MIP-1α與MMP-9在免疫炎癥反應中作用及其關系研究進展

孫鑫波 劉朝東 (重慶醫科大學附屬第一醫院，重慶400016)

巨噬細胞炎性蛋白1α(MIP-1α)和基質金屬蛋白酶9(MMP-9)作為炎癥介質之一，參與多種疾病的發展過程，如炎癥反應、免疫炎癥相關疾病、腫瘤等。同時MMP-9可能受到MIP-1α及其受體的調節，最近研究證明MIP-1α和MMP-9同時也參與慢性非細菌性前列腺炎的發病過程。本文主要就MIP-1α和MMP-9的生物學功能、相互關系及在免疫炎癥反應相關疾病中作用做以綜述。

1 MIP-1α

MIP-1α(Macrophage Inflammatory Protein-1 Alpha，MIP-1α)屬于CC亞類，蛋白分子量為8 kD。由位于11號染色體上的3個外顯子和2個內含子構成的基因編碼。

1．1 MIP-1α的生物學功能 MIP-1α與受體結合后通過信號轉導，導致細胞內發生瀑布樣活動，很快引起大量靶細胞功能活動，包括趨化性、細胞脫顆粒、吞噬作用及調節合成等。信號轉導活動由G蛋白復合體開始，其引起自身分解為Gα和 Gβγ亞單位。Gα誘導磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)路徑活化作用，Gβγ亞單位激活蛋白激酶C(PKC)并且誘導Ca2+內流導致PKC同工酶激活。MIP-1α的主要生物作用包括:①MIP-1α管理急性及慢性炎癥反應主要是通過招募促炎性細胞到達病變部位。其對于淋巴細胞、單核細胞、樹突狀細胞(DC)、NK細胞，由循環進入炎癥組織非常重要。最新研究顯示唾液能夠抑制MIP-1α對樹突狀細胞的遷移趨化作用［1］。MIP-1α激活 CCR1(CC chemokine receptor 1)和CCR5(CC chemokine receptor 5)導致Ca2+釋放，進而上調激活標記及釋放白三烯C4、花生四烯酸、組胺等促炎性介質，MIP-1α還能夠誘導肥大細胞脫顆粒。②MIP-1α通過調節T輔助細胞的分化參與免疫反應。MIP-1α主要趨化CD8+T淋巴細胞和B淋巴細胞，而巨噬細胞炎性蛋白-1β(MIP-1β)主要趨化CD4+淋巴細胞。③增強內皮細胞某些選擇素的表達。最近發現高糖處理的巨噬細胞產生的MIP-1α能夠通過旁分泌機制影響表達E-選擇素的內皮細胞，增加其表達和分泌E-選擇素。這一過程則是通過細胞內信號JNK(c-Jun N-terminal kinases)通路、P38MAPK(Mitogen-activated protein kinases)通路、核轉錄因子-B(Nuclear factor kappa-B，NF-κB)及活性蛋白 1(Activator protein-1，AP-1)調節的［2］。④能夠增強單核/巨噬細胞、T淋巴細胞表面粘附分子及整合素的表達，加強這類細胞與內皮細胞粘附，有利于其由血循環進入局部炎癥部位。⑤誘導NK細胞參與的炎癥反應，通過γ-干擾素起到抗病毒作用［3］。⑥MIP-1α 也能夠誘導TNF-α、IL-1、IL-6 等炎性介質的生產。這說明MIP-1α在炎癥因子網絡中具有重要作用，阻斷其表達可能有助于切斷炎癥反應中炎癥因子網絡，進而減輕炎癥反應。

1．2 MIP-1α在免疫炎癥損傷中作用 在實驗性自身免疫性腦脊髓炎(Experimental autoimmune encephalomyelitis，EAE)中 MIP-1α表達明顯升高，給予抗MIP-1α抗體后，中樞神經系統單核細胞積累明顯減少，CCR1基因敲出小鼠與野生型小鼠對比，疾病發生率明顯降低，而且中樞神經系統炎癥明顯減輕。采用CCR1拮抗劑BX 471作用于EAE呈現出劑量依賴性的臨床評分降低，然而CCR1拮抗劑在進入臨床二期試驗后便結束，因為 MRI顯示CCR1拮抗劑并沒有減少中樞神經系統新的炎癥損害［4］，可能與趨化因子系統高度復雜交錯，趨化因子受體及配體具有多功能性有關，因此很難找到一種單一的指標對其拮抗以達到治療疾病的目的。

巨噬細胞在動脈管壁的累積從而增加MIP-1α和MIP-1β的水平，有助于炎癥反應。高糖處理的巨噬細胞釋放大量MIP-1α和 1β，誘導激活NF-κB和AP-1，結果導致E-選擇素的轉錄激活、表達及分泌，而拮抗MIP-1α和1β后，人單核細胞-1粘附于高糖-巨噬細胞條件培養基(HG-MCM)處理的內皮細胞的能力明顯受到抑制［2］，這些在高血糖患者血管病變如炎癥反應過程起著重要作用。

