基質(zhì)金屬蛋白酶9在正常及病理妊娠中的作用

張晶晶，侯海燕，陳亞瓊，于芳

?

基質(zhì)金屬蛋白酶9在正常及病理妊娠中的作用

張晶晶，侯海燕，陳亞瓊△，于芳△

【摘要】基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs）是一種分解細胞外基質(zhì)（ECM）組分的鋅依賴性蛋白酶，其活性受金屬蛋白酶組織抑制劑（TIMPs）的抑制。MMPs通過降解ECM參與眾多組織重塑過程。妊娠過程的順利進行有賴于滋養(yǎng)細胞侵入子宮內(nèi)膜并將胚胎植入宮腔內(nèi)，通過侵入血管內(nèi)皮使血管重塑，滿足胎盤血流供應(yīng)。MMP-9通過發(fā)揮蛋白酶的功能降解ECM，在滋養(yǎng)細胞侵入、胎盤血管重塑以及分娩過程中發(fā)揮重要作用。MMP-9與其抑制劑TIMP-1調(diào)節(jié)失衡與早期自然流產(chǎn)、早產(chǎn)、妊娠期高血壓疾病、妊娠期糖尿病等病理妊娠過程有關(guān)。綜述MMP-9在正常及病理妊娠中的研究進展，明確ECM蛋白酶領(lǐng)域的最新知識將有利于為干預(yù)病理妊娠過程提供創(chuàng)新性思路。

【關(guān)鍵詞】基質(zhì)金屬蛋白酶9；胚胎植入；妊娠；妊娠并發(fā)癥；血管重塑

作者單位：300193天津中醫(yī)藥大學(xué)（張晶晶）；中國人民武裝警察部隊后勤學(xué)院附屬醫(yī)院婦產(chǎn)科（侯海燕，陳亞瓊，于芳）

△審校者

（J Int Obstet Gynecol，2016,43：21-24）

自1962年Gross和Lapiere在研究蝌蚪尾巴消化時首先發(fā)現(xiàn)基質(zhì)金屬蛋白酶1（matrix metalloproteinase-1，MMP-1）以來，目前在脊椎動物中共發(fā)現(xiàn)26種MMPs，其中在人類定性的有23種。作為MMPs家族中重要成員之一，MMP-9于1974年首次發(fā)現(xiàn)于人類的中性粒細胞中，MMP-9通過對細胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）進行降解及重建，參與胚胎植入、血管形成、傷口愈合、組織形成等生理過程以及組織纖維化、腫瘤浸潤和轉(zhuǎn)移等病理過程。MMP-9屬于MMPs家族中明膠酶類，作用底物主要包括纖維蛋白，層黏連蛋白，Ⅳ、Ⅴ、Ⅶ、Ⅹ、Ⅺ型膠原，尤其是對Ⅳ型膠原的作用尤為突出。

1　MMP-9的表達與活性的調(diào)節(jié)

MMP-9的表達與活性的調(diào)節(jié)發(fā)生在三個水平[1]。①基因轉(zhuǎn)錄：MMP-9在轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)節(jié)受到許多生長因子和細胞因子的誘導(dǎo)，如白細胞介素10（IL-10）是滋養(yǎng)細胞MMP-9活性和侵襲力的抑制因子，體外培養(yǎng)的滋養(yǎng)細胞加入IL-10后，MMP-9在mRNA及蛋白質(zhì)表達水平都下降，細胞侵襲力降低。②MMP-9表達后以無活性的酶原形式分泌，通過外源性酶裂解或自身的催化而活化。③抑制劑調(diào)節(jié)：活化后的MMP-9可以被金屬蛋白酶1組織抑制劑（tissue inhibitors of metalloproteinase-1，TIMP-1）抑制，TIMP-1是MMP-9的特異性抑制劑，通常TIMP-1 與MMP-9以1∶1的比例結(jié)合而抑制其活性，在生理狀態(tài)下，MMP-9與TIMP-1保持平衡協(xié)調(diào)關(guān)系，這種平衡狀態(tài)被打破與許多病理過程的發(fā)展有關(guān)。

