基质金属蛋白酶与抗结核药物性肝损伤的相关性研究进展

陆霓虹 杨永锐

昆明市第三人民医院 云南省传染性疾病临床医学中心，云南昆明 650041

药物性肝损伤（drug-induced liver injury，DILI）在临床中经常发生，其中抗结核药物性肝损伤（anti-tuberculosis drug-induced liver injury，ATB-DILI）最常见，因ATB-DILI导致的结核病患者停药、中断治疗情况日益增加[1]。全球各国报告的ATB-DILI发病率为2.0%～30.0%[2]，我国为8%～30%。引起差异的原因可能与种族、国家社会经济状况、所处地理位置、病毒性肝炎的流行以及DILI诊断标准不同有关[3]。

ATB-DILI的发病机制至今尚无定论，关于抗结核药物导致的不同类型的DILI，各国学者在不同领域有各自的研究结论。基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）作为在炎症环境下表达增加的蛋白酶，在ATB-DILI发生发展中具有重要作用。因此，本文着重阐述MMPs在ATB-DILI发生机制中的重要作用，进一步探讨ATB-DILI的进展原因，并对其进行总结报告。

1 ATB-DILI的定义及发生机制

ATB-DILI是指在使用抗结核药物治疗的过程中，因药物本身或其代谢产物对肝脏造成的肝细胞毒性损伤或变态反应所致的病理过程。可表现为无症状性丙氨酸氨基转移酶（alanine aminotransferase，ALT）升高，急、慢性肝炎，甚至暴发性肝细胞坏死[4]。研究表明，肺外结核、营养不良、饮酒、合并基础肝病、乙肝感染[5]、HIV感染、较高的碱性磷酸酶（ALP）水平[6]、间歇性使用护肝药物是ATB-DILI的独立危险因素，而全程使用护肝药物则是ATB-DILI的保护因素[7]。

ATB-DILI发病机制不明，目前有多种学说论证ATB-DILI的发生发展，如“炎症机制”“遗传学机制”“免疫功能损伤机制”等。流传最为广泛的理论是“炎症机制”以及炎症因子刺激后多种分子作用于肝细胞，导致肝细胞线粒体损伤，使肝细胞坏死凋亡，发生不同程度的肝损伤[8]。

2 MMPs在ATB-DILI发生发展中的作用

MMPs是依赖于锌、钙、镁等金属离子发挥作用的肽链内切酶家族，功能是降解或重塑细胞外基质（extracellular matrix，ECM），维持机体内环境稳态[9]，在炎症因子、生长因子、高糖和氧化应激等条件下表达上调。MMPs通过调节细胞-ECM，控制细胞-细胞间相互作用来控制细胞行为，影响细胞分化、迁移、增殖和凋亡[10]。

2.1 MMPs的结构和分类

人体内表达25种MMPs，其结构包含5个结构域：信号肽、前肽、催化结构域、铰链结构域和血红素结合蛋白样C末端结构域[11]。MMPs基于其功能和结构可分为分泌型和膜型两个亚家族，其中分泌型 MMPs又分为胶原酶类（MMP-1、8、13）、明胶酶类（MMP-2、9）、基质降解素类（MMP-3、10、11）、间质溶解素类（MMP-7、26）和其他类型（MMP-12、19、20、21、27、28）；膜型基质金属蛋白酶（MT-MMPs）分为三种类型，Type Ⅰ TM（MMP-14、15、26、24），Type Ⅱ TM（MMP-23）和 GPI锚定蛋白（MMP-17、25）[12]。MMPs有不同的酶切位点和特异性结构，不同结构在各类疾病中（肿瘤、冠心病、肝损伤等）具有特异性作用[13]。

2.2 MMPs的活化及调节

MMPs常以无活性的酶原形式存在，经细胞外蛋白水解加工暴露活性催化位点。酶原的激活分两个阶段，当半胱氨酸-锌相互作用被破坏时，蛋白部分活化，允许其他蛋白酶（如纤溶酶、胰蛋白酶、激肽释放酶、类胰蛋白酶和胃促胰酶等）和非蛋白水解化合物（如硫醇反应剂和变性剂）切割原结构域[14-15]，导致构象变化。蛋白酶自身被催化或前肽区被外源性切割时可完全活化[16]。此外，MMP-11和MT-MMPs具有弗林蛋白酶识别序列，可以在细胞内通过弗林蛋白酶活化[17]。

