基質(zhì)金屬蛋白酶降解胞外基質(zhì)致未足月胎膜早破研究進(jìn)展

李雯，常穎，李星，徐亞玲，陳敘

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基質(zhì)金屬蛋白酶降解胞外基質(zhì)致未足月胎膜早破研究進(jìn)展

李雯，常穎，李星，徐亞玲，陳敘△

【摘要】早產(chǎn)是威脅圍生兒生命健康的首要病因。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2012年中國早產(chǎn)發(fā)生率為8.1%。未足月胎膜早破（preterm premature rupture of membranes，PPROM）占早產(chǎn)的25%～30%，重要誘因?yàn)閷m內(nèi)感染。近年研究發(fā)現(xiàn)，PPROM的分子機(jī)制為胎膜組織中胞外基質(zhì)過早降解，主要由基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）在胎膜組織中的激活引起。MMPs的激活原因有炎癥因子的表達(dá)增高，如白細(xì)胞介素1（IL-1），IL-6以及腫瘤壞死因子α（TNF-α），但具體機(jī)制尚有待研究。MMPs在正常分娩與PPROM發(fā)生過程中的激活、分泌及其影響因素仍需探索，其可能作為預(yù)測妊娠結(jié)局的標(biāo)記物，為PPROM的預(yù)防與治療提供突破點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】基質(zhì)金屬蛋白酶類；感染；細(xì)胞因子類；早產(chǎn)；胎膜早破

作者單位：300100天津市中心婦產(chǎn)科醫(yī)院（李雯，常穎，陳敘）；天津醫(yī)科大學(xué)（李星，徐亞玲）

△審校者

（J Int Obstet Gynecol，2016,43：8-10）

發(fā)生在孕28～37周內(nèi)的分娩稱為早產(chǎn)。早產(chǎn)是新生兒患病與死亡的首要病因，圍生兒死亡中有75%由早產(chǎn)造成[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2012年中國早產(chǎn)發(fā)生率為8.1%，而2014年為10%；2015年，美國早產(chǎn)發(fā)生率為12.7%，歐洲及其他發(fā)達(dá)國家發(fā)生率為5%～9%[2-3]。引起早產(chǎn)的原因主要包括：①母親或胎兒有需要結(jié)束妊娠的剖宮產(chǎn)指征，約占早產(chǎn)的30%～35%；②胎膜完整的自發(fā)性早產(chǎn)，占40%～45%；③未足月胎膜早破（preterm premature rupture of membranes，PPROM）占25%～30%[4]。胎膜完整的自發(fā)性早產(chǎn)與PPROM統(tǒng)稱自發(fā)性早產(chǎn)，但其引發(fā)原因卻不相同，胎膜完整的自發(fā)性早產(chǎn)多發(fā)于白種女性，PPROM多見于黑種女性[5]。PPROM定義為孕37周前的胎膜自發(fā)性破裂，發(fā)生在宮縮發(fā)動(dòng)前至少1 h。PPROM的危險(xiǎn)因素與胎膜完整的自發(fā)性早產(chǎn)相似，與感染和吸煙有密切關(guān)聯(lián)[6]。宮內(nèi)感染已被證實(shí)是引發(fā)早產(chǎn)最常見的原因[7]。其引發(fā)早產(chǎn)的機(jī)制與固有免疫系統(tǒng)被激活有關(guān)[8]。微生物被抗原識(shí)別受體（如Toll樣受體）識(shí)別，而Toll樣受體又引起炎癥性趨化因子和細(xì)胞因子的釋放，如白細(xì)胞介素1β（IL-1β）、IL-8和腫瘤壞死因子α（TNF-α）等。細(xì)菌內(nèi)毒素及促炎因子刺激前列腺素、炎癥介質(zhì)和基質(zhì)降解蛋白酶的合成。前列腺素促進(jìn)子宮收縮，基質(zhì)降解蛋白酶則降解胎膜的細(xì)胞外基質(zhì)而引起PPROM?；|(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）是一類最常見的基質(zhì)降解蛋白酶，現(xiàn)就其與PPROM的關(guān)系進(jìn)行綜述。

