108例支气管哮喘患者MMP-9和TIMP-1血清水平变化及相关性分析*

朱 洪,覃 西,彭江龙,谭光宏

(1.海南医学院附属医院检验科,海口570102;2.海南医学院海南省热带病原学重点实验室,海口571101)

支气管哮喘(哮喘)的发生机制十分复杂,迄今尚未完全阐明。气道重塑是哮喘不可逆的气流受限和持续性气道高反应的病理基础。细胞外基质(extracellular matrix,ECM)在气道壁过多沉积是哮喘气道重塑的重要原因之一,与气道壁纤维化、气流受限密切相关[1]。基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMPs)是一个锌、钙依赖的内肽酶的超家族,能够降解ECM的大部分成分,在这个超家族中,MMP-9是降解ECM的最主要的蛋白酶[2]。基质金属蛋白酶组织抑制剂(tissue inhibitor of metalloproteinase,TIMPs)是 MMPs天然的内源性抑制因子,主要具有抑制MM Ps的作用,抑制ECM的降解,引发胶原沉积[3]。TIMP-1是活性最强并能特异性抑制MMP-9的活性,被认为是气道重构的标志,反映了气道的修复与重构过程[4]。现将哮喘患者MMP-9和TIM P-1血清水平变化及其相关关系报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选择2008年 1月至 2010年1月在海南医学院附属医院门诊和住院治疗的哮喘患者108例,其中急性哮喘患者52例(急性组),男29例,女 23例,年龄 18～63岁,平均(46.2±12.6)岁;慢性哮喘患者56例(慢性组),男32例,女24例,年龄21～66岁,平均(49.5±16.3)岁;60名健康对照者(对照组)来自同期海南医学院附属医院健康体检中心体检者,男34例,女 26例,年龄20～60岁,平均(39.7±14.8)岁。 诊断及病情严重程度分类均符合中华医学会呼吸病分会哮喘学组制定的哮喘诊断标准[5]。所有哮喘患者均仔细询问病史及严格体检,必要时检查X线胸片排除肺炎。所有对象均排除脑外伤、脑肿瘤、脑血管疾病,以及泌尿、消化及其他系统疾病。各组年龄、性别差异无统计学意义(P＞0.05)。

1.2 研究方法 安静状态下无菌抽取受试者空腹静脉血2 mL。3 000 r/min离心15 min后提取上清液,置-80℃低温冰箱待测。血清MMP-9和TIMP-1检测均用酶联免疫吸附测定(ELISA法),采用相应的ELISA试剂盒(北京中杉金桥生物技术有限公司)进行测定,按照说明书操作。

1.3 统计学处理 应用SPSS13.0统计软件进行统计学数据分析。检测结果均以±s表示。采用单因素方差分析(Oneway ANOVA),组间比较采用LSD法,采用双侧检验,以α=0.05为统计水准,P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

3组 MMP-9和 TIMP-1血清水平见表1、图 1。由图 2可知,MMP-9与TIMP-1血清水平存在直线关系(r=0.632,P＜0.05)。

图1 各组M P-9和TIMP-1血清水平(ng/mL)

表1 3组MM P-9和TIM P-1血清水平比较(±s,ng/mL)

表1 3组MM P-9和TIM P-1血清水平比较(±s,ng/mL)

*:P＜0.05,与对照组比较。

组别 MM P-9 TIMP-1急性组 344.26±141.32* 193.45±81.33*慢性组 257.19±73.13* 151.44±43.19*对照组 198.62±62.48 100.16±20.32

图2 M MP-9与TIMP-1血清水平的相关性

3 讨 论

哮喘是以气道炎症、高反应性和气流阻塞为特征的变态反应性疾病,其中炎症是哮喘的本质特征。但单纯的气道炎症经有效的抗炎、平喘等治疗后并不能完全缓解气流的阻塞[1]。有研究发现在哮喘患者支气管黏膜的活检组织中,几乎均有程度不同的上皮下胶原沉积、基底膜增厚及气道平滑肌增生等改变,故提示哮喘患者有气道重构的特征[6]。ECM是构成气道壁和肺泡必不可少的重要成分,正常情况下,MMPs与TIMPs的平衡是维持ECM内环境稳定的决定因素。在哮喘环境中,由于反复的气道炎症,引起 MM Ps、TIMPs表达失衡,进而出现ECM降解与合成失衡,即导致气道的损伤和异常的修复,最终促进气道破坏和重构的发生、发展[7]。

MMP-9主要通过以下途径参与哮喘的发生:(1)MMP-9可通过刺激、激活与基质生长有关的生长因子[如肿瘤坏死因子(TNF-α)和成纤维细胞生长因子(FGF)]的释放,诱导细胞增殖、分化而参与呼吸道重塑[2];(2)MMP-9通过降解血管内皮细胞中的明胶酶,增加微血管内皮的通透性,使炎症细胞更易穿透基底膜或破坏上皮层到达炎症部位,且MMP-9降解的基质片段对炎症细胞具有趋化作用,从而促进气道炎症的进一步发展[8];(3)M MP-9可降解上皮下胶原促进上皮细胞的移行,结合在CD44上可使潜在的转化生长因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)释放,从而促进成纤维细胞的增生并刺激其生成胶原,促进气道纤维化[9];(4)M MP-9通过纤维连接蛋白样重复序列、类血红蛋白结合蛋白区与底物结合,而降解Ⅳ、Ⅴ型胶原和弹性蛋白,从而有利于炎症细胞穿过基底膜和ECM。MM P-9可使T细胞浸润到气管,而淋巴细胞被认为在形成呼吸道高反应性的过程中起重要的作用[10]。MMP-9在多个水平上受到严格的调控,主要包括以下3个方面[11]:基因转录水平、MM P-9的激活和MMP-9的抑制。TIMP是组织中MMP-9活性特异性抑制剂,可由各种组织细胞和炎症细胞分泌。TIMP-1的C端与MM P-9的酶原的C端或活性形式的催化结构域形成1∶1的非共价复合物,而抑制其酶活性[12]。本研究结果显示,与对照组比较,急性组与慢性组MMP-9和TIMP-1血清水平明显升高(P＜0.05),进一步分析显示,MMP-9与TIMP-1血清水平存在明显的相关关系,提示哮喘患者MMP-9血清水平明显升高,而TIMP-1血清水平增高可能与其伴随着MM P-9的增加而增加以抑制其活性有关,两者存在明显的直线相关关系。

综上所述,MM P-9和TIMP-1的平衡在哮喘发病中起重要作用,调节MM P-9和TIMP-1的比例平衡,进而减少胶原的沉积和抑制气道的重构,为临床治疗哮喘提供了新的思路和方法。

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