莪术醇与基质金属蛋白酶2及肿瘤的侵袭和转移的研究进展

陈海燕（综述），徐立春（审校）

（扬州大学医学院中西医结合研究所，江苏扬州 225001）

肿瘤治疗是目前世界医学难题之一，其治疗方法包括手术、化疗、放疗、免疫、生物、中药等综合措施。因手术、放疗、化疗等治疗方法都有其局限性，故高效、低毒、安全可靠的抗肿瘤药物备受研究者的关注，尤其是近几年对中药单体抗肿瘤作用的研究越来越得到重视，许多学者越来越倾向于研究中药单体对肿瘤的侵袭和转移的作用。郭斌等［1］研究发现，苦参碱明显抑制小鼠Lewis肺癌原发瘤的生长和转移，可能与抑制肺癌组织的基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）-2和 MMP-9蛋白表达有关。王秀峰等［2］研究发现，黄芩素能抑制人乳腺癌MDA-MB-231细胞侵袭和转移，其机制可能与直接抑制细胞侵袭和迁移能力，抑制 MMP-2和MMP-9等的表达有关。临床研究发现，莪术提取物莪术醇对肿瘤也具有良好的治疗效果，且不良反应少［3］。现对莪术醇的临床应用及肿瘤的侵袭和转移进行综述，为以后莪术醇的临床应用提供理论依据。

1 莪术醇概述

莪术醇又名姜黄环奥醇，是姜科植物莪术的提取物，为无色针状结晶，易溶于乙醚、氯仿，溶于乙醇，微溶于石油醚，几乎不溶于水，在水中溶解度仅为0.3%。莪术醇是莪术挥发油抗癌、抗病毒、抗菌等作用的有效成分之一。莪术油制剂被我国1977版药典收藏为抗癌药物，被1995版、2000版、2005版药典收藏为抗病毒药［4］。目前研究发现莪术醇具有杀伤肿瘤细胞，诱导肿瘤细胞凋亡，抑制血管生成的作用。徐 立 春 等［5，6］研 究 表明，莪术醇可促进人胃癌BGC-823细胞增殖及诱导细胞凋亡。唐渊等［7］的研究表明，莪术醇的诱导凋亡作用，与抑制环氧化酶2 mRNA和血管内皮生长因子mRNA的表达有关。

2 肿瘤的侵袭和转移

肿瘤侵袭和转移是致肿瘤患者病死率高的主要原因，它是一个主动的过程，需肿瘤细胞与肿瘤基质成分共同参与。有些学者把这一过程概括为三个步骤:肿瘤细胞与细胞外基质的黏附;肿瘤细胞释放或诱导释放蛋白水解酶，降解细胞外基质;降解区域的肿瘤细胞在趋化因子的引导下转移。大量的研究表明，细胞外基质降解重塑平衡失调与肿瘤的浸润转移密切相关，肿瘤细胞可产生多种蛋白水解酶，降解细胞外基质［8］。MMP是近年来在研究细胞外基质合成和降解平衡中引起关注的一组酶，几乎能降解细胞外所有成分。

3 MMPs的结构和功能

MMPs是一个大家族，因其需要Ca2+、Zn2+等金属离子作为辅助因子而得名，在癌细胞侵袭、转移和血管生成中发挥着关键作用。MMPs几乎能降解细胞外基质中的各种蛋白成分，破坏肿瘤细胞侵袭的组织学屏障，在肿瘤侵袭转移中起关键性作用，从而在肿瘤浸润转移中的作用日益受到重视，被认为是该过程中主要的蛋白水解酶。Ⅳ型胶原酶为其中重要的一类，它主要有两种形式，一种被糖化，相对分子质量为92×103，命名为MMP-9;另一种非糖化，相对分子质量为72×103，被称为MMP-2。MMP-2和MMP-9是降解Ⅳ型胶原最主要的酶［9］。其在肿瘤的新生血管形成、肿瘤细胞的浸润和转移灶的形成过程中均起重要作用［10，11］。

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 kb，与其他金属蛋白酶相似，MMP-2分子含有氨基末端片段、金属结合片段及羧基末端片段，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MMP-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HE-GH;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［12］。它不同于其他MMPs的一个独特之处就是，在催化区插入了3个由58个氨基酸组成的Ⅱ型纤维结合蛋白样重复序列。这些重复序列构成了胶原结合结构域，能特异性地与胶原和其他细胞外基质分子相互作用，与明胶和弹性蛋白有高度的亲和力，对降解底物时的定位非常重要，决定其作用底物的特异性，是其发挥水解酶活性所必需的结构。MMP-2通常是以酶原的形式存在，需激活后才能酶解蛋白，能降解细胞外基质和基底膜成分，破坏局部组织结构、增加肿瘤诱导的血管形成，故其在肿瘤发展和侵袭的各个阶段均起到作用。

