MMP-8在支气管哮喘患者诱导痰及血清中表达的研究进展

付海洋，王 璐，姜良勇，齐亚军，席健峰，周奎臣*

(1.佳木斯大学，黑龙江 佳木斯 154007；2.日照市中医医院，山东 日照 276826)

支气管哮喘(Bronchial asthma，BA)是一类多种炎症细胞和炎性因子参与的常见慢性气道炎症性疾病。其病因多与免疫、遗传、环境等因素引起的气道高反应性(Bronchial ryperreactivity,BHR)紧密相关，常伴有反复发作的气促、胸闷、喘息以及咳嗽等病症[1]。近年来，由于环境、气候、饮食结构等诸多因素的改变，哮喘的患病率、发病率和死亡率正呈逐年递增的态势，已被世界卫生组织(WTO)定义为“四大顽疾”之一。目前的研究已经证实[2]，嗜酸性粒细胞(EOS)经过活化与聚集引起气道高反应亦或炎症刺激，最终导致其释放组胺和嗜酸细胞阳离子蛋白(ECP)等物质，临床迫切需要一种高特异性且灵敏度高的检测支气管哮喘的检测指标。

1 基质金属蛋白酶的特性、分类与活化

基质金属蛋白酶(Matrix metalloproteinase,MMPs)为一组由Ca2+激活的含Zn2+的具有一些共有的氨基酸序列和结构域的内肽酶家族，亦是一种重要的机体蛋白水解酶(主要由内皮细胞、中性粒细胞、巨噬细胞、嗜酸性粒细胞等合成和分泌)，主要降解细胞外基质(ECM)，其作用受其特异性组织抑制因子(TIMPs)的抑制[3]。它在维持ECM的正常转换、细胞增殖与迁移、组织修复与重建、肿瘤浸润与转移等病理生理过程中具有十分重要的意义。自其在1961年被首次报道至今，已发现与纯化至少28种MMPs，有24种是在脊椎动物中被发现的。各种MMP之间存在特有的底物异质性,但仅是相对的[4]。

MMPs根据其结构、底物特异性、基因片断同源性和组织中的表达不同可被分成五类亚型[5]，分别为：(1)间质胶原酶(包括MMP-1. MMP-8、MMP-13和MMP-18)，具有活化降解Ⅰ、Ⅱ、Ⅵ型和Ⅹ型胶原,但无法活化降解Ⅳ型、明胶和ECM等组分；(2)基质水解素(包括MMP-3、MMP-10和MMP-11),能广泛降解纤黏蛋白、弹性蛋白、糖蛋白的蛋白核心和层黏蛋白以及Ⅳ型和Ⅹ型胶原等,此外具有原胶原肽酶作用，能够除去Ⅰ、Ⅱ、Ⅵ型原胶原N与C末端肽；(3)膜型MMPs(包括 MMP-14、 MMP-15、MMP-16、MMP-17、 MMP-24及MMP-25)，具有辅助降解Ⅳ型和Ⅴ型胶原的作用；(4)明胶酶,也叫NV型胶原酶(包括MMP-2和MMP-9),当前对这两者的研究较深入，能够降解TIMP-1；(5)间充质溶解素(包括MMP-4、MMP-5、MMP-6、MMP-7、MMP-12、MMP-19、MMP-20和MMP-26等)，这类MMP的作用较特殊，具体作用目前尚不明了。

MMPs家族的重要成员中，多形核粒细胞胶原酶(MMP-8)和基质金属蛋白酶-9(MMP-9)与支气管哮喘具有密切的相关性，它们主要作用于Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅹ、Ⅺ型胶原，明胶酶及弹性纤维等底物以降解TIMPs。研究发现[6]，MMP-9在人支气管哮喘时发生异常表达，而发现MMP-8表达明显降低。

2 实验室研究进展

MMP-8在气道壁结构重塑和基质沉积中具有十分重要的作用，它是一类糖化蛋白酶(源于嗜酸粒细胞、中性白细胞和巨噬细胞)，它是较早的研究比较深入的MMPs之一。一项新研究显示[7],在哮喘动物模型中，MMP-8和MMP-9含量显著增高，在支气管周边炎细胞中均有表达；但气道上皮中仅表达MMP-8,一种在体外能够抑制支气管上皮释放MMP-8的免疫阻滞剂，可以显著抑制MMP-8的表达。研究结果提示MMP-8主要的作用有：(1)能通过刺激、激活和基质生长相关的生长因子的释放,诱导细胞分化增殖；(2)能降解血管胶原组分,进而加快血管基质内ASM增加，血管的表面积得以扩大，使血管壁变薄,促进新生血管形成。研究证实，哮喘病患痰中MMP-8/MMP-9含量均显著增加,且两者明显有关，在使用MMP-8受体阻滞剂后MMP-8水平降低；(3)能降解上皮下胶原而促进上皮及各种炎细胞的移行,促使成纤维细胞增生和成胶原,继而使得呼吸道纤维化。