Penna等［5］發現在Ⅲ型前列腺炎(Chronic prostatitis/chronic pelvic pain syndrome，CP/CPPS)患者MIP-1α表達明顯升高，其中ⅢA與ⅢB組表達具有顯著差異，但ⅢB組與健康對照組比較表達無顯著差異。隨后Naresh等［6］報道在CP/CPPS患者前列腺液中ⅢA、ⅢB組MIP-1α和單核細胞趨化蛋白-1(Monocyte chemotactic protein 1，MCP-1)表達水平與良性前列腺增生、健康對照組比較明顯升高，且ⅢB組與健康對照組比較差異具有顯著性，并且認為MIP-1α和MCP-1可能成為診斷CP/CPPS的生物指標;最近Sugimoto等［7］研究非細菌性前列腺炎大鼠前列腺組織和尿液中細胞因子及趨化因子的表達情況，發現MIP-1α在前列腺組織及尿液中表達均升高，愛活尼通能夠明顯抑制前列腺組織中MIP-1α的表達。MIP-1α在Ⅲ型前列腺炎患者與健康對照組中表達變化情況仍存在一些分歧。Zhang等［8］發現將MIP-1α注入成年老鼠非紅腫后爪可產生異常觸痛，并且證實老鼠脊髓背根神經感覺元存在功能性CCR5，MIP-1α能夠通過誘導Ca2+內流和蛋白激酶C激活作用，增強瞬時電壓感受器陽離子通道V1陽性神經元對辣椒素的反應，這些提示MIP-1α可能參與Ⅲ型前列腺炎患者疼痛反應。

2MMP-9

基質金屬蛋白酶-9(Matrix metalloproteinases-9，MMP-9)是一類Zn2+依賴性的中性蛋白酶家族，其主要功能是降解和再塑造細胞外基質，維持細胞外基質的動態平衡，參與人體許多病理和生理過程［9］

2．1 MMP-9的生物學功能 MMP-9底物多種多樣，包括明膠、彈性蛋白、Ⅳ型膠原、V型膠原和粘結蛋白、P物質等，這與其蛋白結構特點密不可分。它能夠劈開變性膠原和4型膠原，二者是基底膜的主要構成部分，這一過程有助于淋巴細胞以及其他白細胞離開血液及淋巴循環進入病變局部，利于炎癥反應的發生。MMP-9還能夠劈開髓磷脂化合物，比如髓鞘堿性蛋白和2型明膠，導致殘余表位，而這些殘余表位能夠引起自身免疫［10］。

2．2 MMP-9在免疫炎癥相關疾病中作用 最近發現幾乎在所有炎癥性疾病中MMPs表達升高，從體外試驗到模擬人類疾病過程的小鼠模型研究中發現MMPs具有多種功能，涉及到防護、損傷、炎癥及修復［11］。MMP-9通過調節物理屏障、管理炎癥介質如細胞因子、趨化因子等，在炎癥組織形成趨化因子梯度變化，以控制白細胞運動到病變部位。

自身免疫性疾病包括多種病變狀態，涉及主要的細胞及免疫系統，MMP-9被認為參與這種疾病狀態。例如在類風濕性關節炎患者，滑膜是MMP-9的主要來源，謝建明等［12］報道MMP-9在單核巨噬細胞中表達也增加，并且TNF-α可上調單核巨噬細胞MMP-9的表達并使其活化，促進炎性疾病中炎癥細胞的浸潤，參與RA患者軟骨及骨的侵蝕破壞。Kim等［13］研究報道在系統性硬化病(Systemic sclerosis，SSc)中MMP-9能夠通過破壞組織、產生炎癥信號或者招募炎癥細胞直接促發炎癥。但是MMP-9在自身免疫性疾病中的作用目前還不是很清楚，其可能是直接的因素，也可能是這種疾病狀態的附屬產物。MMP-9對于Ⅳ型膠原的降解，有利于系統免疫細胞及多種炎癥細胞進入侵入病變局部，Lakatos等［14］研究MMP-9在淋巴細胞性結腸炎(Lymphocytic colitis，LC)、膠原性結腸炎(Collagenous colitis，CC)及潰瘍性結腸炎(Ulcerative colitis，UC)中表達，發現MMP-9在UC患者表達較LC、CC及正常對照組表達明顯升高，提示粘膜MMP-9表達升高與UC炎癥程度有明顯關系，升高的MMP-9對UC患者腸粘膜具有破壞作用。MMP-9在炎癥反應過程中對組織破壞與重建起著重要作用［15，16］。在腸組織中MMP-9具有同樣的作用，但是MMP-2卻能夠保護腸組織免受損傷并且維持腸屏障功能［17］，其還參與系統性紅斑狼瘡、干燥綜合征等疾病過程。

