MIP-1α与MMP-9在免疫炎症反应中作用及其关系研究进展

孙鑫波 刘朝东 (重庆医科大学附属第一医院，重庆400016)

巨噬细胞炎性蛋白1α(MIP-1α)和基质金属蛋白酶9(MMP-9)作为炎症介质之一，参与多种疾病的发展过程，如炎症反应、免疫炎症相关疾病、肿瘤等。同时MMP-9可能受到MIP-1α及其受体的调节，最近研究证明MIP-1α和MMP-9同时也参与慢性非细菌性前列腺炎的发病过程。本文主要就MIP-1α和MMP-9的生物学功能、相互关系及在免疫炎症反应相关疾病中作用做以综述。

1 MIP-1α

MIP-1α(Macrophage Inflammatory Protein-1 Alpha，MIP-1α)属于CC亚类，蛋白分子量为8 kD。由位于11号染色体上的3个外显子和2个内含子构成的基因编码。

1．1 MIP-1α的生物学功能 MIP-1α与受体结合后通过信号转导，导致细胞内发生瀑布样活动，很快引起大量靶细胞功能活动，包括趋化性、细胞脱颗粒、吞噬作用及调节合成等。信号转导活动由G蛋白复合体开始，其引起自身分解为Gα和 Gβγ亚单位。Gα诱导磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)路径活化作用，Gβγ亚单位激活蛋白激酶C(PKC)并且诱导Ca2+内流导致PKC同工酶激活。MIP-1α的主要生物作用包括:①MIP-1α管理急性及慢性炎症反应主要是通过招募促炎性细胞到达病变部位。其对于淋巴细胞、单核细胞、树突状细胞(DC)、NK细胞，由循环进入炎症组织非常重要。最新研究显示唾液能够抑制MIP-1α对树突状细胞的迁移趋化作用［1］。MIP-1α激活 CCR1(CC chemokine receptor 1)和CCR5(CC chemokine receptor 5)导致Ca2+释放，进而上调激活标记及释放白三烯C4、花生四烯酸、组胺等促炎性介质，MIP-1α还能够诱导肥大细胞脱颗粒。②MIP-1α通过调节T辅助细胞的分化参与免疫反应。MIP-1α主要趋化CD8+T淋巴细胞和B淋巴细胞，而巨噬细胞炎性蛋白-1β(MIP-1β)主要趋化CD4+淋巴细胞。③增强内皮细胞某些选择素的表达。最近发现高糖处理的巨噬细胞产生的MIP-1α能够通过旁分泌机制影响表达E-选择素的内皮细胞，增加其表达和分泌E-选择素。这一过程则是通过细胞内信号JNK(c-Jun N-terminal kinases)通路、P38MAPK(Mitogen-activated protein kinases)通路、核转录因子-B(Nuclear factor kappa-B，NF-κB)及活性蛋白 1(Activator protein-1，AP-1)调节的［2］。④能够增强单核/巨噬细胞、T淋巴细胞表面粘附分子及整合素的表达，加强这类细胞与内皮细胞粘附，有利于其由血循环进入局部炎症部位。⑤诱导NK细胞参与的炎症反应，通过γ-干扰素起到抗病毒作用［3］。⑥MIP-1α 也能够诱导TNF-α、IL-1、IL-6 等炎性介质的生产。这说明MIP-1α在炎症因子网络中具有重要作用，阻断其表达可能有助于切断炎症反应中炎症因子网络，进而减轻炎症反应。

1．2 MIP-1α在免疫炎症损伤中作用 在实验性自身免疫性脑脊髓炎(Experimental autoimmune encephalomyelitis，EAE)中 MIP-1α表达明显升高，给予抗MIP-1α抗体后，中枢神经系统单核细胞积累明显减少，CCR1基因敲出小鼠与野生型小鼠对比，疾病发生率明显降低，而且中枢神经系统炎症明显减轻。采用CCR1拮抗剂BX 471作用于EAE呈现出剂量依赖性的临床评分降低，然而CCR1拮抗剂在进入临床二期试验后便结束，因为 MRI显示CCR1拮抗剂并没有减少中枢神经系统新的炎症损害［4］，可能与趋化因子系统高度复杂交错，趋化因子受体及配体具有多功能性有关，因此很难找到一种单一的指标对其拮抗以达到治疗疾病的目的。

巨噬细胞在动脉管壁的累积从而增加MIP-1α和MIP-1β的水平，有助于炎症反应。高糖处理的巨噬细胞释放大量MIP-1α和 1β，诱导激活NF-κB和AP-1，结果导致E-选择素的转录激活、表达及分泌，而拮抗MIP-1α和1β后，人单核细胞-1粘附于高糖-巨噬细胞条件培养基(HG-MCM)处理的内皮细胞的能力明显受到抑制［2］，这些在高血糖患者血管病变如炎症反应过程起着重要作用。

