基质金属蛋白酶和金属蛋白酶组织抑制剂对良恶性胸腔积液的鉴别诊断价值

钱凌　揭志军　谢娟　邵川　朱芬　刘子龙　李善群　施劲东

(1.复旦大学附属上海市第五人民医院呼吸科，上海　200240；

2.复旦大学附属中山医院呼吸科，上海　200032)



·论著·

基质金属蛋白酶和金属蛋白酶组织抑制剂对良恶性胸腔积液的鉴别诊断价值

钱凌1揭志军1谢娟1邵川2朱芬2刘子龙2李善群2施劲东1

(1.复旦大学附属上海市第五人民医院呼吸科，上海200240；

2.复旦大学附属中山医院呼吸科，上海200032)

摘要目的：探讨基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)中的MMP-7、MMP-10以及金属蛋白酶组织抑制剂(tissue inhibitors of metalloproteinases，TIMPs)中的TIMP-1、TIMP-2在良恶性胸腔积液鉴别诊断中的价值。方法： 采用酶联免疫吸附试验(enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA)法测定38例恶性胸腔积液、50例良性胸腔积液中MMP-7、MMP-10和TIMP-1、TIMP-2的浓度。结果：(1)恶性胸腔积液中MMP-7、MMP-10浓度及各项MMPs/TIMPs比值均明显高于良性胸腔积液(P<0.01)； TIMP-1和TIMP-2浓度在良、恶性胸腔积液中的差异无统计学意义(P>0.05)。(2)将单项检测指标用于良恶性胸腔积液的鉴别诊断时，MMP-7、MMP-10和各项MMPs/TIMPs比值均具备较好的诊断效能，MMP-7、MMP-10、MMP-7/TIMP-1比值、MMP-10/TIMP-1比值、MMP-7/TIMP-2比值、MMP-10/TIMP-2比值的诊断分界点分别为328.17 ng/mL、246.13 ng/mL、0.635、0.478、0.564、0.438，敏感性分别为81.6%、97.4%、81.6%、89.5%、78.9%、74.2%，特异性分别为66.0%、60.0%、80.0%、70.0%、68.0%、72.0%。结论：MMP7、MMP-10与恶性胸腔积液的形成密切相关，MMPs/TIMPs比值的失衡在恶性胸腔积液的形成中扮演了重要角色，胸腔积液中MMP7、MMP-10、MMPs/TIMPs比值的检测有助于良恶性胸腔积液的鉴别诊断。

关键词胸腔积液；基质金属蛋白酶；金属蛋白酶组织抑制剂；鉴别诊断

目前，良恶性胸腔积液的鉴别诊断仍是困扰临床医师的一项难题。脱落细胞学检查是目前诊断恶性胸腔积液的特异性最高的方法，但其敏感性低(特别是在病程早期)[1]。血清和胸腔积液的生化检查以及免疫学检查(如腺苷脱氨酶、甲胎蛋白、癌胚抗原、糖链抗原、神经原特异性烯醇化酶等指标的检测)，用于诊断恶性胸腔积液的敏感性和特异性均欠佳。因此，寻找诊断和鉴别诊断恶性胸腔积液的高敏感性和特异性的可溶性肿瘤标志物已是当务之急。近年来的研究[2-3]表明，基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)及金属蛋白酶组织抑制剂(tissue inhibitors of metalloproteinases，TIMPs)与恶性肿瘤的侵袭转移及胸腔积液的形成密切相关。本研究通过检测胸腔积液中MMP-7、MMP-10、TIMP-1及TIMP-2的浓度，探讨MMPs、TIMPs及MMPs/TIMPs比值在良恶性胸腔积液鉴别诊断中的价值。

