作者：王俞方 作者单位：（421001）中国湖南省衡阳市，南华大学附属第二医院眼科
【摘要】 基质金属蛋白酶2、9是降解和重塑细胞外基质最重要的酶系统，在孔源性视网膜脱离、增生性玻璃体视网膜病变、增生性糖尿病视网膜病变、视网膜母细胞瘤、年龄相关性黄斑变性等的发生发展中起着重要作用。近年来，MMP/TIMP(metrixmetalloproteinase,MMP/ Tissue inhibitors of matrix metellop roteinases,TIMP)系统和视网膜病关系的研究取得了较大的进展，以MMP/TIMP系统为靶向的干预疗法也越来越受重视。
【关键词】 基质金属蛋白酶 视网膜病
0引言
基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases, MMPs)是一组金属离子依赖的结构和功能同源的内肽酶家族,能降解细胞外基质(extra cellular matrix, ECM)的多种蛋白成分。在正常的生理状态下,ECM处于不断产生和不断降解的动态平衡中;病理状态下, ECM的产生和(或) ECM的降解失平衡导致ECM过多堆积,从而导致一系列组织病理学方面的改变,如炎症、伤口愈合、新生血管、肿瘤转移等，与多种眼病密切相关。近年来，MMP系统在眼底病方面的研究，取得了较大进展。我们现就MMP在眼底病方面的研究语言不通作一综述。
1 MMPs家族
MMPs是一组在结构上具有极大同源性的Zn2+依赖的内源性蛋白水解酶，主要由成纤维细胞、内皮细胞、软骨细胞、巨噬细胞、中性粒细胞等合成与分泌。迄今为止，在MMPs家族中至少已发现26个成员[1],主要分为六类：（1）间质胶原酶，包括MMP1，8，13；（2）IV型胶原酶，又称明胶酶，包括MMP2，9；（3）基质溶解素，包括MMP7，2；（4）膜型基质金属蛋白酶，包括MMP14，15，16，17；（5）间充质溶解素，包括MMP3，10，11，12；（6）其它MMP。
2 ECM 及其降解系统
ECM是存在于细胞之间的动态网状结构,主要含有胶原、糖蛋白、蛋白多糖、葡萄糖氨基糖苷、弹力纤维等五大类物质。胶原是ECM中最丰富的结构成分。ECM不仅是网状结构,而且对组织的迁移、分化、增殖等生理过程和炎症、肿瘤侵润转移、新生血管的形成等病理过程起着重要的作用[2]。ECM降解酶系至少有脯肽酶、丝氨酸蛋白酶、半胱氨酸蛋白酶、天冬酰氨蛋白酶、糖苷酶和MMPs等6大类酶系参与ECM降解。MMPs是其中最重要的一种,它几乎能降解细胞外基质的所有成分。在正常生理状态下组织的MMPs表达量极少,而在炎性细胞因子、激素、生长因子等的刺激下和细胞转化过程中其表达量明显上升。
3 MMPs家族的共同特点与主要功能
3.1 MMPs家族的共同特点[3] (1)有相似的氨基酸序列;(2)均以潜在形式或酶原形式分泌; (3)降解至少一种ECM;(4)均含有2个锌离子,为酶活性所必需的辅助因子; (5)均含有钙离子参与酶活性和稳定; (6)均为内肽酶; (7)其活性能为相应的特异性抑制因子TIMP所抑制。
3.2 MMPs家族的主要功能 降解细胞外基质膜有效成分、调节粘着、作用于细胞外组分其它蛋白成分而启动潜在的生物学功能、直接或间接参与胚胎发育、组织模型重塑及创伤修复等正常生理过程。其中MMP2、MMP9是MMPs分布最广的两种亚型，能降解明胶、IV 型胶原、V型胶原、VII型胶原、纤维连接蛋白和弹性蛋白[4]，在基底膜降解和组织修复中起非常重要的作用。
3.2.1 MMP2的特性 在正常稳定状态组织中MMP2表达量很少，而在炎性细胞因子、激素、生长因子刺激下和细胞转化过程中其表达量上升，此过程涉及人体多种生理和病理过程，如炎症、胚胎发生、血管形成、肿瘤转移等[5]。与其它MMPs不同，MMP2基因调节序列中不含TATA盒，其表达也很少受原癌基因的影响，被认为是一种典型的看家基因[6]。研究表明MAPK传导途径与MMP2的表达相关，Kurata[7]研究发现转化活性形式MEK1的Vsrc转化细胞能极大增加MMP2的分泌和活化，相反PD98059(一种MEK1特异性抑制物)能极大地抑制MMP2的分泌和活化;wortmannin(一种P13激酶抑制物)则不影响MMP2的分泌和活化。
