MMP-2及MMP-9與子癇前期相關性的研究進展

金璟,劉國成

(廣東省婦幼保健院產(chǎn)科，廣東 廣州 511400)

子癇前期是一種妊娠特異性綜合征，其特征是妊娠20周后新發(fā)病的高血壓、蛋白尿、臟器功能損害和胎兒生長受限。在無蛋白尿的情況下，子癇前期的診斷是妊娠20周后新發(fā)病的高血壓，伴有血小板減少、肝功能損害、腎功能損害、肺水腫或新發(fā)生的中樞神經(jīng)系統(tǒng)異?；蛞曈X障礙。子癇前期嚴重威脅母胎安全，全球發(fā)病率為2%～10%[1]，全球范圍內每年因子癇前期導致的胎兒和新生兒死亡約500 000例，孕產(chǎn)婦死亡約76 000例[2]。子癇前期還與母體及新生兒的長期不良結局有關。盡管子癇前期確切的病理生理尚不明確，但是滋養(yǎng)細胞對子宮螺旋小動脈重鑄不足仍是該綜合征的重要病理變化之一。滋養(yǎng)細胞的浸潤能力需要多種細胞外蛋白酶的調節(jié)和平衡，其中基質金屬蛋白酶(MMPs)是組織重塑的主要調節(jié)因子。MMPs的表達和活性的變化可能導致子宮血管的功能障礙，進而導致子癇前期的發(fā)病。正常妊娠期間，MMP-2和MMP-9的增加與子宮和胎盤的血管擴張有關，子癇前期患者血清中MMP-2和MMP-9的減少可能導致血管擴張減少，血管收縮增加，從而觸發(fā)可溶性因子釋放進入母胎循環(huán)，導致母體耐受性降低，滋養(yǎng)細胞凋亡，子宮螺旋動脈重鑄不足，以及降低子宮灌注壓，從而參與子癇前期的發(fā)病[3]。本文主要圍繞MMP-2和MMP-9在子癇前期發(fā)生發(fā)展中的作用進行闡述，旨在為探討其在子癇前期早期篩查和診斷中作為生物標志物的潛在用途提供新思路。

1 MMP-2、MMP-9的結構與功能

1.1 MMPs的結構與分類

MMPs是由一類Ca2+、Zn2+等金屬離子依賴性蛋白酶組成，主要的生理功能是降解細胞外基質成分。根據(jù)其基因結構和對底物特異性的不同分為：間質膠原酶、明膠酶、基質水解酶、膜型金屬蛋白酶及其他類。MMPs具有相似的結構，大部分是由5個功能不同的結構域組成：疏水信號肽序列、前肽區(qū)、催化活性區(qū)、鉸鏈區(qū)和羧基末端區(qū)。在體內，MMPs的活性受到3個水平的調節(jié)，即MMPs的基因轉錄水平、MMPs酶原的分泌和激活、MMPs的抑制物金屬蛋白酶組織抑制劑(TIMPs)降解其酶的活性。MMPs在組織中廣泛分布，除了多糖外的所有細胞外基質基本都可以被其降解，在干細胞的增殖和分化、細胞遷移、血管生成、創(chuàng)傷愈合、動脈粥樣硬化、惡性腫瘤的轉移等生理病理過程中起著非常重要的作用。近年的研究顯示，MMPs還參與胚泡的植入和胎盤的形成等。

1.2 MMP-2、MMP-9的結構與功能

MMP-2即明膠酶A，位于人類染色體16q21，由13個外顯子和12個內含子組成，編碼分子量為72 kD的酶原，作用的底物主要是IV型和V型膠原。MMP-9即明膠酶B，位于人類染色體20q11.1～13.1，由13個外顯子和9個內含子組成，編碼分子量為92kD的酶原，作用的底物主要是IV、V型膠原及明膠。MMP-2與MMP-9都屬于IV型膠原蛋白，主要來源于間質細胞、腫瘤細胞、單核細胞、巨噬細胞及血管內皮細胞等。生理狀態(tài)下，MMP-2與MMP-9主要參與組織的重構和傷口的愈合，在清除壞死組織、降解基膜、形成微血管等方面起著重要作用。病理狀態(tài)下的異常表達或活性異常與炎癥、胚胎發(fā)育、血管形成、腫瘤轉移等密切相關。當MMP-2與MMP-9表達增高時，可以降解血管基底膜上的IV型膠原，導致血管壁成分和血管結構改變及膠原沉積，使血管順應性降低、動脈粥樣硬化，進而引起血壓升高。

