基質金屬蛋白酶與人類妊娠相關性的研究進展

鄧春雷(綜述)，尹春艷(審校)

(廣東醫學院教學醫院，廣東省第二人民醫院產科，廣州510317)

基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)是降解細胞外基質、重塑正常組織的一類蛋白水解酶，基質金屬蛋白酶組織抑制因子(tissue inhibitor of metalloproteinases，TIMPs)是 MMPs的特異性抑制劑，正常情況下MMPs和TIMPs保持動態平衡。MMPs和TIMPs參與正常妊娠過程中多個環節的調節，并與一系列妊娠疾病的發病機制相關。現就MMPs和TIMPs與人類妊娠的相關性予以綜述。

1 MMPs及TiMPs的概況

MMPs是一個含有Zn2+、活性依賴Ca2+的蛋白水解酶家族，其結構高度同源，均由10個外顯子和9個內含子組成。在中性pH條件下能水解大部分細胞外基質，包括膠原、蛋白聚糖、彈性蛋白、層粘連蛋白、纖維粘連蛋白及基底膜等。現已發現脊椎動物中有26種MMP，人類中有23種，大致分成6類。①膠原酶:MMP-1、MMP-8、MMP-13、MMP-18;②明膠酶:MMP-2、MMP-9;③間質溶解素:MMP-3、MMP-10;④基質溶解素:MMP-7、MMP-26;⑤膜型基質金屬蛋白酶:MMP-14、MMP-15、MMP-16、MMP-24、MMP-17、MMP-25;⑥其他類型:MMP-11、MMP-12、MMP-19、MMP-20、MMP-22、MMP-23、MMP-28 等。TIMPs是一組多基因家族的編碼蛋白，目前已知有4種:TIMP-1、TIMP-2、TIMP-3、TIMP-4。TIMPs 的 N-末端折疊作為一個獨立單位，與活化的MMPs以1∶1非共價鍵結合且不可逆，從而抑制MMPs的活性［1］。

2 MMPs及TIMPs與正常妊娠

2.1 MMPs及TIMPs與胚胎植入 成功的妊娠需要成功的胚胎種植:滋養細胞錨靠、附著到子宮內膜上皮，并侵入子宮內膜和螺旋動脈，從而建立有效的母胎循環。這是個高度侵襲且受嚴格調控的過程，其中MMPs和TIMPs在此起重要作用。Fontana等［2］研究發現，MMP-2是胚胎種植和胎盤形成中的重要因素，MMP-2、MMP-9活性下降是妊娠失敗的重要原因。Wu等［3］用原位雜交顯示大鼠胚胎種植過程中主要的蛋白激酶MMP-26在胚胎發育和組織重構中起重要作用，對恒源猴的研究顯示，MMP-28在絨毛滋養細胞和絨毛外滋養細胞中呈局灶分布，推測MMP-28與胚胎植入相關。Skrzypczak等［4］研究發現，7～9 d的胚胎蛻膜組織中MMP-2、MMP-9 mRNA轉錄水平顯著上升;體外培養的胚胎中 MMP-2、MMP-9的表達明顯高于非孕組，推測MMP-2、MMP-9與胚胎種植和妊娠相關。

2.2 MMPs及TIMPs與分娩發動 宮體的規律收縮和宮頸的成熟擴張是分娩發動的前提。Sahlin等［5］研究發現宮頸間質的成纖維細胞和平滑肌細胞是MMP-2的主要來源，MMP-9分布于宮頸組織中的白細胞內，與非孕組相比MMP-2、MMP-9明顯增加;MMP-2、MMP-9減少時宮頸成熟不夠或缺乏，均提示MMP-2、MMP-9與宮頸成熟擴張、細胞外基質降解相關。Choi等［6］研究發現，宮頸黏液MMP-9水平在晚期妊娠時增加，自然分娩后恢復正常;宮頸組織MMP-9 mRNA的水平在孕周≥37周組明顯高于＜37周組，推測宮頸黏液MMP-9是晚期妊娠宮頸成熟的分子標志物。Vu等［7］應用反轉錄-聚合酶鏈反應檢測自發分娩組胎盤中MMP-1 mRNA含量較剖宮產組明顯增加，推測MMP-1參與分娩發動。