2　MMP-9與正常妊娠

2.1MMP-9與胚胎植入胚胎植入是妊娠的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，胚胎侵入母體需要黏附、降解、穿越細胞外基質(zhì)間隙而完成，滋養(yǎng)細胞的這種侵襲行為在時間和空間上受到嚴格限制，在時間上限制在妊娠早期，空間上限制在子宮基層的內(nèi)1/3。其原因有二，一方面，隨著妊娠進展，MMP-9產(chǎn)生減少，滋養(yǎng)細胞侵襲能力下降。另一方面MMP-9的特異性抑制劑TIMP-1降低了滋養(yǎng)細胞的侵襲能力，MMP-9和TIMP-1之間的動態(tài)平衡是維持正常妊娠的必要條件[2]。妊娠7～9周胚胎蛻膜組織MMP-2及MMP-9 mRNA水平顯著上升，推測MMP-2及MMP-9參與胚胎種植。MMP-9表達水平降低將導(dǎo)致自然流產(chǎn)等疾病的發(fā)生。

2.2MMP-9與胎盤血管形成1967年，Robertson提出胎盤血管床發(fā)育學(xué)說，在胎盤發(fā)育過程中，滋養(yǎng)細胞侵入子宮螺旋小動脈管腔，取代血管內(nèi)皮細胞，使管壁對血管活性物質(zhì)失去反應(yīng)性，降低血管阻力，從而使胎盤的血流灌注維持穩(wěn)定，這一過程稱為“血管重鑄”。MMP-9和TIMP-1調(diào)控失衡引起細胞侵襲力異常，從而導(dǎo)致早期自然流產(chǎn)及子癇前期等疾病發(fā)生[3]。MMP-9在妊娠12d時表達較強，提示MMP-9參與早孕時對子宮腺體和螺旋動脈的組織重建過程中的調(diào)控，以促進胚胎植入，而在妊娠18 d及26 d時表達下降，這個時期有利于妊娠早期維持血管的完整性。眾多研究表明，MMP-9在一些疾病如高血壓、糖尿病腎病、腹主動脈瘤的血管重塑過程中發(fā)揮重要作用[4-6]。現(xiàn)研究已證實MMP-9表達異常與螺旋動脈重塑不良及胎盤形成障礙有關(guān)[7]。

2.3MMP-9與分娩發(fā)動分娩是一個復(fù)雜的生理過程，規(guī)律宮縮以及宮頸成熟和擴張是正常分娩的必要條件，此過程與膠原降解密不可分，對膠原起降解作用的主要是MMPs。Athayde等[8]測定不同孕周孕婦羊水中MMP-9的濃度發(fā)現(xiàn)，MMP-9的濃度隨孕周增加而升高，故認為MMP-9在妊娠進展、宮頸成熟過程中起重要作用。Sahlin等[9]研究發(fā)現(xiàn)MMP-9分布于宮頸組織的白細胞內(nèi)，與非孕組相比MMP-2、MMP-9表達增加；MMP-2、MMP-9減少時宮頸成熟不夠，均提示MMP-2、MMP-9與宮頸成熟擴張有關(guān)。Choi等[10]研究發(fā)現(xiàn)，妊娠晚期宮頸黏液中MMP-9水平增加，自然分娩后恢復(fù)正常；孕周≥37周組宮頸組織MMP-9 mRNA水平明顯高于孕周＜37周組，推測宮頸黏液MMP-9是晚期妊娠中宮頸成熟的分子標記物。

