基質(zhì)金屬蛋白酶與人類妊娠相關(guān)性的研究進(jìn)展

鄧春雷(綜述)，尹春艷(審校)

(廣東醫(yī)學(xué)院教學(xué)醫(yī)院，廣東省第二人民醫(yī)院產(chǎn)科，廣州510317)

基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)是降解細(xì)胞外基質(zhì)、重塑正常組織的一類蛋白水解酶，基質(zhì)金屬蛋白酶組織抑制因子(tissue inhibitor of metalloproteinases，TIMPs)是 MMPs的特異性抑制劑，正常情況下MMPs和TIMPs保持動(dòng)態(tài)平衡。MMPs和TIMPs參與正常妊娠過(guò)程中多個(gè)環(huán)節(jié)的調(diào)節(jié)，并與一系列妊娠疾病的發(fā)病機(jī)制相關(guān)?，F(xiàn)就MMPs和TIMPs與人類妊娠的相關(guān)性予以綜述。

1 MMPs及TiMPs的概況

MMPs是一個(gè)含有Zn2+、活性依賴Ca2+的蛋白水解酶家族，其結(jié)構(gòu)高度同源，均由10個(gè)外顯子和9個(gè)內(nèi)含子組成。在中性pH條件下能水解大部分細(xì)胞外基質(zhì)，包括膠原、蛋白聚糖、彈性蛋白、層粘連蛋白、纖維粘連蛋白及基底膜等?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)脊椎動(dòng)物中有26種MMP，人類中有23種，大致分成6類。①膠原酶:MMP-1、MMP-8、MMP-13、MMP-18;②明膠酶:MMP-2、MMP-9;③間質(zhì)溶解素:MMP-3、MMP-10;④基質(zhì)溶解素:MMP-7、MMP-26;⑤膜型基質(zhì)金屬蛋白酶:MMP-14、MMP-15、MMP-16、MMP-24、MMP-17、MMP-25;⑥其他類型:MMP-11、MMP-12、MMP-19、MMP-20、MMP-22、MMP-23、MMP-28 等。TIMPs是一組多基因家族的編碼蛋白，目前已知有4種:TIMP-1、TIMP-2、TIMP-3、TIMP-4。TIMPs 的 N-末端折疊作為一個(gè)獨(dú)立單位，與活化的MMPs以1∶1非共價(jià)鍵結(jié)合且不可逆，從而抑制MMPs的活性［1］。

2 MMPs及TIMPs與正常妊娠

2.1 MMPs及TIMPs與胚胎植入 成功的妊娠需要成功的胚胎種植:滋養(yǎng)細(xì)胞錨靠、附著到子宮內(nèi)膜上皮，并侵入子宮內(nèi)膜和螺旋動(dòng)脈，從而建立有效的母胎循環(huán)。這是個(gè)高度侵襲且受嚴(yán)格調(diào)控的過(guò)程，其中MMPs和TIMPs在此起重要作用。Fontana等［2］研究發(fā)現(xiàn)，MMP-2是胚胎種植和胎盤(pán)形成中的重要因素，MMP-2、MMP-9活性下降是妊娠失敗的重要原因。Wu等［3］用原位雜交顯示大鼠胚胎種植過(guò)程中主要的蛋白激酶MMP-26在胚胎發(fā)育和組織重構(gòu)中起重要作用，對(duì)恒源猴的研究顯示，MMP-28在絨毛滋養(yǎng)細(xì)胞和絨毛外滋養(yǎng)細(xì)胞中呈局灶分布，推測(cè)MMP-28與胚胎植入相關(guān)。Skrzypczak等［4］研究發(fā)現(xiàn)，7～9 d的胚胎蛻膜組織中MMP-2、MMP-9 mRNA轉(zhuǎn)錄水平顯著上升;體外培養(yǎng)的胚胎中 MMP-2、MMP-9的表達(dá)明顯高于非孕組，推測(cè)MMP-2、MMP-9與胚胎種植和妊娠相關(guān)。

