MMP-9與腦出血相關研究

黃 瑋

（甘肅省第三人民醫院，甘肅 蘭州 730000）

基質金屬蛋白酶（Matrix metalloid proteinases，MMPs）到目前為止已發現20余種，是一組能參與降解全身各組織細胞外基質（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正常降解的元兇，尤其是近年來的研究表明，MMP-9容易誘發多種腦血管疾病，尤其是與腦出血有密切關。筆者結合工作實際進行了大量研究，現將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

基質金屬蛋白酶在正常人體胚胎發育、組織塑形、血管發生等方面有著重要作用。出現異常的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移。其酶原相對的分子質量為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量較輕，僅83KD，作用于Ⅳ型膠原、V型膠原、明膠、彈性蛋白等。總體來說，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，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，例如小膠質細胞、星形細胞、內皮細胞等，且常在中性環境中和鈣離子參與時發揮活性。

1.3 MMP-9表達的調節

MMP-9表達的調控可以大致分為3個水平：

1.3.1 轉錄調控

在轉錄過程中，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基因促進其轉錄的。

1.3.2 酶原活化調控和蛋白水解酶活性抑制的調控

金屬蛋白酶組織抑制因子調節蛋白水解酶活性是MMP-9調節的一個重要方面，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在人體內的分泌狀態基本平衡，二者相互牽制，維護人體正常狀態。醫學研究已發現，在人體內有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，MMP-9基礎表達水平較低，MMP-9是小膠質細胞在炎性因子存在下受刺激而產生的。當腦部出現出血癥狀時，促進MMP-9表達的一列鏈條開始產生作用。首先，是機體的結構、代謝、機能方面發生一系列改變，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、神經元、內皮細胞和膠質細胞收到刺激，從而激活MMPs系統，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得到大鼠腦出血可能是誘發腦組織內合成內源性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以及中樞神經系統的小膠質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現，當把抑制劑GM6001給予位于血管內皮細胞和神經細胞的活性酶MMP-9時，MMP-9的活性得到明顯抑制，其中性粒細胞浸潤減低，自由基釋放數量減少，腦水腫癥狀明顯減輕，瀕死的神經細胞得到挽救，神經功能得到明顯改善。

3 MMP-9對腦部損傷的致病機制

3.1 引發腦部水腫

腦出血較為常見的繼發性損傷是引發腦部產生水腫，這種繼發性傷害在腦出血的急性期和亞急性期均有出現，其產生機制可能與出血后在出血點周圍有缺氧或者缺血現象，并且伴有局部炎癥或其它細胞因子相關。相關的研究發現，“MMP-9定位于神經元、血管內皮細胞及膠質細胞。其中內源性MMP-9來自星形膠質細胞和小膠質細胞，外源性MMP-9來自內皮細胞、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成物基膜，主要由Ⅳ型膠原、層粘連蛋白和纖粘連蛋白等構成，這3者正是MMP-9的作用底物。MMP-9活性一旦被激發，就會引起細胞外基質成分降解，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，繼而誘發神經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細胞，由于其本身可表達MMP-9，進而促成MMP-9表達上調。腦出血還可以引起的全身炎性反應，使周圍循環系統的炎性因子調節MMP-9基因啟動子的F-KB，AP-1，SP-1等多種核因子結合位點，從而使MMP-9表達上調，血清MMP-9表達升高。

3.3 誘導神經細胞變性死亡

層粘連蛋白，存在于血腦屏障基質和在腦實質內，是神經細胞生存信號的傳導者。當腦部損害發生時，MMP-9的活性增強，進而導致是阻止神經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構遭到破壞，很有可能破壞腦實質內的細胞一基質間的相互作用，進而把神經細胞推近死亡的邊緣，

3.4 脫髓鞘

髓鞘堿性蛋白（Myelin basic protein，MBP）在中樞神經系統內由少突膠質細胞分泌，是構成髓鞘的主要成分。當腦損傷發生后，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生。②使用干擾素β1b：Campbell IL等[3]發現干擾素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現，七葉皂苷鈉能減少和MMP-9MRNA和蛋白表達陽性的染色細胞數量，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存在著量效關系。④使用地塞米松：Harkness Harkness KA等經過大量的實驗研究證實，地塞米松具有抑制中樞神經系統血管內皮細胞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現，阿托伐他汀可以降低血清中MMP-2、MMP-9水平，有效促進神經功能恢復，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.