1　MMPs分型

MMPs是一種透明質(zhì)酸蛋白酶家族，參與降解細(xì)胞外基質(zhì)與結(jié)締組織，通常稱為基質(zhì)蛋白酶。MMPs幾乎能降解細(xì)胞外基質(zhì)中的各種蛋白成分，破壞腫瘤細(xì)胞侵襲的組織學(xué)屏障，在腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移中起關(guān)鍵性作用。目前MMPs家族已分離鑒別出26個(gè)成員，分別為MMP-1～26。根據(jù)作用底物以及片段同源性，將MMPs分為6類，即膠原酶、明膠酶、基質(zhì)降解素、基質(zhì)溶解素、成對堿性氨基酸蛋白酶活化的MMP和其他分泌型MMP。Ⅳ型膠原酶為其中重要的一類，其主要有2種形式，糖化形式為MMP-9，非糖化形式為MMP-2。其中結(jié)構(gòu)與間質(zhì)膠原蛋白酶相近的一種是MMP-1。此外，MMP-3和MMP-10能作用于結(jié)締組織Ⅲ型和Ⅳ型膠原及明膠。MMP-7能作用于明膠和結(jié)締組織。MMPs的活性受到3個(gè)水平的調(diào)節(jié)，即基因轉(zhuǎn)錄水平、無活性酶前體經(jīng)蛋白水解作用以及金屬蛋白酶類組織抑制劑（tissue inhibitors of metalloproteinases，TIMPs）的作用[9]。

2　MMPs與PPROM

2.1MMPs在正常分娩過程中的作用胎膜由幾層不同的細(xì)胞及細(xì)胞外基質(zhì)組成。人類孕18～20周時(shí)，羊膜與絨毛膜黏附，與子宮內(nèi)膜融合；孕36～38周時(shí)，為分娩做準(zhǔn)備，膜結(jié)構(gòu)分離[10]。作為胎膜的首層屏障，羊膜是非常重要的結(jié)構(gòu)[11]。在無血管上皮細(xì)胞層下分布的間質(zhì)細(xì)胞為羊膜提供膠原和細(xì)胞外基質(zhì)，細(xì)胞間質(zhì)膠原（Ⅰ、Ⅲ和Ⅴ）主要承擔(dān)羊膜的機(jī)械張力，而膠原的降解與MMPs有關(guān)[12]。分娩的起始階段，在組織學(xué)上，承受機(jī)械應(yīng)力的細(xì)胞外基質(zhì)被絨毛膜羊膜來源激活的MMPs分泌細(xì)胞夾在其中，形成“三明治”結(jié)構(gòu)，在包括人類在內(nèi)的靈長類動(dòng)物中，MMPs的分泌早于分娩5～6 d，而在大鼠中只早幾個(gè)小時(shí)。這一過程使得細(xì)胞外基質(zhì)中沉積足量未激活的MMPs，在分娩過程中這些MMPs前體轉(zhuǎn)化為活性形式。

雖然MMP在降解絨毛膜羊膜細(xì)胞外基質(zhì)中的作用并無詳細(xì)研究，在絨毛膜羊膜破裂時(shí)，明膠酶、膠原酶和基質(zhì)溶解酶均高表達(dá)。而其中起關(guān)鍵作用的酶為明膠酶A（MMP-2）和明膠酶B（MMP-9），膠原蛋白酶2（MMP-8）和膠原蛋白酶3（MMP-13），以及其他的MMPs，如基質(zhì)溶解酶1（MMP-3），在整個(gè)分娩過程中都有表達(dá)。

2.2MMPs在胎膜早破過程中的表達(dá)雖然MMPs降解細(xì)胞外基質(zhì)的發(fā)生過程還未明確，但鑒于上述各種酶的底物親和性，MMPs提早激活后最終導(dǎo)致胎膜早破。MMP-1在發(fā)生PPROM的孕婦羊水中含量升高[13]，膠原纖維蛋白的三級(jí)結(jié)構(gòu)首先被MMP-1分解，隨后碎片被MMP-2和MMP-9降解。MMP-2在人類整個(gè)孕期的羊膜中都有高表達(dá)，其激活在分娩時(shí)達(dá)高峰。MMP-9在孕晚期羊膜滋養(yǎng)層細(xì)胞和蛻膜細(xì)胞中選擇性地升高，也是在分娩過程中主要表達(dá)的MMPs。MMP-9在PPROM和正常分娩的孕婦體內(nèi)都有升高[14]，與胎膜張力減退有關(guān)，MMP-9表達(dá)的時(shí)間特異性使其成為預(yù)測分娩發(fā)動(dòng)的分子標(biāo)記物。MMP-13在分娩過程中由羊膜分泌，而MMP-8由多形核細(xì)胞分泌。表達(dá)MMP-9的CD3+T細(xì)胞亞群可以被招募至絨毛膜蛻膜間質(zhì)，并定植于胎膜附近的細(xì)胞亞群與之建立“對話”，最終導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)降解。