2.2 MMPs及TIMPs與分娩發(fā)動(dòng) 宮體的規(guī)律收縮和宮頸的成熟擴(kuò)張是分娩發(fā)動(dòng)的前提。Sahlin等［5］研究發(fā)現(xiàn)宮頸間質(zhì)的成纖維細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞是MMP-2的主要來(lái)源，MMP-9分布于宮頸組織中的白細(xì)胞內(nèi)，與非孕組相比MMP-2、MMP-9明顯增加;MMP-2、MMP-9減少時(shí)宮頸成熟不夠或缺乏，均提示MMP-2、MMP-9與宮頸成熟擴(kuò)張、細(xì)胞外基質(zhì)降解相關(guān)。Choi等［6］研究發(fā)現(xiàn)，宮頸黏液MMP-9水平在晚期妊娠時(shí)增加，自然分娩后恢復(fù)正常;宮頸組織MMP-9 mRNA的水平在孕周≥37周組明顯高于＜37周組，推測(cè)宮頸黏液MMP-9是晚期妊娠宮頸成熟的分子標(biāo)志物。Vu等［7］應(yīng)用反轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)檢測(cè)自發(fā)分娩組胎盤(pán)中MMP-1 mRNA含量較剖宮產(chǎn)組明顯增加，推測(cè)MMP-1參與分娩發(fā)動(dòng)。

3 MMPs及TIMPs與病理妊娠

3.1 MMPs及TIMPs與妊娠期高血壓疾病 妊娠期高血壓疾病病因復(fù)雜，但有共同的特征:滋養(yǎng)細(xì)胞侵入過(guò)淺，母體螺旋動(dòng)脈重塑受損，使得胎盤(pán)單位灌注量減少，局部缺血缺氧，從而激發(fā)胎盤(pán)因子釋放，導(dǎo)致胎盤(pán)血管內(nèi)皮功能紊亂，血管腔改變。Lavee等［8］應(yīng)用酶譜分析和酶聯(lián)免疫吸附實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，先兆子癇組羊膜液中MMP-2、TIMP-2含量明顯高于正常組，推測(cè)MMP-2和TIMP-2在滋養(yǎng)細(xì)胞浸潤(rùn)和血管改造中起重要作用，參與先兆子癇發(fā)病過(guò)程。Lian等［9］對(duì)人工培養(yǎng)的先兆子癇蛻膜細(xì)胞應(yīng)用反轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)和Western blotting研究發(fā)現(xiàn)MMP-1 mRNA水平和蛋白表達(dá)水平較正常組低;免疫組化顯示絨毛外滋養(yǎng)細(xì)胞中MMP-1染色明顯減少:說(shuō)明MMP-1下降使滋養(yǎng)細(xì)胞侵入子宮內(nèi)膜過(guò)淺。Wang等［10］用反轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)研究發(fā)現(xiàn)，先兆子癇組胎盤(pán)中MMP-9在啟動(dòng)子部位去甲基化，使MMP-9水平較對(duì)照組明顯升高，推測(cè)MMP-9高表達(dá)使整聯(lián)蛋白調(diào)節(jié)的絨毛外滋養(yǎng)細(xì)胞侵入蛻膜的正常過(guò)程受到干擾，導(dǎo)致正常絨毛外滋養(yǎng)細(xì)胞侵入胎盤(pán)床過(guò)淺，參與妊娠期高血壓發(fā)病過(guò)程。Galewska等［11］用Western blotting分析發(fā)現(xiàn)先兆子癇組胎盤(pán)血管壁膠原水平是對(duì)照組的2倍，但彈性蛋白水平降低，MMP-7、MMP-26水平明顯升高，它們降解細(xì)胞外基質(zhì)中的糖蛋白，但不降解血管壁的主要成分Ⅰ和Ⅲ型膠原，導(dǎo)致胎盤(pán)血管壁膠原含量增加，降解受抑，血管壁彈性下降，導(dǎo)致妊娠期高血壓發(fā)病。

