基质金属蛋白酶与妊娠期高血压疾病的相关研究进展

杨 杰，李 颖，任永变

(延安大学附属医院产科三病区，陕西延安716000)

妊娠期高血压疾病(Hypertensive disorders complicating pregnancy,HDCP)严重威胁孕产妇及新生儿的健康，其病因病机目前仍不明确，国内外诸多研究表明有些基质金属蛋白酶(Matrix metalloproteinases,MMPs)含量的高低及变化与该病的发生发展密切相关[1-2]，该研究就目前研究比较多的基质金属蛋白酶-9(MMP-9)、基质金属蛋白酶-2(MMP-2)及基质金属蛋白酶-1(MMP-1)进行综述，从而得出HDCP的病情随这三类重要的MMPs含量变化而演变的规律，进而为临床诊断和治疗提供一定的理论依据。

1 MMPs及TIMPs的概况

1.1 MMPs分类

MMPs在结构上高度同源，包含10个外显子和9个内含子。其主要结构包括：构成MMPs前体NH2端的前肽；含Zn2+结构域的催化单位；C端的血红素蛋白结构域。后两者由一个富含脯氨酸的铰链区间接连接。在人类中目前已发现的MMPs共有23种，分为6类：①胶原酶：基质金属蛋白酶-1(MMP-1)、基质金属蛋白酶-8(MMP-8)、基质金属蛋白酶-13(MMP-13)；②间质溶解素：基质金属蛋白酶-3(MMP-3)、基质金属蛋白酶-7(MMP-7)、基质金属蛋白酶-10(MMP-10)；③明胶酶：明胶酶A(MMP-2)，明胶酶B(MMP-9)；④模型基质金属蛋白酶：基质金属蛋白酶-14(MMP-14)、基质金属蛋白酶-15(MMP-15)、基质金属蛋白酶-16(MMP-16)、基质金属蛋白酶-17(MMP-17)、基质金属蛋白酶-24(MMP-24)、基质金属蛋白酶-25(MMP-25)；⑤基质溶解素：基质溶解因子1(MMP-7)，基质溶解因子2(MMP-26)；⑥其他类型：基质金属蛋白酶-11(MMP-11)、基质金属蛋白酶-12(MMP-12)、基质金属蛋白酶-19(MMP-19)、基质金属蛋白酶-23(MMP-23)等。MMPs均以酶原的形式分泌，经激活剂激活后才具有酶活性(模型金属蛋白酶直接以酶活性作用)。

1.2 MMPs的调节

MMPs主要在三个水平被调节：酶原合成、酶原活化、特异性组织抑制物(Tissue inhibitors of metalloproteinases,TIMPs)[3-4]。大多数的MMPs以基因转录水平调控为主，MMP-2除外。激素、生长因子和炎性因子等主要在转录水平方面影响MMPs的调节。分泌MMPs的细胞同时也分泌TIMPs，特异性抑制MMPs的活性。目前发现四种TIMPs[5]：特异性组织抑制物-1(TIMP-1)、特异性组织抑制物-2(TIMP-2)、特异性组织抑制物-3(TIMP-3)和特异性组织抑制物-4(TIMP-4)。

TIMPs对MMPs激活的抑制主要表现在两方面：①酶原活化阶段，pro-MMPs酶原的自我激活被TIMPs与pro-MMPs形成的稳定复合体阻碍；②活化的MMPs阶段，TIMPs通过与活化的MMPs形成1：1的紧密复合体来抑制其活性。

2 MMPs与HDCP

HDCP是孕产妇和围产儿发病率及病死率增高的主要原因之一，是妊娠期特有疾病，目前病因仍不明确。研究发现，HDCP发生的重要机制之一是滋养层细胞侵蚀过浅，即胎盘浅着床[6]。胎盘浅着床引发胎盘血流灌注不足，从而导致母体系统性血管内皮损伤，最终出现HDCP的相应症状。MMPs通过调节子宫内膜细胞外基质的降解，参与滋养层细胞侵袭的限速步骤，其含量的变化会影响该调节过程，从而参与HDCP的发生与发展，所以下文就几类常见的MMPs对HDCP的具体调节作用进行综述。

2.1 MMP-9与HDCP

MMP-9是1994年Repone和Sahlberg在小鼠胚胎发育的破骨细胞内发现的一个明胶酶的成员[7]，属于一种能水解细胞外基质的蛋白酶，锌结合位点位于催化区域中，明胶结合位点位于催化部位之间。MMP-9可被多种生物体内的多种细胞分泌，分泌MMP-9的细胞主要包括胎盘绒毛滋养细胞、巨噬细胞、单核细胞、角化细胞、成纤维细胞、中性粒细胞、骨骼肌细胞、破骨细胞、内皮细胞、软骨细胞和多种肿瘤细胞等[8]。MMP-9在体内以酶原形式分泌，它本身或某些丝氨酸蛋白酶可以将其活化，只有被激活后才有降解细胞外基质的作用[9]。MMP-9的阳性表达可见于正常妊娠胎盘组织中的滋养细胞、间质细胞、蜕膜细胞和血管内皮细胞胞浆中。MMP-9作为调节滋养细胞分泌的关键水解酶之一，滋养细胞对子宫肌层的浸润程度和血管重铸受其分泌量的影响，其分泌减少可以导致螺旋动脉的生理变化，造成滋养细胞侵蚀子宫螺旋动脉过浅，致使胎盘着床和血管重铸的正常过程受到影响，由此引起胎盘缺血、供氧不足等一系列病理变化，最终系统性损伤母体血管内皮，引起HDCP的发生[10]。体内多种特异性和非特异性因子调控MMP-9的表达[11]，非特异性因子中可使MMP-9表达增强的包括白介素1、白介素2、前列腺素抑制剂和TNF-α，而白介素4则抑制MMP-9的表达。MMP-9特异性抑制剂即TIMPs，TIMP-2是其天然抑制剂，它与活化状态的MMP-9不可逆且稳定的以1∶1非共价结合，从而阻断MMP-9的作用。

