鄧春雷(綜述)，尹春艷(審校)

(廣東醫(yī)學院教學醫(yī)院，廣東省第二人民醫(yī)院產科，廣州510317)

基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)是降解細胞外基質、重塑正常組織的一類蛋白水解酶，基質金屬蛋白酶組織抑制因子(tissue inhibitor of metalloproteinases，TIMPs)是 MMPs的特異性抑制劑，正常情況下MMPs和TIMPs保持動態(tài)平衡。MMPs和TIMPs參與正常妊娠過程中多個環(huán)節(jié)的調節(jié)，并與一系列妊娠疾病的發(fā)病機制相關。現(xiàn)就MMPs和TIMPs與人類妊娠的相關性予以綜述。

1 MMPs及TiMPs的概況

MMPs是一個含有Zn2+、活性依賴Ca2+的蛋白水解酶家族，其結構高度同源，均由10個外顯子和9個內含子組成。在中性pH條件下能水解大部分細胞外基質，包括膠原、蛋白聚糖、彈性蛋白、層粘連蛋白、纖維粘連蛋白及基底膜等。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)脊椎動物中有26種MMP，人類中有23種，大致分成6類。①膠原酶:MMP-1、MMP-8、MMP-13、MMP-18;②明膠酶:MMP-2、MMP-9;③間質溶解素:MMP-3、MMP-10;④基質溶解素:MMP-7、MMP-26;⑤膜型基質金屬蛋白酶:MMP-14、MMP-15、MMP-16、MMP-24、MMP-17、MMP-25;⑥其他類型:MMP-11、MMP-12、MMP-19、MMP-20、MMP-22、MMP-23、MMP-28 等。TIMPs是一組多基因家族的編碼蛋白，目前已知有4種:TIMP-1、TIMP-2、TIMP-3、TIMP-4。TIMPs 的 N-末端折疊作為一個獨立單位，與活化的MMPs以1∶1非共價鍵結合且不可逆，從而抑制MMPs的活性［1］。

2 MMPs及TIMPs與正常妊娠

2.1 MMPs及TIMPs與胚胎植入 成功的妊娠需要成功的胚胎種植:滋養(yǎng)細胞錨靠、附著到子宮內膜上皮，并侵入子宮內膜和螺旋動脈，從而建立有效的母胎循環(huán)。這是個高度侵襲且受嚴格調控的過程，其中MMPs和TIMPs在此起重要作用。Fontana等［2］研究發(fā)現(xiàn)，MMP-2是胚胎種植和胎盤形成中的重要因素，MMP-2、MMP-9活性下降是妊娠失敗的重要原因。Wu等［3］用原位雜交顯示大鼠胚胎種植過程中主要的蛋白激酶MMP-26在胚胎發(fā)育和組織重構中起重要作用，對恒源猴的研究顯示，MMP-28在絨毛滋養(yǎng)細胞和絨毛外滋養(yǎng)細胞中呈局灶分布，推測MMP-28與胚胎植入相關。Skrzypczak等［4］研究發(fā)現(xiàn)，7～9 d的胚胎蛻膜組織中MMP-2、MMP-9 mRNA轉錄水平顯著上升;體外培養(yǎng)的胚胎中 MMP-2、MMP-9的表達明顯高于非孕組，推測MMP-2、MMP-9與胚胎種植和妊娠相關。

2.2 MMPs及TIMPs與分娩發(fā)動 宮體的規(guī)律收縮和宮頸的成熟擴張是分娩發(fā)動的前提。Sahlin等［5］研究發(fā)現(xiàn)宮頸間質的成纖維細胞和平滑肌細胞是MMP-2的主要來源，MMP-9分布于宮頸組織中的白細胞內，與非孕組相比MMP-2、MMP-9明顯增加;MMP-2、MMP-9減少時宮頸成熟不夠或缺乏，均提示MMP-2、MMP-9與宮頸成熟擴張、細胞外基質降解相關。Choi等［6］研究發(fā)現(xiàn)，宮頸黏液MMP-9水平在晚期妊娠時增加，自然分娩后恢復正常;宮頸組織MMP-9 mRNA的水平在孕周≥37周組明顯高于＜37周組，推測宮頸黏液MMP-9是晚期妊娠宮頸成熟的分子標志物。Vu等［7］應用反轉錄-聚合酶鏈反應檢測自發(fā)分娩組胎盤中MMP-1 mRNA含量較剖宮產組明顯增加，推測MMP-1參與分娩發(fā)動。

