基質(zhì)金屬蛋白酶-2與2型糖尿病大血管病變的研究進(jìn)展

王海嬌 李麗疆 宋漢君 (佳木斯大學(xué)附屬第一醫(yī)院內(nèi)分泌科，黑龍江 佳木斯 54003)

基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)是一類(lèi)與降解細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)有關(guān)的蛋白水解酶家族，參與2型糖尿病(T2DM)大血管病變的發(fā)生、發(fā)展。作為家族中重要的一員，MMP-2表達(dá)及作用廣泛，對(duì)其研究也越來(lái)越深入。糖尿病大血管病變的病變基礎(chǔ)均為動(dòng)脈粥樣硬化(AS)。導(dǎo)致AS形成和發(fā)展的因素很多，多項(xiàng)研究指出，MMPs在其中發(fā)揮重要的作用。本文就近年來(lái)國(guó)內(nèi)外的相關(guān)研究展開(kāi)綜述。

1 MMP-2概述

1.1 MMPs MMPs家族是一類(lèi)活性依賴于鋅離子和鈣離子的蛋白水解酶家族，主要的生理作用是降解ECM。MMPs主要由巨噬細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞(SMCs)、中性粒細(xì)胞等產(chǎn)生。在生理狀態(tài)下參與胚胎、新生血管的形成及傷口的愈合;在病理狀態(tài)下參與組織重構(gòu)、惡性腫瘤轉(zhuǎn)移、AS等病理進(jìn)程〔1〕。MMPs可有效降解血管基質(zhì)膠原，一方面可使血管的致密性減少，向外擴(kuò)張阻力減少;另一方面為SMCs遷移清掃道路;同時(shí)MMPs還可能參與SMCs基因型轉(zhuǎn)換及降解血管彈性蛋白酶作用。因此，MMPs在血管重構(gòu)過(guò)程中發(fā)揮核心作用。

MMPs活性的調(diào)節(jié)主要通過(guò)轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控、酶原激活的調(diào)控及激活后內(nèi)源性抑制劑對(duì)其活性的調(diào)控。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的MMPs的天然抑制劑有兩大類(lèi):一類(lèi)是 MMPs組織抑制物(TIMPs)，在生理狀態(tài)下，MMPs與TIMPs之間保持著動(dòng)態(tài)平衡，協(xié)調(diào)ECM降解與重建，維持組織結(jié)構(gòu)的完整和內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定;另一類(lèi)是MMPs的血漿抑制劑α-2巨球蛋白。

1.2 MMP-2的作用 MMP-2又稱(chēng)明膠酶A，主要參與分解Ⅳ型、Ⅴ型和Ⅵ膠原蛋白及纖連蛋白和彈性蛋白。MMP-2通過(guò)作用于血管SMCs有效降解血管基質(zhì)膠原參與血管重構(gòu)，對(duì)于新生血管的形成是必不可少的。MMP-2還可調(diào)節(jié)和釋放血管活性因子，介導(dǎo)血管新生，在AS發(fā)生、發(fā)展及斑塊的不穩(wěn)定性中發(fā)揮重要作用。動(dòng)脈粥樣斑塊破裂時(shí)，MMP-2并不最先參與，當(dāng)膠原已經(jīng)被分解為一些片段以后，MMP-2再進(jìn)一步地降解這些片段。盡管有許多種MMPs都參與不穩(wěn)定性斑塊的破裂，但是MMP-2以其分布及降解底物的廣泛性，一直都是學(xué)者們研究的熱點(diǎn)。

2 MMP-2與糖尿病大血管病變

正常情況下，動(dòng)脈壁上ECM的合成與分解處于相對(duì)平衡，成分也相對(duì)穩(wěn)定，各種細(xì)胞并不產(chǎn)生活性的MMPs。當(dāng)內(nèi)皮細(xì)胞受損后，氧化和炎癥損傷反應(yīng)可使受損部位的內(nèi)皮細(xì)胞及其黏附的血小板、淋巴細(xì)胞等合成并釋放多種細(xì)胞因子，進(jìn)而作用于血管SMCs、單核/巨噬細(xì)胞，誘導(dǎo) MMP-2、MMP-3等的表達(dá)，參與多種細(xì)胞反應(yīng)。MMPs的產(chǎn)生增加，使ECM合成與分解間的相對(duì)平衡被打破，導(dǎo)致并加速AS形成。