1资料与方法

1.1一般资料选择复旦大学附属上海市第五人民医院呼吸科2007年1月—2009年1月收治的88例胸腔积液患者，在胸腔积液标本采集前均未行放化疗及与疾病相关的其他治疗。88例中38例为恶性胸腔积液，其中男性30例，女性8例；中位年龄69岁；入选标准：多次痰细胞学检查、经支气管镜刷检或活检、淋巴结活检、胸膜活检、肿块穿刺、胸腔积液脱落细胞学检查等方法确诊为肺癌的患者；排除标准：合并细菌性肺炎、结核、心力衰竭、严重肝肾功能不全、严重低蛋白血症、全身性结缔组织或风湿性疾病者。其余50例为良性胸腔积液，其中男性32例，女性18例；中位年龄65岁；均经实验室检查、临床诊断明确，排除恶性肿瘤。

1.2方法

1.2.1标本的采集及处理所有患者在确诊为胸腔积液后，经B超定位引导，在无菌操作条件下行经皮胸腔穿刺术，用一次性注射器抽取中段新鲜胸腔积液400 mL并送检。其中50 mL用于常规检查、生化检查；300 mL进行脱落细胞学检查；其余50 mL放入焦炭酸二乙酯(diethyl chlorophosphate，DEPC)处理、高温消毒灭菌的离心管中，离心(4 ℃，1300 r/min)10 min，小心分离上清液，分装后置于-70 ℃待测。

1.2.2MMPs和TIMPs的测定采用酶联免疫吸附试验(enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA)法检测胸腔积液中MMP-7、MMP-10、TIMP-1和TIMP-2的浓度，试剂盒购自上海森雄科技实业有限公司。严格按试剂盒说明书操作。

2结果

2.1良恶性胸腔积液中MMP-7、MMP-10、TIMP-1、TIMP-2浓度以及MMPs/TIMPs比值的比较恶性胸腔积液中MMP-7、MMP-10浓度及各项MMPs/TIMPs比值均明显高于良性胸腔积液，差异均有统计学意义(P<0.01)。良恶性胸腔积液中TIMP-1、TIMP-2浓度差异均无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1　良恶性胸腔积液中各项指标的比较±s)

2.2胸腔积液中MMPs、TIMPs和MMPs/TIMPs比值诊断良恶性胸腔积液的诊断分界点、敏感性和特异性在单项检测指标中，MMP-7、MMP-10和各项MMPs/TIMPs比值均具备较好的诊断效能，见表2。

表2胸腔积液中各项指标对良恶性胸腔积液的

诊断分界点、敏感性和特异性的比较

3讨论

MMPs是一个蛋白水解酶大家族，因含有金属离子(锌、钙)而得名，可由正常的组织细胞和肿瘤细胞分泌；按其作用底物和作用方式，MMPs可分为5个亚族[4]。所有的MMPs均有降解细胞外基质(extracellular matrix，ECM)和基底膜的作用。这种降解作用具有两面性，一方面是有助于病理损伤和生理生长过程中组织的修复和重塑；另一方面是有助于肿瘤细胞的扩散、转移以及肿瘤血管生长。TIMPs是一个低分子量分泌型蛋白质家族，由成纤维细胞、角质细胞、单核巨噬细胞、内皮细胞等产生，广泛分布于全身各种组织和体液中，是激活的MMPs的天然特异性抑制因子。在正常生理状态下，MMPs与TIMPs维持相对的动态平衡状态。MMPs/TIMPs比值升高会导致ECM的溶解破坏，反之则会出现ECM的聚集。MMP-7和MMP-10均是MMPs家族中的重要成员，它们与恶性肿瘤的侵袭转移密切相关[5]。MMP-7不仅能降解ECM，还能通过降解E-钙黏素的途径来减少细胞-细胞间的黏附作用，降低肿瘤细胞的接触抑制，从而加速肿瘤细胞的扩散和转移[6]。MMP-10则被认为是能够在肿瘤细胞中活化其他MMPs前体的重要激活因子；MMP-10在肿瘤细胞内的表达及含量与肿瘤的大小、局部浸润、远处转移有关[7]。研究[8]表明，在具有较高转移潜能的肿瘤细胞系中MMP-10的含量很高，而在具有较低转移潜能的肿瘤细胞系中MMP-10的含量较低。目前尚缺少关于MMP-7和MMP-10与胸腔积液关系的系统性研究。

