MMPs／TIMPs與肝纖維化的關系及中藥對其作用研究進展

李小紅 審校 葉 軍 上海中醫藥大學附屬普陀醫院（上海200062）

肝纖維化是細胞外基質（ECM）的合成與降解失衡，導致其在細胞間質的過度沉積而引起的，是許多慢性肝病的共同病理過程［1－3］。許多細胞因子參與了這一過程，其中主要由金屬蛋白酶（MMPs）及其抑制因子（TIMP）共同調節肝臟ECM的代謝［4］。MMPs幾乎能降解ECM的所有成分，而其天然抑制劑－TIMPs能與MMPs成員結合成復合物抑制其活性［5］。近年來中藥通過調節 MMPs／TIMPs治療肝纖維化成為人們研究的熱點，并且取得了一些進展，為肝纖維化的治療帶來了希望。本文就 MMPs／TIMPs與肝纖維化的關系及中藥通過對其的影響來減輕肝纖維化程度作一綜述。

1 MMPs及TIMP的分類 1.1 MMPs的分類MMPs家族是一簇鋅依賴性蛋白酶，其主要功能是降解細胞外基質成分，在生理及病理過程中發揮著重要作用，現有的資料共查明有26種家族成員。按照作用底物不同，MMPs可分為6類：①間質膠原酶：主要包括 MMP－1、MMP－8和 MMP－13和 MMP－18。主要作用于I、Ⅱ、Ⅲ型膠原。MMP－1是人類主要的間質膠原酶，而MMP－13是鼠類主要的間質膠原酶，MMP－8又稱中性粒細胞膠原酶，主要降解I型膠原。②明膠酶類（gelatinases）：包括 MMP－2（明膠酶 A）及 MMP－9（明膠酶B）。它們可降解明膠（變性膠原）和Ⅳ、V和Ⅺ型膠原、層粘連蛋白、蛋白聚糖等。③基 質 分 解 素：主 要 包 括 MMP－3、MMP－10和 MMP－11，僅 有MMP－3在肝臟中存在。底物廣泛，包括蛋白多糖、層粘蛋白、纖維連接蛋白、Ⅳ型膠原、明膠等。MMP－3與 MMP－10均有相似的結構及降解底物，但 MMP－3蛋白水解的效率比 MMP－10更高，除能降解ECM成分外：它還可激活多種MMP s的前酶原。MMP－11對ECM的降解能力較弱。④基質溶解因子（Matrilysins）MMP－7及 MMP－26歸為此組。MMP－7又稱 Matrilysin－1，MMP－26又稱 matrilysin－2或endometase。在正常肝組織中，MMP－26僅在內皮細胞有少量表達。⑤膜型金屬蛋白酶MT－MMPs包括 MT1～6－MMP六種亞型：MT－MMPs具有廣泛的底物特異性。⑥其它種類的 MMPs：包括 MMP－12、19、20、21、23、27和28。MMP－23主要在一些再生性的組織中表達。而 MMP－28在角質細胞中可見，在機體中參與止血及傷口修復［6］。MMP－12及 MMP－19和 MMP－20的主要底物為彈力蛋白、明膠、層粘連蛋白和Ⅳ型膠原。

1.2 TIMP的分類目前共發現有4種TIMPs［7］。根據其發現的先后順序依次命名為TIMP－l、TIMP－2、TIMP－3和TIMP－4。肝臟中主要存在 TIMP－1和 TIMP－2。對肝纖維化的診斷，TIMP－1特異性和敏感性均明顯高于TIMP－2。

2 MMPs及TIMP在纖維化形成中的機制 2.1 MMPs在纖維化形成中的機制

2.1.1 MMP－1（大鼠為 MMP－13）由肝臟中活化的 HSC、成纖維細胞、庫普弗細胞分泌，主要降解I、Ⅲ型膠原。Watanabe等［8］用CCL4誘導大鼠肝纖維化模型，RT－PCR結果顯示，正常對照組中MMP－13mRNA表達微弱，CCL4處理4周即肝細胞脂肪變性明顯而尚未達到纖維化時表達顯著升高，CCL4處理8周和12周形成明顯的纖維化時表達顯著下降。

