基質(zhì)金屬蛋白酶在婦產(chǎn)科領(lǐng)域的研究進(jìn)展

張旭東綜述，于新艷審校

基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）是由Gross和 Lepiere[1]1962年研究蝌蚪時(shí)首次發(fā)現(xiàn)，1992年Woessner[2]首次完整地介紹了MMPs及基質(zhì)金屬蛋白酶組織抑制物（TIMPs）的生物學(xué)特性。MMPs是一組鋅、鈣依賴的蛋白水解酶，主要作用是水解細(xì)胞外基質(zhì),其活性可被TIMPs抑制。目前已發(fā)現(xiàn)的MMPs有30余種。近年來(lái)發(fā)現(xiàn)MMPs與婦產(chǎn)科領(lǐng)域中許多疾病關(guān)系密切，如宮頸癌、子宮內(nèi)膜癌、卵巢癌、子宮內(nèi)膜異位癥及妊娠相關(guān)疾病如自然流產(chǎn)、早產(chǎn)、胎膜早破、妊娠期高血壓疾病、胎兒生長(zhǎng)受限、葡萄胎等，并有了大量的研究?，F(xiàn)綜述如下。

1 基質(zhì)金屬蛋白酶系統(tǒng)概況

MMPs在結(jié)構(gòu)上具有高度同源性，均有10個(gè)外顯子和9個(gè)內(nèi)含子組成。其結(jié)構(gòu)組成主要包括一個(gè)構(gòu)成MMPs前體NH2端的前肽、一個(gè)含Zn2+結(jié)構(gòu)域的催化單位及C端的血紅素蛋白結(jié)構(gòu)域，后兩者間接連接一個(gè)富含脯氨酸的鉸鏈區(qū)。目前已發(fā)現(xiàn)人類中MMP共23種，大致分為6類，即，①膠原酶：MMP-1，MMP-8，MMP-13；②間質(zhì)溶解素：MMP-3 MMP-10；③明膠酶：MMP-2 MMP-9；④模型基質(zhì)金屬蛋白酶：MMP-14、MMP-15、MMP-16、MMP-17、MMP-24、MMP-25；⑤基質(zhì)溶解素：MMP-7 MMP-266、其它類型：MMP-11 MMP-12 MMP-19 MMP-23等。MMPs的主要功能是降解細(xì)胞外基質(zhì)，除模型金屬蛋白酶直接以酶活性作用外，其它MMPs均以酶原形式分泌，被激活劑激活后才具有酶活性。

TIMPs是一組多基因家族的編碼蛋白，MMPs是體內(nèi)天然的抑制物，廣泛分布在組織及體液中。TIMPs結(jié)構(gòu)包括2個(gè)功能區(qū)：N2末端的半胱氨酸殘基與MMPs的Zn2+活性中心結(jié)合[3]；C2末端與MMPs的其它部位結(jié)合。目前發(fā)現(xiàn)的TIMPs有四種：TIMP-1、TIMP-2、TIMP-3、TIMP-4。 ①TIMP-1，優(yōu)先結(jié)合膠原酶和MMP-9；②TIMP-2能抑制幾乎所有MMP的水解活性；③TIMP-3主要結(jié)合ECM，是MMP作用停止點(diǎn)的附加調(diào)控劑；④TIMP-4可對(duì)多種MMP起作用。

2 MMPs/TIMPs與正常妊娠

2.1 MMPs/TIMPs與胚胎植入 胚胎順利植入子宮內(nèi)膜是妊娠成功的關(guān)鍵，胚胎的植入與惡性腫瘤的生物學(xué)行為非常相似，都具有明顯的侵襲性，尤其是對(duì)細(xì)胞外基質(zhì)的降解；但絨毛的侵襲性受多種機(jī)制的嚴(yán)格調(diào)控，具有高度可控性，且胚胎絨毛的侵入僅限于子宮內(nèi)膜和子宮肌層淺1/3，過(guò)度侵入與絨毛膜癌的轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，侵入不足則導(dǎo)致自然流產(chǎn)、妊娠期高血壓疾病等，這種侵入于妊娠10周達(dá)高峰，妊娠中期停止。滋養(yǎng)細(xì)胞的侵入過(guò)程受滋養(yǎng)細(xì)胞自分泌和子宮旁分泌的精確調(diào)控，多種細(xì)胞因子參與了這一調(diào)控過(guò)程，其中MMP-2及MMP-9作用重要。MMP-2及MMP-9活性下降是妊娠失敗的重要原因[4]。孕7～9周胚胎蛻膜組織中MMP-2及MMP-9mRNA轉(zhuǎn)錄水平顯著上升，推測(cè)MMP-2及MMP-9與胚胎種植有關(guān)[5]。

