MMP-2表达水平与非小细胞肺癌的相关性研究进展

刘邦燕 陆霓虹

1.大理大学公共卫生学院，云南大理 671000；2.昆明市第三人民医院 云南省传染性疾病临床医学中心，云南昆明 650200

肺癌是世界上第二常见的恶性肿瘤，在中国的发病率和病死率均位于恶性肿瘤中的第1位[1]，85%的肺癌类型都是非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）[2]。早期NSCLC多无明显症状，临床上多数患者出现症状就诊时已属晚期，晚期NSCLC患者整体5年生存率为10%～20%。如何判断NSCLC发生发展以及提前干预，是目前临床研究的热点。目前研究表明，与正常细胞和组织相比，一些蛋白质在NSCLC细胞和组织中表达上调。而且，这些上调的蛋白质往往与NSCLC的恶性生物学行为有一定的内在关系。因此，鉴定NSCLC中的异常蛋白，对开发NSCLC新的诊断和治疗方法、评估NSCLC患者预后具有重要价值[3]。

NSCLC的生长和侵袭是一个多步骤的过程，肿瘤细胞突破周围基质和基底膜的屏障最为重要。细胞外基质（extracellular matrix，ECM）是由细胞分泌到细胞外基质中的多糖和蛋白质等大分子物质组成的复杂网络结构。ECM不仅为组织或器官的细胞提供机械支持，而且在各种生化和生物物理功能中发挥主要重要作用。在NSCLC中，ECM诱导肿瘤变硬，肿瘤细胞和新形成的肌成纤维细胞分泌基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP），诱导一些生长因子产生，如血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF），其可增加肿瘤的血管通透性和血管生成[4]。

在26种单独鉴定的MMP酶中，人体含有24种MMP[5]。在这些MMP中，MMP-2调节细胞增殖、缓解、黏附和组织重塑（如血管生成、骨骼发育等）[6]，且MMP-2的激活有利于NSCLC组织内肿瘤细胞转移和增殖[7]，如Choi[8]提出phloreti通过抑制MMP-2表达从而抑制NSCLC系（H838和H520）细胞的迁移和侵袭。同样的，Li等[9]指出MMP-2可以调节NSCLC的侵袭，并受大肿瘤抑制激酶2（large tumor suppressor kinase 2，LATS2）影响调节。还有研究发现，雌激素通过雌激素受体β（estrogen receptor-β，ER-β）介导MMP-2上调促进非NSCLC的转移[10]。基于这些发现，MMP-2被认为是潜在的NSCLC生物标志物，可以判断NSCLC的进展及预后。

1 MMP-2产生机制

MMP是依靠锌和钙等金属离子来执行其生物学功能的酶。它可以降解ECM中的各种蛋白质成分，破坏肿瘤细胞侵袭的组织学屏障，在肿瘤侵袭和转移中起关键作用[11]。MMP-2又称明胶酶A或Ⅳ胶原酶，相对分子量为72 kDa，编码基因序列包含13个外显子和12个内含子[12]，切割基底膜主要成分之一。MMP-2切割胶原分为两个阶段，第一个阶段类似于间质胶原酶可降解间质胶原，第二个阶段是纤维连接蛋白结构域促明胶溶解[13-14]。基质金属蛋白酶2前体蛋白（pro-matrix metalloproteinase 2，Pro-MMP-2）通过在细胞表面与膜型基质金属蛋白酶（membrane type 1 metalloproteinase，MT1-MMP）和天然人成纤维细胞基质金属蛋白酶抑制剂-2（tissue inhibitor of metalloproteinases 2，TIMP-2）形成三元复合物而被激活，在细胞表面发生自催化分解，从而导致Ⅰ型和Ⅲ型胶原的降解[15]，有助于降解细胞外基质，促进肿瘤的转移。

MMPs的调控机制复杂且相互关联，正常情况下能维持细胞外基质的正常状态。但在病理情况下，MMPs的异常活性往往成为肿瘤侵袭和转移的主要原因。肿瘤细胞释放或诱导周围间质细胞产生蛋白酶（如MMP-2）降解基质成分并破坏基底膜，从而为肿瘤细胞穿过障碍提供便利，导致肿瘤细胞进一步扩散。

2 MMP-2与NSCLC

2.1 MMP-2高表达与NSCLC有关

肿瘤的侵袭和转移是造成癌症患者预后不良的重要原因。NSCLC的转移取决于基底膜和ECM的降解[16]。在一项回顾性临床研究中发现，MMP-2在NSCLC组织中的表达高于邻近非恶性组织的表达，即在NSCLC组织中高表达，正常组织中低表达，这表明MMP-2的高表达可能与NSCLC的发生和发展有关[17]。有大量证据表明，MMP-2表达在许多肿瘤中上调，尤其是NSCLC。MMP-2增加可促进恶性肿瘤细胞的增殖、运动和转移[18-20]。Sasaki等[21]使用酶联免疫检测技术对52例NSCLC患者和26例非恶性胸部疾病患者进行检测，结果显示，与非恶性病例相比，NSCLC患者的血清中Pro-MMP-2水平升高，并且Ⅲ b期NSCLC患者的Pro-MMP-2水平显著高于Ⅰ期患者。Guo等[22]的研究证明，MMP-2的免疫染色和血清水平升高与晚期NSCLC分期和远处转移相关。因此，高血清MMP-2水平的表达可以作为高分化晚期NSCLC的诊断指标。

