血清基質金屬蛋白酶及其抑制劑與肥胖兒童左心室功能的關系

藍俊偉，蘭菊紅，蘭文勝，劉晟，潛麗俊

（麗水市中心醫院 兒科，浙江 麗水 323000）

近年肥胖兒童逐漸增多。肥胖會影響人群心臟結構，降低心臟舒張及收縮功能，增加心肌重量，同時肥胖可合并血糖、血脂、胰島素等代謝紊亂，是心血管疾病的重要危險因素。而血清基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）是一組能特異地降解細胞外基質（extracellar matrix，ECM）成分的Zn2+依賴的酶家族，是組織重塑過程中心臟基質降解的主要因素，血清基質金屬蛋白酶抑制劑（matrix metalloproteinases inhibitor，TIMPs）是近年發現抑制MMPs活性的一組多功能因子家族，它們之間的動態平衡對于保持心血管系統的完整性起著重要的作用[1]。雖然有研究發現心力衰竭、先天性心臟病等患兒存在MMPs及TIMPs的改變[2-3]，但到目前為止仍只有很少的證據顯示它們在肥胖兒童中的作用。本研究在于了解學齡期肥胖兒童MMPs及TIMPs改變情況，觀察肥胖兒童左心結構和功能改變情況以及與MMPs的相關性，以新的角度進一步研究了解肥胖兒童心臟重塑的發病機制，以認識兒童肥胖的危害性。

1 資料和方法

1.1 一般資料 選取2012年6月至2013年6月來我院診療的學齡期肥胖兒童30例，其中男15例，女15例，年齡5～14歲，中位年齡8歲。納入標準：選擇體質量指數（BMI）在同年齡、同性別第95百分位數或以上的兒童為肥胖組；選擇同期30例正常兒童為對照組，其中男15例，女15例，年齡5～13歲，中位年齡7.5歲。2組的性別、年齡等差異無統計學意義，具有可比性。所有對象均無先天性遺傳性疾病、代謝性疾病及神經內分泌疾病，家屬均簽署知情同意書。

1.2 方法 所有觀察者均隔夜禁食12 h，于次日清晨8時排空小便，脫鞋帽，穿單衣，測量身高、體質量，連續3次取其平均值，計算BMI=體質量（kg）/身高2（m2），測收縮壓、舒張壓。晨起仰臥、靜息狀態下抽肘靜脈血3 mL，加入含抑肽酶和EDTA抗凝管中，30 min內以3 000 r/min離心10 min，分裝血清，-70 ℃冰凍保存，成批待測。采用全自動生化儀檢測血清總膽固醇（TC）、甘油三酯（TG）、高密度脂蛋白膽固醇（HDL-C）及低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）。采用葡萄糖氧化酶法測空腹血糖（FPG）。使用美國伯樂公司生產的550型酶標儀采用酶標多克隆抗體夾心法測定血清MMP-8、MMP-9及TIMP-1的濃度，由專業檢測員嚴格按試劑規定方式操作。按照美國心臟彩色多譜勒超聲描記學會標準測定左室舒張末期內徑（LVEDD）、左室收縮末期內徑（LVESD）、左室后壁厚度（LVPWT）、室間隔厚度（IVST）。用Simpson法測量左室射血分數（LVEF）、左室短軸縮短分數（LVFS），測值取3次心動周期的平均值。

1.3 統計學處理方法 采用SPSS16.0統計軟件進行統計學處理。計量數據采用 ±s表示，使用數據庫系統進行數據的篩選和分析。正態分布的組間比較采用t檢驗，非正態分布的組間比較采用秩和檢驗，血清MMPs濃度與超聲心動圖指標的相關性檢驗采用Pearson檢驗。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 基本實驗數據的比較 肥胖組BMI、TC、HDLC、收縮壓、舒張壓、FPG明顯高于對照組（P＜0.05），具體見表1。

