MMP2、MMP9和VEGF在婴幼儿型血管瘤中的研究进展*

叶晓星，肖　海，刘　潜

(1.赣南医学院 a.2014级硕士研究生；2.江西省脉管性疾病临床研究中心，江西 　赣州　 341000)



MMP2、MMP9和VEGF在婴幼儿型血管瘤中的研究进展*

叶晓星1a，肖海1，2，刘潜1，2

(1.赣南医学院 a.2014级硕士研究生；2.江西省脉管性疾病临床研究中心，江西 赣州 341000)

婴幼儿型血管瘤(Infantile Hemangioma,IH)是小儿最常见的良性肿瘤，可造成患儿局部组织结构破坏，引起皮肤破溃出血，引发畸形、功能障碍等并发症，甚至威胁患儿生命。肿瘤微环境在肿瘤发生发展中扮演着重要的角色，逐渐受到研究者的关注。研究证实细胞外基质蛋白、细胞因子等在婴幼儿型血管瘤增生、消退的机制中发挥了非常重要的作用。为了更好的探讨肿瘤微环境在婴幼儿型血管瘤发生、发展过程中的作用，本文对MMP-2、MMP-9和VEGF在婴幼儿型血管瘤中的研究进展作一综述。

婴幼儿型血管瘤；基质金属蛋白酶；血管内皮生长因子

婴幼儿型血管瘤(Infantile Hemangioma,IH)是婴幼儿最常见的良性实体肿瘤[1]。IH与其他脉管性疾病最大的区别在于其可自然消退[2]。但IH在快速生长过程中可造成局部组织结构破坏，引起皮肤破溃出血，引发畸形、功能障碍等并发症甚至威胁患儿生命[3]。IH自然发生发展消退的调控和治疗的作用机制，目前仍然尚不完全清楚。近来随着研究的不断深入，发现基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase, MMP)和血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)与IH的发生发展、消退和治疗密切相关。

1　MMPs和VEGF/VEGFR的结构和生物学作用

1.1 MMPs的结构及生物学作用MMPs是一种降解细胞外基质的裂解酶，因其辅助因子含有Ca2+、Zn2+而得名，通常情况下以酶原的形式存在组织中，在中性条件下可降解细胞外的纤维组织。MMPs家族蛋白具有相似的分子构成，即包括5个功能结构域：①疏水信号肽序列；②铰链区；③羧基末端；④保持酶原稳定性的前肽区；⑤锌离子结合部位的催化活性区[4]。

MMP-2、MMP-9亦称Ⅳ型胶原酶。其中MMP-2可降解基底膜和Ⅴ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ型胶原以及溶解明胶[5]。MMP-9又称明胶酶B，能够特异水解细胞外基质(ECM)和基底膜(BM)的主要成分Ⅳ型胶原、Ⅴ型胶原、黏连蛋白等[6]。MMP-9的主要生物学作用如下：①促进VEGF的分泌，参与微血管的生成；②有助于炎性细胞及内皮细胞迁移；③参与动脉粥样硬化的形成；④催化细胞外基质蛋白水解变性；⑤参与胚胎的发育[7]。但在病理状态下，MMP-9能降解细胞外的胶原蛋白，促进肿瘤血管生成和血管性疾病的发展。

1.2 VEGF/VEGFR的结构及生物学作用VEGF又称为血管通透因子。在促血管生成中，VEGF被认为是活性最强最有效的高度特异性细胞因子，在缺血缺氧情况下直接参与组织器官的血管生成。其家族目前包括6个亚型，分子量为32～34 kDa不等，均能特异性与3种不同的血管内皮生长因子受体结合，其中VEGFR-1与VEGF结合力最高，结合后可启动系列细胞内信号转导的生物学效应，在胚胎血管发育和疾病的血管生成中发挥着重要作用[8]。

VEGF在正常机体中的主要生物学功能包括：①VEGF是目前最强的血管通透因子；②VEGF可诱导血管内皮细胞增殖；③VEGF可抑制内皮细胞凋亡；④改变细胞外基质，VEGF能激活纤溶系统激活因子，诱导改变细胞外基质的蛋白生成，如整合素、骨桥蛋白、血管发生蛋白等；⑤上调ICAM-1基因的表达，ICAM-1在白细胞和内皮细胞迁移方面起重要作用；⑥增加葡萄糖转运[9]。