3 MMPs及TIMPs與病理妊娠

3.1 MMPs及TIMPs與妊娠期高血壓疾病 妊娠期高血壓疾病病因復雜，但有共同的特征:滋養(yǎng)細胞侵入過淺，母體螺旋動脈重塑受損，使得胎盤單位灌注量減少，局部缺血缺氧，從而激發(fā)胎盤因子釋放，導致胎盤血管內皮功能紊亂，血管腔改變。Lavee等［8］應用酶譜分析和酶聯(lián)免疫吸附實驗研究發(fā)現(xiàn)，先兆子癇組羊膜液中MMP-2、TIMP-2含量明顯高于正常組，推測MMP-2和TIMP-2在滋養(yǎng)細胞浸潤和血管改造中起重要作用，參與先兆子癇發(fā)病過程。Lian等［9］對人工培養(yǎng)的先兆子癇蛻膜細胞應用反轉錄-聚合酶鏈反應和Western blotting研究發(fā)現(xiàn)MMP-1 mRNA水平和蛋白表達水平較正常組低;免疫組化顯示絨毛外滋養(yǎng)細胞中MMP-1染色明顯減少:說明MMP-1下降使滋養(yǎng)細胞侵入子宮內膜過淺。Wang等［10］用反轉錄-聚合酶鏈反應研究發(fā)現(xiàn)，先兆子癇組胎盤中MMP-9在啟動子部位去甲基化，使MMP-9水平較對照組明顯升高，推測MMP-9高表達使整聯(lián)蛋白調節(jié)的絨毛外滋養(yǎng)細胞侵入蛻膜的正常過程受到干擾，導致正常絨毛外滋養(yǎng)細胞侵入胎盤床過淺，參與妊娠期高血壓發(fā)病過程。Galewska等［11］用Western blotting分析發(fā)現(xiàn)先兆子癇組胎盤血管壁膠原水平是對照組的2倍，但彈性蛋白水平降低，MMP-7、MMP-26水平明顯升高，它們降解細胞外基質中的糖蛋白，但不降解血管壁的主要成分Ⅰ和Ⅲ型膠原，導致胎盤血管壁膠原含量增加，降解受抑，血管壁彈性下降，導致妊娠期高血壓發(fā)病。

3.2 MMPs及TIMPs與胎兒生長受限 迄今胎兒生長受限的病因不清，Cockle等［12］推測MMPs參與其發(fā)病。MMPs的異常導致滋養(yǎng)細胞對螺旋動脈的侵入不充分，胎盤缺血缺氧，生長受損，母胎循環(huán)不足，導致胎兒生長受限。Gremlich等［13］研究發(fā)現(xiàn)，MMP-2、MMP-9促進滋養(yǎng)細胞侵入子宮內膜、螺旋動脈，建立母胎循環(huán);MMP-2缺乏與低體質量兒相關，MMP-9缺乏與生育能力下降相關。MMP-2基因在啟動子 －1036位區(qū)域有一個單核苷酸多態(tài)性序列，MMP-9在啟動子－1062位有一個單核苷酸多態(tài)性序列，胎兒攜帶此兩基因多態(tài)性等位基因片段T易患胎兒生長受限。

3.3 MMPs及TIMPs與胎膜早破(premature rupture of fetal membrance，PROM)PROM 的病因很多，目前研究主要集中于MMPs及TIMPs對胎膜結構變化的影響。Nishihara等［14］研究發(fā)現(xiàn)PROM組MMPs的活性增加，例如 MMP-2、MMP-7、MMP-9明顯增加。母胎界面的間隔(如羊膜、絨毛膜及蛻膜等)包括多種細胞外基質，其中羊膜富含Ⅳ型膠原，可被MMP-2、MMP-9特異性降解，推測Ⅳ型膠原的降解在羊膜抗張能力的下降方面是一個重要的過程，導致PROM;Western blotting顯示MMP-7活性在PROM組明顯增加，TIMP-1則明顯減少，MMP-7不僅能降解Ⅳ型膠原，而且可以降解纖維連接蛋白、層粘連蛋白、彈性蛋白、蛋白聚糖和其他多種細胞外基質，在PROM中起重要作用，其活性被TIMP-1抑制。Ozer等［15］研究發(fā)現(xiàn)，PROM 組凋亡誘導基因bax和p53、fas和caspase-8在人類羊膜、絨毛膜、羊膜液中明顯上調，相比之下，凋亡抑制基因Bcl-2在PROM早產分娩組比胎膜完整早產分娩組低。凋亡誘導蛋白p53可以活化一些MMPs基因，凋亡途徑激發(fā)MMPs的活性是胎膜早破的前奏。PROM早產分娩組比胎膜完整早產分娩組MMP-9水平升高，提示MMPs參與PROM的發(fā)病，羊膜液和羊膜絨毛膜中MMP-2、MMP-3、MMP-14的升高是PROM的特征。

