MMP9在人体内多种细胞中表达。主要表达于单核细胞、巨噬细胞、角化细胞、中性粒细胞、成纤维细胞、破骨细胞、骨骼肌卫星细胞、软骨细胞、内皮细胞和各种肿瘤细胞等[5-6]。并且在巨噬细胞中表达最明显。MMP9的调节主要通过3个水平实现:①基因转录:可能通过转录因子活化蛋白1(Ap1)和核转录因子κB(NFκB)[4]途径实现,体内许多炎性细胞因子如IL1β、IL2、IL6、IL18、TNFα、TNFβ、前列腺素抑制剂,生长因子如血小板源性生长因子(PDGF)及其他MMPs的激活均能诱导或刺激MMP9在转录水平的表达;而白介素4则能抑制MMP9的表达;②酶原激活:MMP9在体内是以前体或酶原形式分泌的, 在细胞外激活,通常在中性环境中和Ca2+参与时产生活性,发挥其降解细胞外基质的作用;③MMP9的生理性抑制物(TIMP1):TIMP 1是一种28 kd 的糖蛋白, 能特异性地通过N 末端半胱氨酸残基与MMP 9 的Zn2+ 结合位点以1︰1 克分子比例结合, 从而封闭其催化活性医学全.在线www.lindalemus.com。
1.4 MMP9的功能
MMP9是降解Ⅳ型胶原的最主要成员之一,其底物主要是Ⅳ、Ⅴ、Ⅶ、Ⅹ型胶原,明胶及弹性纤维。在正常生理情况下,能够切断任何细胞外基质成分,调节细胞黏着,作用于细胞外成分或其它蛋白成分而启动潜在生物学功能、直接或间接参与胚胎发育、组织模型再塑及创伤修复等正常生理功能。但在病理条件下,MMP 9 及TIMP1表达和活性紊乱,比例失调,通过降解ECM、改变ECM微环境及裂解某些片断, 使细胞从黏附状态解离出来, 介导细胞迁徙;影响细胞增殖、凋亡、分化和机化;调节许多生物活性分子及蛋白酶的活性,因此引发或加重一些疾病的进展如肿瘤浸润、动脉粥样硬化、器官纤维化、关节炎等。
2 MMP9与动脉粥样硬化
AS形成和发展过程也是ECM重构的过程,MMP作为强大的降解ECM的蛋白酶从中发挥了重要作用。正常动脉壁、MMP和TIMP处于平衡状态,有助于ECM合成与降解相对平衡和ECM成分相对稳定。但在AS, MMP与TIMP失去平衡,突出表现为MMP表达增加,活性增强,使ECM的合成和降解也失去平衡, 通过血管中膜平滑肌细胞迁移、增殖、凋亡及细胞外基质的重塑促发了AS及斑块破裂。
2.1 MMP9在VSMC迁移、增殖中的作用
正常VSMC主要位于中膜层,周围为基底膜所包绕。血管损伤后,VSMC增殖并从中膜移至内膜,形成新生内膜,从而触发AS的发生。Galis等[7]证明损伤血管局部释放的IL1、TNFα可刺激VSMC使活化MMP9的表达增高。Mason等[8]通过对鼠转染MMP9 cDNA,体外用胶原侵入法及博伊登室法测定SMC迁移,体内通过测量侵犯内膜和中膜层的SMC以确定迁移。结果体外实验MMP9过度表达增强SMC迁移,体内实验SMC迁移至动脉基质。体外实验证实人工合成的广谱MMPs抑制剂可抑制VSMC增殖。Cho等[9]将实验鼠分成两组,一组为野生型(WT),一组敲除MMP9基因(MMP9-/-),结扎颈总动脉使之发生重构,于第4周处死实验鼠,结果WT组内膜明显增厚,管腔狭窄,平滑肌数目明显增多(P<0. 05), 证明MMP9是平滑肌细胞迁移和增殖所必需的。
2.2 MMP9在斑块裂解中的作用
冠状动脉粥样硬化斑块破裂并触发血栓形成,是导致急性冠状动脉综合征的重要机制。易于破裂的动脉粥样硬化斑块往往具有以下特征:脂质池大,纤维帽薄,纤维帽中的胶原纤维含量和平滑肌细胞少。斑块纤维帽中的胶原纤维和弹性纤维含量,对斑块稳定起重要作用。MMP9能降解斑块纤维帽内细胞外基质的主要成分——胶原蛋白和弹性蛋白。因而MMP9通过降解纤维帽内ECM加速斑块破裂。Galiis等[7]研究表明,在人类硬化动脉的斑块肩部及巨噬泡沫细胞聚集区显示了MMP9的表达增高,且所有的斑块抽提物被证实含明胶酶的活化形式。Brown等[10]观察冠状动脉旋切术斑块中MMP9的表达,发现不稳定心绞痛患者冠状动脉斑块中MMP9阳性表达占83%,稳定性心绞痛患者斑块中MMP9阳性表达占25%,而正常无病变的内乳动脉则无阳性表达。Gough等[11]通过转染逆转录病毒, apoE/鼠巨噬细胞过度表达MMP9,降解AS基质,导致斑块急性破裂。Loftus等[12]的研究材料取自于连续75例行颈动脉内膜切除术的患者,根据症状将他们分为4组:无症状组、术前症状持续6个月组、症状持续1~6个月组、症状出现于1个月内组。斑块组织学检查并用酶标法和酶联免疫吸附实验对MMP9进行定量分析。结果发现,MMP9的水平在第4组中显著升高(均值125.7 μg/L,其余各组均值<32 μg/L(P=0. 003)。也表明在人的不稳定的颈动脉斑块中,MMP9的表达也明显升高。Kai等[13]的研究结果显示不稳定型心绞痛和心肌梗死患者MMP9水平明显高于稳定型心绞痛和正常对照组医学全.在线www.lindalemus.com。
3 MMP9与糖尿病