研究發(fā)現(xiàn)，從AS患者的粥樣斑塊中可以檢測(cè)到活性MMPs，并發(fā)現(xiàn)病變部位的MMPs表達(dá)增強(qiáng)、基質(zhì)降解活性明顯增高。粥樣硬化斑塊內(nèi)聚集的大量巨噬細(xì)胞在氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)的刺激下，過(guò)度分泌MMPs，降解纖維帽內(nèi)的膠原，導(dǎo)致纖維帽變薄、破損，是斑塊破裂的重要機(jī)制，這在AS的發(fā)生、發(fā)展中起關(guān)鍵作用。就T2DM患者而言，單純高血糖狀態(tài)即可誘導(dǎo)血管內(nèi)皮細(xì)胞合成MMP-2，Ho等〔2〕以33 mmol/L濃度的高糖培養(yǎng)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞，通過(guò)Western印跡發(fā)現(xiàn)MMP-2酶原蛋白表達(dá)增加，明膠酶譜法測(cè)定MMP-2的活性形式增加，同時(shí)發(fā)現(xiàn)TIMP-2的蛋白表達(dá)下降。高表達(dá)的MMP-2過(guò)度降解ECM，使SMCs由中膜遷移至內(nèi)膜，并使SMCs從收縮型向合成型轉(zhuǎn)換。大量SMCs失去了收縮功能，不僅吞噬脂質(zhì)成為泡沫細(xì)胞，在泡沫化過(guò)程中還分泌大量MMP-2、MMP-9降解ECM，同時(shí)其分泌的多種細(xì)胞因子通過(guò)調(diào)節(jié)自身和其他細(xì)胞也促進(jìn)MMP-2的分泌，它們相互影響，進(jìn)一步促進(jìn)SMCs的遷移，致血管內(nèi)膜增厚，管腔丟失。促進(jìn)AS的發(fā)生。

楊曉等〔3〕研究發(fā)現(xiàn)，MMP-2濃度升高后，大鼠頸總動(dòng)脈出現(xiàn)血管SMCs增生，此時(shí)處于AS的早期階段，如果MMP-2濃度進(jìn)一步升高，則可能會(huì)出現(xiàn)較嚴(yán)重的動(dòng)脈硬化，因此認(rèn)為及早對(duì)MMPs進(jìn)行干預(yù)對(duì)延緩AS意義重大。眾多研究表明MMPs在T2DM高血糖狀態(tài)下表達(dá)增加，但也有文獻(xiàn)報(bào)道，T2DM狀態(tài)下MMP-2表達(dá)下降。由于體內(nèi)MMPs的調(diào)節(jié)受多因素、多層次的影響，高血糖的代謝環(huán)境，使其表達(dá)更具復(fù)雜性，因此，MMPs的變化并不一致，影響其激活因素及其具體作用機(jī)制還需進(jìn)一步研究。

3 MMP-2與抵抗素

抵抗素可引起血管SMCs的增殖及遷移，這在AS的形成和發(fā)展中起著關(guān)鍵性作用。研究人員利用不同濃度的抵抗素孵育人血管SMCs，通過(guò)細(xì)胞刮擦傷試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)抵抗素在SMCs遷移中起到趨化因子的作用〔3〕。SMCs從中膜遷移至內(nèi)膜，需要穿過(guò)以Ⅳ型膠原蛋白為主的內(nèi)皮基底膜，作為Ⅳ型膠原蛋白的主要分解酶，MMP-2在此過(guò)程中發(fā)揮重要作用。由此推測(cè)抵抗素對(duì)SMCs的作用及進(jìn)一步導(dǎo)致血管壁的損傷與激活MMP-2有關(guān)。

