丁 巍(綜述)，馬 強(qiáng)(審校)

(北京市普仁醫(yī)院急診科，北京100062)

基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)是一類高度保守的Zn2+依賴性蛋白水解酶類，其主要生理功能是降解細(xì)胞外基質(zhì)成分，維持細(xì)胞外基質(zhì)的動(dòng)態(tài)平衡，參與人體許多生理和病理過(guò)程。MMP基因啟動(dòng)子多態(tài)性對(duì)于調(diào)節(jié)MMP基因表達(dá)水平發(fā)揮重要作用，與許多疾病易感性相關(guān)，有關(guān)這方面的研究目前取得很大進(jìn)展?；贛MPs的強(qiáng)大功能，MMPs基因多態(tài)與疾病的關(guān)系仍有待深入研究?，F(xiàn)就近年來(lái)MMP家族基因啟動(dòng)子區(qū)基因多態(tài)性及其與疾病的關(guān)系進(jìn)行總結(jié)。

1 MMP的結(jié)構(gòu)和功能

MMP是由一些保守的結(jié)構(gòu)域組成，其中信號(hào)肽結(jié)構(gòu)域、前肽結(jié)構(gòu)域和催化結(jié)構(gòu)域是所有MMP都含有的同源蛋白結(jié)構(gòu)域。MMP的主要功能是通過(guò)降解細(xì)胞外基質(zhì)維持基質(zhì)的平衡，對(duì)于細(xì)胞正常分化、遷移、運(yùn)動(dòng)具有重要作用。MMP對(duì)于維持機(jī)體的一些重要生理功能也具有重要作用，如參與血管生成、傷口愈合、組織重構(gòu)、胚胎形成等。但是，MMP過(guò)度表達(dá)或活性增強(qiáng)過(guò)度與一些疾病(如腫瘤、心血管疾病、自身免疫性疾病、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等)的發(fā)生、發(fā)展相關(guān)。由此可見(jiàn)，MMP表達(dá)、活性的調(diào)節(jié)在機(jī)體生理、病理活動(dòng)中非常重要。除了降解細(xì)胞外基質(zhì)，MMP的其他功能也被發(fā)現(xiàn)，如活化細(xì)胞表面受體、激活生長(zhǎng)因子等［1］。

2 MMP表達(dá)及活性調(diào)控

MMP降解細(xì)胞外基質(zhì)是一個(gè)可調(diào)控的過(guò)程，目前研究較為廣泛的主要有3個(gè)途徑調(diào)控MMP的表達(dá)和活性。分別是:轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控MMP基因的表達(dá)、MMP酶原的活化、MMP抑制劑對(duì)MMP活性的調(diào)節(jié)。轉(zhuǎn)錄調(diào)控可能是最為關(guān)鍵的，大多數(shù)的MMP在細(xì)胞或組織處于靜息狀態(tài)時(shí)不表達(dá)，只有當(dāng)組織發(fā)揮生理功能或處于病理狀態(tài)下才表達(dá)。MMP表達(dá)的起始首先需要在轉(zhuǎn)錄水平活化，然后合成并分泌到基質(zhì)中去。因此，MMP降解細(xì)胞外基質(zhì)是一個(gè)可調(diào)控的過(guò)程。

MMP的轉(zhuǎn)錄受到許多因素的影響。如各種化學(xué)因素、神經(jīng)內(nèi)分泌因素、細(xì)胞因子、細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)、基質(zhì)黏附性等［2］。這些因素最終都是通過(guò)激活或抑制一些轉(zhuǎn)錄因子，在轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控MMP的表達(dá)。

3 MMP啟動(dòng)子基因多態(tài)性

基因多態(tài)性是指正常人群中在某一基因位點(diǎn)上存在著2個(gè)或2個(gè)以上不同等位基因的現(xiàn)象。出現(xiàn)基因多態(tài)性的原因可以是單核苷酸變異或是某些高重復(fù)序列(如微衛(wèi)星序列等)的拷貝數(shù)變異，一般將這個(gè)差異占群體的1%以上的變異稱為基因多態(tài)性，它是決定人體對(duì)疾病易感性、臨床表現(xiàn)多樣性及藥物治療反應(yīng)差異性的重要因素。人類基因組序列大約每1000個(gè)堿基存在一個(gè)多態(tài)性位點(diǎn)，90%的多態(tài)性位點(diǎn)為單核苷酸多態(tài)性位點(diǎn)。