有研究发现，MMP-9与子痫前期的发病有关，其在子痫前期胎盘组织中的表达下降[12]。常雅丽等[13]研究表明，MMP-9在子痫前期组胎盘中的表达的确较正常对照组显著下降，并且子痫前期病情严重程度影响其表达的高低，病情愈重，MMP-9表达愈低，与刘力华等[14]的研究相一致。这些研究说明MMP-9表达的高低与妊娠期高血压疾病的严重程度有关。另外，Lim等[15]将子痫前期患者胎盘中分离的滋养细胞在体外培养，发现其分泌MMP-9、整合素及HLA-G的能力降低，它的侵润能力亦明显下降。孙丽君等[16]研究表明妊娠期高血压疾病患者血清中MMP-9与TIMP-1的平衡状态发生了改变，即MMP-9/TIMP-1比值下降，由此推断，妊娠期高血压疾病的发生发展与血清中MMP-9及TIMP-1的表达异常密切相关。

2.2 MMP-2与HDCP

MMP-2又称明胶酶A，是一种非糖化蛋白，定位于人体16号染色体，来源于机体诸多结缔组织细胞。其与MMP-9在生物学特性上有很多相似之处，因二者同属明胶酶系列。MMP-2以非活性的酶原形式(pro-MMP-2)分泌后，其生物活性的发挥需要切除N端的一段前肽部分，暴露出锌离子活性中心。MMP-2激活需要其他MMPs如基质成纤维细胞分泌的有活性的MT1-MMP及TIMP-2的协助，其中TIMP-2是MMP-2的特异性抑制剂。MMP-2能够特异性地降解构成滋养细胞侵入的第一道细胞屏障的基底膜的主要成分IV型胶原。

关于MMP-2在HDCP中的表达，国内外学者做了不同的研究。庞谷怀[17]研究发现，HDCP患者体内血清中MMP-2含量会随着病情不断加重而增加，并且其导致血管内皮损伤的程度会随之加重。孙秀华等[18]在另一项研究中也发现HDCP患者病情越重，血清中MMP-2含量越多，与班开斌等[19]得出的结果一致，这些均与国外学者Narumiya等[20]的研究一致。另外有研究表明，应用抗MMP-2单克隆抗体可缓减缺血性损伤[21]，由此可以推断在HDCP发生的同时可造成MMP-2在患者血清中的表达增多，最终加重胎盘缺血缺氧的发生。但是，学者们在对HDCP患者的胎盘组织进行研究时却得出相反的结果。易旺军等[22]研究发现MMP-2在HDCP组的胎盘滋养细胞中的表达明显低于正常晚期妊娠组，高立峰等[23]研究也得出一样的结果。Staff等[24]研究显示，HDCP患者滋养细胞侵蚀能力明显下降，胎盘MMP-2及-9蛋白水平也随之降低，表明HDCP患者的血清MMP-2变化水平不能反映胎盘MMP-2的变化水平。

2.3 MMP-1与HDCP

MMP-1是MMPs中重要的一员，含583个氨基酸，分子量为63 kDa，切开细胞间隙的纤维胶原为其主要作用，如把Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型胶原分成1/4、3/4片段[25]。TIMP-1由184个氨基酸和6个分子间二硫键组成，属于一种糖蛋白，分子量为28 kDa。基质上的胶原及变性明胺为MMP-1的底物，而其天然自身抑制剂是TIMP-1。TIMP-1抑制MMP-1活性的分子机制主要为：通过末端与MMP-1催化域以1：1相结合、通过末端与MMP-1底物结合沟的活性域以1：1相结合[26]。

关于MMP-1对HDCP的影响，邓春雷等[27]研究发现MMP-1在HDCP患者脐血血清中的表达显著低于正常晚孕组，且随病情加重MMP-1降低越明显，邓春雷等[28]在另一项研究中也发现了同样的结果。这与国外的文献[29-30]报道一致，说明脐血血清中MMP-1的降低可能与HDCP的发生存在相关性，且随病情加重MMP-1明显降低，由此推测MMP-1的降低亦可能与HDCP严重程度存在相关性。Zofia等[29]运用聚丙烯酰胺酶谱技术检测先兆子痫患者脐血管的粘多糖和胶原，发现其含量是正常人的2倍，而脐血血清中MMP-1的含量低于正常。Christian等[30]研究发现MMP-1在松软的胶原连接组织的降解中发挥着显著的作用。就此可以推测，先兆子痫患者脐血血清中MMP-1的含量伴随着脐血管细胞外基质广泛重构而减少，造成脐血管的胶原和粘多糖堆积，而弹性蛋白含量减少，从而使脐血管的弹性降低，导致患者血压升高。

综上所述，MMPs的主要作用是对细胞外基质及基底膜进行降解，TIMPs可以特异性抑制其作用，如果二者比例失衡，可造成细胞外基质的过度降解和滋养细胞的侵入异常，从而参与HDCP的发生与演变。鉴于MMPs在HDCP的发病机制中发挥重要作用，因此探讨MMPs及TIMPs在HDCP中的作用，有望对该病的早期诊断和治疗打开新的局面。

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