MMP-1、MMP-9在结核性胸腔积液中的表达及意义

余 红，李 丹，刘维佳，叶贤伟，张湘燕

(贵州省人民医院、贵州省呼吸疾病研究所，贵阳550002)

结核性胸膜炎是肺结核的常见类型，结核杆菌引起的变态反应性炎症及胸膜组织破坏、纤维化是其特征性病理改变。基质金属蛋白酶(MMPs)能降解细胞外基质组分，与组织破坏、修复及慢性炎症调节有关，其可能是肺结核发病机制的重要参与者。为探讨MMP-1、MMP-9及基质金属蛋白酶组织抑制物-1(TIMP-1)在结核性胸腔积液(胸液)中的表达及意义，我们进行了相关研究。现报告如下。

1 资料与方法

1.1 临床资料 收集2007年1月～2009年8月在贵州省人民医院呼吸科门诊或住院的胸液患者91例，其中结核性胸液44例(结核组)，男24例、女20例，年龄18～59岁、平均41.9岁。诊断依据:有典型结核临床表现，对抗结核治疗有效;或痰涂片发现结核菌或胸液中检出抗酸杆菌或胸膜活检发现干酪样坏死。恶性胸液30例(恶性组)，男18例、女12例，年龄38～71岁、平均62.2岁;均为肺癌合并胸液，均经病理学检查证实。漏出性胸液17例(漏出组)，男11例、女6例，年龄41～69岁、平均62.1岁;漏出液按李特［1］标准划分。原发病为充血性心力衰竭15例，肝硬化2例。3组均排除合并肝、肾、内分泌疾病、糖尿病及其他感染性疾病;在标本采集前均未行放化疗、抗结核及抗生素治疗。

1.2 方法

1.2.1 标本采集 3组均行胸腔穿刺收集胸液50 mL，1 500 r/min离心10 min，提取上清，置于－80℃冰箱中保存待检。另取胸液100 mL行常规及生化检测。

1.2.2 MMPs指标检测 采用酶联免疫吸附法、上海森雄科技实业公司提供的试剂盒，检测各组胸水MMP-1、MMP-9、TIMP-1，计算MMP-9/TIMP-1、MMP-1/TIMP-1比值。

1.2.3 常规及生化指标检测 采用分类计数方法检测胸液白细胞总数及单叶核细胞计数;全自动生化分析仪、终点法和酶速率法分别检测胸液蛋白、乳酸脱氧酶(LDH)及腺苷脱氨酶(ADA)。

1.2.4 统计学方法 采用SPSS11.5统计软件，正态分布数据用s表示，非正态分布数据用中位数(四分位数)表示;符合正态分布且方差齐数据的组间比较用单因素方差分析，非正态分布数据用Mann-Whitney U检验;相关性分析用Spearman分析。P≤0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 各组胸液MMPs指标比较 见表1。与漏出组比较，结核组、恶性组胸液MMP-1、MMP-9、TIMP-1、MMP-9/TIMP-1、MMP-1/TIMP-1均明显升高;与恶性组比较，结核组胸液MMP-1、MMP-9、MMP-9/ TIMP-1、MMP-1/TIMP-1均明显升高，但两组胸液TIMP-1比较无统计学差异。

2.2 各组胸液常规及生化指标比较 见表2。与恶性组和漏出组比较，结核组胸液ADA、白细胞总数、单叶核细胞计数均明显升高;与恶性组比较，结核组胸液LDH、蛋白无统计学差异。

表1 各组胸液MMPs指标比较(s)

表1 各组胸液MMPs指标比较(s)

注:与漏出组比较，aP＜0.05;与恶性组比较，bP＜0.05

MMP-1(μg/L) 6.41± 0.88ab 4.26±0.56a ) 1.04±0.16 MMP-9(μg/L) 88.00±10.62ab 22.87±3.91a 5.98±1.17 TIMP-1(μg/L) 2 034.45±128.47a 1 878.34±98.75a 879.45±58.79 MMP-1/TIMP-1(×10－3) 3.15± 0.45ab 2.17±0.35a 1.18±0.21 MMP-9/TIMP-1(×10－3)43.59± 6.21ab 13.28±1.94a 6.64±1.01

表2 各组胸液常规及生化指标结果比较

2.3 相关性分析 相关分析显示，结核组胸液MMP-9与TIMP-1表达呈高度正相关(r=0.561，P＜0.01);MMP-9与LDH、ADA、白细胞总数、单叶核细胞计数均呈正相关(r分别为0.632、0.435、0.544、0.437，P均＜0.01)。

3 讨论

目前认为，MMPs家族既是细胞外基质代谢的关键调节因子，也作用于众多细胞蛋白，包括细胞因子受体、细胞黏附分子和趋化因子等，其异常表达对肿瘤转移、组织纤维化、结缔组织疾病、慢性阻塞性肺疾病等的病理过程有重要影响［2］。Kremer等［3］在不同类型的胸液中发现MMPs失调，包括结核性、恶性和肺炎旁胸液，提示MMPs与其拮抗剂TIMPs参与胸液的发病机制。目前，对MMPs的研究主要在肿瘤领域，有关MMPs与结核性胸液关系的研究很少。因此，我们检测了结核性胸液患者的胸液MMP-1、MMP-9、TIMP-1水平，并与恶性及漏出性胸液进行对照。结果显示，结核组胸液MMP-1、MMP-9较恶性组及漏出组升高，尤以MMP-9明显，与以往研究［4］一致。提示结核感染引起的炎症能刺激MMPs表达升高［5］。侵入的结核杆菌通过宿主免疫应答活化巨噬细胞，使其表达和分泌MMPs。