2.2 2組血清MMPs與TIMP的比較 肥胖組血清MMP-8、MMP-9濃度顯著高于對照組，相反肥胖組兒童血清TIMP-1顯著低于對照組，肥胖組MMPs/TIMP比值顯著高于對照組，各組間差異均有統計學意義（P＜0.05），同組男女之間MMPs及TIMP濃度差異無統計學意義（P＞0.05）。見表2。

表1 2組基本實驗數據的對比（n=30， ±s）

表2 2組血清MMPs與TIMP對比的結果（n=30）

2.3 左心室超聲心動圖指標的比較 肥胖組LVEDD、LVESD、LVPWT、IVST均明顯高于對照組，差異均有統計學意義（P＜0.05）。2組間LVEF、LVFS差異無統計學意義（P＞0.05）。見表3。

2.4 血清MMP-8、MMP-9與心臟超聲心動圖功能指標的相關性分析 肥胖組MMP-8、MMP-9與左心功能指標呈現正相關（均P＜0.05）。見表4。

表3 2組兒童左心室超聲心動圖指標的比較（n=30，±s）

表4 肥胖組血清MMPs與心臟超聲心動圖功能指標的相關性分析

3 討論

MMP-8又稱中性粒細胞膠原酶，由中性粒細胞和內皮細胞產生，它涉及膠原的降解，可引起動脈粥樣硬化斑塊的不穩定性[4]。最近兩項大型研究發現MMP-8的濃度與冠狀動脈病變的嚴重性[5]及頸動脈斑塊的進展呈正相關[6]；越來越多的證據表明MMP-8與慢性炎癥性疾病及心血管疾病密切相關[7]，代謝綜合征合并心血管疾病的患者MMP-8是顯著升高的[8]。我們的研究發現肥胖組與對照組相比，MMP-8/TIMP-1的比值在肥胖組是升高的，指出MMP-8在肥胖兒童中的內在活性。雖然有研究[9]發現在亞臨床的動脈粥樣硬化患者中，MMP-8濃度（而不是TIMP-1的濃度）升高可以預測其中并發最嚴重的心血管疾病。本研究中血清MMP-8濃度亦升高，并顯示肥胖增加了心血管疾病的發病危險，與上述研究支持同一個觀點。至于在肥胖人群中MMP-8是否可以作為心血管疾病早期診斷的預測因子以及MMP-8/TIMP-1的比值相對于MMP-8的單獨活性是否可能是更好的預測因子將是我們進一步研究的方向。

MMPs作為ECM的重要酶解系統，在脂肪組織的擴張與重塑中起到了重要的作用[10]。MMP-9主要來源于脂肪組織中的基質血管組分[11-12]，而基質血管主要由未成熟的脂肪細胞、巨噬細胞、內皮細胞等組成；未成熟的脂肪細胞比誘導分化成熟的脂肪細胞釋放更高水平的MMP-9，表明MMP-9在脂肪組織的擴張與重塑中起到了重要的作用。Unal等[13]在成人肥胖的研究中發現MMP-9是心血管疾病的標志，它的水平與BMI呈正相關，而與胰島素的敏感性呈負相關。雖然Goldberg等[14]指出TIMP-1是MMP-9的主要預測因子，Martinez等[15]、Glowinska-Olszewska等[16]發現MMP-9及TIMP-1在合并高血壓的肥胖兒童中是升高的，但在單純性肥胖兒童中，目前暫無依據表明他們之間的相關性。我們的研究發現肥胖兒童血清MMP-9顯著升高，且MMP-9/TIMP-1顯著升高，差異均有統計學意義（P＜0.05），表明肥胖增加了兒童心血管疾病的危險因素。目前關于MMP-9涉及脂肪細胞分化的研究，Bouloumie等[17]提供了第一個研究成果：人類的脂肪組織，更確切地說，是脂肪細胞和未分化成熟的脂肪細胞可以產生和分泌MMP-9，這些研究指出通過調節MMPs的產生可能對脂肪細胞的分化及對肥胖發展進程中的細胞外重塑起著調節作用；最后，通過對未分化成熟的脂肪細胞應用MMPs的抑制劑（諸如巴馬斯他、巰甲丙輔酸、抗中性粒細胞抗體等），減少了脂肪細胞的分化，從而證明抑制脂肪細胞分化的結果是脂肪生成（甘油三脂）和脂肪降解（甘油的釋放和激素敏感的脂肪酶的表達）標志物生成的減少。這些研究指出MMP-9是脂肪細胞分化及ECM重塑的重要調節因子。因此，從脂肪衍生出的MMPs可能代表一個新的靶向治療的目標，而它是通過抑制脂肪細胞的分化、ECM重塑及血管的生成；從而抑制脂肪組織的生長。

