MMPs與結(jié)直腸癌的研究進(jìn)展

李霞斌，李世寧，孫興旺

(瀘州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院，四川瀘州 646000)

基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)在細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM)的降解中起著重要的作用，影響惡性腫瘤的生長(zhǎng)、浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移［1］。MMPs由內(nèi)源性組織特異性抑制劑——金屬蛋白酶組織抑制劑(tissue inhibitors of metalloproteinases，TIMPs)調(diào)控。近年我國(guó)結(jié)直腸癌(colorectal cancer，CRC)發(fā)病率呈現(xiàn)高速增長(zhǎng)勢(shì)頭，年遞增4.71%，遠(yuǎn)超2%的國(guó)際水平［2］?，F(xiàn)就MMPs與 CRC的易感性、診斷、治療及預(yù)后的研究現(xiàn)狀作一綜述。

1 MMPs概述

MMPs是一組結(jié)構(gòu)相似、依賴鋅離子的以ECM成分為水解底物的蛋白水解酶，目前已發(fā)現(xiàn)26個(gè)成員，根據(jù)其分子結(jié)構(gòu)和在體內(nèi)作用底物的特異性可分為膠原酶、明膠酶、間質(zhì)溶解素、膜型金屬蛋白酶、基質(zhì)溶解因子及其他MMPs。一種MMP可以直接降解某一種或幾種ECM，也可通過(guò)激活其他MMPs而發(fā)揮作用，形成瀑布效應(yīng)。起初認(rèn)為MMPs只是破壞細(xì)胞周圍基質(zhì)屏障導(dǎo)致腫瘤浸潤(rùn)，隨著研究的深入發(fā)現(xiàn)MMPs在細(xì)胞微環(huán)境的建立和維護(hù)方面也起著重要作用。MMPs通過(guò)激活表皮生長(zhǎng)因子(epidermal growth factor，EGF)受體，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子－β(transforming growth factor－β，TGF－β)通路，調(diào)節(jié)通過(guò)Fas配體裂解為誘導(dǎo)的凋亡，控制炎癥，影響生長(zhǎng)信號(hào)和生長(zhǎng)抑制信號(hào)的平衡，參與轉(zhuǎn)移灶的形成［3］。另外MMPs(如MMP－9)通過(guò)調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子VEGF來(lái)參與血管生成［4］。

2 MMPs與胃腸腫瘤的關(guān)系

MMPs廣泛分布于胃腸道組織，在胃腸道癌前病變到癌以及癌組織浸潤(rùn)過(guò)程中發(fā)揮作用。TIMPs與MMPs以1∶1摩爾化學(xué)比例結(jié)合，抑制MMPs的蛋白水解酶活性，對(duì)于ECM內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定TIMPs必不可少，MMPs和TIMPs之間的敏感平衡是腸道的生理過(guò)程所必需［5］。腫瘤發(fā)生中的血管生成或上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)型等導(dǎo)致MMPs活性增加。MMPs抑制機(jī)理減弱，腫瘤細(xì)胞微環(huán)境中 MMPs/TIMPs比率平衡打破，MMPs和TIMPs之間的失衡是胃腸道惡性腫瘤發(fā)展的重要早期事件［6］。研究表明在結(jié)腸癌變序列中，從管狀腺瘤到絨毛狀腺瘤 MMP－2、MMP－9、TIMP－1和 TIMP－2表達(dá)逐漸遞增，在原位癌有非常明確的陽(yáng)性表達(dá)［7］。并檢測(cè)到MMP－2和MMP－9在CRC腫瘤組織和高級(jí)別異型增生腺隱窩細(xì)胞質(zhì)有中等強(qiáng)度的染色，明顯高于腺瘤組織和正常黏膜［8］。這些結(jié)果表明MMP－2、MMP－9的過(guò)表達(dá)是結(jié)直腸癌變的早期變化。V?yrynen等［9］檢測(cè)到 CRC 患者術(shù)前血清 MMP－8(S－MMP－8)水平較高，且與腫瘤分期、原發(fā)腫瘤壞死程度和中性粒細(xì)胞數(shù)正相關(guān)，而癌旁組織的炎性浸潤(rùn)和克羅恩病樣淋巴反應(yīng)與S－MMP－8無(wú)相關(guān)性，MMP－8參與了CRC引起的機(jī)體抗腫瘤和促壞死免疫反應(yīng)進(jìn)程。馬順茂等［10］發(fā)現(xiàn)MMP－10在CRC患者腹腔轉(zhuǎn)移灶陽(yáng)性表達(dá)率達(dá)91.7%，其陽(yáng)性表達(dá)可能對(duì)腫瘤的腹腔轉(zhuǎn)移起重要作用。

