血清基質(zhì)金屬蛋白酶及其抑制劑與肥胖兒童左心室功能的關(guān)系

藍(lán)俊偉，蘭菊紅，蘭文勝，劉晟，潛麗俊

（麗水市中心醫(yī)院 兒科，浙江 麗水 323000）

近年肥胖兒童逐漸增多。肥胖會(huì)影響人群心臟結(jié)構(gòu)，降低心臟舒張及收縮功能，增加心肌重量，同時(shí)肥胖可合并血糖、血脂、胰島素等代謝紊亂，是心血管疾病的重要危險(xiǎn)因素。而血清基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）是一組能特異地降解細(xì)胞外基質(zhì)（extracellar matrix，ECM）成分的Zn2+依賴的酶家族，是組織重塑過(guò)程中心臟基質(zhì)降解的主要因素，血清基質(zhì)金屬蛋白酶抑制劑（matrix metalloproteinases inhibitor，TIMPs）是近年發(fā)現(xiàn)抑制MMPs活性的一組多功能因子家族，它們之間的動(dòng)態(tài)平衡對(duì)于保持心血管系統(tǒng)的完整性起著重要的作用[1]。雖然有研究發(fā)現(xiàn)心力衰竭、先天性心臟病等患兒存在MMPs及TIMPs的改變[2-3]，但到目前為止仍只有很少的證據(jù)顯示它們?cè)诜逝謨和械淖饔?。本研究在于了解學(xué)齡期肥胖兒童MMPs及TIMPs改變情況，觀察肥胖兒童左心結(jié)構(gòu)和功能改變情況以及與MMPs的相關(guān)性，以新的角度進(jìn)一步研究了解肥胖兒童心臟重塑的發(fā)病機(jī)制，以認(rèn)識(shí)兒童肥胖的危害性。

1 資料和方法

1.1 一般資料 選取2012年6月至2013年6月來(lái)我院診療的學(xué)齡期肥胖兒童30例，其中男15例，女15例，年齡5～14歲，中位年齡8歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：選擇體質(zhì)量指數(shù)（BMI）在同年齡、同性別第95百分位數(shù)或以上的兒童為肥胖組；選擇同期30例正常兒童為對(duì)照組，其中男15例，女15例，年齡5～13歲，中位年齡7.5歲。2組的性別、年齡等差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，具有可比性。所有對(duì)象均無(wú)先天性遺傳性疾病、代謝性疾病及神經(jīng)內(nèi)分泌疾病，家屬均簽署知情同意書(shū)。

1.2 方法 所有觀察者均隔夜禁食12 h，于次日清晨8時(shí)排空小便，脫鞋帽，穿單衣，測(cè)量身高、體質(zhì)量，連續(xù)3次取其平均值，計(jì)算BMI=體質(zhì)量（kg）/身高2（m2），測(cè)收縮壓、舒張壓。晨起仰臥、靜息狀態(tài)下抽肘靜脈血3 mL，加入含抑肽酶和EDTA抗凝管中，30 min內(nèi)以3 000 r/min離心10 min，分裝血清，-70 ℃冰凍保存，成批待測(cè)。采用全自動(dòng)生化儀檢測(cè)血清總膽固醇（TC）、甘油三酯（TG）、高密度脂蛋白膽固醇（HDL-C）及低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）。采用葡萄糖氧化酶法測(cè)空腹血糖（FPG）。使用美國(guó)伯樂(lè)公司生產(chǎn)的550型酶標(biāo)儀采用酶標(biāo)多克隆抗體夾心法測(cè)定血清MMP-8、MMP-9及TIMP-1的濃度，由專業(yè)檢測(cè)員嚴(yán)格按試劑規(guī)定方式操作。按照美國(guó)心臟彩色多譜勒超聲描記學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定左室舒張末期內(nèi)徑（LVEDD）、左室收縮末期內(nèi)徑（LVESD）、左室后壁厚度（LVPWT）、室間隔厚度（IVST）。用Simpson法測(cè)量左室射血分?jǐn)?shù)（LVEF）、左室短軸縮短分?jǐn)?shù)（LVFS），測(cè)值取3次心動(dòng)周期的平均值。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理方法 采用SPSS16.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理。計(jì)量數(shù)據(jù)采用 ±s表示，使用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的篩選和分析。正態(tài)分布的組間比較采用t檢驗(yàn)，非正態(tài)分布的組間比較采用秩和檢驗(yàn)，血清MMPs濃度與超聲心動(dòng)圖指標(biāo)的相關(guān)性檢驗(yàn)采用Pearson檢驗(yàn)。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 基本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較 肥胖組BMI、TC、HDLC、收縮壓、舒張壓、FPG明顯高于對(duì)照組（P＜0.05），具體見(jiàn)表1。