3 MMPs及TIMPs與病理妊娠

3.1 MMPs及TIMPs與妊娠期高血壓疾病 妊娠期高血壓疾病病因復雜，但有共同的特征:滋養細胞侵入過淺，母體螺旋動脈重塑受損，使得胎盤單位灌注量減少，局部缺血缺氧，從而激發胎盤因子釋放，導致胎盤血管內皮功能紊亂，血管腔改變。Lavee等［8］應用酶譜分析和酶聯免疫吸附實驗研究發現，先兆子癇組羊膜液中MMP-2、TIMP-2含量明顯高于正常組，推測MMP-2和TIMP-2在滋養細胞浸潤和血管改造中起重要作用，參與先兆子癇發病過程。Lian等［9］對人工培養的先兆子癇蛻膜細胞應用反轉錄-聚合酶鏈反應和Western blotting研究發現MMP-1 mRNA水平和蛋白表達水平較正常組低;免疫組化顯示絨毛外滋養細胞中MMP-1染色明顯減少:說明MMP-1下降使滋養細胞侵入子宮內膜過淺。Wang等［10］用反轉錄-聚合酶鏈反應研究發現，先兆子癇組胎盤中MMP-9在啟動子部位去甲基化，使MMP-9水平較對照組明顯升高，推測MMP-9高表達使整聯蛋白調節的絨毛外滋養細胞侵入蛻膜的正常過程受到干擾，導致正常絨毛外滋養細胞侵入胎盤床過淺，參與妊娠期高血壓發病過程。Galewska等［11］用Western blotting分析發現先兆子癇組胎盤血管壁膠原水平是對照組的2倍，但彈性蛋白水平降低，MMP-7、MMP-26水平明顯升高，它們降解細胞外基質中的糖蛋白，但不降解血管壁的主要成分Ⅰ和Ⅲ型膠原，導致胎盤血管壁膠原含量增加，降解受抑，血管壁彈性下降，導致妊娠期高血壓發病。

3.2 MMPs及TIMPs與胎兒生長受限 迄今胎兒生長受限的病因不清，Cockle等［12］推測MMPs參與其發病。MMPs的異常導致滋養細胞對螺旋動脈的侵入不充分，胎盤缺血缺氧，生長受損，母胎循環不足，導致胎兒生長受限。Gremlich等［13］研究發現，MMP-2、MMP-9促進滋養細胞侵入子宮內膜、螺旋動脈，建立母胎循環;MMP-2缺乏與低體質量兒相關，MMP-9缺乏與生育能力下降相關。MMP-2基因在啟動子 －1036位區域有一個單核苷酸多態性序列，MMP-9在啟動子－1062位有一個單核苷酸多態性序列，胎兒攜帶此兩基因多態性等位基因片段T易患胎兒生長受限。

3.3 MMPs及TIMPs與胎膜早破(premature rupture of fetal membrance，PROM)PROM 的病因很多，目前研究主要集中于MMPs及TIMPs對胎膜結構變化的影響。Nishihara等［14］研究發現PROM組MMPs的活性增加，例如 MMP-2、MMP-7、MMP-9明顯增加。母胎界面的間隔(如羊膜、絨毛膜及蛻膜等)包括多種細胞外基質，其中羊膜富含Ⅳ型膠原，可被MMP-2、MMP-9特異性降解，推測Ⅳ型膠原的降解在羊膜抗張能力的下降方面是一個重要的過程，導致PROM;Western blotting顯示MMP-7活性在PROM組明顯增加，TIMP-1則明顯減少，MMP-7不僅能降解Ⅳ型膠原，而且可以降解纖維連接蛋白、層粘連蛋白、彈性蛋白、蛋白聚糖和其他多種細胞外基質，在PROM中起重要作用，其活性被TIMP-1抑制。Ozer等［15］研究發現，PROM 組凋亡誘導基因bax和p53、fas和caspase-8在人類羊膜、絨毛膜、羊膜液中明顯上調，相比之下，凋亡抑制基因Bcl-2在PROM早產分娩組比胎膜完整早產分娩組低。凋亡誘導蛋白p53可以活化一些MMPs基因，凋亡途徑激發MMPs的活性是胎膜早破的前奏。PROM早產分娩組比胎膜完整早產分娩組MMP-9水平升高，提示MMPs參與PROM的發病，羊膜液和羊膜絨毛膜中MMP-2、MMP-3、MMP-14的升高是PROM的特征。

