MMP-9與腦出血相關研究

黃 瑋

（甘肅省第三人民醫(yī)院，甘肅 蘭州 730000）

基質(zhì)金屬蛋白酶（Matrix metalloid proteinases，MMPs）到目前為止已發(fā)現(xiàn)20余種，是一組能參與降解全身各組織細胞外基質(zhì)（ECM）的蛋白酶類。MMP-9作為該家族成員之一，普遍認為是破壞細胞外基質(zhì)正常降解的元兇，尤其是近年來的研究表明，MMP-9容易誘發(fā)多種腦血管疾病，尤其是與腦出血有密切關。筆者結(jié)合工作實際進行了大量研究，現(xiàn)將MMP-9與腦出血的關系及研究進展作一綜述。

1 概 述

1.1 MMP-9及其生物學作用

基質(zhì)金屬蛋白酶在正常人體胚胎發(fā)育、組織塑形、血管發(fā)生等方面有著重要作用。出現(xiàn)異常的MMPs表達常常會參與到人體一些病變過程中，如參與炎癥反應和腫瘤浸潤轉(zhuǎn)移。其酶原相對的分子質(zhì)量為92KD，作用底物主要有明膠、Ⅳ型膠原、V型膠原、層粘連蛋白、纖維連接蛋白和彈性蛋白等，而活性酶相對分子質(zhì)量較輕，僅83KD，作用于Ⅳ型膠原、V型膠原、明膠、彈性蛋白等?？傮w來說，MMP-9就是通過降解一些圍繞在腦血管基膜周圍的成分，進而在腦出血病變中過程中產(chǎn)生作用的。

1.2 MMP-9的合成和分泌

通常來說，正常的腦組織里沒有MMP-9這一活性物質(zhì)，其合成之前以前體或酶原pro-MMP的形式存在，其合成和分泌多以來自身催化或纖溶酶等的作用，這一過程有多種細胞參與，例如小膠質(zhì)細胞、星形細胞、內(nèi)皮細胞等，且常在中性環(huán)境中和鈣離子參與時發(fā)揮活性。

1.3 MMP-9表達的調(diào)節(jié)

MMP-9表達的調(diào)控可以大致分為3個水平：

1.3.1 轉(zhuǎn)錄調(diào)控

在轉(zhuǎn)錄過程中，參與的生長引子和組織引子很多。有促成MMP-9合成的生長引子和組織引子，如腫瘤壞死因子、血小板源性生長因子，也有抑制MMP-9合成的引子，如肝素、可的松、轉(zhuǎn)化生長因子-β等。[1]研究人員通過大鼠實驗推測是TNF-α通過Fos/Jun二聚體作用于MMP-9基因促進其轉(zhuǎn)錄的。

1.3.2 酶原活化調(diào)控和蛋白水解酶活性抑制的調(diào)控

金屬蛋白酶組織抑制因子調(diào)節(jié)蛋白水解酶活性是MMP-9調(diào)節(jié)的一個重要方面，金屬蛋白酶組織抑制劑（TIMP）是阻止MMP活化的一個重要部分。它能夠抑制或消弱MMP-9對細胞外基質(zhì)的降解能力，MMP-9在其作用下被分為特異性和非特異性抑制因子。正常情況下，金屬蛋白酶組織抑制劑和MMP-6在人體內(nèi)的分泌狀態(tài)基本平衡，二者相互牽制，維護人體正常狀態(tài)。醫(yī)學研究已發(fā)現(xiàn)，在人體內(nèi)有4種因子對MMP-9有抑制作用，分別為對MMP-9有特異性抑制作用的TIMP-1，和特異性抑制物T IMP-2，TIMP-3，TIMP-4，另外還有非特異性抑制劑包括α-巨球蛋白、α1-抗胰蛋白酶、乙二胺四乙酸等。

2 腦出血中的MMP-9表達

在正常腦組織內(nèi)，MMP-9基礎表達水平較低，MMP-9是小膠質(zhì)細胞在炎性因子存在下受刺激而產(chǎn)生的。當腦部出現(xiàn)出血癥狀時，促進MMP-9表達的一列鏈條開始產(chǎn)生作用。首先，是機體的結(jié)構(gòu)、代謝、機能方面發(fā)生一系列改變，腦部出血后形成的腫塊開始壓迫其周圍的腦組織和毛細血管，從而減緩了腦局部的血液流動，隨之細胞組織的缺血缺氧長生，細胞功能被抑制，發(fā)生相應的改變。當細胞缺氧缺血的信號變強后，炎癥細胞、神經(jīng)元、內(nèi)皮細胞和膠質(zhì)細胞收到刺激，從而激活MMPs系統(tǒng)，進而促進了MMP-9表達。Rosen[2]在細菌膠原酶誘導的大鼠腦出血模型實驗中已經(jīng)得到大鼠腦出血可能是誘發(fā)腦組織內(nèi)合成內(nèi)源性MMPs的因素，但這種推斷尚未得到明確的證實，或許，MMPs的來源與腦部的炎癥入侵有關，它將MMPs以及中樞神經(jīng)系統(tǒng)的小膠質(zhì)細胞和星形細胞釋放出來，從而促成MMPs的合成。該動物實驗用原位酶潛法顯示還發(fā)現(xiàn)，當把抑制劑GM6001給予位于血管內(nèi)皮細胞和神經(jīng)細胞的活性酶MMP-9時，MMP-9的活性得到明顯抑制，其中性粒細胞浸潤減低，自由基釋放數(shù)量減少，腦水腫癥狀明顯減輕，瀕死的神經(jīng)細胞得到挽救，神經(jīng)功能得到明顯改善。

