基質(zhì)金屬蛋白酶-10與動(dòng)脈粥樣硬化的關(guān)系研究進(jìn)展

阮?yuàn)櫨C述 叢樹(shù)艷審校

動(dòng)脈粥樣硬化是缺血性血管疾病的共同病理生理基礎(chǔ)?；|(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)是一組鋅離子依賴(lài)性?xún)?nèi)肽酶,在體內(nèi)主要降解細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)，參與結(jié)締組織的降解和重建、炎性反應(yīng)和缺血缺氧損傷等。目前諸多研究發(fā)現(xiàn)，MMPs與動(dòng)脈粥樣硬化的血管基質(zhì)重建和不穩(wěn)定斑塊及其破裂有著密切關(guān)系。MMP-10屬于一種基質(zhì)溶解素，其可以降解膠原蛋白、凝膠、層粘連蛋白等構(gòu)成ECM的重要成分，也可以通過(guò)激活其他基質(zhì)金屬蛋白酶發(fā)揮作用。本文對(duì)其相關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行簡(jiǎn)單概述。

1 動(dòng)脈粥樣硬化

動(dòng)脈粥樣硬化(AS)是一種血脂異常及血管壁成分改變的動(dòng)脈疾病。主要累及大中動(dòng)脈，特別發(fā)生在心、腦、腎等器官，可引起缺血性改變。目前關(guān)于動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)病機(jī)制有多種學(xué)說(shuō)。包括炎性反應(yīng)學(xué)說(shuō)、內(nèi)皮細(xì)胞損傷學(xué)說(shuō)、同型半胱氨酸學(xué)說(shuō)、免疫學(xué)說(shuō)、感染學(xué)說(shuō)等。關(guān)于炎性反應(yīng)學(xué)說(shuō)，有研究證實(shí)腫瘤壞死因子可促進(jìn)低密度脂蛋白(LDL)在血管內(nèi)皮的聚集，加速AS的生成[1]。對(duì)于同型半胱氨酸學(xué)說(shuō)有研究表明，同型半胱氨酸水平與T淋巴細(xì)胞亞群存在一定的相關(guān)性。非H型高血壓患者的CD4+T細(xì)胞百分比高于H型患者，而CD4+T細(xì)胞的百分比與同型半胱氨酸呈負(fù)相關(guān)[2]。感染學(xué)說(shuō)中，Evani等[3]認(rèn)為感染引起的物理變化可導(dǎo)致單核細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞相互作用的改變，從而引發(fā)動(dòng)脈粥樣硬化。對(duì)于內(nèi)皮損傷學(xué)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)證實(shí)慢性間歇性缺氧可導(dǎo)致冠狀動(dòng)脈內(nèi)皮損傷及血管舒張功能障礙，這可能與內(nèi)皮素及其受體表達(dá)增加有關(guān)[4]。典型的動(dòng)脈粥樣斑塊由粥樣核心和纖維帽組成。動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)展涉及到一系列的炎性反應(yīng)和蛋白水解活動(dòng)。血管基質(zhì)的重建包括基質(zhì)成分的合成與降解。在動(dòng)脈粥樣硬化形成的過(guò)程中，細(xì)胞外基質(zhì)合成與降解的比率并不相同，并且在疾病的不同階段也有所不同。在病變的初級(jí)階段，基質(zhì)降解；在斑塊形成期，基質(zhì)的合成大于分解，可引起管腔狹窄；隨著病變的發(fā)展，細(xì)胞外基質(zhì)的降解又可使斑塊對(duì)機(jī)械外力的抵抗作用減弱，發(fā)生斑塊破裂。因此動(dòng)脈粥樣硬化形成及發(fā)展的過(guò)程也是細(xì)胞外基質(zhì)重建的過(guò)程，而在這些過(guò)程中MMPs發(fā)揮了重要的作用。目前認(rèn)為基質(zhì)的降解主要是由MMPs來(lái)完成的，MMPs能夠降解細(xì)胞外所有基質(zhì)成分，有研究發(fā)現(xiàn)動(dòng)脈硬化斑塊中MMP蛋白及活性明顯升高，MMPs升高可降解纖維帽中的膠原纖維，易導(dǎo)致纖維帽變薄，甚至破裂。研究表明，動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中，多種MMP、ADAM-9和ADAM-15、中性粒細(xì)胞彈性蛋白酶、纖溶系統(tǒng)蛋白和組織蛋白酶(K、S和V)的表達(dá)和活性增加。這些酶的主要來(lái)源是內(nèi)皮細(xì)胞(EC)、血管平滑肌細(xì)胞(VSMC)和巨噬細(xì)胞[5]。間質(zhì)膠原作為斑塊纖維帽的主要成分，其降解需要間質(zhì)膠原酶(MMP-1、-8、-13)及明膠酶(MMP-2、-9)對(duì)膠原蛋白Ⅰ和Ⅲ的水解[6]。人類(lèi)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中也觀(guān)察到MMP-3(基質(zhì)分解素1)和MMP-14(MT-MMP-1)的表達(dá)。