MMPs通過(guò)促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞遷移、毛細(xì)血管基底膜破裂和細(xì)胞外周纖維蛋白溶解發(fā)揮血管生成作用;ERK1/2激酶抑制劑可減少內(nèi)皮細(xì)胞微血管發(fā)生，絲裂原活化蛋白激酶(p38 MAPK)抑制劑能阻止肌動(dòng)蛋白重組和細(xì)胞遷移。ERK1/2、p38 MAPK信號(hào)通路在血管發(fā)生中發(fā)揮重要作用。最新研究發(fā)現(xiàn)，人抵抗素分子通過(guò)上調(diào)內(nèi)皮細(xì)胞血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)、VEGF受體和 MMPs的表達(dá)，下調(diào) TIMP-1和 TIMP-2的表達(dá)〔4，5〕，激活ERK1/2和p38途徑的磷酸化作用，促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞增殖、遷移并刺激毛細(xì)血管形成。

抵抗素還可通過(guò)激活核轉(zhuǎn)錄因子(NF-κB)誘發(fā)單核-巨噬細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞的炎癥反應(yīng)，而對(duì)氧化應(yīng)激敏感的NF-κB等多種細(xì)胞因子的激活可以啟動(dòng)MMPs的基因轉(zhuǎn)錄。NF-κB的活化后可與MMP-2啟動(dòng)子上的κB序列結(jié)合，使其 MMP-2表達(dá)上調(diào)。抵抗素是否通過(guò)激活 NF-κB途徑直接或間接影響MMP-2的表達(dá)仍有待研究。

T2DM患者暴露于高糖環(huán)境下，機(jī)體氧化應(yīng)激反應(yīng)加劇，一些細(xì)胞適應(yīng)能力受損，炎性因子釋放，多種因素綜合作用誘導(dǎo)MMPs的高表達(dá)。T2DM的一系列代謝異常引起的各種病理生理狀態(tài)均提示抵抗素與MMP-2密切相關(guān)。

AS是T2DM大血管病變的基礎(chǔ)病變，有研究者認(rèn)為AS主要風(fēng)險(xiǎn)度和ECM生物指標(biāo)濃度密切相關(guān)，臨床已把ECM作為AS的靶向治療〔6〕。隨著對(duì)MMPs與T2DM及其與T2DM大血管病變關(guān)系的研究，抑制MMPs的生成，改善ECM，重建其相對(duì)平衡已成為T(mén)2DM大血管病變防治研究的方向之一。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)已證實(shí)，人工合成的MMPs抑制劑能夠減少內(nèi)膜增生和血管內(nèi)縮性重構(gòu)，因此外源性MMPs抑制藥物也許可作為未來(lái)AS病變潛在的治療措施。

Haffner等〔7〕對(duì)T2DM患者予以26 w隨機(jī)、雙盲、安慰劑及羅格列酮治療對(duì)照研究后，發(fā)現(xiàn)羅格列酮可明顯降低血MMP-9(P＜0.01)。因此認(rèn)為，應(yīng)用PPARγ激動(dòng)劑可改善T2DM的代謝紊亂，抑制MMPs活性。同樣，也有研究證明，予PPARγ激動(dòng)劑噻唑烷二酮類(lèi)藥物可以減少抵抗素的表達(dá)和分泌。抵抗素與MMPs的關(guān)系及其相互影響機(jī)制還需進(jìn)一步研究。

4 小結(jié)

T2DM大血管病變的發(fā)生涉及炎性反應(yīng)、胰島素抵抗、高糖毒性、高脂毒性、氧化應(yīng)激等諸多機(jī)制，眾多因素錯(cuò)綜復(fù)雜，其中抵抗素、MMP-2無(wú)疑在其中發(fā)揮重要作用。對(duì)它們?cè)谌梭w的實(shí)驗(yàn)研究尚需進(jìn)一步深入。T2DM大血管病變發(fā)生機(jī)制復(fù)雜，嚴(yán)格的血糖控制明顯減少了微血管病變，對(duì)大血管病變卻只起到了邊緣性的影響。因此，對(duì)T2DM大血管病變實(shí)施早期干預(yù)，減少遠(yuǎn)期并發(fā)癥意義深遠(yuǎn)。在此后的研究中，針對(duì)抵抗素、MMP-2的抑制劑將成為新的治療靶點(diǎn)，也將為T(mén)2DM大血管病變的研究及防治提供新的方向。

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