2　MMPs和VEGF/VEGFR在婴幼儿血管瘤中表达

2.1 MMP-2、MMP-9在婴幼儿血管瘤中的表达MMPs在血管形成过程中发挥重要作用。研究中发现在IH的增生期HemECs胞质和细胞外基质中MMP-2表达较强，在婴幼儿型血管瘤退化期，MMP-2表达的阳性率明显低于增生期婴幼儿型血管瘤[10]。李琳[11]对66例手术切除的IH患儿组织标本作为IH组与正常皮肤标本比较，采用免疫组织化学检测发现MMP-9在婴幼儿正常皮肤组织中呈弱阳性表达，明显低于IH瘤体组织中的表达水平。MMP-9在浅表型增生期IH患儿外周血中的含量也增高。MMP-2、MMP-9在IH组织中表达增加，可能是因为内皮细胞受到血管形成刺激因子作用后大量增殖从而增加 MMP-2和MMP-9的分泌。大量分泌的金属蛋白酶在细胞内外聚集，加速基底膜和细胞外基质蛋白成分的降解，为细胞的迁移清除障碍，同时为微血管网络的形成提供充足的空间；另外，血管基底膜和胶原蛋白降解后形成的产物有助于内皮细胞向特定方向迁移[12]。IH消退期MMP-2和MMP-9表达明显下降，可能是由于各种血管生长因子的合成显著减少，引起内皮细胞生成减少，且MMP-2和MMP-9合成下降，内皮细胞不能突破基底膜形成新的小血管[13]。

2.2 VEGF/VEGFR在婴幼儿血管瘤中的表达和作用VEGF/VEGFR信号通路在IH病程发展中发挥着重要作用，早在1994年有研究发现VEGF在增生期IH组织中含量明显升高。此后，随着研究的不断深入，VEGF在IH中的表达变化逐渐被证实。应用免疫组化检测增生期和消退期IH组织中VEGF的表达，结果显示VEGF主要在IH内皮细胞的胞浆中表达，且表达阳性率在IH增生期、消退早期、消退晚期逐渐降低[14]。非同位素原位杂交技术确定VEGF mRNA表达在IH增生期明显高于消退期，通过原位杂交实验中发现VEGF在增生期和消退期都有表达[15]。以上研究结果证明VEGF的表达强度与IH增生退化密切相关，说明VEGF在IH的发生及演变过程中发挥着重要作用，同时也证实VEGF在IH中有高表达与其分期明显相关。将IH组织与血管畸形和正常血管组织标本进行比较，结果发现VEGF在IH组织中的表达显著高于血管畸形标本及正常血管标本组织，而血管畸形和正常血管组织标本之间并无显著性差异[16]。除了对组织中VEGF的蛋白和基因水平的研究，人们对IH患儿血液和尿液中VEGF的含量也进行了大量研究。通过ELISA法检测增生期IH、消退期IH、血管畸形患儿和12例健康婴幼儿血清中VEGF的含量，结果显示IH增生期组患者外周血中VEGF水平明显高于其他3组，但IH消退期组、血管畸形组患儿和健康婴幼儿组之间检测结果无明显差异[17]。相比于IH患儿血清和血浆中VEGF检测结果的一致性，尿液中VEGF含量的检测结果并不统一，Marler等[18]检测结果表明尿液中VEGF在IH、血管畸形患者和正常对照各组之间无明显差异。

VEGF家族成员发挥何种作用主要取决于其所结合的受体。在IH组织中，VEGFR-2在增生期IH中的表达明显强于消退期[19-20]。研究发现IH中VEGFR-2基因的上游启动子序列CpG岛存在异常的甲基化，这表明VEGFR-2基因异常甲基化可能与IH的增生和消退有关[21]。Greenberger等[22]对IH的研究发现，VEGF仅在血管瘤干细胞(HemSCs)中高表达，而在其他实质细胞中并未见游离VEGF的表达水平与正常组织有差异，这一结论表明婴幼儿型血管瘤的增生，可能是由于HemSCs大量分泌VEGF-A，并与血管瘤内皮细胞表面异常过表达的内皮细胞受体-2特异性结合，激活的VEGFR-2经过系列胞内信号传导从而促进HemECs增殖[23]。

