MMP-8在支氣管哮喘患者誘導(dǎo)痰及血清中表達(dá)的研究進展

付海洋，王 璐，姜良勇，齊亞軍，席健峰，周奎臣*

(1.佳木斯大學(xué)，黑龍江 佳木斯 154007；2.日照市中醫(yī)醫(yī)院，山東 日照 276826)

支氣管哮喘(Bronchial asthma，BA)是一類多種炎癥細(xì)胞和炎性因子參與的常見慢性氣道炎癥性疾病。其病因多與免疫、遺傳、環(huán)境等因素引起的氣道高反應(yīng)性(Bronchial ryperreactivity,BHR)緊密相關(guān)，常伴有反復(fù)發(fā)作的氣促、胸悶、喘息以及咳嗽等病癥[1]。近年來，由于環(huán)境、氣候、飲食結(jié)構(gòu)等諸多因素的改變，哮喘的患病率、發(fā)病率和死亡率正呈逐年遞增的態(tài)勢，已被世界衛(wèi)生組織(WTO)定義為“四大頑疾”之一。目前的研究已經(jīng)證實[2]，嗜酸性粒細(xì)胞(EOS)經(jīng)過活化與聚集引起氣道高反應(yīng)亦或炎癥刺激，最終導(dǎo)致其釋放組胺和嗜酸細(xì)胞陽離子蛋白(ECP)等物質(zhì)，臨床迫切需要一種高特異性且靈敏度高的檢測支氣管哮喘的檢測指標(biāo)。

1 基質(zhì)金屬蛋白酶的特性、分類與活化

基質(zhì)金屬蛋白酶(Matrix metalloproteinase,MMPs)為一組由Ca2+激活的含Zn2+的具有一些共有的氨基酸序列和結(jié)構(gòu)域的內(nèi)肽酶家族，亦是一種重要的機體蛋白水解酶(主要由內(nèi)皮細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞等合成和分泌)，主要降解細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)，其作用受其特異性組織抑制因子(TIMPs)的抑制[3]。它在維持ECM的正常轉(zhuǎn)換、細(xì)胞增殖與遷移、組織修復(fù)與重建、腫瘤浸潤與轉(zhuǎn)移等病理生理過程中具有十分重要的意義。自其在1961年被首次報道至今，已發(fā)現(xiàn)與純化至少28種MMPs，有24種是在脊椎動物中被發(fā)現(xiàn)的。各種MMP之間存在特有的底物異質(zhì)性,但僅是相對的[4]。

MMPs根據(jù)其結(jié)構(gòu)、底物特異性、基因片斷同源性和組織中的表達(dá)不同可被分成五類亞型[5]，分別為：(1)間質(zhì)膠原酶(包括MMP-1. MMP-8、MMP-13和MMP-18)，具有活化降解Ⅰ、Ⅱ、Ⅵ型和Ⅹ型膠原,但無法活化降解Ⅳ型、明膠和ECM等組分；(2)基質(zhì)水解素(包括MMP-3、MMP-10和MMP-11),能廣泛降解纖黏蛋白、彈性蛋白、糖蛋白的蛋白核心和層黏蛋白以及Ⅳ型和Ⅹ型膠原等,此外具有原膠原肽酶作用，能夠除去Ⅰ、Ⅱ、Ⅵ型原膠原N與C末端肽；(3)膜型MMPs(包括 MMP-14、 MMP-15、MMP-16、MMP-17、 MMP-24及MMP-25)，具有輔助降解Ⅳ型和Ⅴ型膠原的作用；(4)明膠酶,也叫NV型膠原酶(包括MMP-2和MMP-9),當(dāng)前對這兩者的研究較深入，能夠降解TIMP-1；(5)間充質(zhì)溶解素(包括MMP-4、MMP-5、MMP-6、MMP-7、MMP-12、MMP-19、MMP-20和MMP-26等)，這類MMP的作用較特殊，具體作用目前尚不明了。

MMPs家族的重要成員中，多形核粒細(xì)胞膠原酶(MMP-8)和基質(zhì)金屬蛋白酶-9(MMP-9)與支氣管哮喘具有密切的相關(guān)性，它們主要作用于Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅹ、Ⅺ型膠原，明膠酶及彈性纖維等底物以降解TIMPs。研究發(fā)現(xiàn)[6]，MMP-9在人支氣管哮喘時發(fā)生異常表達(dá)，而發(fā)現(xiàn)MMP-8表達(dá)明顯降低。

2 實驗室研究進展

MMP-8在氣道壁結(jié)構(gòu)重塑和基質(zhì)沉積中具有十分重要的作用，它是一類糖化蛋白酶(源于嗜酸粒細(xì)胞、中性白細(xì)胞和巨噬細(xì)胞)，它是較早的研究比較深入的MMPs之一。一項新研究顯示[7],在哮喘動物模型中，MMP-8和MMP-9含量顯著增高，在支氣管周邊炎細(xì)胞中均有表達(dá)；但氣道上皮中僅表達(dá)MMP-8,一種在體外能夠抑制支氣管上皮釋放MMP-8的免疫阻滯劑，可以顯著抑制MMP-8的表達(dá)。研究結(jié)果提示MMP-8主要的作用有：(1)能通過刺激、激活和基質(zhì)生長相關(guān)的生長因子的釋放,誘導(dǎo)細(xì)胞分化增殖；(2)能降解血管膠原組分,進而加快血管基質(zhì)內(nèi)ASM增加，血管的表面積得以擴大，使血管壁變薄,促進新生血管形成。研究證實，哮喘病患痰中MMP-8/MMP-9含量均顯著增加,且兩者明顯有關(guān)，在使用MMP-8受體阻滯劑后MMP-8水平降低；(3)能降解上皮下膠原而促進上皮及各種炎細(xì)胞的移行,促使成纖維細(xì)胞增生和成膠原,繼而使得呼吸道纖維化。