2.3MMPs由炎癥因子誘導(dǎo)激活，導(dǎo)致PPROM

研究證實(shí)，孕婦宮頸黏液中的IL-6水平可以預(yù)測有宮內(nèi)感染孕婦早產(chǎn)的發(fā)生[15]。體外及動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)證實(shí)了感染與早產(chǎn)的因果關(guān)系：利用微生物產(chǎn)物刺激人蛻膜細(xì)胞，IL-1、IL-6以及TNF-α增高[15]。同樣，在細(xì)胞因子及內(nèi)毒素存在下培養(yǎng)羊膜及蛻膜組織，前列腺素反應(yīng)性升高[16]。Gravett等[17-18]通過向猴子羊膜腔內(nèi)注射B型鏈球菌構(gòu)建羊水感染模型，證實(shí)了IL-6、TNF-α、IL-1β、IL-1受體拮抗劑、前列腺素E2（PGE2）和前列腺素F2α（PGF2α）的持續(xù)性升高，且發(fā)現(xiàn)羊水中IL-1、PGE2和PGF2α持續(xù)升高10 h后，子宮收縮最終導(dǎo)致早產(chǎn)，并通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)TNF-α、PGE2和PGF2α在IL-1β存在且無微生物的情況下繼續(xù)升高，TNF-α和IL-1β在48 h內(nèi)被清除，而前列腺素則繼續(xù)升高。這些細(xì)胞因子可能通過誘導(dǎo)MMPs的產(chǎn)生來促進(jìn)早產(chǎn)。

在體外試驗(yàn)中，利用IL-1β或TNF-α刺激人絨毛膜羊膜細(xì)胞，引起MMP-9的分泌而非激活[19]。利用脂多糖（LPS）刺激絨毛膜羊膜，發(fā)現(xiàn)IL-1β是誘導(dǎo)MMP-9表達(dá)的主要細(xì)胞因子。在病原相關(guān)分子模式（PAMPs）被識(shí)別后，絨毛膜受到巨噬細(xì)胞、蛻膜細(xì)胞、羊膜細(xì)胞以及滋養(yǎng)層細(xì)胞的刺激后分泌IL-1β，且Toll樣受體也參與其中[20]。IL-1β及其他幾種細(xì)胞因子可能具有穿膜能力，因?yàn)樵谘蛩锌梢詸z測到其蛋白分子，但只有在絨毛膜細(xì)胞中才可以檢出IL-1β的mRNA。這種現(xiàn)象可以解釋為一種尚未明確的膜間通路，以保障細(xì)胞因子及MMPs分泌[21]。

3　結(jié)語

雖然目前已明確MMPs與PPROM關(guān)系密切，但具體機(jī)制尚未系統(tǒng)闡明，MMPs在正常分娩與PPROM發(fā)生過程中的激活與分泌及其影響因素仍需探索，且可以作為預(yù)測妊娠結(jié)局的標(biāo)記物，IL-1β、TNF-α和IL-6在MMPs參與PPROM過程中的研究還有許多空白，TIMPs的作用還有待研究。同時(shí)，近年有研究發(fā)現(xiàn)，血小板反應(yīng)蛋白的解聚素和金屬蛋白酶（a disintegrin and metalloproteinases withthrombospondin motifs，ADAMTS）與MMPs具有相同的高分子結(jié)構(gòu)，同樣可以降解細(xì)胞外基質(zhì)，在PPROM患者中差異性表達(dá)[22]。因此，MMPs在PPROM中的作用還有許多值得深入探索的方面。另外，MMPs在妊娠的不同時(shí)期激活對妊娠結(jié)局的影響仍需進(jìn)一步研究。作為一種羊膜細(xì)胞正常狀態(tài)也有表達(dá)的蛋白酶，MMPs承擔(dān)著不可替代的生理功能，但不恰當(dāng)?shù)募せ钤斐闪瞬±硇匀焉锝Y(jié)局，這一蛋白家族在孕期的雙刃劍作用為PPROM的預(yù)防提出了挑戰(zhàn)，也為今后的研究提供新的思路和參考。

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[本文編輯秦娟]

Research Progress of Matrix Metalloproteinases in Preterm Premature Rupture of Membranes through Degrading Extracellular Matrix

LI Wen,CHANG Ying,LI Xing,XU Ya-ling,CHEN Xu.Tianjin Central Hospital of Gynecology Obstetrics,Tianjin 300100,China（LI Wen，CHANG Ying，CHEN Xu）；Tianjin Medical University，Tianjin 300070，China（LI Xing，XU Ya-ling）

【Abstract】Preterm birth is the first critical factor of life,threatening diseases for the perinatal.According to the statistics, the preterm birth rate in China reached 8.1%in 2012.And the frequency of preterm premature rupture of membranes（PPROM）is about 25%-30%,and intrauterine infection is the principal element.The recent research shows that a molecular mechanism of PPROM is advanced degradation of extracellular matrix,which due to the activation of matrix metalloproteinases（MMPs）in fetal membrane.The high expression of cytokines,such as IL-1,IL-6 and TNF-α,maybe the reason of MMPs′activation.The process of activation and secretion of MMPs in term labor and preterm birth still need to be explored,which may be considered as a marker of pregnancy outcome.MMPs can provide a breakpoint of prevention and therapy for PPROM.

【Keywords】Matrix metalloproteinases；Infection；Cytokines；Premature birth；Fetal membranes，premature rupture

收稿日期：（2016-01-11）