2.2 MMPs/TIMPs與胎盤(pán)形成 胎盤(pán)形成過(guò)程中，滋養(yǎng)細(xì)胞對(duì)子宮壁的正常侵入和對(duì)子宮螺旋小動(dòng)脈的 “血管重建”是胎盤(pán)形成的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。子宮螺旋動(dòng)脈的重建是胎兒生長(zhǎng)和發(fā)育的關(guān)鍵,除能降低母體血流阻力，還能增加胎盤(pán)血液灌注來(lái)滿足胎兒發(fā)育對(duì)氧和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需要。滋養(yǎng)細(xì)胞侵入過(guò)淺會(huì)使螺旋動(dòng)脈改建不良,引起胎盤(pán)缺血缺氧,進(jìn)而造成滋養(yǎng)層細(xì)胞的損傷[6]。新生血管的動(dòng)物模型證實(shí)了明膠酶A和B、MMP-2、MMP-9在血管形成中起重要作用[7]。研究表明MMP-9的異常表達(dá)與螺旋動(dòng)脈重塑不良、胎盤(pán)形成障礙密切相關(guān)[8]。

2.3 MMPs/TIMPs與分娩啟動(dòng) 分娩發(fā)動(dòng)的前提條件是子宮下段的形成，規(guī)律子宮收縮和宮頸的成熟及擴(kuò)張。MMP-2的主要來(lái)源是宮頸間質(zhì)的成纖維細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞，MMP-9則分布于宮頸組織中的白細(xì)胞內(nèi)，Sahlin等[9]研究發(fā)現(xiàn)與非孕組相比妊娠組MMP-2、MMP-9明顯增加，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)。與剖宮產(chǎn)組相比，自然分娩組血清中MMP-2酶原和MMP-9酶原及活性的MMP-2和MMP-9蛋白的表達(dá)均顯著增高，血清中活性MMP的迅速增加，使宮頸組織中的膠原分解、宮頸成熟、宮口擴(kuò)張，提示MMP的酶原和活性形式均參與了分娩的發(fā)動(dòng)[10]。

3 MMPs/TIMPs與病理妊娠

3.1 MMPs/TIMPs與妊娠期高血壓疾病 妊娠期高血壓疾?。╤ypertensive disorders in pregnancy）是妊娠期特有的疾病。是孕產(chǎn)婦和圍產(chǎn)期兒發(fā)病率及病死的主要原因，目前病因仍不明確?！疤ケP(pán)淺著床”是其病因假說(shuō)之一，原因是子宮螺旋小動(dòng)脈生理性血管重建過(guò)程障礙，導(dǎo)致胎盤(pán)或滋養(yǎng)細(xì)胞缺血，主要表現(xiàn)為螺旋小動(dòng)脈重鑄的數(shù)量明顯減少，且大部分重建的深度僅限于蛻膜段螺旋動(dòng)脈。

研究表明，妊娠期高血壓疾病患者胎盤(pán)組織中MMP-2、MMP-9表達(dá)明顯低于正常妊娠組，MMPs的低表達(dá)導(dǎo)致MMPs/TIMPs比例失調(diào)，從而影響滋養(yǎng)細(xì)胞對(duì)子宮血管的浸潤(rùn)，影響胎盤(pán)著床和血管的重建，使胎盤(pán)局部缺血、缺氧，導(dǎo)致胎盤(pán)血流減少，從而引起一系列臨床癥狀。

3.2 MMPs/TIMPs與胎膜早破 胎膜早破是指臨產(chǎn)前胎膜破裂，其發(fā)病率37周后為10%，37周前為2%～3.5%，胎膜早破可引起早產(chǎn)、臍帶脫垂及母兒感染。胎膜中的羊膜雖然比絨毛膜薄，但其抗張能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于絨毛膜。胎膜早破組患者M(jìn)MP-2、MMP-7、MMP-9活性明顯增加，羊膜中的Ⅳ型膠原被降解，羊膜抗張能力下降，導(dǎo)致胎膜早破[11]。儲(chǔ)贊軍等[12]研究發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞移動(dòng)抑制因子可能通過(guò)活化蛋白-1和NFKbde結(jié)合位點(diǎn)上調(diào)MMP-9的表達(dá)，MMP-9活性增高，使MMPs/TIMPs比例失調(diào)，從而引起胎膜中膠原的大量降解，導(dǎo)致胎膜早破。