2 MMP-2、MMP-9在正常妊娠和子癇前期中的表達

2.1 MMP-2、MMP-9在正常妊娠中血清及胎盤中的表達

正常妊娠中子宮-胎盤循環(huán)的建立是一個重要環(huán)節(jié)，滋養(yǎng)細胞對子宮螺旋動脈的重塑是正常妊娠的前提。子宮-胎盤循環(huán)建立的機制如下：首先在受精后6～7日胚胎黏附于子宮內膜，受精后15～17日形成三級絨毛；然后滋養(yǎng)細胞通過蛋白水解酶降解子宮蛻膜組織的基底膜和細胞外基質；最后滋養(yǎng)細胞一方面穿透蛻膜，向子宮內膜和子宮肌層內1/3浸潤，另一方面沿螺旋動脈內腔遷移，取代血管內皮，使狹窄肌性管腔轉變?yōu)閿U張的低阻力子宮胎盤血管。子宮螺旋動脈重塑障礙可導致子癇前期的發(fā)生。

研究表明，MMPs蛋白表達水平和滋養(yǎng)層細胞的浸潤程度呈正相關。在早期胎盤組織中，MMP-2主要在絨毛外滋養(yǎng)層細胞表達，MMP-9則主要在絨毛滋養(yǎng)層細胞表達。胚胎植入前，在6～8周細胞滋養(yǎng)層主要分泌MMP-2，MMP-2的表達水平高于MMP-9。在胚胎植入內膜，胎盤尚未形成時，細胞滋養(yǎng)層同時分泌MMP-2、MMP-9。MMP-9的分泌量在8周時開始增加，到11周其分泌量達到高峰[4]。說明MMP-2可能是胚胎植入期的關鍵調節(jié)因素，而MMP-9則主要在隨后滋養(yǎng)層細胞的浸潤中起重要作用。Dang等[5]的研究結果顯示，在妊娠期大鼠的子宮組織和主動脈中MMP-2、MMP-9的蛋白表達量及活性較非妊娠期大鼠增加，并隨著孕周的增加而上升；與之相反，孕晚期大鼠胎盤組織中MMP-2、MMP-9的蛋白表達量及活性與孕中期相比，呈下降趨勢?？紤]孕晚期子宮組織和主動脈壁的細胞外基質降解增加，以降低外周阻力，保證胎兒的正常發(fā)育。而孕晚期胎盤組織中MMP-2、MMP-9的蛋白表達量及活性下降，一方面與胎盤重構主要發(fā)生在胚胎著床及妊娠早中期胎兒發(fā)育過程中有關，另一方面妊娠晚期胎盤組織的細胞外基質降解減少，可能有利于分娩時胎盤的剝離。

Schafer-Somi等[6]在對狗的研究中發(fā)現(xiàn)，孕期血清中MMP-2和MMP-9的活性較非孕期明顯升高。Mishra等[7]在妊娠晚期牛的胎盤組織中發(fā)現(xiàn)MMP-2的表達上升，與既往對大鼠的研究結果不符，考慮不同種屬動物之間的MMPs的調節(jié)機制不同。正常妊娠大鼠主動脈中MMP-2和MMP-9的含量和活性增加，提示MMP-2和MMP-9在妊娠相關血管重構中起一定作用。

2.2 MMP-2、MMP-9在子癇前期中血清及胎盤中的表達

陳益民等[8]將病例分為正常妊娠組，妊娠期高血壓組和子癇前期組，采用ELISA法和免疫組織化法檢測孕婦孕中期和孕晚期血清和胎盤組織中MMP-9的表達。結果顯示孕中、晚期，與正常妊娠組相比，妊娠期高血壓組和子癇前期組血清中MMP-9表達減少；與妊娠期高血壓組比較，子癇前期組MMP-9水平明顯下降；與正常妊娠組和妊娠期高血壓組相比，子癇前期胎盤MMP-9表達陽性染色細胞染色明顯較低。說明MMP-9與子癇前期的發(fā)生密切相關。李元成等[9]研究發(fā)現(xiàn)，子癇前期患者胎盤組織中MMP-2和MMP-9的表達明顯低于正常妊娠組，其中MMP-9的表達隨病情加重而下降。這一結果與Wei等[10]的研究結果相符，后者在子癇前期模型大鼠的研究中發(fā)現(xiàn)，與正常妊娠大鼠相比，子癇前期模型大鼠的子宮、胎盤組織和主動脈中MMP-2和MMP-9的表達和活性降低。

