseases.
References
Адамбаев З.И., Джаббаров А.М., Эргашев Г.Б. Клиническая характеристика дорсопатий обусловленная изменениями по М.Модик. «O‘zbekiston Harbiy Tibbiyoti», 2024; 5:365-366.
Адамбаев З.И., Мирджураев Э.М., Солиева Н.О. Структура взаимосвязей и патогенетические закономерности неврологических появлений патологии позвоночника: на основе корреляционного анализа клинико-биохимических показателей. Журнал неврологии и нейрохирургических исследований, 2025; 6(1):112-115.
Адамбаев З.И., Мирджураев Э.М., Таджиев М.М., Солиева Н.О. Умуртқа поғонаси дегенератив касалликларида замонавий терапевтик стратегияси. Педиатрия, 2024; 4:563-577.
Адамбаев З.И., Солиева Н.О. Влияние нимесулида на уровни тканевой металлопротеиназы (ММР-8) и его ингибиторов (ТИМП-1) при спондилоартрозе. XXIII Республиканская научно-практическая конференция с международным участием молодых специалистов «Современные достижения неврологии и нейрохирургии», Минск, 24 мая 2024 года. С.13-14.
Адамбаев З.И., Солиева Н.О. Эффективность лечения на уровне тканевой металлопротеиназы (ММП-1, ММП-8, ММП-9) и его ингибиторов (ТИМП-1) при грыжах межпозвоночных дисков и остеохондрозе позвоночника. «O‘zbekiston Harbiy Tibbiyoti», 2024; 5:377-378.
Мирджураев Э.М., Адамбаев З.И., Зухриддинов У.Ю., Солиева Н.О. Сравнительный анализ клинико-неврологических особенностей пояснично-крестцовых дорсалгий в зависимости от воспалительного и не воспалительного генеза. Журнал неврологии и нейрохирургических исследований, 2025;2:95-98.
Мирджураев Э.М., Адамбаев З.И., Самиев А.С., Эргашев Г.Б. Модик бўйича спондилодисцитли дорсалгияларнинг замонавий муаммолари. Журнал Биомидицины и практики, 2024; 4:223-229.
Мирджураев Э.М., Адамбаев З.И., Самиев А.С., Эргашев Г.Б. Современные проблемы дорсалгии при спондилодисцитах по типу Модик. Research journal of trauma and disability studies, 2024; 3(8): 134-138. ISSN: 2720-6866 IF-7,6.
Мирджураев Э.М., Адамбаев З.И., Солиева Н.О. Сравнительный анализ клинико-неврологических и биохимических показателей при различных формах патологии позвоночника: от протрузий до комбинированных поражений. “Tibbiyotda yangi kun, 2025; 10(84): 107-112.
Мирджураев Э.М., Адамбаев З.И., Самиев А.С., Эргашев Г.Б. Эффективность паравертебральных блокад и электрофорез с 4% мумёй при асептическом спондилодисците // Вестник фундаментальной и клинической медицины, 2025; 5(19);1032-1040.
Adambaev Z.I., Mirjuraev E.M., Samiev A.S., Ergashev G.B. Role of Matrix Metalloproteinases and Proinflammatory Cytokines in the Pathogenesis of Dorsalgia Associated with Modic Type Spondylodiscitis and the Efficacy of Pathogenetic Therapy. American Journal of Medicine and Medical Sciences 2026, 16(4): 1599-1604 DOI: 10.5923/j.ajmms.20261604.10.
Adambaev Z.I., Samiev A.S., Ergashev G.B. Modik tufayli surunkali bel og'rig'i. Echelmagan muammolar (adabiyotlar sharhi). Журнал неврологии и нейрохирургических исследований, 2024; 2(3): 13-17.
Adambayev Z.I., Mirzhurayev E.M., Soliyeva N.O. Combined pathogenetic therapy for dorsalgia in patients with degenerative-dystrophic spinal diseases: clinical-biochemical aspects. American Journal of Medicine and Medical Sciences p-ISSN: 2165-901X e-ISSN: 2165-9036 2025;15(11):3986-3992. doi:10.5923/j.ajmms.20251511.53.
Gong G, Yan Z, Lai Q, You P, Yu P, Li X, Wang Z, Lin S, Dai Y, Jiang H, Liu J. Inflammation preservation strategy: reconciling pain control and disc resorption in lumbar disc herniation. Front Immunol. 2025;16:1653681.
Hsu HT, Yue CT, Teng MS, Tzeng IS, Li TC, Tai PA, Huang KF, Chen CY, Ko YL. Immunohistochemical score of matrix metalloproteinase-1 may indicate the severity of symptomatic cervical and lumbar disc degeneration. Spine J. 2020;20(1):124-137.
Le Maitre CL, Freemont AJ, Hoyland JA. Matrix synthesis and degradation in human intervertebral disc degeneration. Biochem Soc Trans. 2007;35(Pt 4):652-655.
Martirosyan NL, Patel AA, Carotenuto A, Kalani MY, Belykh E, Walker CT, Preul MC, Theodore N. Genetic alterations in intervertebral disc disease. Front Surg. 2016;3:59.
Ozkanli S, Kaner T, Efendioglu M, Basaran R, Senol M, Zemheri E, Gezen AF. The relation of matrix metalloproteinase 1, 2, 3 expressions with clinical and radiological findings in primary and recurrent lumbar disc herniations. Turk Neurosurg. 2015;25(1):111-116.
Tsarouhas A, Soufla G, Katonis P, Pasku D, Vakis A, Spandidos DA. Transcript levels of major MMPs and ADAMTS-4 in relation to the clinicopathological profile of patients with lumbar disc herniation. Eur Spine J. 2011;20(5):781-790.
Vo NV, Hartman RA, Yurube T, Jacobs LJ, Sowa GA, Kang JD. Expression and regulation of metalloproteinases and their inhibitors in intervertebral disc aging and degeneration. Spine J. 2013;13(3):331-341.
