基質金屬蛋白酶9（MMP—9）的研究及臨床應用進展

摘要：基質金屬蛋白酶9（MMP-9）屬于基質金屬蛋白酶超家族成員中明膠酶的一種，又稱明膠酶B，因其作用底物廣泛，表達細胞眾多參與多種疾病及惡性腫瘤的侵襲和轉移而備受重視，成為最近國際國內研究的焦點之一。因此，深入了解MMP-9及其與疾病的關系有助于疾病的及時發現、診斷和治療。本文就其生物學特點、檢測技術及臨床應用進行了綜述。

關鍵詞：基質金屬蛋白酶9；檢測技術；臨床應用

基質金屬蛋白酶（MMPs）是一類活性依賴于鋅離子和鈣離子的蛋白水解酶，其主要的生理作用是降解細胞外基質。現已發現26種MMPs（MMP-1～26），稱為MMP家族，MMPs幾乎能降解細胞外基質的所有成分，如膠原、明膠、黏性蛋白、纖維黏連蛋白、蛋白多糖等，參與人體許多生理和病理過程[1]。在MMPs中MMP-9，屬于基質金屬蛋白酶超家族成員中明膠酶的一種，是人體內最重要的蛋白酶之一。

1 MMP-9的生物學特點[2-3]

1.1概述 MMP-9是MMPs家族成員之一，是Reponen和Sahlbergl994年在小鼠胚胎發育中的破骨細胞內發現的。分子量Mr92×103，根據作用底物又名明膠酶B，依據發現的先后順序MMP-9又名基質金屬蛋白酶9，主要作用是保持酶的穩定性。MMP-9前體可由單核細胞、巨噬細胞、中性粒細胞、血管平滑肌細胞、內皮細胞、泡沫細胞、成纖維細胞、小膠質細胞及腫瘤細胞等分泌，在87位氨基酸殘基或附近被酶解激活，參與炎性反應、組織構形、創傷修復、基質結合的生長因子的動員及細胞因子的表達。

1.2 MMP-9的基因結構和功能 人MMP-9基因全長26000bp，位于20q11.2～q13.1，含有13個外顯子和12個內含子，編碼相對分子質量為92×103的蛋白。MMP-9的啟動子區位點，人的MMP-9啟動子區還有核因子κB、表達序列標簽結合位點和轉化生長因子β控制元件。MMP-9表達的原始調控是在轉錄水平上，這些啟動子區的特定反應元件是多種刺激調控MMP-9的最終作用靶點。

1.3 MMP-9的蛋白結構和功能 MMP-9的蛋白組成從N端到C端主要包括信號肽序列、前肽序列、催化域（包含鋅離子結合位點）、纖維粘連蛋白樣功能域（可結合明膠）和Ⅴ型膠原樣功能域（提供多種低聚糖結合位點）。Ⅴ型膠原樣功能域為MMP-9所特有，借此與MMP-2（即明膠酶A）相區別，而前肽序列在MMP-9的酶原活化中有重要作用。MMP-9是降解Ⅳ型膠原的最主要成員之一，其底物包括變性的Ⅰ型膠原（凝膠）、天然Ⅳ、Ⅴ、Ⅶ、Ⅹ和Ⅺ型膠原、纖維蛋白原、層粘連蛋白及多功能蛋白聚糖等。

1.4 MMP-9的活性調節 MMP-9在機體內的激活、表達及對底物的分解均受到嚴格調控。在正常成人體內，其表達水平很低，但在特定的生理或病理重塑過程中表達出現上調現象，如胚胎植入、炎癥、細胞因子（白細胞介素1β、白細胞介素1α、腫瘤壞死因子α）、激素、生長因子（轉化生長因子α、轉化生長因子β1、血小板衍生生長因子AB）和CD40等誘導下高表達。與許多MMPs相同，MMP-9的調節主要通過基因轉錄、酶原激活及MMP-9的組織型基質金屬蛋白酶抑制劑1（TIMP-1）三個水平實現：①酶基因表達上的調節主要發生在轉錄水平上，例如，在MMP-9基因的啟動子區域內存在AP-1結合位點，腫瘤壞死因子α能誘導c-Jun和c-fos的持續激活，通過與AP-1位點的結合導致MMP-9的激活；②MMP-9主要是以無活性的酶原形式合成和分泌，分泌后結合不同的ECM成分，須經過蛋白水解酶的作用才能活化，MMP-9亦可被其他MMPs激活，如MMP-2、MMP-7，特別是MMP-3；③MMP-9還可以通過TIMP-1實現內源性抑制調節。除此之外，還有主要的循環抑制劑α2巨球蛋白，活化的MMP-9可被α2巨球蛋白捕獲并通過低密度脂蛋白相關受體1介導的胞吞作用快速被清除出循環系統。