3　MMP-2、MMP-9和VEGF/VEGFR在 IH治疗中的作用

3.1 MMP-2、MMP-9在婴幼儿血管瘤治疗中的作用在治疗IH的研究中，发现口服普萘洛尔治疗IH后MMP-2、MMP-9的浓度较服药前显著降低，这表明普萘洛尔治疗血管瘤的机理可能与下调MMP-2、MMP-9 有关[24]。在体外实验中发现普萘洛尔可以促进体外培养的HemECs凋亡并抑制其增殖，其机理可能是下调MMP-2和MMP-9的表达，从而促进HemECs的凋亡和抑制其增殖[25]。李铭等进一步的临床对照研究结果表明：普萘洛尔治疗后瘤体中MMP-2、MMP- 9表达水平明显降低[26]。体外研究发现反义MMP-2感染血管瘤内皮细胞能够有效地下调肿瘤细胞内源性 MMP-2的转录与翻译[27]。其机理可能是反义MMP-2cDNA感染后，抑制了血管瘤内皮细胞分泌MMP-2，减弱了对HemECs的刺激，处于G0/G1静止期的细胞增多，使之增殖速度明显减慢；因此血管瘤内皮细胞仅能分泌少量的MMP-2以维持其生理活性，细胞增殖能力仅维持在一个较低的水平。

3.2 VEGF/VEGFR在婴幼儿型血管瘤治疗中的作用普萘洛尔目前是治疗IH的临床一线用药，然而其治疗的具体机制仍然尚不完全清楚。有研究表明普萘洛尔能降低增生期IH患儿外周血清和尿液中VEGF-A，提示普萘洛尔治疗IH的机制可能与下调VEGF有关[28]。普萘洛尔是如何下调VEGF，有研究显示普萘洛尔可通过抑制cAMP/PKA通路，从而减少增生期IH分泌VEGF[29]。在治疗的后期，心得安下调Raf/丝裂原活性从而激活MAPK通路，从而下调VEGF的表达，促使血管瘤消退[30]。Chim H等[31]认为普萘洛尔同时还可通过HIF-1α-VEGF-A这一调节途径从而而抑制IH的增殖。

在外源性糖皮质激素治疗IH中，Greenberger S等[22]发现激素进入瘤体内能明显抑制VEGF-A的分泌，因此认为激素治疗IH的机制是通过控制IH毛细血管内皮细胞异常增生，以抑制新生血管生成，从而使IH提前进入稳定期、消退期，达到治疗IH的目的。激素抑制VEGF-A分泌的具体机制是如何的，研究认为当外源激素(经注射)进入体内后与相应的受体(GR)结合后，经复杂的信号传导调节靶基因的表达，以抑制VEGF的分泌[32]。

4　 MMP-2、MMP-9与VEGF在IH中的相互关系

在IH的病程和治疗机制研究中发现MMP-2、MMP-9与 VEGF 间有一定的相关性，即在IH的增生消退的演变过程中，MMP-2、MMP-9、VEGF之间呈正相关，这说明MMP-2、MMP-9和 VEGF 在IH的发生中具有重要作用，提示MMP-2、MMP-9与VEGF关系密切。研究发现 MMP-2、MMP-9一方面可以降解大量的细胞外基质蛋白成分，有利于血管内皮细胞的迁移和毛细血管网的形成；同时还可促进HemECs释放VEGF，从而促进IH内皮细胞的增殖和分化，促进新生血管的生成[33]。另一方面VEGF不仅可以促进血管内皮细胞增殖，同时还可以促进内皮细胞表达MMP-9，提高MMPs活性[34]。VEGF通过增强MMP-2和MMP-9的表达，调节MMP-9、MMP-2基因的转录，诱导表达大量组织因子、蛋白酶和胶原酶，从而改变血管基膜的结构和分布，诱导血管生成和血管成熟。因此，MMP-2、MMP-9和VEGF在IH的血管生成中可能具有协同作用[35]。

