基質金屬蛋白酶的基因多態性與腹主動脈瘤關聯的研究進展

左尚維，郭 偉

解放軍總醫院 血管外科，北京 100853

基質金屬蛋白酶的基因多態性與腹主動脈瘤關聯的研究進展

左尚維，郭 偉

解放軍總醫院 血管外科，北京 100853

腹主動脈瘤是一種受遺傳與環境因素共同影響的復雜疾病，基質金屬蛋白酶家族(matrix metalloproteinases, MMPs)是腹主動脈瘤壁細胞外基質破壞的關鍵因素之一。本文回顧了MMPs在腹主動脈瘤發生過程中的作用機制和既往MMPs基因多態性位點與腹主動脈瘤的關系。分析表明，MMPs家族多種蛋白在腹主動脈瘤的病理過程中具有重要作用；MMP2、MMP3、MMP9等多個基因的多態性位點與腹主動脈瘤的發生有關。

腹主動脈瘤；單核苷酸多態性；基質金屬蛋白酶

腹主動脈瘤(abdominal aortic aneurysm，AAA)是腹主動脈發生永久性、節段性的擴張，是受遺傳與環境因素共同影響的復雜性疾病。美國大型篩檢研究估計，18 ～ 85歲人群AAA患病率約為1.4%[1]。腹主動脈瘤患者最大的風險是瘤體破裂，破裂后的死亡率可達80% ～ 90%[2-3]。動脈瘤壁組織能夠觀察到的典型病理改變包括慢性透壁性炎癥、細胞外基質破壞性重構、血管平滑肌細胞凋亡等，其中動脈瘤壁的細胞外基質的破壞是其關鍵機制之一，與此機制聯系最緊密的是基質金屬蛋白酶家族(matrix metalloproteinases，MMPs)[4]。MMPs是一系列對細胞外基質各種成分有降解作用的酶類，其可以降解腹主動脈壁組織中的膠原及彈力蛋白成分，造成動脈壁重塑，進而使動脈壁逐漸擴張形成動脈瘤。本文主要介紹MMPs在AAA發生過程中的作用機制，并綜述既往MMPs基因多態性位點與AAA的關聯研究。

1 MMPs在腹主動脈瘤病程中的作用

MMPs是一類包含鋅離子的內源性蛋白水解酶，目前已發現20多種，根據其生物學功能將其分為6類：明膠酶(MMP2、MMP9)、膠原酶(MMP1、MMP8、MMP13、MMP18)、基質溶解素(MMP3，MMP10)、基質分解素(MMP7，MMP11，MMP26)、膜型MMP(MMP14 ～ MMP17、MMP24、MMP25)以及其他種類。目前MMPs家族中已知與AAA關系較密切的有MMP2、MMP3、MMP9等。

主動脈壁中的MMPs主要來源于巨噬細胞、單核細胞及中層平滑肌細胞，參與多種生理過程，包括傷口愈合、組織重構等[5-6]。生理情況下MMPs可在動脈血流量增加的情況下濃度增高，從而降解動脈壁基質，最終增加動脈直徑和擴張性[7]。MMPs的生物學功能可被組織型基質金屬蛋白酶抑制物(tissue inhibitors of metalloproteinases，TIMPs)抑制，MMPs與TIMPs通常處于平衡狀態，確保細胞外基質降解與增殖的平衡。但在病理情況下，一旦MMPs與TIMPs間的平衡被打破，MMPs水平增高并持續作用于動脈壁，細胞外基質降解速度將大于修復速度，動脈壁發生重構，在血流的沖擊下逐漸擴張直至形成動脈瘤[7]。另有實驗證實，MMPs和TIMPs在動脈瘤壁組織中處于失衡狀態[8]。早在1991年，Vine等[9-13]發現明膠酶、膠原酶及基質溶解素等在主動脈瘤瘤壁組織中水平升高。另外MMPs在不同直徑的動脈壁組織的表達水平存在差異，提示MMPs的過量表達可能對腹主動脈直徑的增加有促進作用[14-15]。除動脈瘤壁組織外，研究者同樣發現外周血MMP水平也與AAA的發生及發展存在關聯[16-18]。由此可見，各種不同來源細胞分泌的MMPs在腹主動脈瘤的發生、發展乃至最后的破裂中起重要作用。

2 MMP基因的單核苷酸多態性與AAA

單核苷酸多態性(single nucleotide polymorphism，SNP)主要是指在基因水平上由單個核苷酸的變異所引起的DNA序列多態性，是人類可遺傳的變異中最常見的一種。由于在蛋白質和mRNA水平上MMPs與AAA具有明確的相關性，近年來隨著候選基因策略的完善和全基因組關聯研究(genome wide association studies，GWAS)技術的興起，MMPs與腹主動脈瘤的關聯已上升到了基因水平，多個MMPs的多態性位點與腹主動脈瘤的關聯性研究已開展。MMPs家族的多個基因均有涉及，大部分研究針對MMP2、MMP3、MMP9等基因。

