基質金屬蛋白酶-2與2型糖尿病大血管病變的研究進展

王海嬌 李麗疆 宋漢君 (佳木斯大學附屬第一醫院內分泌科，黑龍江 佳木斯 54003)

基質金屬蛋白酶(MMPs)是一類與降解細胞外基質(ECM)有關的蛋白水解酶家族，參與2型糖尿病(T2DM)大血管病變的發生、發展。作為家族中重要的一員，MMP-2表達及作用廣泛，對其研究也越來越深入。糖尿病大血管病變的病變基礎均為動脈粥樣硬化(AS)。導致AS形成和發展的因素很多，多項研究指出，MMPs在其中發揮重要的作用。本文就近年來國內外的相關研究展開綜述。

1 MMP-2概述

1.1 MMPs MMPs家族是一類活性依賴于鋅離子和鈣離子的蛋白水解酶家族，主要的生理作用是降解ECM。MMPs主要由巨噬細胞、平滑肌細胞(SMCs)、中性粒細胞等產生。在生理狀態下參與胚胎、新生血管的形成及傷口的愈合;在病理狀態下參與組織重構、惡性腫瘤轉移、AS等病理進程〔1〕。MMPs可有效降解血管基質膠原，一方面可使血管的致密性減少，向外擴張阻力減少;另一方面為SMCs遷移清掃道路;同時MMPs還可能參與SMCs基因型轉換及降解血管彈性蛋白酶作用。因此，MMPs在血管重構過程中發揮核心作用。

MMPs活性的調節主要通過轉錄水平的調控、酶原激活的調控及激活后內源性抑制劑對其活性的調控。現已發現的MMPs的天然抑制劑有兩大類:一類是 MMPs組織抑制物(TIMPs)，在生理狀態下，MMPs與TIMPs之間保持著動態平衡，協調ECM降解與重建，維持組織結構的完整和內環境的穩定;另一類是MMPs的血漿抑制劑α-2巨球蛋白。

1.2 MMP-2的作用 MMP-2又稱明膠酶A，主要參與分解Ⅳ型、Ⅴ型和Ⅵ膠原蛋白及纖連蛋白和彈性蛋白。MMP-2通過作用于血管SMCs有效降解血管基質膠原參與血管重構，對于新生血管的形成是必不可少的。MMP-2還可調節和釋放血管活性因子，介導血管新生，在AS發生、發展及斑塊的不穩定性中發揮重要作用。動脈粥樣斑塊破裂時，MMP-2并不最先參與，當膠原已經被分解為一些片段以后，MMP-2再進一步地降解這些片段。盡管有許多種MMPs都參與不穩定性斑塊的破裂，但是MMP-2以其分布及降解底物的廣泛性，一直都是學者們研究的熱點。

2 MMP-2與糖尿病大血管病變

正常情況下，動脈壁上ECM的合成與分解處于相對平衡，成分也相對穩定，各種細胞并不產生活性的MMPs。當內皮細胞受損后，氧化和炎癥損傷反應可使受損部位的內皮細胞及其黏附的血小板、淋巴細胞等合成并釋放多種細胞因子，進而作用于血管SMCs、單核/巨噬細胞，誘導 MMP-2、MMP-3等的表達，參與多種細胞反應。MMPs的產生增加，使ECM合成與分解間的相對平衡被打破，導致并加速AS形成。

研究發現，從AS患者的粥樣斑塊中可以檢測到活性MMPs，并發現病變部位的MMPs表達增強、基質降解活性明顯增高。粥樣硬化斑塊內聚集的大量巨噬細胞在氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)的刺激下，過度分泌MMPs，降解纖維帽內的膠原，導致纖維帽變薄、破損，是斑塊破裂的重要機制，這在AS的發生、發展中起關鍵作用。就T2DM患者而言，單純高血糖狀態即可誘導血管內皮細胞合成MMP-2，Ho等〔2〕以33 mmol/L濃度的高糖培養人臍靜脈內皮細胞，通過Western印跡發現MMP-2酶原蛋白表達增加，明膠酶譜法測定MMP-2的活性形式增加，同時發現TIMP-2的蛋白表達下降。高表達的MMP-2過度降解ECM，使SMCs由中膜遷移至內膜，并使SMCs從收縮型向合成型轉換。大量SMCs失去了收縮功能，不僅吞噬脂質成為泡沫細胞，在泡沫化過程中還分泌大量MMP-2、MMP-9降解ECM，同時其分泌的多種細胞因子通過調節自身和其他細胞也促進MMP-2的分泌，它們相互影響，進一步促進SMCs的遷移，致血管內膜增厚，管腔丟失。促進AS的發生。

楊曉等〔3〕研究發現，MMP-2濃度升高后，大鼠頸總動脈出現血管SMCs增生，此時處于AS的早期階段，如果MMP-2濃度進一步升高，則可能會出現較嚴重的動脈硬化，因此認為及早對MMPs進行干預對延緩AS意義重大。眾多研究表明MMPs在T2DM高血糖狀態下表達增加，但也有文獻報道，T2DM狀態下MMP-2表達下降。由于體內MMPs的調節受多因素、多層次的影響，高血糖的代謝環境，使其表達更具復雜性，因此，MMPs的變化并不一致，影響其激活因素及其具體作用機制還需進一步研究。