5　展　望

VEGF信号通路广泛参与IH增生和消退的各阶段，MMPs也是IH血管生成中必不可少的蛋白类酶，同时MMPs与VEGF/VEGFR通路之间的关系也得到论证，但目前这些研究仍不足以全面解释IH病程的机制。IH发生是多基因异常共同作用的结果还是单基因突变所启动的多通路协同作用？IH进入消退的启动因素是什么？随着研究的不断深入，与血管瘤发展过程相关的调控基因将逐渐被揭示。当这些问题得到进一步解决时，基于IH自然生长规律的“非破坏性”治疗方法的开发和推广，IH的治疗将真正迎来精准医学理念下的个性化治疗时代。

[1]郑家伟, 张凌. 婴幼儿血管瘤治疗理念与方法的转变[J].中华口腔医学研究杂志(电子版),2015,9(2):91-94.

[2]Finn M C,Glowacki J,Mulliken J B.Congenital vascular lesions: clinical application of a new classification[J].Journal of pediatric surgery,1983,18(6):894-900.

[3]Boscolo E, Bischoff J. Vasculogenesis in infantile hemangioma[J].Angiogenesis, 2009, 12(2): 197-207.

[4]Fan X,Wang E,Wang X,et al.MicroRNA 21 is a unique signature associated with coronary plaque instability in humans by regulating matrix metalloproteinase 9 via reversion-inducing cysteine rich protein with Kazal motifs[J].Experimental and molecular pathology,2014,96(2):242-249.

[5]Baghirova S, Kondo M, Hughes B, et al. Nuclear Localization and Biological Function of Matrix Metalloproteinase 2[J].The FASEB Journal,2015,29(1):979.

[6]Chen Y,Jiang T,Mao A,et al.Esophageal cancer stem cells express PLGF to increase cancer invasion through MMP9 activation[J].Tumor Biology,2014,35(12):12749-12755.

[7]Farina A R, Mackay A R. Gelatinase B/MMP 9 in tumour pathogenesis and progression[J]. Cancers, 2014, 6(1): 240-296.

[8]Wozel G,Sticherling M,Schn M P.Cutaneous side effects of inhibition of VEGF signal transduction[J]. Journal der Deutschen Dermatologischen Gesellschaft,2010,8(4):243-249.

[9]Goel H L,Mercurio A M.VEGF targets the tumour cell[J].Nature Reviews Cancer,2013,13(12):871-882.

[10]Mansouri P, Hejazi S, Ranjbar M, et al. Propranolol in Infantile Hemangioma: A Review Article[J]. Journal of Skin and Stem Cell, 2014, 1(2): 1-5.

[11]李琳,王胜春,于建斌. MMP 9、VEGF在婴幼儿血管瘤中的表达及意义[J].中国实用医药,2015(12):66-67.

[12]Al-Breiki S, Shaikh L. An extensive bilateral cervicofacial hemangioma managed successfully with propranolol, a case report and literature review[J]. Journal of the Saudi Society of Dermatology & Dermatologic Surgery, 2013, 17(2): 65-68.

[13]Pan W K, Li P, Guo Z T, et al. Propranolol induces regression of hemangioma cells via the down regulation of the PI3K/Akt/eNOS/VEGF pathway[J]. Pediatric blood & cancer, 2015, 62(8): 1414-1420.

[14]徐伟立, 李索林, 牛爱国, 等. PD ECGF 与 VEGF 在婴幼儿毛细血管瘤增生及退化机制中的作用[J]. 中华整形外科杂志, 2011, 27(3): 182-186.

[15]Frischer J S, Huang J, Serur A, et al. Biomolecular markers and involution of hemangiomas[J].Journal of pediatric surgery, 2004, 39(3): 400-404.

[16]周梅, 江仁兵, 白靖平, 等. GLUT1, VEGF, Ki67 蛋白在血管瘤和血管畸形中的表达及其意义[J]. 新疆医科大学学报, 2014, 37(12): 1577-1580.

[17]Zhang L,Lin X,Wang W,et al. Circulating level of vascular endothelial growth factor in differentiating hemangioma from vascular malformation patients[J].Plastic and reconstructive surgery,2005,116(1):200-204.

[18]Marler J J, Fishman S J, Kilroy S M, et al. Increased expression of urinary matrix metalloproteinases parallels the extent and activity of vascular anomalies[J]. Pediatrics, 2005, 116(1): 38-45.