3.2 MMPs及TIMPs與胎兒生長(zhǎng)受限 迄今胎兒生長(zhǎng)受限的病因不清，Cockle等［12］推測(cè)MMPs參與其發(fā)病。MMPs的異常導(dǎo)致滋養(yǎng)細(xì)胞對(duì)螺旋動(dòng)脈的侵入不充分，胎盤(pán)缺血缺氧，生長(zhǎng)受損，母胎循環(huán)不足，導(dǎo)致胎兒生長(zhǎng)受限。Gremlich等［13］研究發(fā)現(xiàn)，MMP-2、MMP-9促進(jìn)滋養(yǎng)細(xì)胞侵入子宮內(nèi)膜、螺旋動(dòng)脈，建立母胎循環(huán);MMP-2缺乏與低體質(zhì)量?jī)合嚓P(guān)，MMP-9缺乏與生育能力下降相關(guān)。MMP-2基因在啟動(dòng)子 －1036位區(qū)域有一個(gè)單核苷酸多態(tài)性序列，MMP-9在啟動(dòng)子－1062位有一個(gè)單核苷酸多態(tài)性序列，胎兒攜帶此兩基因多態(tài)性等位基因片段T易患胎兒生長(zhǎng)受限。

3.3 MMPs及TIMPs與胎膜早破(premature rupture of fetal membrance，PROM)PROM 的病因很多，目前研究主要集中于MMPs及TIMPs對(duì)胎膜結(jié)構(gòu)變化的影響。Nishihara等［14］研究發(fā)現(xiàn)PROM組MMPs的活性增加，例如 MMP-2、MMP-7、MMP-9明顯增加。母胎界面的間隔(如羊膜、絨毛膜及蛻膜等)包括多種細(xì)胞外基質(zhì)，其中羊膜富含Ⅳ型膠原，可被MMP-2、MMP-9特異性降解，推測(cè)Ⅳ型膠原的降解在羊膜抗張能力的下降方面是一個(gè)重要的過(guò)程，導(dǎo)致PROM;Western blotting顯示MMP-7活性在PROM組明顯增加，TIMP-1則明顯減少，MMP-7不僅能降解Ⅳ型膠原，而且可以降解纖維連接蛋白、層粘連蛋白、彈性蛋白、蛋白聚糖和其他多種細(xì)胞外基質(zhì)，在PROM中起重要作用，其活性被TIMP-1抑制。Ozer等［15］研究發(fā)現(xiàn)，PROM 組凋亡誘導(dǎo)基因bax和p53、fas和caspase-8在人類羊膜、絨毛膜、羊膜液中明顯上調(diào)，相比之下，凋亡抑制基因Bcl-2在PROM早產(chǎn)分娩組比胎膜完整早產(chǎn)分娩組低。凋亡誘導(dǎo)蛋白p53可以活化一些MMPs基因，凋亡途徑激發(fā)MMPs的活性是胎膜早破的前奏。PROM早產(chǎn)分娩組比胎膜完整早產(chǎn)分娩組MMP-9水平升高，提示MMPs參與PROM的發(fā)病，羊膜液和羊膜絨毛膜中MMP-2、MMP-3、MMP-14的升高是PROM的特征。

3.4 MMPs與TIMPs與早產(chǎn) 早產(chǎn)與MMPs對(duì)細(xì)胞外基質(zhì)異常降解和MMPs/TIMPs的平衡失調(diào)相關(guān)，MMPs是預(yù)測(cè)早產(chǎn)的理想指標(biāo)。妊娠期間羊膜液和宮頸黏液中MMPs升高，MMPs/TIMPs比例改變使各種早產(chǎn)并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)增大。Wang等［16］用內(nèi)皮素轉(zhuǎn)化酶1阻斷 MMP-1的上調(diào)，可阻斷早產(chǎn)發(fā)生;用MMP-1抑制劑GM6001可以成功保胎;Western blotting分析MMP-1在早產(chǎn)分娩組胎盤(pán)中與剖宮產(chǎn)組相比升高;MMP-1在大鼠子宮組織中上調(diào)導(dǎo)致早產(chǎn)發(fā)生。上述均提示MMP-1參與早產(chǎn)發(fā)病過(guò)程。Koucky等［17］用ELISA分析發(fā)現(xiàn)早產(chǎn)組母體血漿中MMP-2明顯低于正常對(duì)照組，而MMP-9則相反，MMP-9主要降解胎膜明膠，MMP-2主要降解蛻膜組織，MMP-2、MMP-9均參與早產(chǎn)過(guò)程。