2 MMP-9的檢測技術[4]

2.1基質金屬蛋白酶活性的檢測方法 在某些病理狀態下，如腫瘤轉移過程中MMP-9等胞外分泌型酶類的活性升高，可以通過降解胞外基質中的IV型膠原蛋白起到易于腫瘤細胞轉移的作用。因此，對MMP9活性的檢測有助于了解腫瘤細胞的惡化程度，便于腫瘤的檢測和治療。目前常見的酶活檢測方法有：①熒光明膠酶檢測法；②明膠酶譜法；③DQ明膠原位酶譜分析[5]；④高效液相色譜法[6]；⑤肽鏈修飾的熒光探針技術以及；⑥熒光分子斷層成像技術。

2.2基質金屬蛋白酶表達的定性、定量分析 在基質金屬蛋白酶表達的定性、定量分析中最常用的檢測技術包括：①實時熒光定量PCR技術；②免疫印跡分析法；③免疫組化技術；④酶聯免疫吸附技術；⑤組織芯片技術。除了這些傳統的檢測技術外，于2014年，又出現了初步應用于MMPs檢測的乳膠凝集法這一新型檢測技術。

3 MMP-9的臨床應用

3.1 MMP-9與多種心血管疾病的關系 很多研究表明[7]，MMP-9不僅參與胚胎正常發育、形態發生等生理過程，亦參與許多心血管疾病的發生、發展過程。病理狀態下潛在型MMP-9被激活，通過削減斑塊纖維帽參與心室重構。在多種心血管疾病的發生、發展中起重要作用，并且有望成為反映心血管疾病的一種生物標志物，而對MMP-9的調節將是一個可能的治療靶點。

3.2 MMP-9與慢性阻塞性肺疾病的關系 慢性阻塞性肺疾病的主要特征是氣道炎癥和氣道重塑，慢性氣道炎癥是其發病的中心環節，在肺損傷及肺實質的毀損中均起重要作用。肺組織中彈性基質成分的降解是肺氣腫發生、發展的主要原因，MMP-9能分解氣道和肺內的細胞外基質和基底膜，參與氣道和肺的重建。MMP-9/TIMP-1比例失調，促使細胞外基質降解過度，出現降解/合成失衡，從而引起氣道結構破壞，組織重塑，肺功能受損。通過對MMP-9研究不斷深入，尋找合適的MMP-9抑制劑，改善氣道重塑，對慢性阻塞性肺疾病預防及治療有重要意義[8]。

3.3 MMP-9與惡性腫瘤的關系 研究顯示，惡性腫瘤細胞的浸潤和轉移主要依賴于細胞外基質的降解，MMPs能夠水解基底膜和細胞外基質，從而促進腫瘤細胞的浸潤轉移。其中MMP-9可水解基底膜和細胞外基質中的Ⅳ型膠原等多種成分，在腫瘤細胞的浸潤及轉移中起著重要作用[9，10]。

3.3.1 MMP-9與食管癌、胃癌的關系 研究發現MMP-9蛋白在食管癌、胃癌組織表達水平顯著高于正常組織的表達，且與癌細胞分化程度、淋巴結轉移及浸潤深度有關。提示MMP-9蛋白參與了食管癌、胃癌浸潤轉移過程[11]。

2.3.2 MMP-9與肺癌的關系 研究發現肺癌組化療前血清中MMP-9的表達水平與腫瘤的大小、轉移有關，MMP-9水平測定也可作為肺癌患者化療前后化療效果的評價。MMP-9對于診斷肺癌及預測肺癌的淋巴轉移具有較好的敏感性和特異性，提示其可能作為觀察腫瘤生物學特性候選標志物之一[12]。

3.3.3 MMP-9與宮頸癌的關系 MMP-9在宮頸癌中的表達位于癌細胞的細胞漿和/或細胞膜，并且在癌細胞向間質浸潤最明顯處表達最強，有的在宮頸癌周圍間質成纖維細胞中由弱到中度陽性表達。MMP-9在宮頸癌中的表達高于宮頸炎組織與CIN組，且隨著病程不斷進展及病理分級的增加表達率呈上升趨勢。關于MMP-9表達率與宮頸癌癌細胞的分化程度的關系，文獻報道較不一致。有報道稱MMP-9的表達率在高、中、低分化宮頸癌中無顯著性差異，同時也有報道稱宮頸癌高分化組的MMP-9的表達率明顯低于中低分化組[13]，MMP-9的表達率與宮頸癌的轉移有關[14]。

3.3.4 MMP-9與膀胱癌的關系 研究結果顯示，MMP-9在BTCC組織中的表達高于其在正常膀胱組織中的表達，說明其在腫瘤細胞轉移、浸潤過程中發揮一定作用。MMP-9是評估BTCC復發和惡性程度的重要指標，為膀胱癌的臨床診治提供了科學的依據[15]。

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編輯/金昊天