然而Sahay等[11]的研究結果與上述并不一致，其研究發(fā)現(xiàn)，與正常妊娠相比，子癇前期組患者胎盤中MMP-9蛋白水平明顯下降，然而MMP-2蛋白水平升高。Shokry等[12]通過免疫組化染色檢測，對比40例子癇前期和40例正常妊娠胎盤組織中MMP-2和MMP-9的蛋白表達，結果提示在正常妊娠中MMP-2和MMP-9的蛋白量均為高表達，子癇前期胎盤組織中MMP-9為低表達或不表達，與此相反，子癇前期胎盤組織中MMP-2有較強的表達。這表明MMP-9在子癇前期胎盤中的缺乏或減少表達可能與滋養(yǎng)層侵入不足有關，進而導致胎盤形成障礙。Plaks等[13]研究了MMP-9基因敲除的小鼠，實驗表明MMP-9缺乏的小鼠表現(xiàn)出類似子癇前期的癥狀，出現(xiàn)血管內皮生長因子(VEGF)失調、蛋白尿、高血壓及腎臟病理改變，這可能是由于滋養(yǎng)細胞分化和侵襲受損所致。

目前，大多實驗研究結果顯示子癇前期患者血清及胎盤組織中MMP-9呈低表達狀態(tài)，但是MMP-2的研究結果仍存在爭議。提示MMP-2和MMP-9的異常表達可能參與子癇前期的發(fā)病過程，其中孕晚期滋養(yǎng)層浸潤能力下降主要與MMP-9有關。

2.3 MMP-2、MMP-9與子癇前期相關的可能機制

MMP-2、MMP-9的異常表達對細胞外基質的影響可能參與子癇前期的發(fā)病過程。Li等[10]研究了子癇前期模型大鼠中MMP-2、MMP-9底物的變化，結果表明，與正常妊娠大鼠相比，子癇前期模型大鼠的子宮、胎盤及主動脈中的膠原含量增加。MMPs是通過降解細胞外基質促進細胞的生長和遷移，一方面子癇前期患者組織中MMP-2、MMP-9的減少和膠原沉積的增加可能會影響滋養(yǎng)細胞的浸潤和遷移，從而導致血管重鑄障礙和胎盤著床異常。另一方面，MMP-2、MMP-9的活性降低和血管壁膠原含量增加，導致血管增厚，順應性下降，血管阻力增加，從而導致血壓升高。

研究表明，子癇前期中MMP-2、MMP-9的異常表達與血管內皮功能障礙有一定關系。內皮素(ET)是一種重要的內皮源性血管收縮因子，在子癇前期中起一定作用。MMP-2和MMP-9可以將大分子ET降解為ET1-32，后者起舒張血管作用。Mazzuca等[14]研究發(fā)現(xiàn)，MMP-2、MMP-9及ET1-32在正常妊娠大鼠中表達增加，與之相反，在子癇前期模型大鼠中MMP-2、MMP-9及ET1-32的表達下降。此外，Raffetto等[15]研究發(fā)現(xiàn)，MMP-2可以通過超極化激活K+通道而引起血管舒張。另有研究顯示MMP-2和MMP-9可能通過減少血管合體膜的Ca2+內流而引起血管舒張，而子癇前期中MMP-2、MMP-9表達減少可能導致血管合體膜Ca2+內流增加，從而導致血管收縮和高血壓。因此，MMP-2和MMP-9的表達減少可能使其介導的血管舒張作用減少，從而導致血管收縮和血壓升高。

3 MMP-2、MMP-9作為子癇前期的生物標志物的前景

子癇前期的早期診斷有賴于準確性、靈敏性及特異性高的子癇前期生物標志物的鑒定。Feng等[16]對妊娠20周疑似子癇前期的孕婦進行了血漿中MMP-2和MMP-9的濃度測定，研究表明子癇前期孕婦血漿中MMP-2/MMP-9比值明顯升高，具有較高的特異性和靈敏性。Wang等[17]在一項研究中檢測了尿液樣本中14種子癇前期的生物標志物，其中包括MMP-2和MMP-9。研究表明，分娩時子癇前期孕婦尿液中MMP-2和MMP-9的濃度明顯高于正常妊娠，而這一特征在分娩后6至8周仍然存在。雖然目前MMP-2和MMP-9在子癇前期中的研究結果未達到共識，但MMP-2/MMP-9比值有可能作為預測子癇前期的可靠指標，不過仍需要進一步的臨床研究來驗證。

綜上所述，在妊娠初期，MMP-2和MMP-9的低表達可能影響子宮螺旋動脈的重鑄，導致胎盤灌注不足；在妊娠晚期，MMP-2和MMP-9可由多種因素介導引起血管收縮、血管反應性改變和內皮損傷。MMP-2和MMP-9作為生物標志物對于子癇前期有較高的預測價值，然而需要更大規(guī)模的基礎和臨床研究來評估MMP-2和MMP-9是否在子癇前期的病理生理及預測價值中起決定性作用，同時其是否可以作為治療子癇前期的生物靶點需進一步研究來驗證。