3 MMP-2與抵抗素

抵抗素可引起血管SMCs的增殖及遷移，這在AS的形成和發展中起著關鍵性作用。研究人員利用不同濃度的抵抗素孵育人血管SMCs，通過細胞刮擦傷試驗發現抵抗素在SMCs遷移中起到趨化因子的作用〔3〕。SMCs從中膜遷移至內膜，需要穿過以Ⅳ型膠原蛋白為主的內皮基底膜，作為Ⅳ型膠原蛋白的主要分解酶，MMP-2在此過程中發揮重要作用。由此推測抵抗素對SMCs的作用及進一步導致血管壁的損傷與激活MMP-2有關。

MMPs通過促進內皮細胞遷移、毛細血管基底膜破裂和細胞外周纖維蛋白溶解發揮血管生成作用;ERK1/2激酶抑制劑可減少內皮細胞微血管發生，絲裂原活化蛋白激酶(p38 MAPK)抑制劑能阻止肌動蛋白重組和細胞遷移。ERK1/2、p38 MAPK信號通路在血管發生中發揮重要作用。最新研究發現，人抵抗素分子通過上調內皮細胞血管內皮生長因子(VEGF)、VEGF受體和 MMPs的表達，下調 TIMP-1和 TIMP-2的表達〔4，5〕，激活ERK1/2和p38途徑的磷酸化作用，促進內皮細胞增殖、遷移并刺激毛細血管形成。

抵抗素還可通過激活核轉錄因子(NF-κB)誘發單核-巨噬細胞和內皮細胞的炎癥反應，而對氧化應激敏感的NF-κB等多種細胞因子的激活可以啟動MMPs的基因轉錄。NF-κB的活化后可與MMP-2啟動子上的κB序列結合，使其 MMP-2表達上調。抵抗素是否通過激活 NF-κB途徑直接或間接影響MMP-2的表達仍有待研究。

T2DM患者暴露于高糖環境下，機體氧化應激反應加劇，一些細胞適應能力受損，炎性因子釋放，多種因素綜合作用誘導MMPs的高表達。T2DM的一系列代謝異常引起的各種病理生理狀態均提示抵抗素與MMP-2密切相關。

AS是T2DM大血管病變的基礎病變，有研究者認為AS主要風險度和ECM生物指標濃度密切相關，臨床已把ECM作為AS的靶向治療〔6〕。隨著對MMPs與T2DM及其與T2DM大血管病變關系的研究，抑制MMPs的生成，改善ECM，重建其相對平衡已成為T2DM大血管病變防治研究的方向之一。動物實驗已證實，人工合成的MMPs抑制劑能夠減少內膜增生和血管內縮性重構，因此外源性MMPs抑制藥物也許可作為未來AS病變潛在的治療措施。

Haffner等〔7〕對T2DM患者予以26 w隨機、雙盲、安慰劑及羅格列酮治療對照研究后，發現羅格列酮可明顯降低血MMP-9(P＜0.01)。因此認為，應用PPARγ激動劑可改善T2DM的代謝紊亂，抑制MMPs活性。同樣，也有研究證明，予PPARγ激動劑噻唑烷二酮類藥物可以減少抵抗素的表達和分泌。抵抗素與MMPs的關系及其相互影響機制還需進一步研究。

4 小結

T2DM大血管病變的發生涉及炎性反應、胰島素抵抗、高糖毒性、高脂毒性、氧化應激等諸多機制，眾多因素錯綜復雜，其中抵抗素、MMP-2無疑在其中發揮重要作用。對它們在人體的實驗研究尚需進一步深入。T2DM大血管病變發生機制復雜，嚴格的血糖控制明顯減少了微血管病變，對大血管病變卻只起到了邊緣性的影響。因此，對T2DM大血管病變實施早期干預，減少遠期并發癥意義深遠。在此后的研究中，針對抵抗素、MMP-2的抑制劑將成為新的治療靶點，也將為T2DM大血管病變的研究及防治提供新的方向。

1 Dumont O，Loufrani L，Henrion D.Key role of the NO-pathway and matrix metalloprotease-9 in high blood flow-induced remodeling of rat resistance arteries〔J〕.Arterioscler Thromb Vasc Biol，2007;27(2):317-24.

2 Ho FM，liu SH，Lin WW，et al.Opposite effects of high glucose on MMP-2 and TIMP-2 in human endothelial cells〔J〕.J Cell Biochem，2007;101(2):422-50.

3 楊 曉.高同型半胱氨酸血癥大鼠MMP-2及MMP-3的表達〔D〕.山西醫科大學第一臨床學院，2010.

4 Mu H，Ohashi R，Yan S，et al.Adipokine resistin promotes in vitro angiogenesis of human endothelial cells〔J〕.Cardiovasc Res，2006;70(1):146-57.

5 Di Simone N，Di Nicuolo F，Sanguinetti M，et al.Resistin regulates human choriocarcinoma cell invasive behavior and endothelial cell angiogenic processes〔J〕.J Endocrinaol，2006;189(3):691-9.

6 Olszynski K，Zimoska M.Structure and function of matrix metalloproteinases〔J〕.Postepy Biochem，2009;55(1):76-84.

7 Haffner SM，Greenberg AS，Weston WM，et al.Effect of rosiglitazone treatment on nontraditional markers of cardiovascular disease in patients with type 2 diabetes mellitus〔J〕.Circulation，2002;106:679-84.