3　MMP-9與病理妊娠

3.1MMP-9與早期自然流產(chǎn)早期自然流產(chǎn)是人類生殖過程中最常見的不良妊娠結(jié)局，其病因復(fù)雜，涉及遺傳、免疫和內(nèi)分泌等諸多因素，子宮內(nèi)微環(huán)境平衡紊亂是一個重要特點。胚胎植入要求滋養(yǎng)層細胞成功侵襲子宮內(nèi)膜，滋養(yǎng)層細胞的侵襲浸潤能力受多種激素、酶、細胞因子調(diào)節(jié)，如MMPs、胰島素樣生長因子、孕激素等，其中MMP-2和MMP-9起關(guān)鍵作用。Nissi等[11]比較129例正常妊娠以及89例早期自然流產(chǎn)患者血清中MMP-9、MMP-2等的表達發(fā)現(xiàn)，早期自然流產(chǎn)患者血清中MMP-9的表達明顯升高。Konac等[12]采用實時聚合酶鏈反應(yīng)（real-time PCR）法分析不明原因不孕癥組、體外受精（IVF）術(shù)后種植失敗組以及正常妊娠組婦女子宮內(nèi)膜中MMP-2、MMP-9等基因的表達，發(fā)現(xiàn)不明原因不孕癥組及種植失敗組MMP-2、MMP-9水平低于正常妊娠組，MMP-2、MMP-9在子宮內(nèi)膜中低表達導(dǎo)致ECM降解紊亂，而ECM參與子宮內(nèi)膜容受和正常種植，進而促進了流產(chǎn)的發(fā)生。MMP-9的表達降低使滋養(yǎng)層細胞對ECM的降解與重塑能力下降，從而影響子宮內(nèi)膜血管和胎盤血管的生成，使母胎循環(huán)的建立受阻而導(dǎo)致妊娠失敗。

3.2MMP-9與妊娠期高血壓疾病妊娠期高血壓疾病是妊娠與血壓升高并存的一組疾病，包括妊娠期高血壓、子癇前期、子癇，以及慢性高血壓并發(fā)子癇前期和慢性高血壓合并妊娠，妊娠期高血壓疾病嚴重威脅母嬰健康，是孕產(chǎn)婦和圍生兒發(fā)病率及死亡率升高的主要原因之一。與普通高血壓不同，多數(shù)妊娠期高血壓疾病的病理變化在分娩后都可以逆轉(zhuǎn)，這表明，胎盤這一妊娠期臨時器官在該病的發(fā)生過程中至關(guān)重要。有關(guān)妊娠期高血壓疾病的發(fā)病機制，目前許多學(xué)者都支持“胎盤淺著床”理論。妊娠期高血壓疾病患者的胎盤表現(xiàn)為絨毛血管減少、絨毛發(fā)育不良，妊娠期高血壓疾病患者滋養(yǎng)細胞浸潤不足，不能有效接近母體血管，對子宮和螺旋小動脈壁浸潤過淺，從而導(dǎo)致胎盤形成異常。“胎盤淺著床”降低了胎盤的血液灌注和氧含量，局部產(chǎn)生氧化應(yīng)激等病理變化，進一步加劇了血管內(nèi)皮受損和胎盤的缺血缺氧。研究表明，MMP-9表達降低與滋養(yǎng)細胞侵襲不足、螺旋動脈重鑄障礙以及“胎盤淺著床”密切相關(guān)。Li等[13]的研究表明，可溶性血管內(nèi)皮生長因子受體1（sFlt-1）降低了子宮、胎盤、血管中MMP-9的表達，從而導(dǎo)致了子宮、胎盤、血管中膠原沉積和生長受限。Lim等[14]對子癇前期患者胎盤滋養(yǎng)細胞分離后進行體外培養(yǎng)，證實滋養(yǎng)細胞分泌MMP-9蛋白的水平下降，細胞的侵襲能力明顯降低。Plaks等[15]建立MMP-9缺乏的小鼠模型，小鼠出現(xiàn)高血壓、蛋白尿等子癇前期表現(xiàn)，表明MMP-9在妊娠期高血壓疾病的發(fā)展中具有重要作用。此外有研究表明攜帶MMP-9-1562 CT+TT基因型者發(fā)生重度子癇前期的風(fēng)險較未攜帶者增加了2.37倍，并提出MMP-9 （-1562 C∶T）基因多態(tài)性可作為預(yù)測重度子癇前期發(fā)生的生物學(xué)標記物[16]。

