從基質(zhì)金屬蛋白酶—3視角探索化纖系列方Ⅴ號方

摘要：基質(zhì)金屬蛋白酶-3屬于基質(zhì)分解素類基質(zhì)溶解素1，在基質(zhì)金屬蛋白酶家族中具有獨(dú)特的功能，它不僅可以降解多種蛋白底物，還有激活其他種類MMPs的作用，它是基質(zhì)金屬蛋白酶家族激活的共同途徑，因此在維持血管壁完整、保持血管彈性中起著很重要的作用。基質(zhì)金屬蛋白酶-3能促進(jìn)肺血管基底膜降解，參與肺血管重塑的全過程，在肺部疾病的發(fā)生中起著重要作用。從MMP-3角度揭示化纖方-Ⅴ號方與艾灸阻抑肺纖維化療效機(jī)理中的表達(dá)，是本課題的關(guān)鍵肺纖維化是國際醫(yī)學(xué)界關(guān)注度極高的一重大病種，中藥驗(yàn)方與艾灸在肺纖維化的防治上具有獨(dú)特優(yōu)勢。MMP-3在肺纖維化生物學(xué)機(jī)制的表達(dá)中至今國內(nèi)外文獻(xiàn)研究很少涉及，中醫(yī)藥和針灸的研究中更是沒有企及。本文整合前期研究優(yōu)勢及工作基礎(chǔ)，提出從基質(zhì)金屬蛋白酶-3視角探索 化纖方-Ⅴ號驗(yàn)方與艾灸防治肺纖維化效應(yīng)機(jī)制的假說，為今后肺纖維化在這一焦點(diǎn)的科學(xué)研究提供更廣泛的思路。

關(guān)鍵詞：基質(zhì)金屬蛋白酶-3；肺纖維化；化纖方-Ⅴ號驗(yàn)方；艾灸；生物學(xué)機(jī)制

肺纖維化是器官纖維化中最具代表性，最典型、最常發(fā)者，其病因復(fù)雜，很多肺系疾病均可導(dǎo)致，至少有150 種以上病因與之相關(guān)\"[1]。

1肺纖維化定義

肺纖維化（Pulmonary fibrosis，PF）是多種原因引起的以成纖維細(xì)胞增殖及大量細(xì)胞外基質(zhì)（ extracellular matrixc，ECM）聚集為主要特征的疾病，其病理特點(diǎn)是長期慢性肺部炎癥和肺泡壁持續(xù)損傷，ECM反復(fù)破壞、修復(fù)、重構(gòu)和膠原過度沉積。PF常隱襲起病，疾病早期表現(xiàn)為彌漫性肺泡炎，肺泡結(jié)構(gòu)破壞，肺泡上皮細(xì)胞和基底膜的損傷是肺間質(zhì)纖維化病理過程的特征性改變，隨著PF的發(fā)展，經(jīng)過數(shù)月至數(shù)年發(fā)展為呼吸衰竭，發(fā)病后平均存活時間為3.2～5年[2]。

2細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）

ECM指位于上皮或內(nèi)皮細(xì)胞下層，結(jié)締組織細(xì)胞周圍，為組織器官乃至整個機(jī)體的完整性提供力學(xué)支持和物理強(qiáng)度的物質(zhì)，它由膠原、蛋白多糖、彈性纖維、非膠原蛋白、糖蛋白等組成。其中膠原蛋白和蛋白多糖是基質(zhì)的主要成分，膠原構(gòu)成細(xì)胞間框架，這種ECM占機(jī)體容積的30%[3]。

3金屬蛋白酶/抑制劑在肺纖維化中的表達(dá)

現(xiàn)階段在PF發(fā)病機(jī)制探索中以基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases， MMPs）/基質(zhì)金屬蛋白酶抑制劑（tissue inhibitor of metalloproteinase，TIMPs）的作用最受人們重視。基質(zhì)金屬蛋白酶/抑制劑（MMPs/TIMPs）蛋白酶亦名蛋白水解酶或內(nèi)肽酶，因含有鋅或鈣離子，故名金屬蛋白酶，因主要作用于ECM，故名MMP，亦名基質(zhì)素 （matrixin），是一組對基質(zhì)有廣泛降解作用和調(diào)節(jié)基質(zhì)動態(tài)平衡的酶系大家族。MMP來源于巨噬細(xì)胞、單核細(xì)胞、TB淋巴細(xì)胞等，在基質(zhì)的破壞和降解中起重要作用，與腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移、關(guān)節(jié)炎、腎小球腎炎、肝和肺纖維化、腹膜炎、組織潰瘍、燒傷、椎間盤退變等疾病和正常組織的更新、吸收有密切的聯(lián)系。迄今發(fā)現(xiàn)28種MMPs，其結(jié)構(gòu)域、基因和基因表達(dá)三維空間都已探明。一種MMP至少能分解一種基質(zhì)成分。MMPs/TIMPs是影響ECM降解的最主要的一組酶系。是調(diào)節(jié)ECM合成和降解的主要酶類。

