组织金属蛋白酶及其抑制因子与肝纤维化

组织金属蛋白酶及其抑制因子与肝纤维

化

（作者:___________单位: ___________邮编: ___________）

【摘要】基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)是体内重要的水解酶之一，几乎能降解细胞外基质(extracellular matrix，ECM)的所有成分;基质金属蛋白酶组织抑制因子(tissue inhibitor of metalloproteinasas，TIMPs )是MMPs的内源性抑制系统。近年来发现，MMPs/TIMPs调节失衡与肝纤维化的关系密切，可从多方面影响肝纤维化的形成。通过干扰MMPs与TIMPs基因的表达，研究肝纤维化的发病机制和药物治疗是有希望的途径。

【关键词】 MMPs ;TIMPs; 肝纤维化

肝纤维化是许多慢性肝病的共同病理过程，是细胞外基质(ECM)的合成与降解失衡，导致在细胞间质的过度沉积[1-4 ]，肝组织结构改建。许多细胞因子参与了这一过程，但是MMPs是最重要的一种[5]。MMPs 几乎能降解细胞外基质(ECM) 的所有成分，而其天然抑制剂-基质金属蛋白酶抑制剂(TIMPs)能与MMPs成员结合成复合物抑制其活性[6]。二者的调节异常将引起ECM合成或降解的失衡，与各种器官纤维化疾病密切相关。研究发现，通过调节MMPs与TIMPs基因的表达

来治疗肝纤维化是肝纤维化治疗的新途径。本文就MMPs/TIMPs与肝纤维化的关系及治疗前景作一综述。

1 MMPs分类、功能、结构及活性的调控

MMPs是一组基质金属蛋白酶。MMPs在肝内主要由肝星状细胞(HSC) 和 Kupffer细胞表达分泌，参与细胞外基质降解的一类锌-钙离子依赖的内源性蛋白水解酶家族，因其需要Ca2+、Zn2+等金属离子作为辅助因子而得名，是迄今为止发现的唯一能分解纤维类胶原的酶，几乎能降解除多糖以外的所有ECM成分，在生理病理过程中发挥着重要的作用。MMPs家族由24种成员组成，其中有23种存在于人体中。

1. 1 MMPs 可被分成六类[7] (1) 胶原酶类。主要包括MMP-1、MMP-8、MMP-13和MMP-18。它们能够降解间质胶原(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型胶原)，也能消化许多别的ECM及可溶性蛋白[5]。 MMP-1又称成纤维细胞型，是人类主要的间质胶原酶，结缔组织细胞、肝内HSC、肝细胞、枯否氏细胞均有分泌，分解底物为胶原蛋白 (ⅢIⅡ)。而MMP-13是鼠类主要的间质胶原酶。MMP-8又称中性粒细胞胶原酶，主要降解Ⅰ型胶原。(2) 明胶酶类(gelatinases)。包括MMP-2(明胶酶A)及MMP-9(明胶酶B)。它们可降解明胶(变性胶原)和Ⅳ、Ⅴ和Ⅺ型胶原、层粘连蛋白、蛋白聚糖等。MMP-2和胶原酶类以相似的方式可以降解I,Ⅱ,和Ⅲ型胶原，但其活性较MMP-1弱[8]。(3) 基质分解素(strogylisin)。主要包括MMP-3、MMP-10和MMP-11，仅有MMP-3在肝脏中存在。底物广泛，包括蛋白多糖、层粘蛋白、纤维连接蛋白、

Ⅳ型胶原、明胶等。MMP-3与MMP-10均有相似的结构及降解底物，但MMP-3蛋白水解的效率比MMP-10更高，除能降解ECM成分外，它还可激活多种MMPs的前酶原。MMP-11对ECM的降解能力较弱。(4)基质溶解因子(Matrilysins)。MMP-7及MMP-26归为此组。MMP-7又称Matrilysin 1，MMP-26又称matrilysin-2或endometase。在正常肝组织中，MMP-26仅在内皮细胞有少量表达。MMP-26能降解许多ECM成分，它大多被储存在细胞内[9]。(5)膜型金属蛋白酶MT-MMPs(Membrane-Type MMPs)。这一类特殊的蛋白酶，主要存在于细胞膜上，具有广泛的底物特异性。其中4个是Ⅰ型跨膜蛋白(MMP-14、15、16、24)，2个是GPI锚连蛋白(MMP-17及MMP-25)。除了MT14-MMP之外，其它均能激活MMP-2酶原，这些酶能降解许多ECM分子。MMP-14在肝脏主要表达于活化的HSC中，与TIMP-2、MMP-2共同调节胶原的代谢[10]。(6) 其它种类的MMPs。包括MMP-12、19、20、21、23、27和28。MMP-12主要在巨噬细胞中表达，对于巨噬细胞的迁移起重要作用。MMP-23主要在一些再生性的组织中表达。而MMP-28在角质细胞中可见，在机体中参与止血及伤口修复[11]。MMP-12及MMP-19和MMP-20的主要底物为弹力蛋白、明胶、层粘连蛋白和Ⅳ型胶原。

1. 2 MMPs的调控 MMPs在机体内的表达，激活及其对底物的分解过程均受到严格的调控[5]，其调控包括酶基因表达水平，酶原激活程序以及酶活性抑制等3个方面[12]：(1)MMPs的表达水平的调控：正常成人组织大多数MMPs表达水平很低，但在各种炎症细胞因子、

激素、生长因子、CD40等作用下不仅能促进或抑制 MMPs mRNA的转录，且能影响其半寿期。对MMPs表达起上调作用的有TNF-α、IL-1 、血小板源性生长因子及成纤维细胞生长因子(FGF)等，起下调作用的有转化生长因子-β (TGF-β)、视黄酸、血管紧张素Ⅱ和糖皮质激素等，增强和抑制因子都作用于MMPs基因的前肽区。(2)MMPs的活性水平的调控：MMPs均以酶原的形式分泌，活化后才具有降解细胞外基质的作用。活化方式有3种[13]，即①逐级活化方式-由血清蛋白酶如纤维蛋白溶解酶，胰蛋白酶，糜蛋白酶，弹性蛋白酶或激肽酶等介导。纤维蛋白溶解酶是MMPs最强有力的生理性激活物[14]。MMPs 的前肽结构被血清蛋白酶水解，酶活性中心暴露后，再被其它的蛋白水解酶(如其他MMPs)激活。体内最主要的MMPs激活系统是组织或血浆的纤溶酶原钎溶酶系统( t-PA )。此外，某些 MMPs 可相互激活[5];

②膜型-MMPs激活-膜型-MMPs能活化其它MMPs;③细胞内激活-细胞内激活的精确机制和对细胞外MMP s 活性的作用，目前仍不明了。

(3)MMPs的活性抑制物：激活的MMP可被普通的蛋白酶清除剂抑制，如α2-巨球蛋白，但主要被特异的TIMPs所抑制。

2 TIMPs的分类、结构、功能及活性的调节

MMPs的表达和活化并不一定代表最后对ECM降解能力。因体内还存在MMPs的特异的抑制剂-组织金属蛋白酶抑制物(TIMPs) 。这是一组具有抑制 MMPs功能的活性多肽，在 ECM代谢的调节中起着非常重要的作用。

目前共发现有4种TIMPs[5]。根据其发现的先后顺序依次命名