3.3MMP-9與早產(chǎn)在早產(chǎn)發(fā)病因素中病理因素（如子癇前期、羊水過少或產(chǎn)前出血引起胎兒窘迫等情況）約占20%，其余為原因不明性早產(chǎn)和胎膜早破。目前對于胎膜早破的病因研究主要集中于MMPs與TIMPs調(diào)節(jié)失衡對胎膜結(jié)構(gòu)的影響，母胎界面間隔（羊膜、絨毛膜、蛻膜等）富含Ⅳ型膠原，可以被MMP-2和MMP-9特異性降解。Narahara等[17]研究發(fā)現(xiàn)胎膜早破組MMP-2、MMP-7、MMP-9表達明顯增加，推測MMP-2和MMP-9引起的膠原降解是胎膜早破發(fā)病的重要原因。此外，眾多研究發(fā)現(xiàn)早產(chǎn)發(fā)生與炎癥密切相關(guān)。研究表明，促炎細胞因子[包括IL-6、腫瘤壞死因子（TNF）、轉(zhuǎn)化生長因子（TGF）等]具有多種作用，其括活化和轉(zhuǎn)運免疫細胞，通過激活下游MMPs增強組織重塑，增加前列腺素產(chǎn)生，進而促進宮頸成熟、刺激子宮肌層收縮和引起MMP-9的產(chǎn)生和活化[18]。而且，MMP-9又不只是被動地作為炎癥反應(yīng)的下游產(chǎn)物出現(xiàn)，其還對許多促炎細胞因子發(fā)揮正反饋作用，是炎癥反應(yīng)的重要調(diào)節(jié)劑。Tency[19]采用酶聯(lián)免疫吸附試驗（ELISA）分析發(fā)現(xiàn)早產(chǎn)組母體血漿中MMP-9明顯高于正常對照組，提示MMP-9參與早產(chǎn)過程。Pereza等[20]研究表明，MMP-1和MMP-9基因多態(tài)性與早產(chǎn)發(fā)生有關(guān)。

3.4MMP-9與妊娠期糖尿病糖尿病血管并發(fā)癥是主要的慢性糖尿病并發(fā)癥，血管生成是糖尿病微血管并發(fā)癥的主要病理特征[21]。多項研究證實在糖尿病視網(wǎng)膜組織及腎組織中MMP-9表達增加伴隨著血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）的增加[22-23]。妊娠期糖尿病與2型糖尿病存在相似的病理變化，其胎盤的特點表現(xiàn)為血管過度生成和血管功能障礙[24]。通過鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的新生大鼠糖尿病動物模型證明，在妊娠早期胚胎器官中MMP-2和MMP-9過度表達并伴隨TIMP-1和TIMP-2活性增加[25]。妊娠中期糖尿病大鼠胎盤中MMP-2和MMP-9也增加[26]。但也有不同的研究結(jié)果，Pustovrh等[27]測定妊娠期糖尿病、孕前糖尿病以及正常妊娠胎盤中MMP-9的活性發(fā)現(xiàn)，與正常妊娠相比，妊娠期糖尿病產(chǎn)婦胎盤中MMP-9的活性下降，而孕前糖尿病產(chǎn)婦胎盤中MMP-9的活性增強，當在正常胎盤組織中加入一氧化氮合酶（NOS）抑制因子時，MMP-9的活性降低，補充一氧化氮（NO）后，MMP-9活性增加，加入超氧化物歧化酶后，MMP-9的活性再次降低，提出胎盤中MMP-9的活性受到NO和活性氧簇物質(zhì)的調(diào)節(jié)?？傊琈MP-9參與妊娠期糖尿病胎盤的病理改變，但其具體機制還需進一步研究。

4　結(jié)語

MMP-9與正常妊娠及病理妊娠的關(guān)系越來越受到重視。探討MMP-9在妊娠中的變化和調(diào)節(jié)機制有助于進一步認識妊娠過程，也有助于病理妊娠的診斷、預(yù)測及治療。有關(guān)具體機制還有待于進一步研究與闡明。

參考文獻

[1]Al-Dasooqi N，Gibson RJ，Bowen JM，et al.Matrix metalloproteinases:key regulators in the pathogenesis of chemotherapy-induced mucositis[J].Cancer Chemother Pharmacol，2009，64（1）：1-9.

[2]Staun-Ram E，Goldman S，Gabarin D，et al.Expression and importance of matrix metalloproteinase 2 and 9(MMP-2 and-9)in human trophoblast invasion[J].Reprod Biol Endocrinol，2004，2：59.