3.4 MMPs與TIMPs與早產 早產與MMPs對細胞外基質異常降解和MMPs/TIMPs的平衡失調相關，MMPs是預測早產的理想指標。妊娠期間羊膜液和宮頸黏液中MMPs升高，MMPs/TIMPs比例改變使各種早產并發癥的風險增大。Wang等［16］用內皮素轉化酶1阻斷 MMP-1的上調，可阻斷早產發生;用MMP-1抑制劑GM6001可以成功保胎;Western blotting分析MMP-1在早產分娩組胎盤中與剖宮產組相比升高;MMP-1在大鼠子宮組織中上調導致早產發生。上述均提示MMP-1參與早產發病過程。Koucky等［17］用ELISA分析發現早產組母體血漿中MMP-2明顯低于正常對照組，而MMP-9則相反，MMP-9主要降解胎膜明膠，MMP-2主要降解蛻膜組織，MMP-2、MMP-9均參與早產過程。

3.5 MMPs及 TIMPs與習慣性流產 Skrzypczak等［18］認為習慣性流產的病因是子宮內膜組織紊亂，包括組織和分子水平:用反轉錄-聚合酶鏈反應研究發現習慣性流產組與對照組相比MMP-9和TIMP-1在子宮內膜中濃度明顯降低。Anumba等［19］用酶聯免疫吸附實驗研究發現，TIMP-2的水平在習慣流產組中明顯升高，推測 TIMP-2與習慣性流產相關。Konacl等［20］用反轉錄-聚合酶鏈反應方法檢測種植失敗組MMP-2、MMP-9、TIMP-1轉錄水平明顯低于對照組，推測MMP-2、MMP-9、TIMP-1在子宮內膜中低表達使得細胞外基質降解紊亂，而細胞外基質參與子宮內膜容受和正常種植，從而發生習慣性流產。

3.6 MMPs及TIMPs與其他妊娠疾病 有研究發現［21］，輸卵管妊娠時輸卵管黏膜上皮細胞MMP-2表達增強，TIMP-2表達減弱。推測慢性輸卵管炎時產生大量巨噬細胞和中性粒細胞，使輸卵管黏膜上皮細胞MMP-2表達增加，細胞外基質降解增加，輸卵管上皮細胞被破壞，皺襞粘連、管腔變窄，較大的受精卵無法順利通過而發生輸卵管妊娠。Ram等［22］研究發現，葡萄胎中MMP-2、MMP-9表達升高，惡性滋養細胞腫瘤中進一步升高;TIMP-2在葡萄胎和惡性滋養細胞腫瘤中明顯下降，提示MMPs表達增加、TIMPs表達下降、MMPs/TIMPs失衡與葡萄胎惡變、轉移密切相關。Reuwer等［23］研究發現圍生期心肌病的病理生理基礎是蛋白水解酶活性增加，主要因MMPs活性增強，對43例圍生期心肌病孕婦與20例對照組進行研究發現前者血漿MMP-2基礎水平明顯升高，推測MMPs在圍生期心肌病發病過程中通過催乳素片段起降解作用。

綜上所述，MMPs與人類妊娠的關系密切，在妊娠的生理病理變化中起重要作用。繼續深入探討其在妊娠中的變化和作用在產科領域具有重要意義，可以為臨床醫師認識各種妊娠期病理生理現象提供理論依據，并為妊娠期各種疾病的診斷和治療提供行之有效的方法。

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