基质金属蛋白酶_

基质金属蛋白酶_

基质金属蛋白酶

细胞外基质和基底膜重塑是癌细胞侵袭转移过程中的关键环节，需借助于蛋白降解酶的表达和激活。基质蛋白酶主要有以下数种：丝氨酸蛋白酶类，包括血浆酶原激活剂；半胱氨酸蛋白酶类，包括组织蛋白酶0在内的溶酶体酶；金属蛋白酶类0^1&110^^0^611^565) [1]。金属蛋白酶类在肿瘤侵袭过程中的作用近年来倍受关注，大量证据表明基质金属蛋白酶，特别是基质金属蛋白酶- 2 (matrix metalloproteinase-2, MMP-2)在肿瘤细胞介导的细胞外基质降解中起关键作用，临床研究表明，順?_2活性和表达的增加与人类多种恶性肿瘤侵袭转移潜能及预后密切相关[2〜4]。

一.嫩识-2基因及其表达和激活的调节

MMP-2基因位于人类染色体16q21,由13个外显子和12个内含子所组成，结构基因总长度为27此，与其他金属蛋白酶不同，_-2基因5'旁侧序列促进子区域含有2个60盒而不是1414盒[5]。_-2以前酶原的形式由多种细胞分泌，如成纤维细胞、巨噬细胞、内皮细胞和恶性肿瘤细胞等。与其他金属蛋白酶相似，嫩1?-2分子含有氨基末端片段、金属结合片段及竣基末端片段，其中带有高度保守序列PRCGV/NPD的氨基末端具有一个不配对的半胱氨酸残基，该残基与激活位点的锌原子相互作用介导着—_2的前体状态；金属结合片段是公认的锌结合部位，其含旁侧有2个组氨酸的保守序列册4出羧基末端具有类似凝血酶的片段，该片段的具体功能尚未明确。此外，_-2还具有一个 58个氨基酸残基组成的明胶结合片段，此片段与纤维连接素的明胶结合11型基元相似[6]。目前认为，_-2表达和功能的调节发生于转录、分泌、前酶原

的激活、细胞表面的结合以及与来源于肿瘤或宿主细胞的MMP抑制剂的相互作用等多个不同的水平。

MMP-2的转录调节与其他金属蛋白酶相比具有一定的独特性，如佛波醇酯

(phorbol 6316：^通过仙-1位点的介导增加腿?-9和间质胶原酶的表达，而

題?-2基因促进子区域未能测得4?-1位点[5]；转化生长因子-p l(TGF-p 1)

通过其抑制元素11£抑制间质胶原酶的表达[7],而10?-0 1却能诱导人类细

胞株转录出高水平的丽?_2信使核糖核酸(—4) [8]。此外，整合素受体和

丁則161^5(：化)亦能诱导MMP-2的转录表达。MMP_2在细胞外以前酶原的状态存在，体外实验表明有机汞化合物和蛋白酶等均可通过干扰氨基末端不配对半胱氨酸残基与激活位点的锌原子间的相互作用，导致前酶原氨基末端80个氨基酸片段的自身催化降解转化成酶原，获得胶原溶解的活性，激活的酶原进行自身蛋白降解，最终产生具有稳定活性62^)酶，这种激活过程被称为“半胱氨酸开

^¾(cysteine switch)，，假说[9]。

由于膜型MMP即MTl-MMP的成功克隆和排序，MMP_2在体内激活的受体机制已被基本阐明。将町1-剛？质粒转染入0^-1细胞株内后，.^!!'^*!{^即表达于该细胞株的胞膜，并导致__2酶原的特异性激活[10]。研究发现，MMP_2 酶原的激活依赖丁‘由11邮-2(1^85收inhibitor of ^6七&110口1^^61服56-2)与MTl-MMP结合始动的一个三元复合体的形式，虽然高浓度的TIMP-2抑制MMP_2 的活性[11]。

MMPS活性调节的关键是TIMPS对其酶活性的抑制作用。研究表明MMP_2及其前体均可与11肥-2结合，但结合位点并不相同。_-2前体-11即-2复合体在不裂解的情况卜仍可被继续激活产生MMP_2活性，该活性能被额外的TIMP-2

完全抑制[12]。所以丽?-2与1^«5-2的相对浓度最终决定麗?-2胶原降解的能力。關?-2的主要底物为吖型胶原，其次还有乂、VD、K、乂型胶原及纤维连接素和弹性蛋白等。

二.嫩11)-2与恶性肿瘤的侵袭转移

体外实验结果显示，ras基因诱导的恶性肿瘤细胞株的MMP-2表达增加，激活MMP-2的单克隆抗体能促进A2058细胞株的侵袭能力，而抑制MMP_2的单抗则使42058细胞株穿透重组基底膜的能力明显减弱[13]。打服-2对肿瘤侵袭转移的抑制是NMP_2与肿瘤侵袭转移相关性的又一佐证。TIMP-2过度表达，能抑制

转移性ras转化小鼠胚胎成纤维细胞裸鼠静脉注射后肺转移灶的形成，以及体内肿瘤的生长速度和癌细胞的浸润特性[14]。VaisaneneUS [15] 嫌^-2表达是皮肤黑色素瘤的独立预后因素；Levy [16]采用此11±61^印迹分析技术发现72%的直、结肠腺癌—_2 _八水平异常增高；P0ulsom等 [17]

采用原位杂交技术，结果显示结肠肿瘤组织间质细胞能合成嫌^』，且与肿瘤细胞一起参与浸润癌特异性的组织重塑和基底膜降解过程。Davies [18]研究表明膀胱癌组织中丽?-2 —々主要位于间质细胞而不是肿瘤上皮细胞，MMP-2 表达水平与肿瘤分化程度及浸润深度密切相关。

免疫组化染色显示腿?-2蛋白主要表达于肿瘤细胞膜和胞浆内，而原位杂

交技术则发现MMP_2 mRNA主要存在于肿瘤细胞周围的间质细胞如成纤维细胞和内皮细胞。两种方法结果不一致的原因可能是(1)肿瘤细胞摄取来源于成纤维细胞的MMP-2蛋白；（2)肿瘤细胞与间质细胞MMP-2 mRNA翻译率及细胞内蛋白贮存能力的不同；以及(3)原位杂交技术和免疫组化检测阈值的不同等[19]。多

数学者认为肿瘤细胞和间质细胞均能合成MMP-2，且肿瘤细胞可通过多种机制诱导间质细胞丽?_2的合成和分泌。如肿瘤细胞表达的一种与免疫球蛋白超家族同源的细胞表而受体，胶原酶刺激因子0^3«又称细胞外題？诱导因子，能刺激成纤维细胞的_-2表达[11]。

MMP-2与胃癌关系的研究是近年来开展的新课题。1994年Schwart等[20]

研究胃癌细胞株SK-GT的MMP-2 mRNA表达，结果发现浸润型细胞株SK-GT1、 SK-GT5及SK-GT6表达MMP_2,而非浸润型细胞株SK_GT2和SK_GT4不表达

MMP-2；此外，丨響^表达阳性细胞株来源病人的预后明显差于阴性者。

D' £^化等[21]报道正常胃黏膜上皮退《3-2呈阴性表达，胃癌细胞_-2主

要表达于细胞膜，分化差的胃癌细胞_-2表达阳性率显著高于分化较好者，