MMPs的 活 性 受 到α2巨 球 蛋 白（α2-macroglobulin，α2-MG）和基质金属蛋白酶组织抑制剂（tissue inhibitor of metalloproteinase，TIMPs）两种内源性抑制剂的调节。α2-MG主要由肝细胞和巨噬细胞合成，可调控细胞外蛋白酶的水解，因此可降解MMPs，但其作用不具有特异性。TIMPs家族包含四个成员 TIMP-1、2、3、4，其表达具有组织特异性。TIMP-1、2、4以可溶形式分泌，TIMP-3与细胞外基质结合。TIMPs对MMPs的亲和力各有不同，TIMP-1优先结合pro-MMP-9，而TIMP-2则对pro-MMP-2更具亲和力[18]。TIMPs与MMPs的C末端区域内的pro-MMP结合，可稳定MMPs并延迟pro-MMP活化，限制MMPs的活性。即便MMPs被激活，TIMPs仍可以1∶1的比率结合MMPs，抑制MMPs介导的ECM降解[19]。

2.3 MMPs与ATB-DILI的相关性研究

MMPs家族成员在炎症环境及炎症因子刺激下，可活化ECM结构蛋白，参与机体炎症反应。据文献报道，MMPs在DILI中发挥重要作用。MMPs降解ECM、激活人类肝星状细胞，ECM的降解和重塑是肝硬化和肝癌等疾病发生的重要因素。机体在炎症条件下，微循环中募集的免疫细胞（如T淋巴细胞）通过分泌炎症因子和血管细胞黏附分子1，黏附至内皮细胞表面，诱导内皮细胞表达MMPs，促进免疫细胞跨内皮迁移，增加MMPs酶活性[20]。MMPs酶活性增加可使炎症因子的分泌增加，对肝细胞和血管有杀伤作用，加重ATB-DILI临床症状，促进疾病进展。

MMP-2又称明胶酶A或V型胶原酶，可促进肝细胞毛细血管新生，导致炎症进展。MMP-2在多种肿瘤及炎症反应下的组织器官中均有表达[21]。MMP-2在肝脏发生缺血/再灌注损伤时表达上调。MMP-2在炎症环境下容易发生调控失常，反应性的表达上调，可与MMPs家族中多类蛋白酶共同作用，促进炎症进展，加重ATB-DILI。

MMP-9又称明胶酶B，可降解大部分细胞外基质成分。ATB-DILI患者血清中MMP-9明显升高。在ATB-DILI大鼠模型中，损伤的肝组织中可以检测到IL-6与MMP-9表达增加，提示ATB-DILI进展与炎症刺激下的MMPs分泌增加密切相关[22]。MMPs可与炎症因子（如IL-6、IL-11）相互作用，加重肝细胞、血管损伤，导致ATB-DILI发生。

MMP-14又称膜型基质金属蛋白酶-1（MT1-MMP），具有跨膜序列，是单核细胞和巨噬细胞中的主要MT-MMPs。MMP-14是 MMP-2前体（pro-MMP-2）的细胞表面激活因子，其可介导MMP-2的激活，促进血管内皮生长因子分泌，促进血管生成、生长，MMP-2被激活后也具备降解ECM的能力，加速肝损伤后肝纤维化的发生[23-24]。MMP-14在高侵袭性肝细胞癌和肝纤维化中表达升高。上调MMP-14表达可触发MMPs的瀑布式激活，加重炎症反应，溶解细胞周围纤维蛋白。MMP-14作为MMPs家族的重要一员，参与了细胞外基质的降解、肝血管的生成、促进炎症因子产生等各个过程，是导致ATB-DILI中肝血管损伤发生发展的重要因素，也是导致肝血管增生，促进ATB-DILI后期肝纤维化发生发展的重要因素[25]。

此外，MMP-13可促进急性肝损伤，加速肝纤维化；MMP-19可促进肝纤维化进展中的TGF-p信号传导；MMP-1在肝脏中过度表达可有效减轻纤维化并使肝细胞增殖。MMP-3、MMP-10在肝细胞癌中表达上调；MMP-16在肝炎、肝硬化和肝细胞癌中呈高表达；MMP-7在胆道纤维化闭锁的患者中呈高表达；MMP-11在常温条件下的缺血损伤中呈高表达；MMP-15在肝部分切除术后表达显著下调，与之相反，MMP-24在肝部分切除术后表达上调；MMP-8可促进肿瘤坏死因子诱导的急性肝炎白细胞浸润[26]。

3 总结

ATB-DILI的发生率逐年升高，但其发病机制至今未明。在“炎症机制”学说中，药物及其活性代谢产物诱导肝细胞线粒体受损和氧化应激，从而产生炎症反应。炎症环境下肝细胞炎症因子分泌增加，进一步促进MMPs表达增加。多种不同亚型的MMPs（MMP-2、9、14等）在炎症环境下通过不同分子机制，包括加速细胞凋亡、坏死，促进细胞自噬的发生等方式，导致肝细胞的损伤和凋亡。进一步研究MMPs与ATB-DILI的关系对揭示ATB-DILI发病机制具有重要作用。