有研究發(fā)現(xiàn)[8]，經(jīng)吸入卵蛋白致敏激發(fā)8周誘導(dǎo)制成大鼠哮喘模型中，其支氣管平滑肌的厚度較空白對照組顯著增加,表明支氣管平滑肌的變厚為呼吸道重構(gòu)和修復(fù)的重要表現(xiàn)，可能為支氣管哮喘的另一種重要特征?？蒲腥藛T在采用甲苯二異氰酸甲酯誘發(fā)的豚鼠哮喘模型時發(fā)現(xiàn)，MMP-8/MMP-9的mRNA及其蛋白質(zhì)的表達(dá)均上調(diào)，同時采用免疫組化技術(shù)檢查也得出類似的結(jié)論，且MMP-8與MMP-9的比在開始活化后的6h內(nèi)開始上升，而在6h后逐漸減低，一直持續(xù)72h左右。上述結(jié)果提示，MMP-8/MMP-9的比在支氣管哮喘發(fā)作的不同階段其比值有所不同，早期以MMP-9增高為主，其比值增加；后期以MMP-8增高為主，其比值減低。兩者表達(dá)的失衡在哮喘呼吸道炎癥與重構(gòu)中起著重要作用。

3 臨床研究進展

近來的研究顯示[9]，MMP-8在支氣管哮喘病患誘發(fā)的痰液、血清及支氣管粘膜活檢組織中均有高表達(dá)量且MMP-8的表達(dá)量與嗜酸性粒細(xì)胞的數(shù)量、氣流受限的程度、BHR均呈顯著的正相關(guān)，同時MMP-8通過降解血管內(nèi)皮細(xì)胞中的明膠酶，增加微血管內(nèi)皮的通透性,使炎細(xì)胞更易破壞上皮層或穿透基底膜到達(dá)炎癥部位，經(jīng)其降解的基質(zhì)片段對炎細(xì)胞具有趨化作用，可以促使呼吸道炎癥的發(fā)生發(fā)展。研究人員研究發(fā)現(xiàn)，重度哮喘病患血清中MMP-8的含量與活性均顯著增加，并且同嗜酸性粒細(xì)胞數(shù)量有著顯著的相關(guān)性，該結(jié)果表明急性發(fā)作的哮喘病患存在ECM的降解現(xiàn)象，因而，血清中MMP-8的濃度可作為支氣管哮喘呼吸道炎癥與重構(gòu)的非創(chuàng)傷性指標(biāo)。

在MMP-8過度表達(dá)的同時，MMP-9也會隨之增加而出現(xiàn)抑制MMP-8的作用，并一同抑制ECM的降解。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)[10-11]，在支氣管哮喘病患的痰液中MMP-8的濃度水平和氣流阻塞程度以及氣道厚度成正相關(guān)，而MMP-8/MMP-9的比與氣道厚度成負(fù)相關(guān)。據(jù)此,有學(xué)者推斷MMP-8的過量表達(dá)在氣道壁的重構(gòu)中發(fā)揮著重要作用，最終引起氣流梗阻和氣道壁增厚。但研究人員利用免疫組化技術(shù)研究健康對照者和支氣管哮喘病患支氣管粘膜活檢標(biāo)本，結(jié)果也顯示，哮喘組上皮和粘膜下層MMP-8/MMP-9的比較健康對照組顯著增高，哮喘病患?xì)獾勒衬は翸MP-8的表達(dá)顯著高于MMP-9的表達(dá)，出現(xiàn)MMP-8/MMP-9的比例失衡。接下來的研究還發(fā)現(xiàn)，上皮下Ⅱ型膠原的沉積與MMP-9的過表達(dá)相關(guān)，在霧化給予糖皮質(zhì)激素吸入后可下調(diào)MMP-8而上調(diào)MMP-9的表達(dá)，從而可維持MMP-8/MMP-9的平衡，進而使上皮下膠原的沉積減少。由此可見,MMP-8/MMP-9的比例失衡在支氣管哮喘氣道重構(gòu)和炎癥進展中起重要作用。

4 結(jié)語

根據(jù)支氣管哮喘的病理生理特點，并結(jié)合MMPs、TIMPs的生物學(xué)特性以及MMP-8在痰和血清中的濃度水平，能夠明確這三者和支氣管哮喘之間的確有一定的相關(guān)性。目前科研所取得的成果，無論是實驗室研究還是臨床研究都證實該相關(guān)性的存在。由此可見，MMP-8在支氣管哮喘和COPD的發(fā)病中均起著重要的作用。MMP-8在體液和血清中表達(dá)量的變化，極易影響疾病的易感性。MMP-8、MMP-9和MMP-12或成為支氣管哮喘和COPD治療的靶目標(biāo)，而分布更加廣泛的MMP-8的表達(dá)水平的個體差異將是支氣管哮喘治療成功的決定因素。