2 MMP-10概述

MMP-10由染色體11q22.3編碼的475個(gè)氨基酸組成，含有2個(gè)鋅離子結(jié)合區(qū)域。由具有同源性的10個(gè)外顯子和9個(gè)內(nèi)含子組成。MMP-10屬于基質(zhì)溶解素的一種，其可以降解膠原蛋白、凝膠、層粘連蛋白等構(gòu)成ECM的重要成分，也可以通過(guò)激活其他的基質(zhì)金屬蛋白酶如MMP-1、MMP-7、MMP-8和MMP-9等發(fā)揮作用，從而形成瀑布效應(yīng)[7]。當(dāng)前關(guān)于MMP-10的研究在腫瘤領(lǐng)域較多。MMP-10在肺癌、前列腺癌及早期的膀胱移行細(xì)胞癌中呈現(xiàn)高表達(dá)。與其他基質(zhì)金屬蛋白酶不同，MMP-10與腫瘤的侵犯或腫瘤的臨床病理特征不相關(guān)[8-9]。MMP-10在創(chuàng)傷愈合時(shí)血管病理生理學(xué)的研究目前報(bào)道較少。以往研究表明，組蛋白脫乙酰7(HDAC7)在血管內(nèi)皮早期胚胎發(fā)育期間特異性表達(dá)，它通過(guò)抑制MMP-10的表達(dá)維持血管完整性，從而防止細(xì)胞外基質(zhì)的降解。通過(guò)破壞小鼠中的HDAC7基因，造成血管擴(kuò)張和破裂從而胚胎死亡。HDAC7通過(guò)肌細(xì)胞增強(qiáng)因子2(MEF2)，來(lái)抑制鼠MMP-10基因的轉(zhuǎn)錄。在人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞的培養(yǎng)中，通過(guò)腺病毒介導(dǎo)的MMP-10異常表達(dá)可使內(nèi)皮細(xì)胞的管腔形成能力受損；抑制TIMP1和MMP-10表達(dá)的效果與抑制HDAC7表達(dá)的效果相似，這表明MMP-10和TIMP1可能參與血管完整性調(diào)節(jié)[10]。這些結(jié)果提示，MMP-10和TIMP1基因的遺傳變異可能有助于腹主動(dòng)脈瘤的發(fā)病，這類(lèi)血管疾病的特點(diǎn)是出現(xiàn)慢性炎性反應(yīng)、細(xì)胞外基質(zhì)血管破壞性重構(gòu)和血管平滑肌細(xì)胞的損耗[11]。近年來(lái)，有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)凝血酶能夠促進(jìn)MMP-10表達(dá)，這一作用是通過(guò)激活蛋白酶激活受體-1(PAR-1)的機(jī)制來(lái)完成的[12]。研究者采用熒光素酶實(shí)驗(yàn)證實(shí)，位于MMP-10轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游500 bp的序列可介導(dǎo)凝血酶對(duì)MMP-10轉(zhuǎn)錄的促進(jìn)作用。其中位于MMP-10啟動(dòng)子近側(cè)區(qū)域的AP-1位點(diǎn)被認(rèn)為是凝血酶誘導(dǎo)MMP-10轉(zhuǎn)錄的重要位點(diǎn)。

