基质金属蛋白酶与人类妊娠相关性的研究进展

邓春雷(综述)，尹春艳(审校)

(广东医学院教学医院，广东省第二人民医院产科，广州510317)

基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)是降解细胞外基质、重塑正常组织的一类蛋白水解酶，基质金属蛋白酶组织抑制因子(tissue inhibitor of metalloproteinases，TIMPs)是 MMPs的特异性抑制剂，正常情况下MMPs和TIMPs保持动态平衡。MMPs和TIMPs参与正常妊娠过程中多个环节的调节，并与一系列妊娠疾病的发病机制相关。现就MMPs和TIMPs与人类妊娠的相关性予以综述。

1 MMPs及TiMPs的概况

MMPs是一个含有Zn2+、活性依赖Ca2+的蛋白水解酶家族，其结构高度同源，均由10个外显子和9个内含子组成。在中性pH条件下能水解大部分细胞外基质，包括胶原、蛋白聚糖、弹性蛋白、层粘连蛋白、纤维粘连蛋白及基底膜等。现已发现脊椎动物中有26种MMP，人类中有23种，大致分成6类。①胶原酶:MMP-1、MMP-8、MMP-13、MMP-18;②明胶酶:MMP-2、MMP-9;③间质溶解素:MMP-3、MMP-10;④基质溶解素:MMP-7、MMP-26;⑤膜型基质金属蛋白酶:MMP-14、MMP-15、MMP-16、MMP-24、MMP-17、MMP-25;⑥其他类型:MMP-11、MMP-12、MMP-19、MMP-20、MMP-22、MMP-23、MMP-28 等。TIMPs是一组多基因家族的编码蛋白，目前已知有4种:TIMP-1、TIMP-2、TIMP-3、TIMP-4。TIMPs 的 N-末端折叠作为一个独立单位，与活化的MMPs以1∶1非共价键结合且不可逆，从而抑制MMPs的活性［1］。

2 MMPs及TIMPs与正常妊娠

2.1 MMPs及TIMPs与胚胎植入 成功的妊娠需要成功的胚胎种植:滋养细胞锚靠、附着到子宫内膜上皮，并侵入子宫内膜和螺旋动脉，从而建立有效的母胎循环。这是个高度侵袭且受严格调控的过程，其中MMPs和TIMPs在此起重要作用。Fontana等［2］研究发现，MMP-2是胚胎种植和胎盘形成中的重要因素，MMP-2、MMP-9活性下降是妊娠失败的重要原因。Wu等［3］用原位杂交显示大鼠胚胎种植过程中主要的蛋白激酶MMP-26在胚胎发育和组织重构中起重要作用，对恒源猴的研究显示，MMP-28在绒毛滋养细胞和绒毛外滋养细胞中呈局灶分布，推测MMP-28与胚胎植入相关。Skrzypczak等［4］研究发现，7～9 d的胚胎蜕膜组织中MMP-2、MMP-9 mRNA转录水平显著上升;体外培养的胚胎中 MMP-2、MMP-9的表达明显高于非孕组，推测MMP-2、MMP-9与胚胎种植和妊娠相关。

2.2 MMPs及TIMPs与分娩发动 宫体的规律收缩和宫颈的成熟扩张是分娩发动的前提。Sahlin等［5］研究发现宫颈间质的成纤维细胞和平滑肌细胞是MMP-2的主要来源，MMP-9分布于宫颈组织中的白细胞内，与非孕组相比MMP-2、MMP-9明显增加;MMP-2、MMP-9减少时宫颈成熟不够或缺乏，均提示MMP-2、MMP-9与宫颈成熟扩张、细胞外基质降解相关。Choi等［6］研究发现，宫颈黏液MMP-9水平在晚期妊娠时增加，自然分娩后恢复正常;宫颈组织MMP-9 mRNA的水平在孕周≥37周组明显高于＜37周组，推测宫颈黏液MMP-9是晚期妊娠宫颈成熟的分子标志物。Vu等［7］应用反转录-聚合酶链反应检测自发分娩组胎盘中MMP-1 mRNA含量较剖宫产组明显增加，推测MMP-1参与分娩发动。