有研究指出肥胖與低脂聯素血癥相關[18-21]，最近Kumada等[22]的研究發現脂聯素可以增加巨噬細胞TIMP-1的表達。我們的研究發現，與對照組相比TIMP-1的濃度在肥胖兒童中是顯著降低的（P＜0.05）；因此，我們推測肥胖相關性的低脂聯素血癥可能會降低循環中TIMP-1的水平，然而，這個假設仍需更多的研究去驗證。

已有研究證明，由于肥胖者循環血量及心輸出量增加，左心室壁在持續高血壓作用下，出現離心性肥厚，室壁增厚不能代償心室擴張時，心室收縮功能就會下降，心肌逐漸發生重構，心肌細胞肥大、纖維化并伴有間質膠原沉積，長期左心衰竭可使肺靜脈壓升高，最終出現肺動脈高壓和右心衰竭。由于這些機制發生的心力衰竭被稱為肥胖性心肌病[23-24]。而在肥胖性心肌病發生之前，亞臨床心肌病的發現以及對它早期的干預異常重要。眾所周知，相比于其他一些新發現的技術，心臟超聲檢查被認為是目前診斷無癥狀的肥胖性心臟功能紊亂最常見以及最可靠的技術手段。心臟射血分數（EF）及左室短軸縮短分數（FS）是評估左室收縮功能最常用的參數。研究發現肥胖早期EF及FS沒有降低，反而升高[25-29]；我們的研究發現肥胖組與對照組之間LVEF及LVFS沒有明顯差異。LVEDD、LVESD、LVPWT、IVST是作為評估左室舒張功能的常用指標。一項由23位正常成人，28位中度肥胖、16位重度肥胖成人組成的實驗中，兩肥胖組LVEDD的水平顯著高于正常對照組[30]；在一項由341位兒童組成的實驗研究[26]中，發現肥胖指數與LVEDD之間呈明顯的正相關；而最近一項由30位肥胖兒童與30位正常兒童組成的對照實驗[29]發現，肥胖組LVEDD、LVESD、LVPWT、IVST的水平高于正常對照組（P＜0.05）。我們的研究與上述研究相符，表明肥胖引起了兒童左室結構與功能的改變。ECM降解與合成的失衡是心肌重塑過程中的一大決定性因素，其中MMPs作為機體內參與ECM降解的最主要的酶系統，是心肌重塑的主要推動力量[31]。而MMPs與TIMPs之間相互作用所構成的動態平衡，維持著正常心肌ECM的分解與合成。我們的研究發現，肥胖兒童血清中存在MMPs的改變，MMP-8及MMP-9是升高的，而TIMP-1是下降的；雖然肥胖兒童左心收縮功能未發生改變，但是代表左室舒張功能的指標在心超中已經提示改變，且血清MMPs的濃度與心臟的舒張功能指標呈正相關。由此我們推測肥胖增加了心血管疾病的危險因素，而MMPs可能通過改變ECM的重塑，從而引起左心結構與功能改變，具體的機制有待更深一步的研究。

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