3.4 MMPs與TIMPs與早產 早產與MMPs對細胞外基質異常降解和MMPs/TIMPs的平衡失調相關，MMPs是預測早產的理想指標。妊娠期間羊膜液和宮頸黏液中MMPs升高，MMPs/TIMPs比例改變使各種早產并發(fā)癥的風險增大。Wang等［16］用內皮素轉化酶1阻斷 MMP-1的上調，可阻斷早產發(fā)生;用MMP-1抑制劑GM6001可以成功保胎;Western blotting分析MMP-1在早產分娩組胎盤中與剖宮產組相比升高;MMP-1在大鼠子宮組織中上調導致早產發(fā)生。上述均提示MMP-1參與早產發(fā)病過程。Koucky等［17］用ELISA分析發(fā)現(xiàn)早產組母體血漿中MMP-2明顯低于正常對照組，而MMP-9則相反，MMP-9主要降解胎膜明膠，MMP-2主要降解蛻膜組織，MMP-2、MMP-9均參與早產過程。

3.5 MMPs及 TIMPs與習慣性流產 Skrzypczak等［18］認為習慣性流產的病因是子宮內膜組織紊亂，包括組織和分子水平:用反轉錄-聚合酶鏈反應研究發(fā)現(xiàn)習慣性流產組與對照組相比MMP-9和TIMP-1在子宮內膜中濃度明顯降低。Anumba等［19］用酶聯(lián)免疫吸附實驗研究發(fā)現(xiàn)，TIMP-2的水平在習慣流產組中明顯升高，推測 TIMP-2與習慣性流產相關。Konacl等［20］用反轉錄-聚合酶鏈反應方法檢測種植失敗組MMP-2、MMP-9、TIMP-1轉錄水平明顯低于對照組，推測MMP-2、MMP-9、TIMP-1在子宮內膜中低表達使得細胞外基質降解紊亂，而細胞外基質參與子宮內膜容受和正常種植，從而發(fā)生習慣性流產。

3.6 MMPs及TIMPs與其他妊娠疾病 有研究發(fā)現(xiàn)［21］，輸卵管妊娠時輸卵管黏膜上皮細胞MMP-2表達增強，TIMP-2表達減弱。推測慢性輸卵管炎時產生大量巨噬細胞和中性粒細胞，使輸卵管黏膜上皮細胞MMP-2表達增加，細胞外基質降解增加，輸卵管上皮細胞被破壞，皺襞粘連、管腔變窄，較大的受精卵無法順利通過而發(fā)生輸卵管妊娠。Ram等［22］研究發(fā)現(xiàn)，葡萄胎中MMP-2、MMP-9表達升高，惡性滋養(yǎng)細胞腫瘤中進一步升高;TIMP-2在葡萄胎和惡性滋養(yǎng)細胞腫瘤中明顯下降，提示MMPs表達增加、TIMPs表達下降、MMPs/TIMPs失衡與葡萄胎惡變、轉移密切相關。Reuwer等［23］研究發(fā)現(xiàn)圍生期心肌病的病理生理基礎是蛋白水解酶活性增加，主要因MMPs活性增強，對43例圍生期心肌病孕婦與20例對照組進行研究發(fā)現(xiàn)前者血漿MMP-2基礎水平明顯升高，推測MMPs在圍生期心肌病發(fā)病過程中通過催乳素片段起降解作用。

綜上所述，MMPs與人類妊娠的關系密切，在妊娠的生理病理變化中起重要作用。繼續(xù)深入探討其在妊娠中的變化和作用在產科領域具有重要意義，可以為臨床醫(yī)師認識各種妊娠期病理生理現(xiàn)象提供理論依據，并為妊娠期各種疾病的診斷和治療提供行之有效的方法。

［1］Raffetto J，Khalil R.Matrix metalloproteinase and their inhibitors in vascular remodeling and vascular disease［J］.Biochem Pharmacol，2008，75(2):346-359.

［2］Fontana VA，Sanchez M，Cebral E，et al.Interferon-γinhibits metalloproteinase activity and cytotrophoblast cell migration［J］.Am J Reprod Immunol，2010，64(1):20-26.

［3］Wu X，Pan Y.Molecular characterization，mapping，and haplotype analysis of porcine matrix metalloproteinase genes MMP1 and MMP10［J］.Biochem Genet，2009，47(11/12):763-774.

［4］Skrzypczak J，Wirstlein P，Mikolajczyk M.Could the defects in the endometrial extracellular matrix during the implantation be a cause for impaired fertility?［J］.Am J Reprod Immunol，2007，57(1):40-48.