2.1.2 MMP－2在正常人肝臟中很少或幾乎監測不到：主要由激活的HSC產生。較多的研究認為 MMP－2在纖維化階段升高，而在肝硬化和肝纖維化恢復期逐漸降低。朱躍科等［9］用DMN誘導大鼠肝纖維化，結果顯示MMP－2的基因水平、蛋白水平及酶活性在肝纖維化形成過程中均增高，在肝纖維化反轉過程中逐漸降低。說明 MMP－2與肝纖維化的發生發展密切相關。

2.1.3 MMP－3在 HSC激活早期階段表達：有研究顯示MMP－3降解ECM的作用沒有其他 MMPs強，但體內 MMP－3在其他MMPs的激活中扮演重要角色，可激活MMP－1、3、7、9、8、13，因此它在肝纖維化形成中的作用不可忽視［10］。

2.1.4 MMP－9在肝臟中主要由庫普弗細胞分泌：與MMP－2一起維持肝臟修復過程中細胞環境結構完整及肝竇基底膜的正常形態。Wang XB等［11］用DMN誘導大鼠肝纖維化時，發現正常大鼠MMP－9活性極低，在造模的第2、3天時顯著升高，至1、2和4周時仍處于高水平。

2.2 TIMP在纖維化形成中的機制 2.2.1 TIMP－1：在肝臟由Kupffer細胞、HSC及肌纖維母細胞產生，以活化的HSC表達最強［12］，可抑制除 MMP－14、MMP－19外的所有MMPs，能被多種細胞因子誘導產生是體內存在與作用最廣泛的一種TIMPs。

2.2.2 TIMP－2是Ⅳ型膠原酶：MMP－2的特異性抑制因子。TIMP－2／MMP－2系統對Ⅳ型膠原的增生沉積和降解起著重要的調節作用。

2.2.3 TIMP－3能誘導腫瘤細胞和血管平滑肌細胞凋亡，TIMP－4的功能目前尚未明確［13］。

3 中藥對 MMPs及TIMP的作用 3.1 中藥對MMPs的作用目前研究較多的主要有中藥對 MMP－1、MMP－2、MMP－9、MMP－13。

3.1.1 中藥對 MMP－1的作用：抗纖軟肝顆粒由海藻、鱉甲、牡蠣、丹參、莪術等組成，胡泰洪等［14］研究發現在肝纖維化過程中TIMP－1通過對MMP－1活性的抑制，導致ECM在肝臟內的過度沉積，抗纖軟肝顆粒能促進 MMP－1的表達，抑制TIMP－1的表達。促進肢原降解而產生抗肝纖維化作用。

3.1.2 中藥對MMP－2的作用：舒肝化纖顆粒是一種復方顆粒制劑，主要由黃芪、柴胡、丹參、鱉甲、當歸、豬苓、莪術、黃芩、炙甘草、木香等組成，具有舒肝活血、益氣滲濕、清熱解毒的功效，臨床具有抗炎、抗壞死、改善肝功能、抗纖維化等作用。沈永勤等［15］通過CCL4所致肝纖維化大鼠模型發現血清中MMP－2及PDGF－BB含量顯著增高，舒肝化纖顆粒能減少其含量，可能與舒肝化纖顆粒減輕大鼠肝纖維化程度有關。

扶正化瘀方主要由丹參、發酵蟲草菌粉、桃仁、松花粉、絞股藍、五味子等組成，崔紅燕等［16］用二甲基亞硝胺誘導大鼠肝纖維化模型，實驗結果顯示扶正化瘀方可通過抑制肝臟Ⅳ型膠原病理增生沉積、下調MMP－2活性水平、減輕肝組織的破壞與重構而發揮抗肝纖維化的作用。苦參素是從中藥苦豆子和苦參根中提取的有效成分，具有抗炎、免疫調節等作用，有學者研究證實苦參素對CCL4誘導 的肝纖維化有預防及治療作用，其部分機制為通過減少MMP－2mRNA、MMP－2活性蛋白的表達，促進細胞外基質（ECM）的降解，抑制ECM沉積，從而減輕或逆轉肝纖維化［17］。