2.2 2組血清MMPs與TIMP的比較 肥胖組血清MMP-8、MMP-9濃度顯著高于對(duì)照組，相反肥胖組兒童血清TIMP-1顯著低于對(duì)照組，肥胖組MMPs/TIMP比值顯著高于對(duì)照組，各組間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），同組男女之間MMPs及TIMP濃度差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見(jiàn)表2。

表1 2組基本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比（n=30， ±s）

表2 2組血清MMPs與TIMP對(duì)比的結(jié)果（n=30）

2.3 左心室超聲心動(dòng)圖指標(biāo)的比較 肥胖組LVEDD、LVESD、LVPWT、IVST均明顯高于對(duì)照組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。2組間LVEF、LVFS差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見(jiàn)表3。

2.4 血清MMP-8、MMP-9與心臟超聲心動(dòng)圖功能指標(biāo)的相關(guān)性分析 肥胖組MMP-8、MMP-9與左心功能指標(biāo)呈現(xiàn)正相關(guān)（均P＜0.05）。見(jiàn)表4。

表3 2組兒童左心室超聲心動(dòng)圖指標(biāo)的比較（n=30，±s）

表4 肥胖組血清MMPs與心臟超聲心動(dòng)圖功能指標(biāo)的相關(guān)性分析

3 討論

MMP-8又稱中性粒細(xì)胞膠原酶，由中性粒細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生，它涉及膠原的降解，可引起動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的不穩(wěn)定性[4]。最近兩項(xiàng)大型研究發(fā)現(xiàn)MMP-8的濃度與冠狀動(dòng)脈病變的嚴(yán)重性[5]及頸動(dòng)脈斑塊的進(jìn)展呈正相關(guān)[6]；越來(lái)越多的證據(jù)表明MMP-8與慢性炎癥性疾病及心血管疾病密切相關(guān)[7]，代謝綜合征合并心血管疾病的患者M(jìn)MP-8是顯著升高的[8]。我們的研究發(fā)現(xiàn)肥胖組與對(duì)照組相比，MMP-8/TIMP-1的比值在肥胖組是升高的，指出MMP-8在肥胖兒童中的內(nèi)在活性。雖然有研究[9]發(fā)現(xiàn)在亞臨床的動(dòng)脈粥樣硬化患者中，MMP-8濃度（而不是TIMP-1的濃度）升高可以預(yù)測(cè)其中并發(fā)最嚴(yán)重的心血管疾病。本研究中血清MMP-8濃度亦升高，并顯示肥胖增加了心血管疾病的發(fā)病危險(xiǎn)，與上述研究支持同一個(gè)觀點(diǎn)。至于在肥胖人群中MMP-8是否可以作為心血管疾病早期診斷的預(yù)測(cè)因子以及MMP-8/TIMP-1的比值相對(duì)于MMP-8的單獨(dú)活性是否可能是更好的預(yù)測(cè)因子將是我們進(jìn)一步研究的方向。

MMPs作為ECM的重要酶解系統(tǒng)，在脂肪組織的擴(kuò)張與重塑中起到了重要的作用[10]。MMP-9主要來(lái)源于脂肪組織中的基質(zhì)血管組分[11-12]，而基質(zhì)血管主要由未成熟的脂肪細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞等組成；未成熟的脂肪細(xì)胞比誘導(dǎo)分化成熟的脂肪細(xì)胞釋放更高水平的MMP-9，表明MMP-9在脂肪組織的擴(kuò)張與重塑中起到了重要的作用。Unal等[13]在成人肥胖的研究中發(fā)現(xiàn)MMP-9是心血管疾病的標(biāo)志，它的水平與BMI呈正相關(guān)，而與胰島素的敏感性呈負(fù)相關(guān)。雖然Goldberg等[14]指出TIMP-1是MMP-9的主要預(yù)測(cè)因子，Martinez等[15]、Glowinska-Olszewska等[16]發(fā)現(xiàn)MMP-9及TIMP-1在合并高血壓的肥胖兒童中是升高的，但在單純性肥胖兒童中，目前暫無(wú)依據(jù)表明他們之間的相關(guān)性。我們的研究發(fā)現(xiàn)肥胖兒童血清MMP-9顯著升高，且MMP-9/TIMP-1顯著升高，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），表明肥胖增加了兒童心血管疾病的危險(xiǎn)因素。目前關(guān)于MMP-9涉及脂肪細(xì)胞分化的研究，Bouloumie等[17]提供了第一個(gè)研究成果：人類的脂肪組織，更確切地說(shuō)，是脂肪細(xì)胞和未分化成熟的脂肪細(xì)胞可以產(chǎn)生和分泌MMP-9，這些研究指出通過(guò)調(diào)節(jié)MMPs的產(chǎn)生可能對(duì)脂肪細(xì)胞的分化及對(duì)肥胖發(fā)展進(jìn)程中的細(xì)胞外重塑起著調(diào)節(jié)作用；最后，通過(guò)對(duì)未分化成熟的脂肪細(xì)胞應(yīng)用MMPs的抑制劑（諸如巴馬斯他、巰甲丙輔酸、抗中性粒細(xì)胞抗體等），減少了脂肪細(xì)胞的分化，從而證明抑制脂肪細(xì)胞分化的結(jié)果是脂肪生成（甘油三脂）和脂肪降解（甘油的釋放和激素敏感的脂肪酶的表達(dá)）標(biāo)志物生成的減少。這些研究指出MMP-9是脂肪細(xì)胞分化及ECM重塑的重要調(diào)節(jié)因子。因此，從脂肪衍生出的MMPs可能代表一個(gè)新的靶向治療的目標(biāo)，而它是通過(guò)抑制脂肪細(xì)胞的分化、ECM重塑及血管的生成；從而抑制脂肪組織的生長(zhǎng)。