DNA多態(tài)性廣泛存在于人類基因組，大多數(shù)的DNA多態(tài)性并不影響基因表達(dá)及功能。也有一些會(huì)改變基因表達(dá)及功能，這些多態(tài)性位點(diǎn)的存在與機(jī)體的某些生理特征或疾病的發(fā)生相關(guān)。過(guò)去的幾年里，人們發(fā)現(xiàn)許多MMP基因家族成員的多態(tài)性位點(diǎn)，特別是MMP基因啟動(dòng)子存在一些多態(tài)性位點(diǎn)，這些位點(diǎn)影響MMP基因的表達(dá)，與腫瘤、心血管疾病、腹主動(dòng)脈瘤等疾病的易感性相關(guān)。

MMP啟動(dòng)子上存在一些保守的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合元件，這些轉(zhuǎn)錄因子通過(guò)結(jié)合這些元件在特定的狀態(tài)下調(diào)控MMP的表達(dá)。位于基因啟動(dòng)子區(qū)的多態(tài)性位點(diǎn)可能會(huì)改變轉(zhuǎn)錄因子與順式作用元件的結(jié)合。MMP啟動(dòng)子區(qū)多態(tài)性位點(diǎn)在不同人群中的存在可能會(huì)導(dǎo)致MMP表達(dá)水平的差異，導(dǎo)致某些疾病在不同人群的易感性不同。有關(guān)這方面的研究近年來(lái)成為MMP研究的熱點(diǎn)。

MMP-1啟動(dòng)子－1607插入一個(gè)堿基G，連同相鄰的G形成GG基因型，這樣會(huì)產(chǎn)生一個(gè)Ets-1轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)［3］。GG基因型啟動(dòng)子的活性增強(qiáng)，MMP-1 mRNA和蛋白表達(dá)水平增高［4］。MMP-3啟動(dòng)子－1171位插入一個(gè)A會(huì)產(chǎn)生一個(gè)連續(xù)6個(gè)A(6A)的基因型，6A基因型結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子ZBP-89的能力較5A基因型高，而ZBP-89的功能是抑制基因啟動(dòng) 子 的 活 性［5］。MMP-2 啟 動(dòng) 子 － 1306C/T、－1576G/A多態(tài)性位點(diǎn)影響MMP-2基因的表達(dá)水平。－1306 C轉(zhuǎn)變?yōu)門后改變了Sp-1結(jié)合位點(diǎn)的序列，啟動(dòng)子的活性降低［6］。－1576G轉(zhuǎn)變?yōu)锳后，雌激素受體與MMP-2啟動(dòng)子結(jié)合能力減弱，雌激素作用條件下 MMP-2轉(zhuǎn)錄水平降低。MMP-9－1562C/T位點(diǎn)，T基因型 MMP-9轉(zhuǎn)錄活性增強(qiáng)［7］。MMP-9另一顯著性多態(tài)性位點(diǎn)是CA重復(fù)序列數(shù)目的變異，該重復(fù)序列數(shù)目在14～25個(gè)范圍內(nèi)變化，CA重復(fù)序列的數(shù)目越多啟動(dòng)子活性越強(qiáng)。

4 MMP啟動(dòng)子基因多態(tài)性與疾病易感性

4．1 MMP-1 MMP-1啟動(dòng)子－1607位存在一個(gè)G插入/缺失突變位點(diǎn)，這樣就會(huì)檢測(cè)到兩個(gè)基因型，一個(gè)是(1G)型，另一個(gè)是(2G)型。體外細(xì)胞試驗(yàn)證明(2G)基因型與Ets結(jié)合能力較強(qiáng)，MMP-1轉(zhuǎn)錄活性也較強(qiáng)。一項(xiàng)病例對(duì)照研究顯示，在日本卵巢癌患者2G等位基因攜帶者顯著高于正常人群［4］。MMP-1可降解Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型膠原，MMP-1過(guò)表達(dá)與腫瘤轉(zhuǎn)移、代謝密切相關(guān)。目前多項(xiàng)研究證實(shí)，MMP-1啟動(dòng)子2G基因型可能與腫瘤的發(fā)生或侵襲有關(guān)。這個(gè)觀點(diǎn)已在乳腺癌、宮頸癌、肺癌等報(bào)道中得到證實(shí)［8］。