此外銀杏葉提取物、復方861、柔肝抑纖飲、膈下逐瘀湯等均能在一定程度上抑制肝組織中 MMP－2的表達，起到抗纖維化的作用。

3.1.3 中藥對 MMP－9的作用：苦參類生物堿是從中草藥苦豆子和苦參等提取所得的生物堿類，近年來研究發現其有效成分氧化苦參堿具有保護肝細胞、抗肝炎病毒和抗肝纖維化等作用，白靜麗等［18］采用四氯化碳誘導大鼠肝纖維化模型，發現氧化苦參堿可以通過降低血清TGF－β1及提高血清 MMP－2和MMP－9水平而發揮抗肝纖維化的作用。巖黃連是一種純中藥制劑，巖黃連總堿是其主要成分提取物，實驗研究已表明其對甲、乙、丙型肝炎病毒均有不同程度的抑制和殺滅作用，梁永紅等［19］通過四氯化碳制備大鼠肝纖維化模型，研究得出巖黃連生物總堿對慢性肝纖維化大鼠具有肝保護作用及抗肝纖維化作用，可能是通過抑制TGF－β1和MMP－9表達而促進肝纖維化的逆轉。雙虎清肝顆粒由金銀花、虎杖、黃連、白花蛇舌草、丹參、紫花地丁、枳實、半夏、栝樓、蒲公英、黃芩、甘草等12味中藥組成，具有清熱解毒、利濕活血、理氣化痰之功效，有研究證實雙虎清肝顆粒能夠通過降低大鼠血清TGF－β1、TIMP－1，提高大鼠血清 MMP－2、MMP－9而發揮抗肝纖維化作用，并且量效關系明顯［20］。

3.1.4 中藥對MMP－13的作用：地龍2號是采用獨特的生物工程技術從中藥地龍中提取的含有多種有效活性成分，其主要成分是蚯蚓纖溶酶及蚯蚓膠原酶，地龍具有祛瘀通經的功效，陳洪等［21］研究得出地龍2號可抑制大鼠肝臟纖維組織的形成，機制可能是與其降低α－SMA、TGFβ1、TIMP－1蛋白表達并促進 MMP－13蛋白表達有關。肝心寧主要由何首烏、女貞子、丹參、莪術、澤瀉、茵陳、五味子、枸杞子等組成，具有滋補肝腎、化瘀軟堅、利濕解毒的功效。李志鋼［22］等研究發現肝心寧通過降低α－SMA、TIMP－1蛋白表達并促進 MMP－13蛋白表達，抑制HSC的活化從而抑制肝纖維化的發生與發展，這可能是其抗肝纖維化作用的重要機制。

3.2 中藥對TIMP的作用目前研究較多的主要有中藥對TIMP－1的作用。蒿琥酯是中藥青蒿的提取物。陳津巖等［23］通過四氯化碳致小鼠肝損傷模型，發現青蒿琥酯能夠降低TIMP－1在肝組織的表達，可能是通過抑制TIMP－l的表達而減弱了對MMP－1的抑制，從而促進了胞外基質的降解，起到抗肝纖維化的作用。復方小柴胡湯由柴胡、黃芩、人參、甘草、生姜、大棗、半夏七味藥物組成，主證有“口苦，咽干，目眩”、“往來寒熱，胸脅苦滿，默默不欲飲食”。主治傷寒少陽病，能疏泄肝氣，使“上焦如霧，中焦如漚，下焦如瀆”。所以用此方治療慢性肝炎，肝硬化伴腹水等，實為治肝之妙方。近幾年來，復方小柴胡湯被逐漸用于治療肝纖維化，并取得了一定的療效，帥峰［24］用四氯化碳制備大鼠肝纖維化模型，研究發現小柴胡湯能顯著減輕大鼠肝纖維化程度，其作用機理可能是通過下調TIMP－1mRNA的表達而發揮作用，對 MMP－2、MMP－9mRNA表達無影響。鱉甲煎丸是《金匱要略》治療瘧疾癥瘕的名方，具有寒熱并用、攻補兼施、行氣化瘀、軟堅散結、利水桂湛、益氣養血之功，臨床多用于治療肝炎、肝硬化、血吸蟲病及熱病后所致肝脾腫大，程傳浩等［25］研究顯示鱉甲煎丸可明顯抑制TIMP－1的表達，促進細胞外基質的降解，從而實現對肝纖維化的防治作用。枳棋子為鼠李科拐棗屬植物枳棋子的干燥成熟種子，具有止渴除煩、清濕熱、解酒毒的作用，文獻報道，其果實具有抗脂質過氧化作用和抗 四氯化碳肝損傷的作用，劉秀玲等［26］，用四氯化碳制備大鼠肝纖維化模型，研究發現，枳棋子提取物具有抗肝纖維化的作用，其機制可能是調整 MMP－13／TIMP－1比值，恢復膠原降解系統，減輕肝纖維化程度。

