MMP-12在非小細(xì)胞肺癌中的研究進(jìn)展

溫源 蔡莉

肺癌是世界范圍內(nèi)最常見(jiàn)的惡性腫瘤之一，居惡性腫瘤死亡的首位，5年生存率不到15%，其中約80%為非小細(xì)胞肺癌（non-small cell lung cancer, NSCLC）[1-3]。肺癌的發(fā)生是一多基因參與的病理過(guò)程，由于其侵襲的生物學(xué)性狀和高度異質(zhì)性，其發(fā)病機(jī)制至今尚未完全闡明?；|(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases, MMPs）是一個(gè)分泌家族，是高度保守的一組鋅離子依賴性蛋白水解酶。MMPs在調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)、運(yùn)動(dòng)、組織形成和應(yīng)對(duì)損傷方面起到關(guān)鍵作用，不僅能降解基質(zhì)蛋白，還能限制特定蛋白的水解，包括生長(zhǎng)因子、細(xì)胞因子、受體和粘附分子等[4,5]。最近研究[4,6]發(fā)現(xiàn)MMPs的調(diào)節(jié)異常和過(guò)度表達(dá)與多種疾病相關(guān)，如關(guān)節(jié)炎、動(dòng)脈粥樣硬化和腫瘤。MMP-12作為基質(zhì)金屬蛋白酶家族中的一員，有關(guān)它的研究越來(lái)越多，MMP-12可以水解彈性蛋白、IV型膠原蛋白、纖維連接蛋白、層粘蛋白及軟骨膠硫酸鹽等細(xì)胞外基質(zhì)成分[7,8]。并有一項(xiàng)研究[9]表明MMP-12可能參與一些惡性腫瘤的浸潤(rùn)、轉(zhuǎn)移。

1 MMP-12的結(jié)構(gòu)與功能

到目前為止，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的MMP家族至少有24種[10]，MMP-12是MMP家族中的重要一員，是在吸煙者的肺泡巨噬細(xì)胞內(nèi)發(fā)現(xiàn)的。在肺組織中，MMP-12主要在肺泡巨噬細(xì)胞表達(dá)，也可在人類支氣管上皮細(xì)胞和氣道平滑肌細(xì)胞表達(dá)[11,12]。MMP-12由活化的炎癥巨噬細(xì)胞分泌，最早是作為彈性水解金屬蛋白酶被發(fā)現(xiàn)的。近幾年來(lái)隨著人們對(duì)MMP-12的基因和結(jié)構(gòu)不斷探索，發(fā)現(xiàn)它的過(guò)度表達(dá)與許多疾病有關(guān)，如肺氣腫、骨關(guān)節(jié)炎、動(dòng)脈粥樣硬化、慢性阻塞性肺疾?。╟hronic obstructive pulmonary disease,COPD）[13-16]等。并且MMP-12還可以誘導(dǎo)骨髓細(xì)胞缺陷導(dǎo)致異常骨髓形成、免疫抑制和肺腺癌[17]。

MMPs是鋅依賴性蛋白酶家族，可以降解細(xì)胞外基質(zhì)和基底膜的所有成分。人類MMP-12基因定位于染色體11q22.3，cDNA全長(zhǎng)1,800 bp，包含1個(gè)由1,410 bp堿基對(duì)組成的開(kāi)放閱讀框，MMP-12基因含有10個(gè)外顯子和9個(gè)內(nèi)含子。MMP-12的活化是以54KD的酶原形式分泌，經(jīng)過(guò)一系列的水解過(guò)程后，產(chǎn)生幾種有活性形式的酶。在體內(nèi)MMP-12催化活性的一個(gè)主要表現(xiàn)是它可以激活其他的MMPs，如MMP-2和MMP-3，引起MMP-12水解的級(jí)聯(lián)反應(yīng)。

2 MMP-12表達(dá)的調(diào)節(jié)

MMP-12的調(diào)節(jié)主要包括轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)節(jié)和抑制物的調(diào)節(jié)。

2.1 轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)節(jié) MMPs mRNA水平的上升或下降，可影響宿主細(xì)胞或腫瘤細(xì)胞合成和分泌酶原的數(shù)量。研究發(fā)現(xiàn)，白細(xì)胞介素-1β、腫瘤壞死因子-α、巨噬細(xì)胞集落刺激因子、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子、血小板生長(zhǎng)因子-BB都能明顯提高巨噬細(xì)胞中MMP-12 mRNA的水平，而轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1可以抑制細(xì)胞因子介導(dǎo)的MMP-12 mRNA和蛋白表達(dá)以及MMP-12的活性，但細(xì)胞因子對(duì)MMP-12 mRNA的表達(dá)具有選擇性。

2.2 抑制物的調(diào)節(jié) MMP-12的抑制物主要包括金屬蛋白酶組織抑制物（tissue inhibitor of metalloproteinase, TIMP）、巨球蛋白等。比較了解的TIMPs有4種：TIMP-1、TIMP-2、TIMP-3和TIMP4，其中TIMP1和TIMP2的研究較為深入。目前MMP抑制劑分為異羥肟酸鹽類和非異羥肟酸鹽類兩大類。異羥肟酸鹽類包括：巴馬司他、馬力馬司他、普啉馬司他和BAY12-9566。其中普啉馬司他是一種可以特異性地抑制MMP-2和MMP-9的廣譜MMPs抑制劑，而BAY12-9566是一種選擇性的TIMPs，能夠抑制MMP-2、MMP-9和MMP-3。非異羥肟酸鹽類包括：新伐司他（Neovastat）和Tanomastat。新伐司他是一種從鯊魚軟骨中提取的天然MMPs抑制劑，可抑制MMP-2、MMP-9、MMP-12的活性，并能夠拮抗血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體（vascular endothelial growth factor receptor, VEGFR），是一種多功能抗腫瘤血管生成藥。α2巨球蛋白對(duì)MMPs的抑制作用有廣譜性，由于α2巨球蛋白是血漿中分子量最大的蛋白質(zhì)，只有在炎癥部位MMPs的抑制作用才能起到效果。盡管MMP抑制劑的臨床研究由于其副作用、溶解度差和特異性低而受到阻礙[18]，但是最近一些動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究[19,20]表明，在慢性阻塞性肺疾病的肺組織內(nèi)，MMP-12抑制劑能夠抑制炎癥改變和肺氣腫。