[3]ChristianeY，EmonardV，EmonardH.Involvementofmatrix metalloproteinases in obstetrics:from implantation to delivery[J].Rev Med Liege，2014，69（1）：46-50.

[4]Lin ZW，Wang Z，Zhu GP，et al.Hypertensive vascular remodeling was inhibited by Xuezhikang through the regulation of Fibulin-3 and MMPs in spontaneously hypertensive rats[J].Int J Clin Exp Med，2015，8（2）：2118-2127.

[5]Ciavarella C，Alviano F，Gallitto E，et al.Human Vascular Wall MesenchymalStromalCellsContributetoAbdominalAortic Aneurysm Pathogenesis Through an Impaired Immunomodulatory Activity and Increased Levels of Matrix Metalloproteinase-9[J].Circ J，2015，79（7）：1460-1469.

[6]Kundu S，Pushpakumar S，Sen U.MMP-9-and NMDA receptormediated mechanism of diabetic renovascular remodeling and kidney dysfunction:hydrogen sulfide is a key modulator[J].Nitric Oxide，2015，46：172-185.

[7]Rasstrigina IM，Milovanov AP，F(xiàn)okina TV，et al.The intensity of expression of matrix metalloproteinases type 2 and type 9 by invasive trophoblast cells in uncomplicated pregnancy and preeclampsia[J]. Arkh Patol，2014，76（3）：24-29.

[8]Athayde N，Romero R，Gomez R，et al.Matrix metalloproteinases-9 in preterm and term human parturition[J].J Matern Fetal Med，1999，8（5）：213-219.

[9]Sahlin L，Stjernholm-Vladic Y，Roos N，et al.Impaired leukocyte influx in cervix of postterm women not responding to prostaglandin priming[J].Reprod Biol Endocrinol，2008，6：36.

[10]ChoiSJ，JungKL，OhSY，etal.Cervicovaginalmatrix metalloproteinase-9 and cervical ripening in human term parturition [J].Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol，2009，142（1）：43-47.

[11]Nissi R，Talvensaari-Mattila A，Kotila V，et al.Circulating matrix metalloproteinase MMP-9 and MMP-2/TIMP-2 complex are associated with spontaneous early pregnancy failure[J].Reprod Biol Endocrinol，2013，11：2.

[12]Konac E，Alp E，Onen HI，et al.Endometrial mRNA expression of matrix metalloproteinases,their tissue inhibitors and cell adhesion molecules in unexplained infertility and implantation failure patients [J].Reprod Biomed Online，2009，19（3）：391-397.

[13]Li W，Mata KM，Mazzuca MQ，et al.Altered matrix metalloproteinase-2 and-9 expression/activity links placental ischemia and anti-angiogenic sFlt-1 to uteroplacental and vascular remodeling and collagen deposition in hypertensive pregnancy[J].Biochem Pharmacol，2014，89（3）：370-385.

[14]LimKH，ZhouY，JanatpourM，etal.Humancytotrophoblast differentiation/invasion is abnormal in pre-eclampsia[J].Am J Pathol，1997，151（6）：1809-1818.

[15]Plaks V，Rinkenberger J，Dai J，et al.Matrix metalloproteinase-9 deficiency phenocopies features of preeclampsia and intrauterine growth restriction[J].Proc Natl Acad Sci U S A，2013，110（27）：11109-11114.

[16]Rahimi Z，Rahimi Z，Shahsavandi MO，et al.MMP-9(-1562 C:T) polymorphism as a biomarker of susceptibility to severe preeclampsia[J].Biomark Med，2013，7（1）：93-98.

[17]Narahara H，Mine S，Kawano Y，et al.Effects of colony-stimulating factors on the secretion of platelet-activating factor acetylhydrolase by human decidual macrophages[J].Am J Obstet Gynecol，2003，188 （1）：157-161.

[18]Gomez-Lopez N，StLouis D，Lehr MA，et al.Immune cells in term and preterm labor[J].Cell Mol Immunol，2014，11（6）：571-581.

[19]Tency I.Inflammatory response in maternal serum during preterm labour[J].Facts Views Vis Obgyn，2014，6（1）：19-30.