3 MMPs在結(jié)直腸癌中的作用

3.1 MMPs基因多態(tài)性與結(jié)直腸癌易感性 大約1/3 CRC患者有遺傳背景，某些單核苷酸多態(tài)性(Single－Nucleotide Polymorphism，SNP)影響基因的轉(zhuǎn)錄，致其功能改變，與CRC易感性相關(guān)。宋虎等［11］經(jīng)Meta分析指出MMP－1 1607 2G等位基因與CRC易感性顯著相關(guān)。Park等［12］研究顯示MMP－9－1562CC、TIMP－2－418GG和TIMP－2－303GG基因型在CRC患者頻率更高。在中國(guó)CRC患者中MMP－9－1562 GG基因型攜帶者淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移減少，且MMP－9的279 R等位基因有可能導(dǎo)致 CRC發(fā)病年輕化［13］。在沙特地區(qū)CRC患者中攜帶MMP－2基因－1306 CC基因型的女性高于男性，是女性CRC患者的風(fēng)險(xiǎn)基因型，MMP－2的多態(tài)性具有性別差異［14］。在瑞典研究發(fā)現(xiàn)MMP－12基因－82AA基因型與散發(fā)性CRC的易感性相關(guān)［15］。

關(guān)于MMPs基因多態(tài)性與CRC遺傳易感性關(guān)系的研究較多但結(jié)果存在自相矛盾現(xiàn)象。造成差異的原因可能與不同地域和不同人群腫瘤的遺傳方式不同［16］。某個(gè)基因的某個(gè)單核苷酸位點(diǎn)多態(tài)性與腫瘤易感性之間的關(guān)系可能不足以在較小樣本中顯現(xiàn)出來(lái)。因此，可進(jìn)一步加大研究樣本量，同時(shí)進(jìn)行多基因多位點(diǎn)聯(lián)合檢測(cè)，建立CRC分子篩查的有效模式，及時(shí)發(fā)現(xiàn)易感人群并對(duì)其進(jìn)行密切隨訪，進(jìn)而提高CRC的早期檢出率。

3.2 MMPs表達(dá)與結(jié)直腸癌診斷 CRC是癌癥相關(guān)死亡的主要腫瘤之一，重要原因在于缺乏易于檢測(cè)的腫瘤特異性標(biāo)志物。在CRC發(fā)現(xiàn)多種MMPs表達(dá)增強(qiáng)，如:MMP －2、MMP －3、MMP －7、MMP －9、MMP －13［17］。有研究發(fā)現(xiàn)MMP－1的活性能預(yù)測(cè)惡性腫瘤的未來(lái)發(fā)展進(jìn)程，在原發(fā)灶和血清中發(fā)現(xiàn)MMP－1活化有助于CRC的臨床診斷［18］。另一研究檢測(cè)到MMP－2、MMP－7、MMP－9與 CRC患者術(shù)前血清 CEA水平表達(dá)呈正相關(guān)，三者表達(dá)的變化是CRC患者進(jìn)展的有用指標(biāo)［19］。Zhang等［20］經(jīng)多因素回歸分析發(fā)現(xiàn)血清CEA、CA199、IL－8、TNF－α 和 MMP－7對(duì)區(qū)分大腸腺瘤和CRC有診斷價(jià)值。在MMP－9血清陽(yáng)性的CRC患者中有85%癌組織MMP－9陽(yáng)性表達(dá)，MMP－9血清檢出率較癌組織陽(yáng)性檢出率高，血清檢測(cè)更靈敏［21］。CRC的發(fā)生發(fā)展與多種癌基因的激活和抑癌基因的失活有關(guān)，聯(lián)合檢查幾種相關(guān)標(biāo)志物可望提高其早期檢出率，使CRC能早診斷早治療，進(jìn)而改善患者生存質(zhì)量。