4 MMP-2与肿瘤的关系

MMP-2与肿瘤的侵袭和转移有关，活化的MMP-2定位于细胞穿透基质的突出部位，估计其有“钻头”的作用。通过转染MMP-2的激活因子膜结合型MMPs，能增强肿瘤细胞穿过基底膜基质的功能。现研究已经证实，许多恶性肿瘤的侵袭和转移过程中始终伴随着 MMP-2的过度表达［13，14］。

4.1 MMP-2在食管鳞癌的侵袭和转移中的表达食管癌是一种消化道癌肿，占各部位癌死亡的第2位。郑献召等［15］采用SP免疫组化技术检测100例食管鳞癌及其癌旁正常黏膜组织中S100A4和MMP-2蛋白的表达，结果显示两者在食管鳞癌中的表达呈正相关，且与癌组织的分化程度、浸润深度、淋巴结转移密切相关。

4.2 MMP-2在胃癌中的侵袭和转移的表达 陈吉彩采用免疫组化SP法检测60例胃癌组织，20例正常胃组织中MMP-2的表达，结果显示MMP-2在胃癌Ⅲ、Ⅳ期中的阳性率高于Ⅰ、Ⅱ期，均说明了MMP-2与胃癌的生存率有关，且从结果上看出，MMP-2高表达者TNM分期晚，分化不好，并易出现淋巴结转移［16］。黄启普等［17］应用免疫组化法检测25例正常为黏膜，65例不典型增生胃黏膜及71例胃癌组织中的survivin、MMP-2及nm23蛋白的表达，结果发现，随着胃癌组织分化程度的降低及浸润深度的增加，MMP-2的表达有增高的趋势;伴有淋巴结转移的病例中，MMP-2的表达高于无淋巴结转移的病例组，说明MMP-2在胃癌的发展、浸润和转移过程中发挥了重要作用。

4.3 MMP-2在肝癌的侵袭和转移中的表达 在原发性肝癌患者中MMPs的表达类型与正常肝脏区别不大，但在表达量上却存在着较大不同，其中以MMP-2、MMP-9的增强显得尤为突出。孙国荣收集手术切除21例大肠癌合并肝脏转移患者的原发病灶、癌旁正常黏膜组织、肝转移病灶及其周边正常肝组织的新鲜组织标本，用实时定量反转录-聚合酶链反应法测定各标本的MMP-2 mRNA表达，并用Western blot方法检测其蛋白表达［18］，结果显示在肝转移灶、肝转移灶周边正常肝组织、大肠癌原发灶和正常大肠黏膜之间，全部病例的MMP-2 mRNA表达均有明显差异，但以肝转移灶表达最高，正常大肠黏膜表达最低，提示了MMP-2在肝转移灶和原发灶中表达增强。钟崇等［19］按随访结果将64例肝癌患者分为复发组与未复发组，采用酶联免疫吸附和免疫组化方法检测两组患者的术前血清以及手术切除标本中MMP-2/MMP-9的表达情况，结果显示复发组与未复发组相比，前者血清MMP-2/MMP-9的浓度明显高于后者，这提示肝癌患者血清及肿瘤组织中MMP-2/MMP-9的表达水平明显升高，与肝癌患者的术后复发相关。

4.4 MMP-2在大肠癌的侵袭和转移中的表达 吴涛等［20］选取300例经手术后确诊为结直肠癌的患者作为观察组，100例健康成人血清作为正常对照组，应用酶联免疫吸附实验检测血清中癌胚抗原（carcinoembryonic antigen，CEA）、MMP-2 和 MMP-9 的含量，结果显示观察组患者血清中 CEA、MMP-2和MMP-9表达量显著高于对照组，CEA、MMP-2和MMP-9的表达量与肿瘤直径和Dukes分期密切相关，这提示CEA、MMP-2和MMP-9可能对判断预后有重要价值。这些相关研究都表明MMP-2与大肠癌的发生发展，特别是与肿瘤的侵袭转移关系密切。

5 展望

综上所述，MMPs是一类与肿瘤的侵袭和转移关系密切的蛋白水解酶。大多数研究表明，MMP-2在肿瘤细胞介导的细胞外基质降解中起关键作用，MMP-2表达与恶性肿瘤的侵袭转移及预后密切相关。对与MMP-2密切相关的基质蛋白降解调节机制的深入研究，将有助于对恶性肿瘤侵袭转移机制的进一步认识。就莪术醇对肿瘤具有良好的治疗效果，是否对MMP-2发生上调或下调作用有待于进一步研究，以对肿瘤的早期发现，早期诊断，同时为将来的抗癌转移治疗方案提供方向性的目标。

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