Penna等［5］发现在Ⅲ型前列腺炎(Chronic prostatitis/chronic pelvic pain syndrome，CP/CPPS)患者MIP-1α表达明显升高，其中ⅢA与ⅢB组表达具有显著差异，但ⅢB组与健康对照组比较表达无显著差异。随后Naresh等［6］报道在CP/CPPS患者前列腺液中ⅢA、ⅢB组MIP-1α和单核细胞趋化蛋白-1(Monocyte chemotactic protein 1，MCP-1)表达水平与良性前列腺增生、健康对照组比较明显升高，且ⅢB组与健康对照组比较差异具有显著性，并且认为MIP-1α和MCP-1可能成为诊断CP/CPPS的生物指标;最近Sugimoto等［7］研究非细菌性前列腺炎大鼠前列腺组织和尿液中细胞因子及趋化因子的表达情况，发现MIP-1α在前列腺组织及尿液中表达均升高，爱活尼通能够明显抑制前列腺组织中MIP-1α的表达。MIP-1α在Ⅲ型前列腺炎患者与健康对照组中表达变化情况仍存在一些分歧。Zhang等［8］发现将MIP-1α注入成年老鼠非红肿后爪可产生异常触痛，并且证实老鼠脊髓背根神经感觉元存在功能性CCR5，MIP-1α能够通过诱导Ca2+内流和蛋白激酶C激活作用，增强瞬时电压感受器阳离子通道V1阳性神经元对辣椒素的反应，这些提示MIP-1α可能参与Ⅲ型前列腺炎患者疼痛反应。

2MMP-9

基质金属蛋白酶-9(Matrix metalloproteinases-9，MMP-9)是一类Zn2+依赖性的中性蛋白酶家族，其主要功能是降解和再塑造细胞外基质，维持细胞外基质的动态平衡，参与人体许多病理和生理过程［9］

2．1 MMP-9的生物学功能 MMP-9底物多种多样，包括明胶、弹性蛋白、Ⅳ型胶原、V型胶原和粘结蛋白、P物质等，这与其蛋白结构特点密不可分。它能够劈开变性胶原和4型胶原，二者是基底膜的主要构成部分，这一过程有助于淋巴细胞以及其他白细胞离开血液及淋巴循环进入病变局部，利于炎症反应的发生。MMP-9还能够劈开髓磷脂化合物，比如髓鞘碱性蛋白和2型明胶，导致残余表位，而这些残余表位能够引起自身免疫［10］。

2．2 MMP-9在免疫炎症相关疾病中作用 最近发现几乎在所有炎症性疾病中MMPs表达升高，从体外试验到模拟人类疾病过程的小鼠模型研究中发现MMPs具有多种功能，涉及到防护、损伤、炎症及修复［11］。MMP-9通过调节物理屏障、管理炎症介质如细胞因子、趋化因子等，在炎症组织形成趋化因子梯度变化，以控制白细胞运动到病变部位。

自身免疫性疾病包括多种病变状态，涉及主要的细胞及免疫系统，MMP-9被认为参与这种疾病状态。例如在类风湿性关节炎患者，滑膜是MMP-9的主要来源，谢建明等［12］报道MMP-9在单核巨噬细胞中表达也增加，并且TNF-α可上调单核巨噬细胞MMP-9的表达并使其活化，促进炎性疾病中炎症细胞的浸润，参与RA患者软骨及骨的侵蚀破坏。Kim等［13］研究报道在系统性硬化病(Systemic sclerosis，SSc)中MMP-9能够通过破坏组织、产生炎症信号或者招募炎症细胞直接促发炎症。但是MMP-9在自身免疫性疾病中的作用目前还不是很清楚，其可能是直接的因素，也可能是这种疾病状态的附属产物。MMP-9对于Ⅳ型胶原的降解，有利于系统免疫细胞及多种炎症细胞进入侵入病变局部，Lakatos等［14］研究MMP-9在淋巴细胞性结肠炎(Lymphocytic colitis，LC)、胶原性结肠炎(Collagenous colitis，CC)及溃疡性结肠炎(Ulcerative colitis，UC)中表达，发现MMP-9在UC患者表达较LC、CC及正常对照组表达明显升高，提示粘膜MMP-9表达升高与UC炎症程度有明显关系，升高的MMP-9对UC患者肠粘膜具有破坏作用。MMP-9在炎症反应过程中对组织破坏与重建起着重要作用［15，16］。在肠组织中MMP-9具有同样的作用，但是MMP-2却能够保护肠组织免受损伤并且维持肠屏障功能［17］，其还参与系统性红斑狼疮、干燥综合征等疾病过程。