3.5 MMPs及 TIMPs與習(xí)慣性流產(chǎn) Skrzypczak等［18］認(rèn)為習(xí)慣性流產(chǎn)的病因是子宮內(nèi)膜組織紊亂，包括組織和分子水平:用反轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)研究發(fā)現(xiàn)習(xí)慣性流產(chǎn)組與對(duì)照組相比MMP-9和TIMP-1在子宮內(nèi)膜中濃度明顯降低。Anumba等［19］用酶聯(lián)免疫吸附實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，TIMP-2的水平在習(xí)慣流產(chǎn)組中明顯升高，推測(cè) TIMP-2與習(xí)慣性流產(chǎn)相關(guān)。Konacl等［20］用反轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)方法檢測(cè)種植失敗組MMP-2、MMP-9、TIMP-1轉(zhuǎn)錄水平明顯低于對(duì)照組，推測(cè)MMP-2、MMP-9、TIMP-1在子宮內(nèi)膜中低表達(dá)使得細(xì)胞外基質(zhì)降解紊亂，而細(xì)胞外基質(zhì)參與子宮內(nèi)膜容受和正常種植，從而發(fā)生習(xí)慣性流產(chǎn)。

3.6 MMPs及TIMPs與其他妊娠疾病 有研究發(fā)現(xiàn)［21］，輸卵管妊娠時(shí)輸卵管黏膜上皮細(xì)胞MMP-2表達(dá)增強(qiáng)，TIMP-2表達(dá)減弱。推測(cè)慢性輸卵管炎時(shí)產(chǎn)生大量巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞，使輸卵管黏膜上皮細(xì)胞MMP-2表達(dá)增加，細(xì)胞外基質(zhì)降解增加，輸卵管上皮細(xì)胞被破壞，皺襞粘連、管腔變窄，較大的受精卵無(wú)法順利通過(guò)而發(fā)生輸卵管妊娠。Ram等［22］研究發(fā)現(xiàn)，葡萄胎中MMP-2、MMP-9表達(dá)升高，惡性滋養(yǎng)細(xì)胞腫瘤中進(jìn)一步升高;TIMP-2在葡萄胎和惡性滋養(yǎng)細(xì)胞腫瘤中明顯下降，提示MMPs表達(dá)增加、TIMPs表達(dá)下降、MMPs/TIMPs失衡與葡萄胎惡變、轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。Reuwer等［23］研究發(fā)現(xiàn)圍生期心肌病的病理生理基礎(chǔ)是蛋白水解酶活性增加，主要因MMPs活性增強(qiáng)，對(duì)43例圍生期心肌病孕婦與20例對(duì)照組進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)前者血漿MMP-2基礎(chǔ)水平明顯升高，推測(cè)MMPs在圍生期心肌病發(fā)病過(guò)程中通過(guò)催乳素片段起降解作用。

綜上所述，MMPs與人類妊娠的關(guān)系密切，在妊娠的生理病理變化中起重要作用。繼續(xù)深入探討其在妊娠中的變化和作用在產(chǎn)科領(lǐng)域具有重要意義，可以為臨床醫(yī)師認(rèn)識(shí)各種妊娠期病理生理現(xiàn)象提供理論依據(jù)，并為妊娠期各種疾病的診斷和治療提供行之有效的方法。

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