4 MMPs/TIMPs與婦科疾病

4.1 MMPs/TIMPs與婦科惡性腫瘤 惡性腫瘤的一個(gè)基本的生物學(xué)行為是侵襲與轉(zhuǎn)移。侵襲與轉(zhuǎn)移的前提必須降解細(xì)胞外基質(zhì)和基底膜，降解過(guò)程主要依賴蛋白水解酶，其中MMPs是一類最重要的蛋白水解酶。研究證明MMP-2、MMP-9在宮頸癌、子宮內(nèi)膜腺癌及卵巢癌中均呈高表達(dá)，且表達(dá)隨腫瘤惡性程度的增高而升高[13-16]。另有研究MMP-26在宮頸癌中、MMP-3、10在子宮內(nèi)膜腺癌中均有表達(dá)。MMPs在惡性腫瘤中的表達(dá)增高，使其與其抑制物TIMPs間的平衡破壞，從而使細(xì)胞外基質(zhì)水解增加，使腫瘤細(xì)胞的穿透變得更加容易，更容易發(fā)現(xiàn)侵襲與轉(zhuǎn)移。MMPs還有助于腫瘤的生長(zhǎng)及血管發(fā)生，而血管的形成是腫瘤生長(zhǎng)的前提條件[17]。

4.2 MMPs/TIMPs與自然流產(chǎn) 自然流產(chǎn)占妊娠總數(shù)的10%～15%，其中早期自然流產(chǎn)占80%以上。自然流產(chǎn)原因可能與滋養(yǎng)細(xì)胞生物學(xué)行為的異常，尤其是浸潤(rùn)能力不足,螺旋小動(dòng)脈不能轉(zhuǎn)化為低阻力血管，胎盤(pán)局部缺血缺氧有關(guān)。滋養(yǎng)細(xì)胞的浸潤(rùn)受多種酶、激素、細(xì)胞因子調(diào)節(jié),如MMPs、孕激素、胰島素樣生長(zhǎng)因子等,其中MMPs尤為重要[18]。MMP-2、MMP-9及MMP-25在絨毛中的表達(dá)降低均可導(dǎo)致自然流產(chǎn)[19，20]。

4.3 MMPs/TIMPs與子宮內(nèi)膜異位癥 子宮內(nèi)膜異位癥雖然是良性病變，但卻具有惡性腫瘤的生物學(xué)行為，能夠種植與侵入正常組織。研究表明MMPs/TIMPs與子宮內(nèi)膜異位癥的發(fā)生、發(fā)展有關(guān)，子宮內(nèi)膜的這種侵襲能力可以通過(guò)MMPs降解細(xì)胞外基質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)[21]。子宮內(nèi)膜異位癥患者在位與異位內(nèi)膜組織中均有MMPs表達(dá)。其中在異位病灶中高表達(dá)的有 MMP-1、MMP-2、MMP-3、MMP-7、MMP-9，同時(shí)伴有TIMP-1、TIMP-2 的低表達(dá)[22-24]。使 MMPs/TIMPs比例失衡，有利于子宮內(nèi)膜的種植。

另外在婦產(chǎn)科其它疾病如胎兒生長(zhǎng)受限、葡萄胎、輸卵管妊娠、子宮肌瘤等疾病中均可見(jiàn)不同類型的MMPs表達(dá)。

綜上所述，MMPs的主要作用是水解細(xì)胞外基質(zhì)及基底膜。其作用受TIMPs的抑制，MMPs/TIMPs比例失調(diào)，可導(dǎo)致滋養(yǎng)細(xì)胞的侵入不足或過(guò)度、細(xì)胞外基質(zhì)的過(guò)度水解，從而引發(fā)一系列疾病的發(fā)生。

[1]Gross J,Lapiere CM.Collagenogenolytic activity in amphibiantissue:a tissue culture assay[J].Proc Natl Acad Sci USA,1962,48(10):1041.

[2]Woessner JF Jr.Literature on vertebrate matrix metalloproteinases and their tissue inhibitors[J].Matrix Suppl,1992,1(4):425-501.

[3]Greene J,Wang M,Lliu YE,et al.Molecular cloning and characterization of human tissue inhibitor of metalloproteinase 4[J].Biol Chem,1996,271（4）:30375-30380.

[4]Fontana VA,Sanchez M,Cebral E,et al.Interferon-γ inhibits metalloproteninase activity and cytotrophoblast cell migration[J].Am J Reprod Immunol,2010,64（1）:20-26.