3 MMP-9對腦部損傷的致病機制

3.1 引發(fā)腦部水腫

腦出血較為常見的繼發(fā)性損傷是引發(fā)腦部產(chǎn)生水腫，這種繼發(fā)性傷害在腦出血的急性期和亞急性期均有出現(xiàn)，其產(chǎn)生機制可能與出血后在出血點周圍有缺氧或者缺血現(xiàn)象，并且伴有局部炎癥或其它細胞因子相關。相關的研究發(fā)現(xiàn)，“MMP-9定位于神經(jīng)元、血管內(nèi)皮細胞及膠質(zhì)細胞。其中內(nèi)源性MMP-9來自星形膠質(zhì)細胞和小膠質(zhì)細胞，外源性MMP-9來自內(nèi)皮細胞、滲出的中性粒細胞和巨噬細胞”[1]。腦出血時因炎癥細胞如中性粒細胞和巨噬細胞的增多，炎癥反應加重，導致外源性MMP-9增加。而血腦屏障的主要構(gòu)成物基膜，主要由Ⅳ型膠原、層粘連蛋白和纖粘連蛋白等構(gòu)成，這3者正是MMP-9的作用底物。MMP-9活性一旦被激發(fā)，就會引起細胞外基質(zhì)成分降解，從而導致血腦屏障的完整性遭到較為嚴重的破壞，屏障的通透性增高，從而引起腦組織廣泛受損，繼而誘發(fā)神經(jīng)功能損傷的進一步加重。

3.2 炎性反應

近年來的實驗表明，在該病發(fā)生的早期，血腫周圍腦組織中MMP-9是中性粒細胞、巨噬細胞游出血管外的憑借。受到破壞的腦細胞為炎性細胞的侵入創(chuàng)作了條件。中性粒細胞穿過基膜，借助蛋白水解作用在組織中游走，自身的炎性同時破壞了神經(jīng)細胞，由于其本身可表達MMP-9，進而促成MMP-9表達上調(diào)。腦出血還可以引起的全身炎性反應，使周圍循環(huán)系統(tǒng)的炎性因子調(diào)節(jié)MMP-9基因啟動子的F-KB，AP-1，SP-1等多種核因子結(jié)合位點，從而使MMP-9表達上調(diào)，血清MMP-9表達升高。

3.3 誘導神經(jīng)細胞變性死亡

層粘連蛋白，存在于血腦屏障基質(zhì)和在腦實質(zhì)內(nèi)，是神經(jīng)細胞生存信號的傳導者。當腦部損害發(fā)生時，MMP-9的活性增強，進而導致是阻止神經(jīng)細胞病變的關鍵因素-層粘連蛋白缺失，這種缺失導致層粘連蛋白的完整性結(jié)構(gòu)遭到破壞，很有可能破壞腦實質(zhì)內(nèi)的細胞一基質(zhì)間的相互作用，進而把神經(jīng)細胞推近死亡的邊緣，

3.4 脫髓鞘

髓鞘堿性蛋白（Myelin basic protein，MBP）在中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)由少突膠質(zhì)細胞分泌，是構(gòu)成髓鞘的主要成分。當腦損傷發(fā)生后，MMP-9活性增高，MMP-9的作用底物對髓鞘蛋白PI，P和DM20無降解作用，可是卻能降解了MBP從而導致髓鞘脫失，造成腦損害。

4 腦出血后針對MMP-9的治療

目前針對腦出血后MMP-9的治療研究比較廣泛。主要治療方式有以下幾種：①使用合成的抑制劑BB-1101：Rosen等[2]通過實驗合成了MMPs抑制劑，它通過阻止MMP-9在內(nèi)皮細胞的表達，進而抑制血—腦屏障的早期開放和腦水腫，有效減緩了缺血性腦損傷的產(chǎn)生。②使用干擾素β1b：Campbell IL等[3]發(fā)現(xiàn)干擾素β1b對降低血漿中的MMP-9水平有顯著作用，它減緩病情的原理是通過選擇性的從不同水平抑制MMP-9，從而減輕MMP-9對病灶局部的損傷作用。③使用七葉皂苷鈉：Wang等[4]通過對腦出血大鼠實驗發(fā)現(xiàn)，七葉皂苷鈉能減少和MMP-9MRNA和蛋白表達陽性的染色細胞數(shù)量，可能具有抑制MMP-2和MMP-9mRNA和蛋白表達的作用，且可能在一定范圍內(nèi)存在著量效關系。④使用地塞米松：Harkness Harkness KA等經(jīng)過大量的實驗研究證實，地塞米松具有抑制中樞神經(jīng)系統(tǒng)血管內(nèi)皮細胞MMP-2、MMP-9表達的作用，從而降低BBB的損害。⑤使用阿托伐他：汀邢紅霞等在使用阿托伐他汀治療急性腦出血時發(fā)現(xiàn)，阿托伐他汀可以降低血清中MMP-2、MMP-9水平，有效促進神經(jīng)功能恢復，降低水腫，這為ICH的治療提供了一個新思路。

[1]Lions LA,Klmeiywnan M.Degradation of basement membrane by murine tumor cells[J].Brain,2000,123(4):698-709.

[2]Rosen,Estrada EY.DeneoffJE Intrabrain hemorrhage induce macrophage activation[J].Brain Res,1995,703(1):151-155.

[3]Campbell IL.Pagensteeher A, Matrix metalloproteinase in the nervous system:the good, the bad and the enigmatic[J].Trends Neuroses一1999,22(7):285-287.

[4]Wang J,Tsirka SE,Neuroprotection by inhibition of matrix metalloproteinase in a mouse model of intracerebral hemorrhage[J].Brain,2005,128(7):1622-1633.