此外，木蘇丸、乙肝散、肝炎平、抗纖軟肝顆粒等也可通過抑制肝組織中TIMP－1mRNA的表達而發揮抗纖維化的作用。

4 結 語 肝纖維化是涉及到進展和逆轉的一個動態的過程，金屬蛋白酶及其抑制因子在這個過程中起著重要的作用，越來越多的研究發現，中藥可以通過影響金屬蛋白酶及其抑制因子來減輕肝纖維化的程度，為肝纖維化的治療帶來了希望。但仍有許多問題值得注意。①由于中藥的來源、處理等過程有差別，因此某些起作用的生物活性物質在不同研究中其含量顯著不同，很難對不同研究結果進行比較。②由于缺乏與人類肝纖維化相同的動物模型及體外實驗研究的局限性，雖然抗肝纖維化的實驗研究頗多，但最終療效仍需通過細致嚴格的臨床實驗。③天然中藥的成分復雜，單味中藥即含有數十種以上的化學成分，而復方的成分就更加復雜，其確切的作用機理難以闡明，因而基礎研究相對滯后也就成為阻礙中醫藥抗肝纖維化應用的難點之一。但中醫中藥具有多途徑、多層次、多靶點的綜合藥理作用可能是其優勢所在。④每一項實驗都必須具有重復性，這是目前中醫藥研究中的薄弱環節，也是難以與國際接軌的重要因素之一。

［1］Kumar M，Satin SK.Is cirrhosis off the liver reversible［J］.Indian J Pediatr，2007，74（4）：393－399.

［2］Andrade ZA.Regression of hepatic flbmsis［J］.Rev Soc Bras Med Trop，2005，38（5）：514－520.

［3］Gressner OA，Weiskirehen R，Gressner AM.Evolving concepts of liver fibrogenesis provide new diagnostic and therapeutic options［J］.Comp Hepatul，2007，6（7）：1－13.

［4］Visse R，Nagase H.Matrix metallopmteinases and tissue inhibitors of metalloprotein ases：structure，function，and biochemistry［J］.Cite Res 2003，92（8）：827－839.

［5］Roderfeld M，Hemmann S，Roeb E.Mechanisms of fibrinolysis in chronic liver injury（with special emphasis On MMPs and TIMPs）［J］.Z Gastroenterol，2007，45（1）：25－33.

［6］Saarialho－Kere U，Kerkela E，Jahkola T，et a1.Epilysin（MMP－28）expression is associated with cell proliferation during epithelial repair.［J］.J Invest Dermato1，2002，119（1）：14－21.

［7］Visse R，Nagase H.Matrix metallopmteinases and tissue inhibitors of metalloprotein ases：structure，function，and biochemistry［J］.Cite Res，2003，92（8）：827－83.

［8］Watanabe T，Niioka M，Hozawa S，et a1.Gene expression of interstitial collagenase I both progressive and recovery phase of rat liver fibrosis induced by carbon tetraehloride［J］.J Hepatol，2000，33：224－235.