[5]Skrzypezak J,Wirstlein P,Mikolojczyk M.Could the defects in the endometrial extracellular matrix during the implantation be a cause for impaired fertility?[J].Am J Reprod Immunol,2007,57（1）:40-48.

[6]HiranoH Imai I.Sprialartery of placenta:development and pathology-immuohistochemical,microscopical and electronmicroscopic study[J].Kobe JMed Sci,2002,48(1/2):12-23.

[7]黃世杰.血管新生的生物學(xué):最重要的分子機(jī)制[J].國(guó)際藥學(xué)研究雜志，2008，35(1)：65-67.

[8]譚兵兵，王乾興，譚曉珊，等.胎盤(pán)絨毛血管生成狀況及VEGF、MMP-2和MMP-9表達(dá)與早期自然流產(chǎn)的關(guān)系[J].生殖與避孕，2006，26(8)：477-482.

[9]Sahlin L，Vladic YS，Roos N．Impaired leukocyte influx in cervix of postterm women not responding to prostaglandin priming[J]．Reprod Biol Endocrinol，2008，6(1):36-49．

[10]王鳳英，陳升平.基質(zhì)金屬蛋白酶在分娩中的表達(dá)及其意義[J].北京醫(yī)學(xué)，2005，27(10)：603-605.

[11]Nishihara S，Someya A，Yonemoto H，et al．Evaluation of the expression and enzyme activity of matrix metalloproteinase-7 in fetal membranes during premature rupture of membranes at term in humans[J]．Reprod Sci，2008，15(2):156-166．

[12]儲(chǔ)贊軍，岳天孚.巨噬細(xì)胞移動(dòng)抑制因子及基質(zhì)金屬蛋白酶-9在胎膜早破產(chǎn)婦胎膜中的表達(dá)及意義[J].中國(guó)婦幼保健，2010,25：1442-1446.

[13]Nasr M,Ayyad SB,EL-Lamie IK,et al.Expression of matrix metalloproteinase-2 in preinvasive and invasive carcinoma of the uterine cervix[J]．Eur J Gynaecol Oncol,2005,26(2):199-202.

[14]朱 丹，盛敏佳.基質(zhì)金屬蛋白酶2和9在子宮內(nèi)膜樣腺癌組織中的表達(dá)及臨床意義[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)版)，2010,36（5）：965-968.

[15]Herrera CA,Xu l,Bucana CD,et al.Expression of metastasisrelated genes in human epithelial ovarian tumors[J]．Int J Oncol,2002,20(1):5-13.

[16]Di Nezza LA,Misajon A,Zhang J,et al.Presence of active gelatinases in endometrial carcinoma and correlation of matrix metalloproteinase expression with increasing tumor grade and invasion[J]．Cancer,2002,94(5):1466-1475.

[17]McNamara DM.Pharmacogenomics for neurohormonal intervention in heart failure[J]．Cardiol Clin,2008,26(1):127-135.

[18]Norwitz E R.Defective implantation and placentation:laying the blueprint for pregnancy complications[J].Reprod Biomed Online,2006,13(4):591-599.

[19]方媛媛.基質(zhì)金屬蛋白酶抑制基因PECK在早孕自然流產(chǎn)絨毛組織中的表達(dá)及意義[J].徐州醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，30（5）:336-339.

[20]王 莉，董白樺.MMP-25在早孕絨毛和蛻膜中的表達(dá)及意義的研究[J]. 山東大學(xué)學(xué)報(bào)（醫(yī)學(xué)版），2008,46（4）:416-419.

[21]Nap AW,Dunselmman AG,Goeij AF.Inhibiting MMP activity prevents the development of endometriosis in the chicken chorioallantoric membrance model[J].Hum Repmd,2004,19(5):2180-2187.

[22]Gottschalk C,Malberg K,Arnat M,et al.Matrix metallopro-teinases and TACE play a role in the pathogenesis of endometirosis[J].Adv Exp Med Biol,2000,477(5):483-486.

[23]Chung HW,Wen Y,Chun SH,et al.Matrix metalloproteinase-9 and tissue inhibitor of metalloproteinase-3 mRNA expression in ectopic and eutopic endometrium in women with endometriosis:a rationale for endometriotic invasiveness[J].Fertil Steril,2001,75(1):152-159.

[24]邱 芳，高雪梅.基質(zhì)金屬蛋白酶及其抑制物與子宮內(nèi)膜異位癥關(guān)系的研究[J]. 四川大學(xué)學(xué)報(bào)（醫(yī)學(xué)版），2006.37，（1）：118-122.