4基質(zhì)金屬蛋白酶-3（MMP-3）

MMP-3在PF發(fā)病機(jī)制的表達(dá)中至今國內(nèi)外文獻(xiàn)研究很少涉及，中醫(yī)藥和針灸的研究中更是沒有企及。MMP-3屬于基質(zhì)分解素類基質(zhì)溶解素1，主要底物Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅶ、Ⅹ型膠原，纖維連接蛋白（FN），成粘蛋白（LN）。在 MMPs家族中具有獨(dú)特的功能，它不僅可以降解纖維連接蛋白、層黏連蛋白、蛋白聚糖及Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅸ、Ⅹ、型膠原等多種底物，還有激活其他種類MMPs的作用，它是MMPs家族激活的共同途徑，因此在維持血管壁完整、保持血管彈性中起著很重要的作用。趙慶華等[4]認(rèn)為MMP3能促進(jìn)肺血管基底膜降解，參與肺血管重塑的全過程，在肺部疾病的發(fā)生中起著重要作用。MMP-3的主要抑制物為TIMP-1。同類的還有MMP-10、MMP-11。MMP-3與MMP-11之間的氨基酸殘基序列的同源性為40%，與MMP-10同源性高達(dá)79%。MMP-3與MMP-1、MMP-8主要以級聯(lián)放大方式被纖溶酶活化。纖溶酶可部分活化MMP-l和MMP-3，進(jìn)而導(dǎo)致MMPs的完全活化和超活化。MMP-3具有裂解蛋白多糖、FN、LN及Ⅳ、Ⅸ、Ⅹ型膠原等底物的功能，還具有降解彈性蛋白的作用和功能，還參與激活MMP-1和MMP-9蛋白酶前提的功能。主要來源于激活的結(jié)締組織[5]。MMP-3能夠受到多種蛋白酶的作用而得到激活。纖維蛋白酶（plasmin）、血漿血管舒緩素（plasma kalikrein）、胰蛋白酶（trypsin）、胃促胰酶（chymase）、組織蛋白酶G（cathepsin G）、中性粒細(xì)胞彈性蛋白酶（neutrophil elastase）及假單胞菌的彈性蛋白酶（pseudomonas elastase）都是激活MMP-3的蛋白酶類。是有蛋白質(zhì)中的序列決定的。在MMP-1的激活中MMP-3發(fā)揮著十分重要的作用。一般來講MMPs蛋白激活形式并不能裂解MMPs的末端肽序列。而MMP-3是一個例外，在MMP-9的激活過程中，不盡可以裂解末端肽序列，也參與MMP-9的最后一步激活。MMP-3可能是MMP-9最有效的激活劑。MMP-2和MMP-9的活化均發(fā)生于細(xì)胞表面。MMP-2被具有跨膜活性的MTI-MMP激活；而MMP-9則被纖溶酶和活化的MMP-3激活[6]。MMP-9包含1個富含脯氨酸的54氨基酸插入序列，與膠原V的α2鏈相似，是MMPs中分子量最大的酶。MMP-2和MMP-9是MMPs家族中2 種重要的酶類，這是由于大多數(shù)細(xì)胞外基質(zhì)中都含有Ⅳ型膠原，而這2種酶是MMPs家族中降解Ⅳ型膠原的主要酶類。TGF-β可使mmp-3表達(dá)減少.導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)沉積。Swiderski發(fā)現(xiàn)，博萊霉素誘導(dǎo)的鼠肺纖維化模型中MMP-2和巨噬細(xì)胞金屬彈性蛋白酶（MME）表達(dá)上調(diào)，而MMP-3、MMP-9和間質(zhì)膠原酶無上調(diào)的表現(xiàn)。MMPs之間的不協(xié)調(diào)變化也引起纖維化，其原因可能在于，雖然MMP-2和MME表達(dá)上調(diào)，而其他MMPs的活性不變或下調(diào)，加上TIMPs的增強(qiáng)，最終膠原等ECM成分的降解仍然是減弱的，病變向著纖維化方向發(fā)展。由上可見基質(zhì)金屬蛋白酶及其抑制劑（MMPs/TIMPs）的動態(tài)失衡由其是MMP-3在肺纖維化的生物學(xué)機(jī)制表達(dá)中有著重要的作用。