2.2 MMP-2促NSCLC转移机制

癌症的发生和发展是一个复杂的过程，包括细胞过度增殖、抵抗细胞死亡、诱导血管生成、激活侵袭和转移以及逃避免疫监视[23]。MMP是参与各种细胞过程的关键酶。从图1可见，MMP-2在降解ECM及使细胞发生迁移发挥重要作用[24]。Yang等[25]发现，与非转移性恶性纤维组织细胞瘤（malignant fibrous histiotoma，MFH）比较，转移性MFH的MMP-2表达显著增高。Zeng等[26]通过敲低NSCLC细胞系中的MMP-2表达，发现迁移和侵袭的NSCLC细胞显著减少。MMP-2的促肿瘤转移的机制主要包括以下几个方面：①通过降解基底膜。MMP-2负责降解基质膜中的胶原、纤维蛋白等成分[27]，使肿瘤细胞能够穿透基底膜并侵入周围组织；②促进血管形成。MMP-2通过增强VEGF，与VEGF受体结合来促进血管和淋巴管的生长，增加肿瘤血管灌注，从而促进肿瘤转移到淋巴腺或其他组织并形成转移性肿瘤[28-29]；③刺激肿瘤细胞转化。活化的MMP-2直接诱导上皮细胞的上皮间充质转化，从而促进癌症进展[30]；④增强肿瘤细胞对细胞因子的敏感性。MMP-2还参与细胞因子和趋化因子等信号蛋白的处理，并进行加工和切割，增强肿瘤细胞对这些细胞因子的敏感性，从而促进肿瘤细胞的增殖和转移[31-32]。

图1 MMP-2促肿瘤转移机制

因此，MMP-2在NSCLC肿瘤转移过程中发挥着非常重要的作用，通过这些机制促进肿瘤细胞的侵袭和转移，在NSCLC发生发展中起到重要作用。

2.3 MMP-2对NSCLC预后影响

肿瘤细胞分化程度是影响NSCLC患者预后的独立因素之一。低分化NSCLC细胞的恶性程度高，容易引起转移和复发。既往研究表明，MMP-2与一些恶性肿瘤有关，与侵袭性、增殖、淋巴转移和预后不良有密切关系[33]。与非转移性肺癌和对照受试者相比，NSCLC患者晚期血清MMP-2水平升高[34]。Passlick等[35]进行的前瞻性研究发现，高表达的MMP-2可能会导致NSCLC发生远处转且患者生存期明显缩短，Han等[17]研究结果与上述一致。Ishikawa等[36]认为NSCLC患者中基质细胞MMP-2出现高表达情况，术后5年生存率明显低于基质细胞MMP-2低表达患者。Leinonen等[37]研究表明早期NSCLC组织中MMP-2的表达增高，与肿瘤复发风险的增加有关，并可预测患者总生存率较低，是反映不良后果的预后因素，因此MMP-2在NSCLC患者的预后中扮演着重要角色。当前对于MMP-2与NSCLC预后之间的关系仍缺乏全面研究，因此，临床需要进一步探索MMP-2在各种不同NSCLC类型中的作用，以拓展MMP-2在NSCLC预后中的作用机制。

3 MMP-2与NSCLC治疗

目前NSCLC的治疗方法包括手术、放化疗和靶向治疗。NSCLC具有较强的侵袭性、异质性、耐药性，可能复发，甚至恶性进展，因此迫切需要新的治疗方案。从1972年开始，研究人员发现了第一个基质金属蛋白酶组织抑制剂（metalloproteinase tissue inhibitor，TIMP），成为减少癌症发生和改善预后的有希望的生物标志物[38]。TIMP-2作为MMP-2的内源抑制剂，参与抑制体内内皮细胞增殖和肺癌细胞血管生成[39]。接着发现某些植物提取物如茶多酚和四季春茶提取物具有MMP-2抑制剂的活性。如Wu等[40]发现使用丙泊酚用于A549细胞时，MMP-2表达降低，其通过下调MMP-2和p38-MAPK信号传导抑制肺癌细胞侵袭和迁移。目前，研究人员正在关注新一代基质金属蛋白酶抑制剂类药物，如含有氨基膦酸盐的新型康布他汀A-4衍生物。这种药物能够抑制MMP-2活性和肿瘤细胞的增殖，具有潜在的治疗价值。但目前为止还没有特异性MMP-2抑制剂通过临床实验，但伴随研究技术的进步，这种情况应该会在不久的将来发生改变，新的MMP-2抑制剂将研发并应用于临床。

4 小结与展望

NSCLC发生和发展是一个复杂的多因素综合作用过程，其中MMP-2高表达在该过程中产生重要影响。MMP-2作为一种癌基因，通过复杂的分子机制，参与调节细胞增殖、迁移、侵袭和凋亡等生物过程。因为MMP-2过表达通常与不良临床结局有关，因此可以将其用作预测NSCLC患者生存率、判断预后的潜在指标。MMP-2作为一种具有破坏ECM的生物学途径的酶，探索MMP-2抑制剂，可以使其与传统的抗癌化疗药物发挥协同作用来抑制肿瘤细胞生长。也期待随着更多临床研究的深入探索，未来可以开发更具选择性的MMP生物抑制剂来改善NSCLC的治疗效果及预后。