［5］Sahlin L，Vladic YS，Roos N.Impaired leukocyte influx in cervix of postterm women not responding to prostaglandin priming［J］.Reprod Biol Endocrinol，2008，6(1):36-49.

［6］Choi SJ，Jung KL，Oh SY，et al.Cervicovaginal matrix metalloproteinase-9 and cervical ripening in human term parturition［J］.Eur J Obst Gynecol Reprod Biol，2009，142(1):43-47.

［7］Vu TD，Yun F，Placido J，et al.Placental matrix metalloproteinase1 expression is increased in labor［J］.Reprod Sci，2008，15(4):420-425.

［8］Lavee M，Goldman S，Spiegel ED，et al.Matrix metalloproteinase 2 is elevated in midtrimester amniotic fluid prior to the development of preeclampsia［J］.Reprod Biol Endocrinol，2009，7(1):85-90.

［9］Lian IA，Toft JH，Olsen GD，et al.Matrix metalloproteinase 1 in pre-eclampsia and fetal growth restriction:reduced gene expression in decidual tissue and protein expression in extravillous trophoblasts［J］.Placenta，2010，31(5):615-620.

［10］Wang ZQ，Lu S，Liu CM，et al.Expressional and epigenetic alterations of placental matrix metalloproteinase 9 in preeclampsia［J］.Gynecol Endocrinol，2010，26(2):96-102.

［11］Galewska Z，Romanowicz L，Jaworski S，et al.Matrix metalloproteinases，MMP-7 and MMP-26 in plasma and serum of control and preeclamptic umbilical cord blood［J］.Eur J Obst Gynecol Reprod Biol，2010，150(2):152-156.

［12］Cockle J，Rebellato R.Matrix metalloproteinases and their tissue inhibitors in preterm perinatal complications［J］.Reprod Sci，2007，4(7):629-646.

［13］Gremlich A，F(xiàn)ratta C.Interleukin-1 receptor antagonist gene(IL-1RN)poly-morphism is a predictive factor of clinical pregnancy after IVF［J］.Human Reprod，2008，23(5):1200-1206.

［14］Nishihara S，Someya A，Yonemoto H，et al.Evaluation of the expression and enzyme activity of matrix metalloproteinase-7 in fetalmembranes during premature rupture of membranes at term in humans［J］.Reprod Sci，2008，15(2):156-166.

［15］Ozer E.Telomerase activity of chorionic trophoblasts in preterm premature rupture of membranes［J］.Ped Devel Pathol，2008，11(3):344-349.

［16］Wang W，Yen HT，Chen CH，et al.Prevention of inflammations-associated preterm birth by knockdown of the endothelin-1［J］.Molecul Med，2010，10(1):1-33.

［17］Koucky M，Germanova A，Kalousova M，et al.Low maternal serum matrix metalloproteinase(MMP)-2 concentrations are associated with preterm labor and fetal inflammatory response［J］.Perinat Med，2010，38(1):1-8.

［18］Skrzypczak J，Wirstlein P，Mikolajczyk M，et al.TGF superfa-mily and MMP2，MMP9，TIMP1genes expression in the endometrium of women with impaired reproduction［J］.Folia Histoch Et Cytobiol，2007，45(1):143-148.

［19］Anumba DO，Gelany SE，Elliott SL，et al.Rcesieracrcuh lating levels of matrix proteases and their inhibitors in pregnant women with and without a history of recurrent pregnancy loss［J］.Reprod Biol Endocrinol，2010，8(1):62-70.

［20］Konacl E，Alp E，Onen HI，et al.Endometrial mRNA expression of matrix metalloproteinases，their tissue inhibitors and cell adhesion molecules in unexplained infertility and implantation failure patients［J］.Reprod Bio Med Onlin，2009，19(3):391-397.

［21］梁琴，李紅發(fā).金屬基質蛋白酶(MMP-2)及其激動劑和抑制劑在輸卵管黏膜上皮的表達與輸卵管妊娠的關系［J］.生殖與避孕，2008，28(9):530-534.

［22］Ram ES，Goldman S，Gabarinl D，et al.Expression and importance of matrix metalloproteinase 2 and 9(MMP-2 and-9)in human trophoblast invasion［J］.Reprod Biol Endocrinol，2004，2(59):1-13.

［23］Reuwer A，Reuwer P，Vanderpost J，et al.Prolactin fragmentation by trophoblastic matrix metalloproteinases as a possible contributor to peripartum cardiomyopathy and pre-eclampsia［J］.Med Hypotheses，2010，74(3):348-352.