3.3 MMPs與結(jié)直腸癌的治療 MMPs作為惡性腫瘤治療的腫瘤標(biāo)志物或分子靶點(diǎn)，已有幾種以MMP為目標(biāo)的抑制劑(MMPIs)進(jìn)入Ⅲ期臨床試驗(yàn)，試圖控制其合成、分泌、激活。經(jīng)臨床前和臨床試驗(yàn)大部分因無(wú)效和不良副作用而未能應(yīng)用于臨床治療［22］。分析失敗原因主要有以下幾點(diǎn):①臨床前預(yù)測(cè)動(dòng)物模型的安全性和有效性定義不清;②對(duì)多種MMPs的生物學(xué)功能認(rèn)識(shí)有限;③ MMPIs的選擇性差，由于MMPs的催化結(jié)構(gòu)域之間的同源性，難以找到具有高度選擇性的蛋白酶作用點(diǎn);④在健康志愿者中，藥物短期研究并不能預(yù)測(cè)在癌癥患者需要長(zhǎng)期治療的藥物質(zhì)量分?jǐn)?shù)［23］。

另一方面，MMPs和TIMPs參與健康人組織重塑，甚至癌癥患者的正常和非癌組織。因此抑制或封鎖這些蛋白將會(huì)對(duì)癌癥患者的正常功能有影響。此外，大多數(shù)的CRC患者可能還伴有心血管、肝或內(nèi)分泌疾病，這也可能影響MMPIs的治療［24］。針對(duì)某些MMPs的新一代選擇性抑制劑或單克隆抗體具有高度特異性，是很有希望的研究領(lǐng)域。新的抑制劑如肽阻滯外位點(diǎn)介導(dǎo)的細(xì)胞表面相互作用和(或)功能阻滯性抗MMP抗體［25］。此外，考慮到腫瘤進(jìn)展多個(gè)分子的高度復(fù)雜性，MMPIs與常規(guī)化療或分子靶向藥物的組合也可能增加腫瘤治療的有效性［22］。

3.4 MMPs的表達(dá)水平與結(jié)直腸癌的預(yù)后 MMPs參與腫瘤的浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移，其表達(dá)與CRC預(yù)后密切相關(guān)。有份包含1 919例CRC患者的Meta分析顯示MMP－2的過(guò)度表達(dá)與CRC患者較差的整體預(yù)后和無(wú)進(jìn)展生存期相關(guān)［26］。另一有2 390例CRC患者的Meta分析提示MMP－9超表達(dá)也與CRC患者較差的整體預(yù)后和無(wú)進(jìn)展生存期相關(guān)［27］。Chu等［28］Kaplan－Meier存活曲線分析顯示MMP－9陽(yáng)性CRC患者較陰性者生存期更短，經(jīng)年齡、性別、腫瘤部位、分化程度和分期校正后的多變量分析證實(shí)MMP－9的表達(dá)是獨(dú)立的預(yù)后不良指標(biāo)。Langers等［29］研究顯示在距離腫瘤組織5～10 cm內(nèi)的黏膜有MMP－9和MMP－2表達(dá)的CRC患者5年生存率更低。黃真真等［30］也發(fā)現(xiàn)CRC患者腫瘤細(xì)胞中MMP－9高表達(dá)、基質(zhì)細(xì)胞中MMP－9低表達(dá)會(huì)增加患者的死亡率，認(rèn)為MMP－9的表達(dá)可作為預(yù)測(cè)患者生存期的重要指標(biāo)。也有研究指出MMP－7和TIMP－1的高術(shù)前血漿水平是獨(dú)立的不利預(yù)后因素，單因素分析提示血漿 MMP－7≥7.8 ng/mg protein是 CRC 患者不利的預(yù)后因素［31］。張麗萍等［32］發(fā)現(xiàn)MMP－11在CRC的表達(dá)與組織學(xué)分化、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、浸潤(rùn)深度和臨床分期有關(guān)，MMP－11陽(yáng)性者5年生存率明顯低于陰性患者，MMP－11也可作為預(yù)后指標(biāo)。

4 結(jié) 語(yǔ)

MMPs是CRC進(jìn)展的重要影響因素，特別是MMP－2和MMP－9，從CRC的易感性到診斷、治療、預(yù)后均有相關(guān)報(bào)道。其他MMPs成員在CRC的作用也是多方面的，但彼此間的級(jí)聯(lián)作用也不清楚。MMPIs作為抗癌藥物在臨床實(shí)踐中的失敗表明，我們對(duì)參與組織重塑的細(xì)胞和分子機(jī)理理解有限。因此積極開展結(jié)直腸癌的分子病理學(xué)研究對(duì)其防治有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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