5已有的成果

隨著發(fā)病率、死亡率的不斷上升，PF研究已成為世界關(guān)注的熱點(diǎn)。探討PF的發(fā)病機(jī)制，為科研提出新的研究思路，為臨床治療提供更為充分的實(shí)驗(yàn)依據(jù)，已成當(dāng)務(wù)之急，

以本課題主研人員為首的團(tuán)隊(duì)從歷代文獻(xiàn)及針灸和藥物方面對本病做了大量的實(shí)驗(yàn)研究。10年來開展了一系列的動物實(shí)驗(yàn)研究，團(tuán)隊(duì)不僅研究了多種中藥驗(yàn)方、多種針灸療法（但以艾灸為主）干預(yù)實(shí)驗(yàn)大鼠PF的效應(yīng)，以及其與一系列關(guān)鍵細(xì)胞因子如TGF-β、TNF-α、IFN-γ、IL-2、IL-12、IL-4、IL-5、PDGF等的復(fù)雜關(guān)系，還檢測了其中一些關(guān)鍵的信號蛋白，做了不少探索其生物學(xué)機(jī)制的工作。其結(jié)果充分證實(shí)了灸藥結(jié)合療法對肺纖維化有一定的阻逆作用。該法優(yōu)勢在于：早期介入，綜合持久、長期治療，副作用小，療效確切，具有一定阻逆肺纖維化的作用。其作用機(jī)理：艾灸與藥物結(jié)合對疾病的局部與機(jī)體的整體性調(diào)節(jié)雙向結(jié)合，通過調(diào)整機(jī)體免疫功能，激發(fā)機(jī)體組織潛在的自我修復(fù)能力，促進(jìn)肺部慢性炎癥的改善，改善肺功能，并可調(diào)節(jié)Ⅰ/Ⅱ細(xì)胞因子、影響TGF-β、IFN-γ、TNF-α、PDGF、EMT等相關(guān)指標(biāo)，從而抑制PF的發(fā)展。

至今尚未對非常重要的MMPs等指標(biāo)進(jìn)行過檢測與探討。本題即著眼艾灸、化纖Ⅴ號方以及兩者配合的多重療效進(jìn)行探究，并從灸、藥干預(yù)MMP-3機(jī)制這一新的研究視角，在團(tuán)隊(duì)10多年的工作基礎(chǔ)上，進(jìn)一步深入挖掘其生物學(xué)機(jī)制。

6展望

目前，本課題已在科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究中。 我相信通過從MMPs-3方面對PF生物學(xué)機(jī)理的闡述。在整合近10年來的努力成果，對PF的生物學(xué)機(jī)制挖掘一定會更上一個臺階，同時對指導(dǎo)中醫(yī)藥在PF的預(yù)防和阻逆提供一定的方法和有力證據(jù)，為今后的PF的科學(xué)研究提供更廣泛的思路。

參考文獻(xiàn)：

[1]高春芳，陸倫根，洪微，等.纖維化疾病的基礎(chǔ)和臨床[M].上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2004： 460.

[2]朱元玨，陳文彬.呼吸病學(xué)[M].北京：人民衛(wèi)生出版社，2003：1071-1081.

[3]張?zhí)烀瘢|(zhì)金屬蛋白酶與呼吸系統(tǒng)疾病關(guān)系的研究進(jìn)展[J].醫(yī)藥導(dǎo)報(bào)，2007，26（3）：223-226.

[4]趙慶華，元建洪，孫巧玲，等.白細(xì)胞介素1對骨關(guān)節(jié)炎軟骨細(xì)胞基質(zhì)金屬蛋白酶阻滯劑1基因表達(dá)的影響[J].中國臨床康復(fù)，2002，8（20）：4020-4022.

[5]高春芳，陸倫根，纖維化的基礎(chǔ)與臨床[M].上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2004：62.

[6]崔紅燕，基質(zhì)金屬蛋白酶與肝纖維化的研究進(jìn)展[J].國外醫(yī)學(xué)，2003，23（1）：38.

編輯/張燕