3 MMP-10與動(dòng)脈粥樣硬化

目前有研究證明，MMP-10在動(dòng)脈粥樣硬化病變的易破裂部位可由損傷或炎性反應(yīng)刺激產(chǎn)生[13-15]，其血清MMP-10水平升高與臨床和亞臨床動(dòng)脈粥樣硬化相關(guān)[13,16-17]。且MMP-10缺乏可延緩動(dòng)脈粥樣硬化進(jìn)展和斑塊鈣化[18]。Koenig等研究證實(shí)，炎性反應(yīng)既可促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生，又可導(dǎo)致動(dòng)脈血栓形成甚至閉塞。有尸檢結(jié)果證實(shí)，動(dòng)脈粥樣硬化斑塊形成過(guò)程中存在炎性反應(yīng)。進(jìn)一步研究證實(shí)，血管的炎性反應(yīng)在動(dòng)脈粥樣硬化血栓性并發(fā)癥的發(fā)生、發(fā)展中起到重要作用[19]。炎性反應(yīng)加劇了生物標(biāo)志物的表達(dá)，如C反應(yīng)蛋白(CRP)等，其對(duì)心血管疾病的發(fā)展提供重要的信息。CRP是冠心病、腦卒中、血管性疾病死亡重要的獨(dú)立預(yù)測(cè)因素[20]。近10年的研究發(fā)現(xiàn)，CRP不僅是炎性反應(yīng)標(biāo)志物，還可能直接參與動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生、發(fā)展過(guò)程；反之，CRP又可導(dǎo)致炎性反應(yīng)加劇[21-22]。有學(xué)者研究證實(shí)，CRP可以介導(dǎo)MMP-1和MMP-10在mRNA和蛋白表達(dá)水平而不影響其他MMPs(MMP-2,-3,-7,-8,-9,-11,-12,-13)的表達(dá)水平[13]。在MAPK介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中，p38MAPK和c-Jun氨基端激酶有可能是CRP對(duì)上皮細(xì)胞和其他細(xì)胞產(chǎn)生MMP-1和MMP-10調(diào)節(jié)的主要通路[13,23]。通常來(lái)說(shuō)，基質(zhì)金屬蛋白酶一般在靠近纖維帽的巨噬細(xì)胞核和平滑肌細(xì)胞的共存區(qū)域大量表達(dá)。在對(duì)15例接受頸動(dòng)脈內(nèi)膜切除術(shù)(狹窄程度>75%)的患者血管切片進(jìn)行免疫組織化學(xué)分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在動(dòng)脈粥樣硬化的斑塊處有MMP-10的表達(dá)，而且在呈強(qiáng)染色的巨噬細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞中都發(fā)現(xiàn)了CRP。然而，這一現(xiàn)象在乳腺動(dòng)脈中少見(jiàn)。MMP-10和CRP存在的區(qū)域含有大量巨噬細(xì)胞，這一區(qū)域以往被認(rèn)為是斑塊易于破裂的部位。

