MMP-2及MMP-9与子痫前期相关性的研究进展

金璟,刘国成

(广东省妇幼保健院产科，广东 广州 511400)

子痫前期是一种妊娠特异性综合征，其特征是妊娠20周后新发病的高血压、蛋白尿、脏器功能损害和胎儿生长受限。在无蛋白尿的情况下，子痫前期的诊断是妊娠20周后新发病的高血压，伴有血小板减少、肝功能损害、肾功能损害、肺水肿或新发生的中枢神经系统异常或视觉障碍。子痫前期严重威胁母胎安全，全球发病率为2%～10%[1]，全球范围内每年因子痫前期导致的胎儿和新生儿死亡约500 000例，孕产妇死亡约76 000例[2]。子痫前期还与母体及新生儿的长期不良结局有关。尽管子痫前期确切的病理生理尚不明确，但是滋养细胞对子宫螺旋小动脉重铸不足仍是该综合征的重要病理变化之一。滋养细胞的浸润能力需要多种细胞外蛋白酶的调节和平衡，其中基质金属蛋白酶(MMPs)是组织重塑的主要调节因子。MMPs的表达和活性的变化可能导致子宫血管的功能障碍，进而导致子痫前期的发病。正常妊娠期间，MMP-2和MMP-9的增加与子宫和胎盘的血管扩张有关，子痫前期患者血清中MMP-2和MMP-9的减少可能导致血管扩张减少，血管收缩增加，从而触发可溶性因子释放进入母胎循环，导致母体耐受性降低，滋养细胞凋亡，子宫螺旋动脉重铸不足，以及降低子宫灌注压，从而参与子痫前期的发病[3]。本文主要围绕MMP-2和MMP-9在子痫前期发生发展中的作用进行阐述，旨在为探讨其在子痫前期早期筛查和诊断中作为生物标志物的潜在用途提供新思路。

1 MMP-2、MMP-9的结构与功能

1.1 MMPs的结构与分类

MMPs是由一类Ca2+、Zn2+等金属离子依赖性蛋白酶组成，主要的生理功能是降解细胞外基质成分。根据其基因结构和对底物特异性的不同分为：间质胶原酶、明胶酶、基质水解酶、膜型金属蛋白酶及其他类。MMPs具有相似的结构，大部分是由5个功能不同的结构域组成：疏水信号肽序列、前肽区、催化活性区、铰链区和羧基末端区。在体内，MMPs的活性受到3个水平的调节，即MMPs的基因转录水平、MMPs酶原的分泌和激活、MMPs的抑制物金属蛋白酶组织抑制剂(TIMPs)降解其酶的活性。MMPs在组织中广泛分布，除了多糖外的所有细胞外基质基本都可以被其降解，在干细胞的增殖和分化、细胞迁移、血管生成、创伤愈合、动脉粥样硬化、恶性肿瘤的转移等生理病理过程中起着非常重要的作用。近年的研究显示，MMPs还参与胚泡的植入和胎盘的形成等。

1.2 MMP-2、MMP-9的结构与功能

MMP-2即明胶酶A，位于人类染色体16q21，由13个外显子和12个内含子组成，编码分子量为72 kD的酶原，作用的底物主要是IV型和V型胶原。MMP-9即明胶酶B，位于人类染色体20q11.1～13.1，由13个外显子和9个内含子组成，编码分子量为92kD的酶原，作用的底物主要是IV、V型胶原及明胶。MMP-2与MMP-9都属于IV型胶原蛋白，主要来源于间质细胞、肿瘤细胞、单核细胞、巨噬细胞及血管内皮细胞等。生理状态下，MMP-2与MMP-9主要参与组织的重构和伤口的愈合，在清除坏死组织、降解基膜、形成微血管等方面起着重要作用。病理状态下的异常表达或活性异常与炎症、胚胎发育、血管形成、肿瘤转移等密切相关。当MMP-2与MMP-9表达增高时，可以降解血管基底膜上的IV型胶原，导致血管壁成分和血管结构改变及胶原沉积，使血管顺应性降低、动脉粥样硬化，进而引起血压升高。