MMP-9是目前研究较多的MMPs，其在结核感染患者的肺组织、支气管肺泡灌洗液、脑脊液及胸液中都有过度表达;且MMP-9启动子区变异与肺结核播散程度有关［6］，血清MMP-9水平可反映肺结核患者的病情严重程度［7］。提示MMP-9在结核发病机制中起重要作用。结核性胸膜炎胸膜腔局部增加的MMP-9能降解基底膜的主要成分Ⅳ型胶原，改变胸膜间皮细胞层的完整性和血管通透性，促进胸液形成。另外，MMP-9可能是调节结核感染免疫病理机制的关键因子，其可增加白细胞渗出，诱导并激活IL-1β、TNF-α等促炎因子及趋化因子，促进炎症细胞向病灶聚集。研究显示，MMP-9基因缺陷动物感染结核后，不仅出现巨噬细胞募集障碍、肉芽肿减小，而且结核扩散明显减轻［8］。本研究显示，结核组胸液MMP-9升高与胸液白细胞总数、单叶核细胞计数、LDH、ADA相关。LDH活性在一定程度上反映胸膜炎症程度;ADA与机体细胞免疫系统有重要联系，对结核性胸膜炎有诊断价值。这些不仅支持单核巨噬细胞及淋巴细胞是结核感染MMPs主要来源的观点，同时提示MMP-9与胸膜腔的炎症和免疫反应有关。虽然MMP-9不是特异性指标，但鉴于其在结核性胸液中明显升高，且与单叶核细胞计数、LDH及结核性胸膜炎标志物ADA相关，故认为检测MMP-9表达对结核性胸膜炎的诊断和病情评估可能有一定帮助。

MMP-1又称间质胶原酶，能特异性降解肺组织的胶原Ⅰ型胶原。以往研究发现，结核感染能刺激MMP-1基因和蛋白表达。最近，Elkington等［4］利用表达人类MMP-1转基因鼠的研究证实，感染结核转基因鼠的肺组织MMP-1表达上调，肺泡破坏，胶原降解增加;提示MMP-1表达与结核感染后的肺组织破坏有关。目前，对MMP-1在胸液中表达的结果尚不一致，有作者认为MMP-1在胸膜炎中是一种结构性表达，其在不同性质胸液中的表达无差异。本研究发现，结核性胸膜炎患者胸液MMP-1升高，说明MMP-1参与胸膜结核的病理过程，与Elkington等［4］研究结果一致;但未发现MMP-1与白细胞总数及生化指标有相关性。

MMPs活性主要受 TIMPs调节，局部 MMPs/ TIMPs平衡决定蛋白水解酶的活力。本研究发现，结核性胸膜炎患者的胸液TIMP-1升高程度不足以抑制MMP-1、MMP-9升高，提示局部MMPs酶活力是增高的。肿瘤细胞具有过度分泌MMPs的特性，因此，恶性胸液通常被认为伴有MMPs上调。与既往研究结果不同［9］，本研究发现，尽管 MMP-1、MMP-9与结核性、恶性胸液形成有关，但MMP-9在结核性胸液中的表达明显高于恶性胸液;提示结核感染是诱导人类宿主发生强烈免疫反应性炎症更有力的刺激因素，MMP-9可能更多参与炎症的调节过程。

总之，结核性胸膜炎局部升高的MMP-1、MMP-9有利于胸液形成，可能在结核发病机制中起重要作用，有望成为肺结核的干预手段。结核性胸膜炎的病原学阳性检出率不高，现有的生化及免疫学指标缺乏特异性和敏感性;检测MMPs指标(特别是MMP-9)有助于结核性胸膜炎的诊断。

［1］Light RW，Macgregor MI，Luchsinger PC，et al.Pleural effusions: the diagnostic separation of transudates and exudates［J］.Ann Intern Med，1972，77(4):507-513.

［2］Manicone AM，McGuire JK.Matrix metalloproteinases as modulators of inflammation［J］.Semin Cell Dev Biol，2008，19(1):34-41.

［3］Kremer R，Best LA，Savulescu D，et al.Pleural fluid analysis of lung cancer vs benign inflammatory disease patients［J］.British Journal of Cancer，2010，102(7):1180-1184.

［4］Elkington P，Takayuki S，Ronan B，et al.MMP-1 drives immunopathology in human tuberculosis and transgenic mice［J］.J Clin Invest，2011，121(5):1827-1833.

［5］Coussens A，Timms PM，Boucher BJ，et al.Lalpha，25-dihydroxyvitamin D3 inhibits matrix metalloproteinases induced by Mycobacterium tuberculosis infection［J］.Immunology，2009，127 (4):539-548.

［6］Lee SH，Han SK，Shim YS，et al.Effect of matrix metalloproteinase-9-1562C/T gene polymerphism on manifestations of pulmonary tuberculosis［J］.Tuberculosis(Edinb)，2009，89(1):68-70.

［7］Hrabec E，Strek M，Zieba M，et al.Circulation level of matrix metalloproteinase-9 is correlated with disease severity in tuberculosis patients［J］.Int J Tuberc Lung Dis，2002，6(8):713-719.

［8］Volkman HE，Pozos TC，Zheng J，et al.Tuberculous granuloma induction via interaction of a bacterial secreted protein with host epithelium［J］.Science，2010，327(5964):466-469.

［9］Jin HY，Lee KS，Jim SM，et al.Vascular endothelial growth factor correlates with matrix metalloproteinase-9 in the pleural effusion［J］.Respir Med，2004，98(2):115-122.