3 MMPs及TIMPs与病理妊娠

3.1 MMPs及TIMPs与妊娠期高血压疾病 妊娠期高血压疾病病因复杂，但有共同的特征:滋养细胞侵入过浅，母体螺旋动脉重塑受损，使得胎盘单位灌注量减少，局部缺血缺氧，从而激发胎盘因子释放，导致胎盘血管内皮功能紊乱，血管腔改变。Lavee等［8］应用酶谱分析和酶联免疫吸附实验研究发现，先兆子痫组羊膜液中MMP-2、TIMP-2含量明显高于正常组，推测MMP-2和TIMP-2在滋养细胞浸润和血管改造中起重要作用，参与先兆子痫发病过程。Lian等［9］对人工培养的先兆子痫蜕膜细胞应用反转录-聚合酶链反应和Western blotting研究发现MMP-1 mRNA水平和蛋白表达水平较正常组低;免疫组化显示绒毛外滋养细胞中MMP-1染色明显减少:说明MMP-1下降使滋养细胞侵入子宫内膜过浅。Wang等［10］用反转录-聚合酶链反应研究发现，先兆子痫组胎盘中MMP-9在启动子部位去甲基化，使MMP-9水平较对照组明显升高，推测MMP-9高表达使整联蛋白调节的绒毛外滋养细胞侵入蜕膜的正常过程受到干扰，导致正常绒毛外滋养细胞侵入胎盘床过浅，参与妊娠期高血压发病过程。Galewska等［11］用Western blotting分析发现先兆子痫组胎盘血管壁胶原水平是对照组的2倍，但弹性蛋白水平降低，MMP-7、MMP-26水平明显升高，它们降解细胞外基质中的糖蛋白，但不降解血管壁的主要成分Ⅰ和Ⅲ型胶原，导致胎盘血管壁胶原含量增加，降解受抑，血管壁弹性下降，导致妊娠期高血压发病。

3.2 MMPs及TIMPs与胎儿生长受限 迄今胎儿生长受限的病因不清，Cockle等［12］推测MMPs参与其发病。MMPs的异常导致滋养细胞对螺旋动脉的侵入不充分，胎盘缺血缺氧，生长受损，母胎循环不足，导致胎儿生长受限。Gremlich等［13］研究发现，MMP-2、MMP-9促进滋养细胞侵入子宫内膜、螺旋动脉，建立母胎循环;MMP-2缺乏与低体质量儿相关，MMP-9缺乏与生育能力下降相关。MMP-2基因在启动子 －1036位区域有一个单核苷酸多态性序列，MMP-9在启动子－1062位有一个单核苷酸多态性序列，胎儿携带此两基因多态性等位基因片段T易患胎儿生长受限。

3.3 MMPs及TIMPs与胎膜早破(premature rupture of fetal membrance，PROM)PROM 的病因很多，目前研究主要集中于MMPs及TIMPs对胎膜结构变化的影响。Nishihara等［14］研究发现PROM组MMPs的活性增加，例如 MMP-2、MMP-7、MMP-9明显增加。母胎界面的间隔(如羊膜、绒毛膜及蜕膜等)包括多种细胞外基质，其中羊膜富含Ⅳ型胶原，可被MMP-2、MMP-9特异性降解，推测Ⅳ型胶原的降解在羊膜抗张能力的下降方面是一个重要的过程，导致PROM;Western blotting显示MMP-7活性在PROM组明显增加，TIMP-1则明显减少，MMP-7不仅能降解Ⅳ型胶原，而且可以降解纤维连接蛋白、层粘连蛋白、弹性蛋白、蛋白聚糖和其他多种细胞外基质，在PROM中起重要作用，其活性被TIMP-1抑制。Ozer等［15］研究发现，PROM 组凋亡诱导基因bax和p53、fas和caspase-8在人类羊膜、绒毛膜、羊膜液中明显上调，相比之下，凋亡抑制基因Bcl-2在PROM早产分娩组比胎膜完整早产分娩组低。凋亡诱导蛋白p53可以活化一些MMPs基因，凋亡途径激发MMPs的活性是胎膜早破的前奏。PROM早产分娩组比胎膜完整早产分娩组MMP-9水平升高，提示MMPs参与PROM的发病，羊膜液和羊膜绒毛膜中MMP-2、MMP-3、MMP-14的升高是PROM的特征。