2.1 MMP2 MMP2基因位于染色體16q13區域，近年來MMP2基因多態性位點與AAA的關聯受到較多關注(表1)。既往多針對MMP2 -1306C/T(rs243865)位點進行研究，其位于MMP2編碼基因的啟動子區域。基礎研究發現，rs243865-T等位基因會使啟動子活性大大降低，從而影響MMP2表達水平[19]。流行病學研究方面，Saracini等[20]發現此位點與腹主動脈瘤的發生存在相關性，rs243865-T等位基因能夠減小AAA發生風險(adjusted OR=0.55，95% CI：0.34 ～ 0.85)。然而Smallwood等[21]在澳大利亞人群中的研究并未發現rs243865多態性與AAA的發生存在相關性。英國針對腹主動脈瘤擴張進行了遺傳流行病學研究，未發現此位點與腹主動脈瘤的擴張率具有相關性[22]。有關MMP2基因的其他多態性位點與腹主動脈瘤的關聯性研究，均未獲得突破性發現。2005年Hinterseher等[23]研究了MMP2啟動子及全外顯子區域18個多態性位點與AAA的關聯，但并未獲得陽性結果。因此目前有關MMP2的基因多態性位點與腹主動脈瘤的關聯尚無一致結論，需要繼續進行大樣本的深入研究。

2.2 MMP3 MMP3基因位于染色體11q22.3。其啟動子區域5A/6A序列，是近年來被重點關注的位點(表2)。很早就有學者發現MMP3啟動子區5A/6A序列與動脈硬化的進展速度相關，且其和MMP3基因的轉錄速度相關[25]。此外MMP3 5A/6A序列還和冠心病等多種血管疾病的發生、轉歸具有相關性[26]。自1999年起，多位學者開始進行該位點和AAA的關聯性研究。Deguara等[27]在英國人群中發現此位點與AAA有顯著的相關性(OR=1.32，95% CI：1.09 ～ 1.61)，且5A序列攜帶者的動脈壁MMP3含量較對照高。Saracini等[20]和Saratzis等[28]分別在意大利和希臘人群中也獲得了類似的結果。然而Yoon等[29]在芬蘭人群中雖然發現AAA患者中5A序列攜帶率高于對照組，但結果無統計學意義(P=0.06)。既往Meta分析發現MMP3 5A/6A是AAA的易感基因位點[30]。

表1 MMP2基因多態性位點與AAA的關聯性研究

表2 MMP3基因多態性5A/6A位點與AAA的關聯性研究

表3 MMP9基因多態性位點與AAA的關聯性研究

2.3 MMP9 MMP9基因位于人類染色體20q11.2-13.1區域，多個研究針對該基因的(CA)n和-1562 C/T (rs3918242)位點展開了較為深入的研究(表3)。(CA)n是位于其第一個外顯子前131到90個堿基對位置出現的重復序列，重復數介于14 ～ 27，但既往研究并未發現(CA)n與AAA有相關性[29,31]。MMP9 -1562 C/T (rs3918242)位點位于MMP9啟動子區域，基礎性研究發現該多態性位點可能與MMP9基因mRNA轉錄水平有關[32]。Jones等[33]在新西蘭人群中發現-1562 C/T與AAA的發生具有相關性(OR=2.41，95% CI：1.44 ～4.02)，但其他針對該位點的研究均無陽性結果[20,22,24,31]。目前Meta分析結果尚不能證實MMP9-1562T等位基因為腹主動脈瘤的易感基因，有待于在大樣本中進一步探討[29]。

3 國內研究現狀

我國大陸地區腹主動脈瘤與MMP相關性研究已有一定基礎，研究主要集中在動物實驗、體外實驗方面，以人群為基礎的遺傳流行病學研究較少。我國絕大多數研究均著眼于蛋白質水平，但亦有部分研究已逐漸深入。陳峰等[34]研究了實驗性動脈瘤瘤壁MMP2和MMP9的蛋白質水平和mRNA水平，并發現其與AAA相關。王曰偉等[35]研究了人腹主動脈瘤組織中的MMP2、MMP9的表達數量和位置，且發現MMP-2與AAA的形成及早期擴張密切相關，MMP-9與AAA的持續擴張及破裂密切相關。然而仍沒有基于中國大陸人群的MMPs基因多態性研究，此方面仍屬空白。

4 結語

MMPs家族多種蛋白在腹主動脈瘤的病理過程中具有重要作用；MMP2、MMP3、MMP9等多個基因的多態性位點與腹主動脈瘤的發生有關。然而現有大多數遺傳流行病學研究人群為高加索人種，對中國人群尚沒有相應研究，此方面空白亟待填補。

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Relationship between matrix metalloproteinases gene polymorphisms and abdominal aortic aneurysm

ZUO Shang-wei, GUO Wei
Department of Vascular and Endovascular Surgery, Chinese PLA General Hospital, Beijing 100853, China

GUO Wei. Email: pla301dml@vip.sina.com

Abdominal aortic aneurysm is a complex disease affected by genetic and environmental factors. Matrix metalloproteinases (MMPs) is one of the key factors of the aorta wall extracellular matrix degeneration. This article reviews the mechanism of MMPs in abdominal aortic aneurysm progression and the relationship between MMPs gene polymorphisms and abdominal aortic aneurysm. Analysis shows that the MMPs family proteins play an important role in the pathology process of abdominal aortic aneurysm. MMP2, 3, 9 gene polymorphisms are associated with the occurrence of abdominal aortic aneurysm.

abdominal aortic aneurysm; single nucleotide polymorphisms; matrix metalloproteinases

R 543

A

2095-5227(2014)12-1278-04

10.3969/j.issn.2095-5227.2014.12.029

時間：2014-09-12 11:06

http://www.cnki.net/kcms/detail/11.3275.R.20140929.1712.003.html

2014-08-06

全軍醫藥衛生科研項目(09BJZ04)

Supported by the Project of Medicine and Health Science Research of Chinese PLA(09BJZ04)

左尚維，男，在讀博士。研究方向：血管外科。Email: lksybzsw@hotmail.com

郭偉，男，碩士，主任醫師，博士生導師。Email: pla301dml@vip.sina.com