[20]Pereza N，Ple?a I，Peterlin A，et al.Functional polymorphisms of matrix metalloproteinases 1 and 9 genes in women with spontaneous preterm birth[J].Dis Markers，2014，2014：171036.

[21]Cheng R，Ma JX.Angiogenesis in diabetes and obesity[J].Rev Endocr Metab Disord，2015，16（1）：67-75.

[22]Mohammad G，Vandooren J，Siddiquei MM，et al.Functional links between gelatinase B/matrix metalloproteinase-9 and prominin-1/ CD133 in diabetic retinal vasculopathy and neuropathy[J].Prog Retin Eye Res，2014，43：76-91.

[23]Loukovaara S，Robciuc A，Holopainen JM，et al.Ang-2 upregulation correlates with increased levels of MMP-9,VEGF,EPO and TGFbeta1 in diabetic eyes undergoing vitrectomy[J].Acta Ophthalmol，2013，91（6）：531-539.

[24]Hiden U，Lassance L，Tabrizi NG，et al.Fetal insulin and IGF-Ⅱcontribute to gestational diabetes mellitus(GDM)-associated upregulation of membrane-type matrix metalloproteinase 1(MT1-MMP) inthe human feto-placental endothelium[J].J Clin Endocrinol Metab，2012，97（10）：3613-3621.

[25]HigaR，KurtzM，CapobiancoE，etal.Alteredmatrix metalloproteinases and tissue inhibitors of metalloproteinases in embryos from diabetic rats during early organogenesis[J].Reprod Toxicol，2011，32（4）：449-462.

[26]Pustovrh MC，Jawerbaum A，Capobianco E，et al.Increased matrix metalloproteinases2and9inplacentaofdiabeticratsat midgestation[J].Placenta，2005，26（4）：339-348.

[27]Pustovrh C，Jawerbaum A，Sinner D，et al.Membrane-type matrix metalloproteinase-9 activity in placental tissue from patients with pre-existing and gestational diabetes mellitus[J].Reprod Fertil Dev，2000，12（5/6）：269-275.

[本文編輯王琳]

The Role of Matrix Metalloproteinase-9 in Normal and Pathologic Pregnancies

ZHANG Jing-jing，HOU Hai-yan，CHEN Ya-qiong，YU Fang.Tianjin University of Traditional Chinese Medicine，Tianjin 300193，China（ZHANG Jing-jing）；Department of Obstetrics and Gynecology，Affiliated Hospital，Logistics University of Chinese People′s Armed Police Forces，Tianjin 300162，China （HOU Hai-yan，CHEN Ya-qiong，YU Fang）
Corresponding author：CHEN Ya-qiong，E-mail：chenyq82@hotmail.com

【Abstract】Matrix metalloproteinases(MMPs)are zinc proteinases that degrade compounds of the extracellular matrix (ECM),which are inhibited by their natural inhibitors,tissue inhibitors of matrix metalloproteinases(TIMPs).MMPs involve in many processes of tissue remolding through degrade ECM.A successful pregnancy depends on trophoblastic invasion of endometrial and implant embryo into uterus,through invasive vascular endothelial to make the vascular remodeling and meet the placental blood supply.MMP-9 plays an important role in trophoblast invasion,placental vascular remodeling and delivery through playing protease function and degrading ECM.The imbalance between MMP-9 and its inhibitor TIMP-1 relates to many pathological pregnancy processes,such as spontaneous abortion,preterm labour,hypertensive disorder complicating pregnancy and gestational diabetes mellitus.This article summarizes the role of MMP-9 in normal pregnancy and pathologic pregnancy. The current knowledge in the field of identified ECM proteases will be contributive to the innovative therapeutic intervention in pathological pregnancy processes.

【Keywords】Matrix metalloproteinase 9；Embryo implantation；Pregnancy；Pregnancy complications；Vascular remodeling

基金項目：國家自然科學(xué)基金（81402691）；中國博士后科學(xué)基金（2013M542479）；天津市自然科學(xué)基金（15JCZDJC36000）；武警后勤學(xué)院附屬醫(yī)院種子基金（FYM201415）

通信作者：陳亞瓊，E-mail：chenyq82@hotmail.com

收稿日期：（2015-07-20）