MMP-2表達水平與非小細胞肺癌的相關性研究進展

劉邦燕 陸霓虹

1.大理大學公共衛生學院，云南大理 671000；2.昆明市第三人民醫院 云南省傳染性疾病臨床醫學中心，云南昆明 650200

肺癌是世界上第二常見的惡性腫瘤，在中國的發病率和病死率均位于惡性腫瘤中的第1位[1]，85%的肺癌類型都是非小細胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）[2]。早期NSCLC多無明顯癥狀，臨床上多數患者出現癥狀就診時已屬晚期，晚期NSCLC患者整體5年生存率為10%～20%。如何判斷NSCLC發生發展以及提前干預，是目前臨床研究的熱點。目前研究表明，與正常細胞和組織相比，一些蛋白質在NSCLC細胞和組織中表達上調。而且，這些上調的蛋白質往往與NSCLC的惡性生物學行為有一定的內在關系。因此，鑒定NSCLC中的異常蛋白，對開發NSCLC新的診斷和治療方法、評估NSCLC患者預后具有重要價值[3]。

NSCLC的生長和侵襲是一個多步驟的過程，腫瘤細胞突破周圍基質和基底膜的屏障最為重要。細胞外基質（extracellular matrix，ECM）是由細胞分泌到細胞外基質中的多糖和蛋白質等大分子物質組成的復雜網絡結構。ECM不僅為組織或器官的細胞提供機械支持，而且在各種生化和生物物理功能中發揮主要重要作用。在NSCLC中，ECM誘導腫瘤變硬，腫瘤細胞和新形成的肌成纖維細胞分泌基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP），誘導一些生長因子產生，如血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF），其可增加腫瘤的血管通透性和血管生成[4]。

在26種單獨鑒定的MMP酶中，人體含有24種MMP[5]。在這些MMP中，MMP-2調節細胞增殖、緩解、黏附和組織重塑（如血管生成、骨骼發育等）[6]，且MMP-2的激活有利于NSCLC組織內腫瘤細胞轉移和增殖[7]，如Choi[8]提出phloreti通過抑制MMP-2表達從而抑制NSCLC系（H838和H520）細胞的遷移和侵襲。同樣的，Li等[9]指出MMP-2可以調節NSCLC的侵襲，并受大腫瘤抑制激酶2（large tumor suppressor kinase 2，LATS2）影響調節。還有研究發現，雌激素通過雌激素受體β（estrogen receptor-β，ER-β）介導MMP-2上調促進非NSCLC的轉移[10]。基于這些發現，MMP-2被認為是潛在的NSCLC生物標志物，可以判斷NSCLC的進展及預后。

1 MMP-2產生機制

MMP是依靠鋅和鈣等金屬離子來執行其生物學功能的酶。它可以降解ECM中的各種蛋白質成分，破壞腫瘤細胞侵襲的組織學屏障，在腫瘤侵襲和轉移中起關鍵作用[11]。MMP-2又稱明膠酶A或Ⅳ膠原酶，相對分子量為72 kDa，編碼基因序列包含13個外顯子和12個內含子[12]，切割基底膜主要成分之一。MMP-2切割膠原分為兩個階段，第一個階段類似于間質膠原酶可降解間質膠原，第二個階段是纖維連接蛋白結構域促明膠溶解[13-14]。基質金屬蛋白酶2前體蛋白（pro-matrix metalloproteinase 2，Pro-MMP-2）通過在細胞表面與膜型基質金屬蛋白酶（membrane type 1 metalloproteinase，MT1-MMP）和天然人成纖維細胞基質金屬蛋白酶抑制劑-2（tissue inhibitor of metalloproteinases 2，TIMP-2）形成三元復合物而被激活，在細胞表面發生自催化分解，從而導致Ⅰ型和Ⅲ型膠原的降解[15]，有助于降解細胞外基質，促進腫瘤的轉移。

MMPs的調控機制復雜且相互關聯，正常情況下能維持細胞外基質的正常狀態。但在病理情況下，MMPs的異常活性往往成為腫瘤侵襲和轉移的主要原因。腫瘤細胞釋放或誘導周圍間質細胞產生蛋白酶（如MMP-2）降解基質成分并破壞基底膜，從而為腫瘤細胞穿過障礙提供便利，導致腫瘤細胞進一步擴散。

2 MMP-2與NSCLC

2.1 MMP-2高表達與NSCLC有關

腫瘤的侵襲和轉移是造成癌癥患者預后不良的重要原因。NSCLC的轉移取決于基底膜和ECM的降解[16]。在一項回顧性臨床研究中發現，MMP-2在NSCLC組織中的表達高于鄰近非惡性組織的表達，即在NSCLC組織中高表達，正常組織中低表達，這表明MMP-2的高表達可能與NSCLC的發生和發展有關[17]。有大量證據表明，MMP-2表達在許多腫瘤中上調，尤其是NSCLC。MMP-2增加可促進惡性腫瘤細胞的增殖、運動和轉移[18-20]。Sasaki等[21]使用酶聯免疫檢測技術對52例NSCLC患者和26例非惡性胸部疾病患者進行檢測，結果顯示，與非惡性病例相比，NSCLC患者的血清中Pro-MMP-2水平升高，并且Ⅲ b期NSCLC患者的Pro-MMP-2水平顯著高于Ⅰ期患者。Guo等[22]的研究證明，MMP-2的免疫染色和血清水平升高與晚期NSCLC分期和遠處轉移相關。因此，高血清MMP-2水平的表達可以作為高分化晚期NSCLC的診斷指標。