4 MMP-10與動(dòng)脈粥樣硬化性疾病

4.1 MMP-10與動(dòng)脈粥樣硬化性腦梗死 動(dòng)脈粥樣硬化性腦梗死是中老年人的常見(jiàn)病與多發(fā)病，占腦血管疾病的80%。具有發(fā)病率高、致殘率高和病死率高的“三高”特點(diǎn)，目前在世界和我國(guó)都屬于三大死亡原因之一。其病死率約占所有疾病的10%，存活者中有50%～70%遺留不同程度的后遺癥，給社會(huì)和家庭帶來(lái)了沉重的負(fù)擔(dān)[7]。目前有研究表明，MMP-10能夠顯著提高腦缺血部位神經(jīng)元的數(shù)量，而這一現(xiàn)象在正常的腦組織中沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)[24]。與大多數(shù)金屬基質(zhì)蛋白酶不同，MMP-10可通過(guò)提高纖維蛋白的溶解作用有效降低實(shí)驗(yàn)性腦卒中的腦梗死面積，其中這一機(jī)制是通過(guò)凝血酶激活的纖溶抑制劑失活介導(dǎo)完成的[25]。除此之外，MMP-10的血清蛋白水平與一些缺血性腦梗死的危險(xiǎn)因素，如頸動(dòng)脈內(nèi)膜中層厚度、頸動(dòng)脈斑塊的出現(xiàn)、炎性反應(yīng)的標(biāo)志物及吸煙狀況等有著緊密的聯(lián)系[16,22,26]。由于MMPs具有重要生物學(xué)作用，MMPs的基因多態(tài)性與疾病之間的關(guān)系受到普遍重視。目前關(guān)于MMP-10的基因多態(tài)性與動(dòng)脈粥樣硬化性腦梗死的研究，有學(xué)者選定了2個(gè)位于編碼區(qū)的SNP位點(diǎn)rs1743595和rs17293607。其中rs1743595導(dǎo)致MMP-10編碼區(qū)第1外顯子的第4密碼子亮氨酸被纈氨酸所替代，而rs17293607使MMP-10編碼區(qū)第2外顯子的第65個(gè)密碼子甘氨酸被精氨酸所替代。不過(guò)通過(guò)這一實(shí)驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)其與缺血性腦梗死存在直接關(guān)聯(lián)[27]。目前有實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)，MMP-10可單獨(dú)或聯(lián)合組織纖溶酶抑制劑一起促進(jìn)在腦血管病中的保護(hù)機(jī)制[28]。在血栓栓塞性缺血性卒中模型中，與單獨(dú)使用組織纖溶酶原激活劑(tPA)相比，tPA聯(lián)合10 mg/kg的MMP-10可顯著降低梗死面積。此外，在MMP-10存在的情況下，tPA劑量減少10倍對(duì)梗死面積的影響與tPA+MMP-10全劑量組相同(P>0.05)，且沒(méi)有增加出血風(fēng)險(xiǎn)。體外數(shù)據(jù)顯示，MMP-10降低tPA內(nèi)皮通透性。此外，tPA/MMP-10聯(lián)合使用改善了tPA的神經(jīng)元興奮性毒性，因此tPA/MMP-10聯(lián)合應(yīng)用可能是缺血性腦卒中溶栓治療新策略，可通過(guò)減少炎性反應(yīng)顯著減輕缺血性腦損傷，保護(hù)腦血管免受損傷[29]。目前有研究證明，MMP-10可在小鼠糖尿病模型中有效促進(jìn)溶栓[30]。這為臨床治療缺血性腦梗死提供了新的思路。

4.2 MMP-10與動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病 目前研究證實(shí)，在具有心血管危險(xiǎn)因素的無(wú)癥狀患者中，有較高CRP水平(CRP>3 mg/L)并且有高心血管病風(fēng)險(xiǎn)的患者具有較高的血漿MMP-1和MMP-10水平，并且伴有頸動(dòng)脈內(nèi)膜中層厚度的增厚(IMT)[22，31]。血清MMP-10水平的升高與全身性炎性標(biāo)志物、頸動(dòng)脈IMT增加，以及與無(wú)臨床心血管疾病受試者存在的頸動(dòng)脈斑塊相關(guān)聯(lián)。這種關(guān)聯(lián)與傳統(tǒng)的動(dòng)脈粥樣硬化的危險(xiǎn)因素、炎性標(biāo)志物[纖維蛋白原、血清hs-CRP和血管性血友病因子(vWF)]和藥物治療無(wú)關(guān)[16]。表明持續(xù)的炎性標(biāo)志物和全身蛋白水解活化與亞臨床動(dòng)脈粥樣硬化之間存在密切關(guān)系，并且以往數(shù)據(jù)顯示，CRP的升高也預(yù)示著冠狀動(dòng)脈疾病患者的復(fù)發(fā)不穩(wěn)定性和死亡事件[32]。

5 總結(jié)與展望

動(dòng)脈粥樣硬化是全身動(dòng)脈粥樣硬化的組成部分，在動(dòng)脈粥樣硬化基礎(chǔ)上，斑塊破裂及血栓形成是缺血性血管病發(fā)病過(guò)程中最重要的病因之一。動(dòng)脈粥樣硬化的形成機(jī)制復(fù)雜多樣，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)MMP-10是動(dòng)脈粥樣硬化血管基質(zhì)重建新的生物標(biāo)志物，可以為臨床早期發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定粥樣斑塊和預(yù)防缺血性疾病的發(fā)生創(chuàng)造條件。