2 MMP-2、MMP-9在正常妊娠和子痫前期中的表达

2.1 MMP-2、MMP-9在正常妊娠中血清及胎盘中的表达

正常妊娠中子宫-胎盘循环的建立是一个重要环节，滋养细胞对子宫螺旋动脉的重塑是正常妊娠的前提。子宫-胎盘循环建立的机制如下：首先在受精后6～7日胚胎黏附于子宫内膜，受精后15～17日形成三级绒毛；然后滋养细胞通过蛋白水解酶降解子宫蜕膜组织的基底膜和细胞外基质；最后滋养细胞一方面穿透蜕膜，向子宫内膜和子宫肌层内1/3浸润，另一方面沿螺旋动脉内腔迁移，取代血管内皮，使狭窄肌性管腔转变为扩张的低阻力子宫胎盘血管。子宫螺旋动脉重塑障碍可导致子痫前期的发生。

研究表明，MMPs蛋白表达水平和滋养层细胞的浸润程度呈正相关。在早期胎盘组织中，MMP-2主要在绒毛外滋养层细胞表达，MMP-9则主要在绒毛滋养层细胞表达。胚胎植入前，在6～8周细胞滋养层主要分泌MMP-2，MMP-2的表达水平高于MMP-9。在胚胎植入内膜，胎盘尚未形成时，细胞滋养层同时分泌MMP-2、MMP-9。MMP-9的分泌量在8周时开始增加，到11周其分泌量达到高峰[4]。说明MMP-2可能是胚胎植入期的关键调节因素，而MMP-9则主要在随后滋养层细胞的浸润中起重要作用。Dang等[5]的研究结果显示，在妊娠期大鼠的子宫组织和主动脉中MMP-2、MMP-9的蛋白表达量及活性较非妊娠期大鼠增加，并随着孕周的增加而上升；与之相反，孕晚期大鼠胎盘组织中MMP-2、MMP-9的蛋白表达量及活性与孕中期相比，呈下降趋势。考虑孕晚期子宫组织和主动脉壁的细胞外基质降解增加，以降低外周阻力，保证胎儿的正常发育。而孕晚期胎盘组织中MMP-2、MMP-9的蛋白表达量及活性下降，一方面与胎盘重构主要发生在胚胎着床及妊娠早中期胎儿发育过程中有关，另一方面妊娠晚期胎盘组织的细胞外基质降解减少，可能有利于分娩时胎盘的剥离。

Schafer-Somi等[6]在对狗的研究中发现，孕期血清中MMP-2和MMP-9的活性较非孕期明显升高。Mishra等[7]在妊娠晚期牛的胎盘组织中发现MMP-2的表达上升，与既往对大鼠的研究结果不符，考虑不同种属动物之间的MMPs的调节机制不同。正常妊娠大鼠主动脉中MMP-2和MMP-9的含量和活性增加，提示MMP-2和MMP-9在妊娠相关血管重构中起一定作用。

2.2 MMP-2、MMP-9在子痫前期中血清及胎盘中的表达

陈益民等[8]将病例分为正常妊娠组，妊娠期高血压组和子痫前期组，采用ELISA法和免疫组织化法检测孕妇孕中期和孕晚期血清和胎盘组织中MMP-9的表达。结果显示孕中、晚期，与正常妊娠组相比，妊娠期高血压组和子痫前期组血清中MMP-9表达减少；与妊娠期高血压组比较，子痫前期组MMP-9水平明显下降；与正常妊娠组和妊娠期高血压组相比，子痫前期胎盘MMP-9表达阳性染色细胞染色明显较低。说明MMP-9与子痫前期的发生密切相关。李元成等[9]研究发现，子痫前期患者胎盘组织中MMP-2和MMP-9的表达明显低于正常妊娠组，其中MMP-9的表达随病情加重而下降。这一结果与Wei等[10]的研究结果相符，后者在子痫前期模型大鼠的研究中发现，与正常妊娠大鼠相比，子痫前期模型大鼠的子宫、胎盘组织和主动脉中MMP-2和MMP-9的表达和活性降低。