2.2 MMP-2促NSCLC轉移機制

癌癥的發生和發展是一個復雜的過程，包括細胞過度增殖、抵抗細胞死亡、誘導血管生成、激活侵襲和轉移以及逃避免疫監視[23]。MMP是參與各種細胞過程的關鍵酶。從圖1可見，MMP-2在降解ECM及使細胞發生遷移發揮重要作用[24]。Yang等[25]發現，與非轉移性惡性纖維組織細胞瘤（malignant fibrous histiotoma，MFH）比較，轉移性MFH的MMP-2表達顯著增高。Zeng等[26]通過敲低NSCLC細胞系中的MMP-2表達，發現遷移和侵襲的NSCLC細胞顯著減少。MMP-2的促腫瘤轉移的機制主要包括以下幾個方面：①通過降解基底膜。MMP-2負責降解基質膜中的膠原、纖維蛋白等成分[27]，使腫瘤細胞能夠穿透基底膜并侵入周圍組織；②促進血管形成。MMP-2通過增強VEGF，與VEGF受體結合來促進血管和淋巴管的生長，增加腫瘤血管灌注，從而促進腫瘤轉移到淋巴腺或其他組織并形成轉移性腫瘤[28-29]；③刺激腫瘤細胞轉化。活化的MMP-2直接誘導上皮細胞的上皮間充質轉化，從而促進癌癥進展[30]；④增強腫瘤細胞對細胞因子的敏感性。MMP-2還參與細胞因子和趨化因子等信號蛋白的處理，并進行加工和切割，增強腫瘤細胞對這些細胞因子的敏感性，從而促進腫瘤細胞的增殖和轉移[31-32]。

圖1 MMP-2促腫瘤轉移機制

因此，MMP-2在NSCLC腫瘤轉移過程中發揮著非常重要的作用，通過這些機制促進腫瘤細胞的侵襲和轉移，在NSCLC發生發展中起到重要作用。

2.3 MMP-2對NSCLC預后影響

腫瘤細胞分化程度是影響NSCLC患者預后的獨立因素之一。低分化NSCLC細胞的惡性程度高，容易引起轉移和復發。既往研究表明，MMP-2與一些惡性腫瘤有關，與侵襲性、增殖、淋巴轉移和預后不良有密切關系[33]。與非轉移性肺癌和對照受試者相比，NSCLC患者晚期血清MMP-2水平升高[34]。Passlick等[35]進行的前瞻性研究發現，高表達的MMP-2可能會導致NSCLC發生遠處轉且患者生存期明顯縮短，Han等[17]研究結果與上述一致。Ishikawa等[36]認為NSCLC患者中基質細胞MMP-2出現高表達情況，術后5年生存率明顯低于基質細胞MMP-2低表達患者。Leinonen等[37]研究表明早期NSCLC組織中MMP-2的表達增高，與腫瘤復發風險的增加有關，并可預測患者總生存率較低，是反映不良后果的預后因素，因此MMP-2在NSCLC患者的預后中扮演著重要角色。當前對于MMP-2與NSCLC預后之間的關系仍缺乏全面研究，因此，臨床需要進一步探索MMP-2在各種不同NSCLC類型中的作用，以拓展MMP-2在NSCLC預后中的作用機制。

3 MMP-2與NSCLC治療

目前NSCLC的治療方法包括手術、放化療和靶向治療。NSCLC具有較強的侵襲性、異質性、耐藥性，可能復發，甚至惡性進展，因此迫切需要新的治療方案。從1972年開始，研究人員發現了第一個基質金屬蛋白酶組織抑制劑（metalloproteinase tissue inhibitor，TIMP），成為減少癌癥發生和改善預后的有希望的生物標志物[38]。TIMP-2作為MMP-2的內源抑制劑，參與抑制體內內皮細胞增殖和肺癌細胞血管生成[39]。接著發現某些植物提取物如茶多酚和四季春茶提取物具有MMP-2抑制劑的活性。如Wu等[40]發現使用丙泊酚用于A549細胞時，MMP-2表達降低，其通過下調MMP-2和p38-MAPK信號傳導抑制肺癌細胞侵襲和遷移。目前，研究人員正在關注新一代基質金屬蛋白酶抑制劑類藥物，如含有氨基膦酸鹽的新型康布他汀A-4衍生物。這種藥物能夠抑制MMP-2活性和腫瘤細胞的增殖，具有潛在的治療價值。但目前為止還沒有特異性MMP-2抑制劑通過臨床實驗，但伴隨研究技術的進步，這種情況應該會在不久的將來發生改變，新的MMP-2抑制劑將研發并應用于臨床。

4 小結與展望

NSCLC發生和發展是一個復雜的多因素綜合作用過程，其中MMP-2高表達在該過程中產生重要影響。MMP-2作為一種癌基因，通過復雜的分子機制，參與調節細胞增殖、遷移、侵襲和凋亡等生物過程。因為MMP-2過表達通常與不良臨床結局有關，因此可以將其用作預測NSCLC患者生存率、判斷預后的潛在指標。MMP-2作為一種具有破壞ECM的生物學途徑的酶，探索MMP-2抑制劑，可以使其與傳統的抗癌化療藥物發揮協同作用來抑制腫瘤細胞生長。也期待隨著更多臨床研究的深入探索，未來可以開發更具選擇性的MMP生物抑制劑來改善NSCLC的治療效果及預后。