關(guān)于MMP-1基因多態(tài)性與冠心病易患性，國(guó)內(nèi)外均有報(bào)道，但結(jié)果各異［9，10］。Ye 等［10］的研究結(jié)果表明，MMP-1的2G/2G基因型患冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病(冠心病)的風(fēng)險(xiǎn)比G/G基因型低，1G/2G基因型患冠心病的風(fēng)險(xiǎn)處于兩者之間。也有報(bào)道認(rèn)為2G基因型人群易患一些其他疾病，如關(guān)節(jié)炎、動(dòng)脈硬化等［11］。

4．2 MMP-2 MMP-2啟動(dòng)子多態(tài)性與心血管疾病的易患性相關(guān)。Vasku等［12］發(fā)現(xiàn)，在慢性心力衰竭的患者中，MMP-2啟動(dòng)子－790T/G的T等位基因和－735C/T的C等位基因頻率顯著增加。最近也有研究發(fā)現(xiàn)，該多態(tài)性位點(diǎn)與心肌梗死及冠心病的發(fā)生相關(guān)［13］。

許多研究表明，MMP-2與惡性腫瘤的浸潤(rùn)、轉(zhuǎn)移有關(guān)，腫瘤組織中MMP-2的表達(dá)增高。MMP-2基因的－1306 C/T基因多態(tài)性會(huì)改變啟動(dòng)子的轉(zhuǎn)錄活性。在中國(guó)人群中，CC基因型者的肺癌易感性比CT或TT基因型者高2倍［14］。另外，CC基因型的患者罹患賁門癌的風(fēng)險(xiǎn)比CT或TT基因型患者的風(fēng)險(xiǎn)高3倍［15］。但是，另一項(xiàng)研究顯示，TT基因型結(jié)腸癌患者預(yù)后較差［16］。

4．3 MMP-3 MMP-3啟動(dòng)子最早于1995年發(fā)現(xiàn)，即－1612位5A/6A多態(tài)性位點(diǎn)，5A基因型具有較高的轉(zhuǎn)錄活性［5］。多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn) MMP-3啟動(dòng)子5A/6A多態(tài)性與動(dòng)脈粥樣硬化易患性相關(guān)。在一項(xiàng)病例對(duì)照研究中顯示，心肌梗死患者5A基因型攜帶者顯著高于正常對(duì)照組［17］。其機(jī)制可能是由于5A基因型攜帶者M(jìn)MP-3啟動(dòng)子活性較強(qiáng)，動(dòng)脈粥樣硬化斑塊MMP-3表達(dá)水平較高，易發(fā)生破裂。

另有研究發(fā)現(xiàn)，該多態(tài)性與腹主動(dòng)脈瘤的易患性相關(guān)，5A基因型攜帶者易發(fā)生腹主動(dòng)脈瘤［18］。6A基因型人群易發(fā)生冠狀動(dòng)脈瘤［19］。冠狀動(dòng)脈瘤的一個(gè)形成因素是冠狀動(dòng)脈硬化，6A基因型MMP-3表達(dá)較低，這樣血管間隙基質(zhì)聚集，不能被降解，導(dǎo)致冠狀動(dòng)脈硬化。還有研究顯示6A基因型與頸動(dòng)脈狹窄有關(guān)，其機(jī)制與MMP-3低表達(dá)、基質(zhì)聚集有關(guān)［20］。

MMP-3在腫瘤的浸潤(rùn)、轉(zhuǎn)移中起重要作用。對(duì)日本人的病例對(duì)照研究發(fā)現(xiàn)，直腸癌患者6A基因型頻率顯著高于對(duì)照組［21］。對(duì)意大利乳腺癌患者的研究結(jié)果與直腸癌研究結(jié)果相反，即患者中5A等位基因的頻率顯著高于對(duì)照組［22］。這些研究結(jié)果表明，在不同人群、不同類型腫瘤中MMP-3基因多態(tài)性與腫瘤易患性可能存在差異，還需要進(jìn)一步的研究。