有研究发现[8]，经吸入卵蛋白致敏激发8周诱导制成大鼠哮喘模型中，其支气管平滑肌的厚度较空白对照组显著增加,表明支气管平滑肌的变厚为呼吸道重构和修复的重要表现，可能为支气管哮喘的另一种重要特征。科研人员在采用甲苯二异氰酸甲酯诱发的豚鼠哮喘模型时发现，MMP-8/MMP-9的mRNA及其蛋白质的表达均上调，同时采用免疫组化技术检查也得出类似的结论，且MMP-8与MMP-9的比在开始活化后的6h内开始上升，而在6h后逐渐减低，一直持续72h左右。上述结果提示，MMP-8/MMP-9的比在支气管哮喘发作的不同阶段其比值有所不同，早期以MMP-9增高为主，其比值增加；后期以MMP-8增高为主，其比值减低。两者表达的失衡在哮喘呼吸道炎症与重构中起着重要作用。

3 临床研究进展

近来的研究显示[9]，MMP-8在支气管哮喘病患诱发的痰液、血清及支气管粘膜活检组织中均有高表达量且MMP-8的表达量与嗜酸性粒细胞的数量、气流受限的程度、BHR均呈显著的正相关，同时MMP-8通过降解血管内皮细胞中的明胶酶，增加微血管内皮的通透性,使炎细胞更易破坏上皮层或穿透基底膜到达炎症部位，经其降解的基质片段对炎细胞具有趋化作用，可以促使呼吸道炎症的发生发展。研究人员研究发现，重度哮喘病患血清中MMP-8的含量与活性均显著增加，并且同嗜酸性粒细胞数量有着显著的相关性，该结果表明急性发作的哮喘病患存在ECM的降解现象，因而，血清中MMP-8的浓度可作为支气管哮喘呼吸道炎症与重构的非创伤性指标。

在MMP-8过度表达的同时，MMP-9也会随之增加而出现抑制MMP-8的作用，并一同抑制ECM的降解。经研究发现[10-11]，在支气管哮喘病患的痰液中MMP-8的浓度水平和气流阻塞程度以及气道厚度成正相关，而MMP-8/MMP-9的比与气道厚度成负相关。据此,有学者推断MMP-8的过量表达在气道壁的重构中发挥着重要作用，最终引起气流梗阻和气道壁增厚。但研究人员利用免疫组化技术研究健康对照者和支气管哮喘病患支气管粘膜活检标本，结果也显示，哮喘组上皮和粘膜下层MMP-8/MMP-9的比较健康对照组显著增高，哮喘病患气道粘膜下MMP-8的表达显著高于MMP-9的表达，出现MMP-8/MMP-9的比例失衡。接下来的研究还发现，上皮下Ⅱ型胶原的沉积与MMP-9的过表达相关，在雾化给予糖皮质激素吸入后可下调MMP-8而上调MMP-9的表达，从而可维持MMP-8/MMP-9的平衡，进而使上皮下胶原的沉积减少。由此可见,MMP-8/MMP-9的比例失衡在支气管哮喘气道重构和炎症进展中起重要作用。

4 结语

根据支气管哮喘的病理生理特点，并结合MMPs、TIMPs的生物学特性以及MMP-8在痰和血清中的浓度水平，能够明确这三者和支气管哮喘之间的确有一定的相关性。目前科研所取得的成果，无论是实验室研究还是临床研究都证实该相关性的存在。由此可见，MMP-8在支气管哮喘和COPD的发病中均起着重要的作用。MMP-8在体液和血清中表达量的变化，极易影响疾病的易感性。MMP-8、MMP-9和MMP-12或成为支气管哮喘和COPD治疗的靶目标，而分布更加广泛的MMP-8的表达水平的个体差异将是支气管哮喘治疗成功的决定因素。