3.4 MMPs与TIMPs与早产 早产与MMPs对细胞外基质异常降解和MMPs/TIMPs的平衡失调相关，MMPs是预测早产的理想指标。妊娠期间羊膜液和宫颈黏液中MMPs升高，MMPs/TIMPs比例改变使各种早产并发症的风险增大。Wang等［16］用内皮素转化酶1阻断 MMP-1的上调，可阻断早产发生;用MMP-1抑制剂GM6001可以成功保胎;Western blotting分析MMP-1在早产分娩组胎盘中与剖宫产组相比升高;MMP-1在大鼠子宫组织中上调导致早产发生。上述均提示MMP-1参与早产发病过程。Koucky等［17］用ELISA分析发现早产组母体血浆中MMP-2明显低于正常对照组，而MMP-9则相反，MMP-9主要降解胎膜明胶，MMP-2主要降解蜕膜组织，MMP-2、MMP-9均参与早产过程。

3.5 MMPs及 TIMPs与习惯性流产 Skrzypczak等［18］认为习惯性流产的病因是子宫内膜组织紊乱，包括组织和分子水平:用反转录-聚合酶链反应研究发现习惯性流产组与对照组相比MMP-9和TIMP-1在子宫内膜中浓度明显降低。Anumba等［19］用酶联免疫吸附实验研究发现，TIMP-2的水平在习惯流产组中明显升高，推测 TIMP-2与习惯性流产相关。Konacl等［20］用反转录-聚合酶链反应方法检测种植失败组MMP-2、MMP-9、TIMP-1转录水平明显低于对照组，推测MMP-2、MMP-9、TIMP-1在子宫内膜中低表达使得细胞外基质降解紊乱，而细胞外基质参与子宫内膜容受和正常种植，从而发生习惯性流产。

3.6 MMPs及TIMPs与其他妊娠疾病 有研究发现［21］，输卵管妊娠时输卵管黏膜上皮细胞MMP-2表达增强，TIMP-2表达减弱。推测慢性输卵管炎时产生大量巨噬细胞和中性粒细胞，使输卵管黏膜上皮细胞MMP-2表达增加，细胞外基质降解增加，输卵管上皮细胞被破坏，皱襞粘连、管腔变窄，较大的受精卵无法顺利通过而发生输卵管妊娠。Ram等［22］研究发现，葡萄胎中MMP-2、MMP-9表达升高，恶性滋养细胞肿瘤中进一步升高;TIMP-2在葡萄胎和恶性滋养细胞肿瘤中明显下降，提示MMPs表达增加、TIMPs表达下降、MMPs/TIMPs失衡与葡萄胎恶变、转移密切相关。Reuwer等［23］研究发现围生期心肌病的病理生理基础是蛋白水解酶活性增加，主要因MMPs活性增强，对43例围生期心肌病孕妇与20例对照组进行研究发现前者血浆MMP-2基础水平明显升高，推测MMPs在围生期心肌病发病过程中通过催乳素片段起降解作用。

综上所述，MMPs与人类妊娠的关系密切，在妊娠的生理病理变化中起重要作用。继续深入探讨其在妊娠中的变化和作用在产科领域具有重要意义，可以为临床医师认识各种妊娠期病理生理现象提供理论依据，并为妊娠期各种疾病的诊断和治疗提供行之有效的方法。

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