［9］朱躍科，王寶恩，申風俊，等.實驗性肝纖維化基質金屬蛋白酶－2基因表達及酶活性的變化［J］.中華肝臟病雜志，2005，13：509－512.

［10］Stefanie Hemmann，Jurgen Graf，Martin Roderfeld，et a1.Expression of MMPs and TIMPs in liver fibrosis－a systematic review with special emphasis on anti－fibrotic strategies［J］.J Hepatol，2007，46：955－975.

［11］王憲波，劉平，唐志鵬，等.大鼠肝纖維化形成中基質金屬蛋白酶2、9活性變化的病理意義［J］.中華肝臟病雜志，2004，12：267－270.

［12］Murphy FR，IssaR，Zhou X，et a1.Inhibition of apoptosis of activated hepaticstellate cells by tissue inhibitor of metailoproteinasc－1is mediatedvia effects on matrix metalloproteinase inhibition：implications forreversibility of liver fibrosis［J］.J Biol Chem，2002，277（I3）：11069－11076.

［13］鄭偉達，王小眾.基質金屬蛋白酶及其抑制物與實驗性肝纖維化［J］.世界華人 消化雜志，2004，12（2）：428－430.

［14］胡泰洪，王一平，汪錚，等.MMP－l、TIMP－1與實驗性肝纖維化形成過程中基質轉換的關系及抗纖軟肝顆粒的干預作用［J］.中西醫結合肝病雜志，2006，16（1）33－35.

［15］沈永勤，解新科.舒肝化纖顆粒對肝纖維化大鼠血清 MMP－2和PDGF－BB的影響及意義［J］.青海醫學院學報，2010，31（1）：45－48.

［16］崔紅燕，姜哲浩，陸雄，等.扶正化瘀方對纖維化肝臟MMP－2活性及Ⅳ型膠原表 達的影響［J］.中國實驗方劑學雜志，2008，14（7）：43－47.

［17］周愛玲，羅琳，茅家慧，等.苦參素對實驗性肝纖維化的防治作用及對MMP－2表達的影響［J］.中國臨床藥理學與治療學，2004，9（10）：1096－1100.

［18］白靜麗，楊世忠.氧化苦參堿對肝纖維化大鼠血清中 MMP－2、MMP－9和 TGFβ1的影響［J］.中國老年學雜志，2006，4（26）：510－511.

［19］梁永紅，賈杰，Peter S.Spencer，等.巖黃連生物總堿對肝纖維化大鼠TGF－β1及 MMP－9的影響［J］.時珍國醫國藥，2008，19（11）：2620－2622.

［20］畢建軍，邵銘，陸原，等.雙虎清肝顆粒對四氯化碳誘發肝纖維化大鼠 TGFβ1、TIMP－1、MMP－2及 MMP－9的影響［J］.中國生化藥物雜志，2009，30（5）：328－330.

［21］陳 洪，陸亞琴，劉順英.地龍2號對大鼠肝纖維化α－SMA、TGF－β1、MMP－13及 TIMP－1蛋白表達的影響［J］.胃腸病學和肝病學雜志，2005，14（2）：156－1590.

［22］李志鋼，楊晉翔，張偉，等.肝心寧對大鼠肝纖維化α－SMA、MMP－13及 TIMP－1蛋白表達的影響［J］.北京中醫藥，2009，28（7）：556－558.

［23］陳津巖，劉金元，楊冬娣，等.青蒿琥酯對肝纖維化小鼠肝組織中 MMP－1及 TIMP－1的影響［J］.中醫藥信息，2009，26（5）：129－131.

［24］帥 峰.中藥小柴胡湯對肝纖維化大鼠MMPs與TIMPs mRNA的影響［J］.安徽醫藥，2009，13（2）：139－140.

［25］程傳浩，謝世平，王 勇，等.鱉甲煎丸對肝纖維化大鼠 MMP－1、TIMP－1的影響［J］.中醫研究，2010，23（3）：22－24.

［26］劉秀玲，張 洪，王 飛.枳棋子提取物對實驗大鼠肝組織中 TIMP－1與 MMP－13表達的影響［J］.中國中藥雜志，2006，31（13）：1097－1100.