3 MMP-12在NSCLC研究中的進(jìn)展

MMP-12主要是由巨噬細(xì)胞、單核細(xì)胞等炎性細(xì)胞分泌的，并且在正常組織中僅有少量表達(dá)或不表達(dá)。近年來(lái)一些研究發(fā)現(xiàn)MMP-12能夠在多種惡性腫瘤中呈現(xiàn)高表達(dá)，例如皮膚癌、胃癌、肺癌、肝癌等。但是目前對(duì)MMP-12具體的作用機(jī)制還不夠明確，且MMP-12在不同惡性腫瘤中的表達(dá)意義也不盡相同。很多研究表明MMP-12能促進(jìn)腫瘤的浸潤(rùn)、轉(zhuǎn)移，如VAN Nguyen等[21]在直腸癌中發(fā)現(xiàn)MMP-12可能與疾病進(jìn)展和癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移相關(guān)；Kerkeela[9]在皮膚基底細(xì)胞和鱗狀細(xì)胞癌組織中發(fā)現(xiàn)MMP-12的mRNA表達(dá)水平明顯比癌前病變高，且與腫瘤的分化和侵襲程度有關(guān)；在肝切除術(shù)后肝癌患者中的研究發(fā)現(xiàn)，MMP-12可能是總生存率和腫瘤復(fù)發(fā)一個(gè)可靠的預(yù)后標(biāo)志物[22]。但也有一些研究認(rèn)為MMP-12可以抑制腫瘤的形成，如Yang等[23]報(bào)道在結(jié)直腸癌腫瘤患者中MMP-12高表達(dá)預(yù)后好，并能降低腫瘤血管生成。

在NSCLC中，Hofmann等[24,25]利用DNA微陣列技術(shù)篩選NSCLC的癌旁組織和癌組織差異表達(dá)基因，結(jié)果表明MMP-12的表達(dá)在癌組織中是癌旁組織的4.1倍，其基因分析顯示MMP-12在正常組織中沒(méi)有表達(dá)，免疫組化分析顯示MMP-12僅在腫瘤細(xì)胞中表達(dá)，MMP-12高表達(dá)的NSCLC患者淋巴轉(zhuǎn)移和原位復(fù)發(fā)的概率比MMP-12低表達(dá)者高。Kader等[26]通過(guò)微陣列分 析顯示MMP-12在肺鱗癌中出現(xiàn)過(guò)度表達(dá)。潘虹等發(fā)現(xiàn)MMP-12在肺鱗癌中的表達(dá)高于肺腺癌[27]，可能與肺鱗癌大多起源于段或段以上的氣管或支氣管有關(guān)，許多患者合并有慢性阻塞性肺疾病。肺組織中蛋白酶與抗蛋白酶系統(tǒng)失衡是肺癌產(chǎn)生的重要影響因素。吸煙可以引起肺部巨噬細(xì)胞中MMP-12的表達(dá)[28]。MMP-12在吸煙引起的慢性阻塞性肺疾病中具有關(guān)鍵作用，并且慢性阻塞性肺疾病與肺癌高度相關(guān)[29]。從臨床研究看，MMP-12與NSCLC尤其是長(zhǎng)期吸煙患者的早期癌癥相關(guān)死亡有密切關(guān)系[30,31]。Qu等[31]在人肺腺癌、肺鱗癌、肺氣腫及正常肺組織中通過(guò)mRNA水平比較發(fā)現(xiàn)，MMP-12在肺腺癌、肺鱗癌及肺氣腫中的表達(dá)水平比正常肺組織明顯上調(diào)，還發(fā)現(xiàn)MMP-12在肺泡II型細(xì)胞上皮細(xì)胞中高表達(dá)能直接引起肺部腫瘤。盡管MMP-12外顯子多態(tài)性的功能尚不清楚，但是已經(jīng)表明MMP-12預(yù)示著NSCLC患者的預(yù)后不好[32]。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于晚期的NSCLC患者，無(wú)論是放療或綜合治療，雖然取得了一定的治療效果，但就其療效及生存率而言，不能令人滿意。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展和完善，以及對(duì)肺癌發(fā)病機(jī)制等認(rèn)識(shí)的日益深化，基因治療作為一種高效性、特異性、靶向性強(qiáng)的治療方法，越來(lái)越受到廣大醫(yī)生的重視，一系列的實(shí)驗(yàn)室結(jié)果和一部分臨床實(shí)驗(yàn)顯示肺癌的基因治療有廣闊的前景。目前關(guān)于MMPs的研究較多，尤其MMP-12參與肺癌演變過(guò)程備受關(guān)注，因此，MMP-12在NSCLC中的作用機(jī)制及其抑制劑的深入研究將是今后肺癌治療的重要內(nèi)容。