Wilson等［18］研究發現在雌激素誘導小鼠慢性非細菌性前列腺炎組織中MMP-7、MMP-9表達及活性增高，表明MMP-7、MM-9參與前列腺炎的發病機理，其涉及到細胞外基質的破壞，作為對炎癥趨化因子的反應，MMP-9促進白細胞由循環進入組織間隙。給予雄激素處理，炎癥范圍大幅度縮小，MMP-9活性明顯降低。IL-1、IL-2、TNF-α、NF-κb 等作為重要的細胞因子和炎癥介質參與Ⅲ型前列腺炎炎癥反應過程，它們與MMP-9之間相互作用從而加重炎癥反應。TNF-α在神經損傷中具有重要作用，比如招募巨噬細胞，這一作用受到MMP-9調節。Chattopadhyay等［19］報道將 IL-1β、TNF-α 及 NGF 蛋白注入小鼠正常坐骨神經，發現MMP-9表達明顯升高，其可以作為細胞因子調節介質來調節神經痛。大鼠自發性前列腺炎主要有淋巴細胞、單核細胞和活化的巨噬細胞構成，同時伴有神經纖維密度增加及纖維周圍肥大細胞脫顆粒，肥大細胞釋放的疼痛化合物影響感覺神經纖維涉及到盆腔疼痛。另外肥大細胞蛋白酶能夠活化白細胞釋放的MMPs和其他蛋白酶，結果也導致局部細胞外基質及神經纖維末梢的損害，而抑制MMP-9或者敲出MMP-9能夠減弱神經痛［20］。

3MMP-9與MIP-1α的關系

Zozulya等［21］研究證實神經系統炎癥中MMP-9主要涉及破壞血腦屏障并且調節細胞浸潤，單純MIP-1α處理并不能夠誘導DC細胞遷移，而MIP-1α誘導的DC細胞穿透大腦毛細血管單層內皮細胞的作用能夠被MMP抑制劑GM6001所抑制，這些提示MIP-1α存在時DC細胞穿過血腦屏障單層內皮細胞增多，在一定程度上依賴于MMP(主要為MMP-9)。Yang等［22］研究小鼠肝癌模型，發現 MMP-9、MIP-1α及其受體CCR1在二乙基亞硝胺(DEN)誘導的鼠肝癌模型及乙型肝炎病毒誘導的鼠肝癌模型中表達均升高。同時他們檢測CCR1和MIP-1α敲出小鼠肝癌模型MMP-9表達情況，發現MMP-9基因表達較野生對照組表達明顯減少，此外表達MMP-9細胞數量也明顯減少，說明CCR1和MIP-1α能夠調節MMP-9的表達。隨后吳俁等［23］研究MIP-1α及其受體 CCR1、CCR5對 MMP9表達的影響。構建小鼠無菌性腹膜炎癥模型，發現MIP-1α敲除、CCR1敲除、CCR5敲除小鼠的炎性巨噬細胞MMP-9表達明顯低于野生型小鼠，MIP-1α敲除和CCR5敲除小鼠中性粒細胞的MMP-9表達明顯低于野生型小鼠，而CCR1敲除小鼠的中性粒細胞MMP-9表達高于野生型小鼠，說明在炎癥反應過程中，MIP-1α及其受體CCR1、CCR5也能夠影響MMP9的表達。Ness等［24］研究表明CCR1介導的信號通路能夠激活多種細胞的 NF-κB，而活化的 NF-κB能夠誘導MMP-9基因的表達［25］，提示 MIP-1α-CCR1 軸可能通過NF-κB通路對MMP-9的表達產生調節作用，但是MIP-1α及其受體 CCR1、CCR5通過NF-κB通路影響MMP-9表達的具體機制有待進一步研究，同時是否存在其他調節通路以及如何作用值得進一步做出探討。而Heilpern等［26］研究報道伯氏螺旋體(B．burgdorferi)感染的MMP-9基因敲出小鼠與野生型小鼠比較，MIP-1α轉錄水平差異無顯著性，說明MMP-9在協調伯氏螺旋體感染引起的固有免疫反應中起著獨立而重要的作用。Dobaczewski等［27］研究報道小鼠心肌梗死模型中MIP-1α及其受體CCR5表達具有明顯變化，幾乎40%的單核細胞表達CCR5。CCR5基因敲除小鼠與正常小鼠心肌梗死模型相比，MIP-1α表達量卻明顯升高，MMP9的表達及活性也明顯升高，并且炎癥反應加重，其與基質金屬蛋白酶表達增加、基質金屬蛋白酶抑制劑減少以及MMP-2、MMP-9活性增加有關，結果導致心臟增大。

不僅如此，MMP9和多種細胞因子間存在聯系，如Tse等［28］發現木蘭醇能夠抑制抑制性蛋白κB(Inhibitor-κB，I-κB)介導的 NF-κB 激活通路，進而明顯降低MMP-9等促炎性基因的表達。這些均提示，NF-κB等位點在炎癥細胞因子誘導MMP-9表達時發揮著重要作用;多種炎癥介質如IL-1β、TNF-α、IL-6、IL-10等和MMP-9及MIP-1α相互作用形成復雜炎癥網絡，MMP-9及MIP-1α可能起到核心調節作用，而這些因子又參與慢性非細菌性前列腺炎的發生。因此在CP/CPPS患者MMP-9和MIP-1α是否起著重要的調節作用，通過何種方式作用值得做出探討，有助于揭示兩者在Ⅲ型前列腺炎發病中的作用機制，為Ⅲ型前列腺炎診斷及治療提供有價值的幫助。

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