[19]Ji Y, Chen S, Li K, et al. Signaling pathways in the development of infantile hemangioma[J]. Journal of hematology & oncology, 2014, 7(1): 1-14.

[20]Itinteang T,Withers A H,Davis P F,et al.Biology of infantile hemangioma[J]. Front Surg,2014,1(38):1-10.

[21]杨恩，刘铭，彭强. 血管瘤血管内皮生长因子受体KDR基因异常甲基化的研究[J].临床小儿外科杂志，2012，11(4) ：268-171.

[22]Greenberger S, Boscolo E, Adini I, et al. Corticosteroid suppression of VEGF-A in infantile hemangioma-derived stem cells[J]. New England Journal of Medicine, 2010, 362(11): 1005-1013.

[23]Kitajewski A, Kung J, Edwards A K, et al. Vascular Endothelial Growth Factor Signaling is affected by Changes in the β-Adrenergic Receptor Pathways in Hemangioma Stem Cells[J].Plastic and Reconstructive Surgery, 2015, 135(5S): 78.

[24]Ming L,Xingsheng C,Zhihui G,et al.Effect of propranolol on expression of MMP-2,MMP-9,TIMP-1 and TIMP-2 in infantile hemangioma[J].Journal of Third Military Medical University,2012,34(23):2403-2407.

[25]魏珩.普萘洛尔对体外培养婴幼儿血管瘤内皮细胞VEGF、MMP-2的影响及意义[D].遵义:遵义医学院,2011.

[26]李铭,陈幸生,郭志辉,等.口服普萘洛尔对婴幼儿血管瘤 MMP-2、MMP-9、TIMP-1、TIMP-2表达水平的影响[J].第三军医大学学报,2012,34(23):2403-2407.

[27]曾凡伟. 重组腺病毒载体介导的反义基质金属蛋白酶-2 基因治疗增生期血管瘤的实验研究[D]. 成都：四川大学, 2005.

[28]Wu S, Wang B, Chen L, et al. Clinical efficacy of propranolol in the treatment of hemangioma and changes in serum VEGF, bFGF and MMP-9[J]. Experimental and therapeutic medicine, 2015, 10(3): 1079-1083.

[29]刘大旭.普萘洛尔治疗婴幼儿增殖期血管瘤的实验研究 [D]. 泸州:泸州医学院,2012.

[30]Tan ST，Itinteang T，Leadbitter T．Low-dose propranolol forinfantile haemangioma[J]．J Plast Reconstr Aesthet Surg，2011，64(3)：299-300．

[31]Chim H, Armijo B S, Miller E, et al. Propranolol Induces Regression of Hemangioma Cells Through HIF-1α-Mediated Inhibition of VEGF-A[J]. Annals of surgery, 2012, 256(1): 146-156.

[32]Chen T S, Eichenfield L F, Friedlander S F. Infantile hemangiomas: an update on pathogenesis and therapy[J]. Pediatrics, 2013, 131(1): 99-108.

[33]赵忠芳,吕仁荣,霍然,等.普萘洛尔治疗增生期血管瘤患儿血清中血管内皮生长因子及基质金属蛋白酶-9的变化[J]. 中华整形外科杂志,2011,27(5):359-361.

[34]Yuan W,Wei J,Nakano K,et al.Expression and correlation analysis of β-adrenoceptors, VEGF, MMP-9 and caspase-3 in different phases of infantile hemangioma[J].Journal of Hard Tissue Biology,2013,22(1):51-58.

[35]Rodrigues M, Xin X, Jee K, et al. VEGF secreted by hypoxic Müller cells induces MMP-2 expression and activity in endothelial cells to promote retinal neovascularization in proliferative diabetic retinopathy[J].Diabetes,2013,62(11):3863-3873.

肖海，男，副教授，硕士生导师。E-mail: xh669168@sina.com

通讯作者:刘潜，男，博士，教授，主任医师，硕士生导师。E-mail: liuqiangmu@126.com

R730.231

A

1001-5779(2016)04-0661-04

10.3969/j.issn.1001-5779.2016.04.051

2016-06-02)(责任编辑：刘仰斌)