然而Sahay等[11]的研究结果与上述并不一致，其研究发现，与正常妊娠相比，子痫前期组患者胎盘中MMP-9蛋白水平明显下降，然而MMP-2蛋白水平升高。Shokry等[12]通过免疫组化染色检测，对比40例子痫前期和40例正常妊娠胎盘组织中MMP-2和MMP-9的蛋白表达，结果提示在正常妊娠中MMP-2和MMP-9的蛋白量均为高表达，子痫前期胎盘组织中MMP-9为低表达或不表达，与此相反，子痫前期胎盘组织中MMP-2有较强的表达。这表明MMP-9在子痫前期胎盘中的缺乏或减少表达可能与滋养层侵入不足有关，进而导致胎盘形成障碍。Plaks等[13]研究了MMP-9基因敲除的小鼠，实验表明MMP-9缺乏的小鼠表现出类似子痫前期的症状，出现血管内皮生长因子(VEGF)失调、蛋白尿、高血压及肾脏病理改变，这可能是由于滋养细胞分化和侵袭受损所致。

目前，大多实验研究结果显示子痫前期患者血清及胎盘组织中MMP-9呈低表达状态，但是MMP-2的研究结果仍存在争议。提示MMP-2和MMP-9的异常表达可能参与子痫前期的发病过程，其中孕晚期滋养层浸润能力下降主要与MMP-9有关。

2.3 MMP-2、MMP-9与子痫前期相关的可能机制

MMP-2、MMP-9的异常表达对细胞外基质的影响可能参与子痫前期的发病过程。Li等[10]研究了子痫前期模型大鼠中MMP-2、MMP-9底物的变化，结果表明，与正常妊娠大鼠相比，子痫前期模型大鼠的子宫、胎盘及主动脉中的胶原含量增加。MMPs是通过降解细胞外基质促进细胞的生长和迁移，一方面子痫前期患者组织中MMP-2、MMP-9的减少和胶原沉积的增加可能会影响滋养细胞的浸润和迁移，从而导致血管重铸障碍和胎盘着床异常。另一方面，MMP-2、MMP-9的活性降低和血管壁胶原含量增加，导致血管增厚，顺应性下降，血管阻力增加，从而导致血压升高。

研究表明，子痫前期中MMP-2、MMP-9的异常表达与血管内皮功能障碍有一定关系。内皮素(ET)是一种重要的内皮源性血管收缩因子，在子痫前期中起一定作用。MMP-2和MMP-9可以将大分子ET降解为ET1-32，后者起舒张血管作用。Mazzuca等[14]研究发现，MMP-2、MMP-9及ET1-32在正常妊娠大鼠中表达增加，与之相反，在子痫前期模型大鼠中MMP-2、MMP-9及ET1-32的表达下降。此外，Raffetto等[15]研究发现，MMP-2可以通过超极化激活K+通道而引起血管舒张。另有研究显示MMP-2和MMP-9可能通过减少血管合体膜的Ca2+内流而引起血管舒张，而子痫前期中MMP-2、MMP-9表达减少可能导致血管合体膜Ca2+内流增加，从而导致血管收缩和高血压。因此，MMP-2和MMP-9的表达减少可能使其介导的血管舒张作用减少，从而导致血管收缩和血压升高。

3 MMP-2、MMP-9作为子痫前期的生物标志物的前景

子痫前期的早期诊断有赖于准确性、灵敏性及特异性高的子痫前期生物标志物的鉴定。Feng等[16]对妊娠20周疑似子痫前期的孕妇进行了血浆中MMP-2和MMP-9的浓度测定，研究表明子痫前期孕妇血浆中MMP-2/MMP-9比值明显升高，具有较高的特异性和灵敏性。Wang等[17]在一项研究中检测了尿液样本中14种子痫前期的生物标志物，其中包括MMP-2和MMP-9。研究表明，分娩时子痫前期孕妇尿液中MMP-2和MMP-9的浓度明显高于正常妊娠，而这一特征在分娩后6至8周仍然存在。虽然目前MMP-2和MMP-9在子痫前期中的研究结果未达到共识，但MMP-2/MMP-9比值有可能作为预测子痫前期的可靠指标，不过仍需要进一步的临床研究来验证。

综上所述，在妊娠初期，MMP-2和MMP-9的低表达可能影响子宫螺旋动脉的重铸，导致胎盘灌注不足；在妊娠晚期，MMP-2和MMP-9可由多种因素介导引起血管收缩、血管反应性改变和内皮损伤。MMP-2和MMP-9作为生物标志物对于子痫前期有较高的预测价值，然而需要更大规模的基础和临床研究来评估MMP-2和MMP-9是否在子痫前期的病理生理及预测价值中起决定性作用，同时其是否可以作为治疗子痫前期的生物靶点需进一步研究来验证。