有研究指出肥胖與低脂聯(lián)素血癥相關(guān)[18-21]，最近Kumada等[22]的研究發(fā)現(xiàn)脂聯(lián)素可以增加巨噬細(xì)胞TIMP-1的表達(dá)。我們的研究發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比TIMP-1的濃度在肥胖兒童中是顯著降低的（P＜0.05）；因此，我們推測(cè)肥胖相關(guān)性的低脂聯(lián)素血癥可能會(huì)降低循環(huán)中TIMP-1的水平，然而，這個(gè)假設(shè)仍需更多的研究去驗(yàn)證。

已有研究證明，由于肥胖者循環(huán)血量及心輸出量增加，左心室壁在持續(xù)高血壓作用下，出現(xiàn)離心性肥厚，室壁增厚不能代償心室擴(kuò)張時(shí)，心室收縮功能就會(huì)下降，心肌逐漸發(fā)生重構(gòu)，心肌細(xì)胞肥大、纖維化并伴有間質(zhì)膠原沉積，長(zhǎng)期左心衰竭可使肺靜脈壓升高，最終出現(xiàn)肺動(dòng)脈高壓和右心衰竭。由于這些機(jī)制發(fā)生的心力衰竭被稱為肥胖性心肌病[23-24]。而在肥胖性心肌病發(fā)生之前，亞臨床心肌病的發(fā)現(xiàn)以及對(duì)它早期的干預(yù)異常重要。眾所周知，相比于其他一些新發(fā)現(xiàn)的技術(shù)，心臟超聲檢查被認(rèn)為是目前診斷無(wú)癥狀的肥胖性心臟功能紊亂最常見(jiàn)以及最可靠的技術(shù)手段。心臟射血分?jǐn)?shù)（EF）及左室短軸縮短分?jǐn)?shù)（FS）是評(píng)估左室收縮功能最常用的參數(shù)。研究發(fā)現(xiàn)肥胖早期EF及FS沒(méi)有降低，反而升高[25-29]；我們的研究發(fā)現(xiàn)肥胖組與對(duì)照組之間LVEF及LVFS沒(méi)有明顯差異。LVEDD、LVESD、LVPWT、IVST是作為評(píng)估左室舒張功能的常用指標(biāo)。一項(xiàng)由23位正常成人，28位中度肥胖、16位重度肥胖成人組成的實(shí)驗(yàn)中，兩肥胖組LVEDD的水平顯著高于正常對(duì)照組[30]；在一項(xiàng)由341位兒童組成的實(shí)驗(yàn)研究[26]中，發(fā)現(xiàn)肥胖指數(shù)與LVEDD之間呈明顯的正相關(guān)；而最近一項(xiàng)由30位肥胖兒童與30位正常兒童組成的對(duì)照實(shí)驗(yàn)[29]發(fā)現(xiàn)，肥胖組LVEDD、LVESD、LVPWT、IVST的水平高于正常對(duì)照組（P＜0.05）。我們的研究與上述研究相符，表明肥胖引起了兒童左室結(jié)構(gòu)與功能的改變。ECM降解與合成的失衡是心肌重塑過(guò)程中的一大決定性因素，其中MMPs作為機(jī)體內(nèi)參與ECM降解的最主要的酶系統(tǒng)，是心肌重塑的主要推動(dòng)力量[31]。而MMPs與TIMPs之間相互作用所構(gòu)成的動(dòng)態(tài)平衡，維持著正常心肌ECM的分解與合成。我們的研究發(fā)現(xiàn)，肥胖兒童血清中存在MMPs的改變，MMP-8及MMP-9是升高的，而TIMP-1是下降的；雖然肥胖兒童左心收縮功能未發(fā)生改變，但是代表左室舒張功能的指標(biāo)在心超中已經(jīng)提示改變，且血清MMPs的濃度與心臟的舒張功能指標(biāo)呈正相關(guān)。由此我們推測(cè)肥胖增加了心血管疾病的危險(xiǎn)因素，而MMPs可能通過(guò)改變ECM的重塑，從而引起左心結(jié)構(gòu)與功能改變，具體的機(jī)制有待更深一步的研究。

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