本研究显示，恶性胸腔积液中MMP-7、MMP-10以及各项MMPs/TIMPs比值均明显高于良性胸腔积液，提示恶性肿瘤在向胸膜腔侵袭转移的过程中存在MMPs/TIMPs动态平衡的破坏，ECM的降解速度大于合成速度，导致基质溶解，血管的通透性增加，形成胸腔积液。通过绘制ROC曲线，我们得出各项指标诊断良恶性胸腔积液的诊断分界点、敏感性和特异性。结果显示，胸腔积液中MMP-7、MMP-10、MMP-7/TIMP-1比值、MMP-10/TIMP-1比值、MMP-7/TIMP-2比值、MMP-10/TIMP-2比值是鉴别诊断恶性和良性胸腔积液的良好指标。

综上所述，MMP-7、MMP-10与恶性胸腔积液的形成密切相关，MMPs/TIMPs比值的失衡在恶性胸腔积液的形成过程中扮演了重要角色。胸腔积液中MMP-7、MMP-10、MMP-7/TIMP-1比值、MMP-10/TIMP-1比值、MMP-7/TIMP-2比值、MMP-10/TIMP-2比值有助于良恶性胸腔积液的鉴别诊断。

参考文献

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△居旻杰、郑毅隽和林宗武对本文有同等贡献，为共同第一作者。

Value of Matrix Metalloproteinases and Tissue Inhibitors of Metalloproteinases in the Differential Diagnosis of Benign and Malignant Pleural Effusion

QIANLing1JIEZhijun1XIEJuan1SHAOChuan2ZHUFen2LIUZilong2LIShanqun2SHIJindong11.DepartmentofRespiratoryMedicine,TheFifthPeople′sHospitalofShanghai,FudanUniversity,Shanghai200240,China; 2.DepartmentofRespiratoryMedicine,ZhongshanHospital,FudanUniversity,Shanghai200032,China

AbstractObjective：To explore the value of matrix metalloproteinase(MMP)-7,MMP-10 and tissue inhibitor of matrix metalloproteinase(TIMP)-1,TIMP-2 in the differential diagnosis of benign and malignant pleural effusion. Methods: The concentrations of MMP-7,MMP-10,TIMP-1 and TIMP-2 in 38 cases of malignant pleural effusion and 50 cases of benign pleural effusion were detected by enzyme-linked immunosorbent assay(ELISA) . Results: (1)The concentrations of MMP-7,MMP-10 and the MMPs/TIMPs ratios were higher in malignant pleural effusion than those in benign pleural effusion(P<0.01). There was no significant difference in the concentrations of TIMP-1,TIMP-2 between benign pleural effusion and malignant pleural effusion(P>0.05).(2)While single-index were used in the differential diagnosis of benign and malignant pleural effusion, MMP-7, MMP10 and the MMPs/TIMPs ratios showed good diagnostic efficiency. The demarcation points of MMP-7,MMP-10, MMP-7/TIMP-1 ratio, MMP-10/TIMP-1 ratio,MMP-7/TIMP-2 ratio and MMP-10/TIMP-2 ratio were 328.17 ng/mL,246.13 ng/mL,0.635,0.478,0.564, 0.438, respectively. The corresponding sensitivities of them were 81.6%, 97.4%,81.6%,89.5%,78.9%, 74.2%, respectively. The corresponding specificities of them were 66.0%,60.0%,80.0%,70.0%,68.0%, 72.0%, respectively. Conclusions: MMP7,MMP-10 are closely related to the development of malignant pleural effusion. The imbalance of MMPs/TIMPs ratio plays a great role in the pathogenesis of malignant pleural effusion.To detect MMP7,MMP-10 and MMPs/TIMPs ratio of pleural effusion is conducive to the differential diagnosis of benign and malignant pleural effusion.

Key WordsPleural effusion；Matrix metalloproteinases；Tissue inhibitors of metalloproteinases；Differential diagnosis

通讯作者罗哲，E-mail：luo.zhe@zs-hospital.sh.cn

中图分类号R561.3

文献标识码A