Wilson等［18］研究发现在雌激素诱导小鼠慢性非细菌性前列腺炎组织中MMP-7、MMP-9表达及活性增高，表明MMP-7、MM-9参与前列腺炎的发病机理，其涉及到细胞外基质的破坏，作为对炎症趋化因子的反应，MMP-9促进白细胞由循环进入组织间隙。给予雄激素处理，炎症范围大幅度缩小，MMP-9活性明显降低。IL-1、IL-2、TNF-α、NF-κb 等作为重要的细胞因子和炎症介质参与Ⅲ型前列腺炎炎症反应过程，它们与MMP-9之间相互作用从而加重炎症反应。TNF-α在神经损伤中具有重要作用，比如招募巨噬细胞，这一作用受到MMP-9调节。Chattopadhyay等［19］报道将 IL-1β、TNF-α 及 NGF 蛋白注入小鼠正常坐骨神经，发现MMP-9表达明显升高，其可以作为细胞因子调节介质来调节神经痛。大鼠自发性前列腺炎主要有淋巴细胞、单核细胞和活化的巨噬细胞构成，同时伴有神经纤维密度增加及纤维周围肥大细胞脱颗粒，肥大细胞释放的疼痛化合物影响感觉神经纤维涉及到盆腔疼痛。另外肥大细胞蛋白酶能够活化白细胞释放的MMPs和其他蛋白酶，结果也导致局部细胞外基质及神经纤维末梢的损害，而抑制MMP-9或者敲出MMP-9能够减弱神经痛［20］。

3MMP-9与MIP-1α的关系

Zozulya等［21］研究证实神经系统炎症中MMP-9主要涉及破坏血脑屏障并且调节细胞浸润，单纯MIP-1α处理并不能够诱导DC细胞迁移，而MIP-1α诱导的DC细胞穿透大脑毛细血管单层内皮细胞的作用能够被MMP抑制剂GM6001所抑制，这些提示MIP-1α存在时DC细胞穿过血脑屏障单层内皮细胞增多，在一定程度上依赖于MMP(主要为MMP-9)。Yang等［22］研究小鼠肝癌模型，发现 MMP-9、MIP-1α及其受体CCR1在二乙基亚硝胺(DEN)诱导的鼠肝癌模型及乙型肝炎病毒诱导的鼠肝癌模型中表达均升高。同时他们检测CCR1和MIP-1α敲出小鼠肝癌模型MMP-9表达情况，发现MMP-9基因表达较野生对照组表达明显减少，此外表达MMP-9细胞数量也明显减少，说明CCR1和MIP-1α能够调节MMP-9的表达。随后吴俣等［23］研究MIP-1α及其受体 CCR1、CCR5对 MMP9表达的影响。构建小鼠无菌性腹膜炎症模型，发现MIP-1α敲除、CCR1敲除、CCR5敲除小鼠的炎性巨噬细胞MMP-9表达明显低于野生型小鼠，MIP-1α敲除和CCR5敲除小鼠中性粒细胞的MMP-9表达明显低于野生型小鼠，而CCR1敲除小鼠的中性粒细胞MMP-9表达高于野生型小鼠，说明在炎症反应过程中，MIP-1α及其受体CCR1、CCR5也能够影响MMP9的表达。Ness等［24］研究表明CCR1介导的信号通路能够激活多种细胞的 NF-κB，而活化的 NF-κB能够诱导MMP-9基因的表达［25］，提示 MIP-1α-CCR1 轴可能通过NF-κB通路对MMP-9的表达产生调节作用，但是MIP-1α及其受体 CCR1、CCR5通过NF-κB通路影响MMP-9表达的具体机制有待进一步研究，同时是否存在其他调节通路以及如何作用值得进一步做出探讨。而Heilpern等［26］研究报道伯氏螺旋体(B．burgdorferi)感染的MMP-9基因敲出小鼠与野生型小鼠比较，MIP-1α转录水平差异无显著性，说明MMP-9在协调伯氏螺旋体感染引起的固有免疫反应中起着独立而重要的作用。Dobaczewski等［27］研究报道小鼠心肌梗死模型中MIP-1α及其受体CCR5表达具有明显变化，几乎40%的单核细胞表达CCR5。CCR5基因敲除小鼠与正常小鼠心肌梗死模型相比，MIP-1α表达量却明显升高，MMP9的表达及活性也明显升高，并且炎症反应加重，其与基质金属蛋白酶表达增加、基质金属蛋白酶抑制剂减少以及MMP-2、MMP-9活性增加有关，结果导致心脏增大。

不仅如此，MMP9和多种细胞因子间存在联系，如Tse等［28］发现木兰醇能够抑制抑制性蛋白κB(Inhibitor-κB，I-κB)介导的 NF-κB 激活通路，进而明显降低MMP-9等促炎性基因的表达。这些均提示，NF-κB等位点在炎症细胞因子诱导MMP-9表达时发挥着重要作用;多种炎症介质如IL-1β、TNF-α、IL-6、IL-10等和MMP-9及MIP-1α相互作用形成复杂炎症网络，MMP-9及MIP-1α可能起到核心调节作用，而这些因子又参与慢性非细菌性前列腺炎的发生。因此在CP/CPPS患者MMP-9和MIP-1α是否起着重要的调节作用，通过何种方式作用值得做出探讨，有助于揭示两者在Ⅲ型前列腺炎发病中的作用机制，为Ⅲ型前列腺炎诊断及治疗提供有价值的帮助。

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