3.2.2 MMP9的特性 MMP9是金属蛋白酶家族中分子量最大的酶。它以前酶原（80KDa）的形式合成。含有一个19个氨基酸的信号肽，后经裂解掉此信号肽，多肽糖基化而变成92KDa的酶原降解掉氨基酸端73个氨基酸产生此酶的活化形式。MMP9有7个片段组成：信号肽片段、一个裂解成激活酶的前肽片段、锌结合片段、激活酶片段、纤维边接素片段、类Ⅴ型胶原片段、带有羧基末端类血凝酶片段，但这些片段的具体功能尚未明确。人的MMP9基因中有13个外显子，这个基因中三个内在的纤连蛋白样的胶原结合点，被编码成5、6、7三个外显子。第9外显子是最大的外显子，有144个碱基编码。特殊的是，MMP9基因中有48个碱基序列是其它金属蛋白酶（包括结构和MMP9最相似的MMP2）所没有的。MMP9的第9外显子其中的136个氨基酸碱基序列和MMP2的第9外显子是同源的。
4 TIMPs
TIMPs是MMPs特异的内源性组织抑制剂，目前已发现四种，根据发现之先后、分子结构同源性及功能上的相关性将该家族分为四类：TIMP1，2，3，4。
5 MMP2、MMP9与视网膜病的关系
5.1孔源性视网膜脱离 孔源性视网膜脱离(rhegmatogenous retinal detachment,RRD)是眼科常见的致盲性疾病，基本病变过程包括炎症反应、细胞增生和收缩、细胞外基质产生和组织重建[8]。王桂云等[9]检测RRD患者血清及视网膜下液（SRF）中MMP2、MMP9含量表达，结果显示, RRD患者SRF中MMP2含量均升高,这可能与玻璃体液化和变性有关,或者来源于视网膜血管系统。当发生RRD时,被激活的细胞可能会增加MMP2分泌。MMP2能降解Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ型胶原及变性的Ⅰ、Ⅲ型胶原并及时清除受损的胶原,从而保持玻璃体黏性胶样状态和正常的生理功能。推测MMP2的活性水平升高反映玻璃体的生理功能异常。MMP9含量升高与眼内炎症和伤口愈合反应的严重程度有关。有研究表明，在伴有脉络膜脱离RRD患者的SRF中MMP9含量明显升高。由于MMP9能降解基底膜胶原和变性的各型胶原,有利于视网膜色素上皮细胞分泌各种细胞因子,促使视网膜前膜形成[10]。同时,由于MMP9能降解Ⅳ、Ⅴ胶原和基底膜成分,有利于视网膜上皮细胞和炎症细胞的浸润和迁移。因此,MMP9活性水平升高从一定程度上反映了眼内炎症的严重状况和伤口愈合反应。
5.2增生性玻璃体视网膜病变 增生性玻璃体视网膜病变(proliferative vitreoretinopathy, PVR)是指孔源性视网膜脱离或视网膜复位术后,由于视网膜色素上皮( retinal pigment ep ithelial, RPE)细胞及神经胶质细胞的增生和收缩,造成牵拉性视网膜脱离( tractive retinal detachment,TRD)的病变,是孔源性视网膜脱离常见的并发症和手术失败的主要原因。目前认为PVR 的基本病理过程是细胞的迁移、增生和收缩。研究表明, ECM对细胞的迁移、增生、黏附、分化和基因表达有复杂的调控作用,与PVR的形成关系密切[11,12] 。Thomas等[13]分析尸体眼玻璃体MMPs的含量,发现“正常”玻璃体内不仅含有MMP2也含有MMP9前体,它们不随年龄的增加而增加,MMP2能降解纤维连接蛋白、Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ型胶原以及变性的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型胶原和糖蛋白,被认为是组织的“监视器”,保证一些明胶或受损的胶原及时被清除。Kon等[14]分析了140例病人并行玻璃体视网膜手术,结果在玻璃体内发现两种MMPs,分别是MMP2和MMP9,它们与术前PVR无显著性相关,而与术后PVR增殖程度相关,推论这两种MMP的激活可能是术后PVR发生的危险因素。Immonen等[15]研究发现视网膜下液中存在着MMP2,可能由视网膜色素上皮细胞分泌进入视网膜下液,降解视网膜下的基质成分。
[1] [2] 下一页 |