4．4 MMP-7 MMP-7是一種基質(zhì)溶解素，可降解Ⅳ型膠原、明膠、彈力素、黏連蛋白等構(gòu)成細(xì)胞外基質(zhì)和基底膜的重要成分。MMP-7基因啟動(dòng)子－181A/G和－153 C/T多態(tài)性可影響MMP-7的轉(zhuǎn)錄活性。冠心病患者－181位G等位基因和－153 T等位基因型發(fā)生頻率顯著增加［23］。這兩個(gè)多態(tài)性位點(diǎn)與冠狀動(dòng)脈疾病易患性相關(guān)。MMP-7啟動(dòng)子的這兩個(gè)多態(tài)性位點(diǎn)與腫瘤的發(fā)生也相關(guān)［24］。

4．5 MMP-9 MMP-9基因啟動(dòng)子上的兩個(gè)多態(tài)性位點(diǎn)具有重要作用。在－90位置存在(CA)n微衛(wèi)星多態(tài)性位點(diǎn)，－1562位C/T單核苷酸多態(tài)性位點(diǎn)［12］。CA重復(fù)序列越多MMP-9啟動(dòng)子活性越強(qiáng)。例如，食管癌細(xì)胞(CA)14基因型MMP-9啟動(dòng)子活性只有(CA)21基因型的50%。成纖維細(xì)胞(CA)14基因型只有(CA)23基因型的60%。－1562位T基因型MMP-9轉(zhuǎn)錄活性較強(qiáng)。

MMP-9主要可以降解Ⅳ型膠原蛋白，促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞遷移。研究表明，MMP-9啟動(dòng)子C/T多態(tài)性與冠狀動(dòng)脈粥樣硬化及冠心病相關(guān)，T等位基因攜帶者為高危人群［25］。近期有報(bào)道T等位基因攜帶者與心肌肥厚患者心律失常的發(fā)生相關(guān)［26］。有研究發(fā)現(xiàn)MMP-9啟動(dòng)子－1562位T等位基因發(fā)生腹主動(dòng)脈瘤概率較高［27］。(CA)n重復(fù)序列多態(tài)性可能也和腹主動(dòng)脈瘤易患性相關(guān)，但報(bào)道不一致，有待進(jìn)一步研究。

許多研究報(bào)道MMP-9啟動(dòng)子基因多態(tài)性與多種惡性腫瘤的發(fā)生率相關(guān)［28］。另有一些研究發(fā)現(xiàn)MMP啟動(dòng)子－1562 C/T多態(tài)性與多發(fā)性硬化的易患性相關(guān)［29］。

4．6 MMP-12 MMP-12又稱巨噬細(xì)胞彈性蛋白酶或金屬?gòu)椥缘鞍酌?，它能分解纖溶酶原產(chǎn)生的類血管抑素片段，后者是有力的血管形成抑制物。在MMP-12啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游70 bp存在一個(gè)AP-1順式作用元件，在轉(zhuǎn)錄調(diào)控過(guò)程具有重要作用。MMP-12啟動(dòng)子－82位存在一個(gè)A/G單核苷酸多態(tài)性位點(diǎn)，由于臨近AP-1順式作用元件，該位點(diǎn)會(huì)影響轉(zhuǎn)錄因子與AP-1位點(diǎn)的結(jié)合能力，與MMP-12的轉(zhuǎn)錄活性相關(guān)。A等位基因MMP-12轉(zhuǎn)錄活性較高，與冠心病易患性相關(guān)［30］。MMP-12啟動(dòng)子基因多態(tài)性與惡性腫瘤的發(fā)生也相關(guān)，如卵巢癌及食管癌等［31］。MMP-12啟動(dòng)子基因多態(tài)性與慢性阻塞性肺疾病易感性相關(guān)［32］。

5 小結(jié)

MMP基因啟動(dòng)子多態(tài)性廣泛存在于不同人群中，不同等位基因的啟動(dòng)子影響相應(yīng)MMP基因的轉(zhuǎn)錄活性，從而影響其表達(dá)水平。越來(lái)越多的研究發(fā)現(xiàn)，MMP基因啟動(dòng)子多態(tài)性與許多疾病的易感性相關(guān)。這些研究結(jié)果將為探討這些多因素復(fù)雜疾病的發(fā)生機(jī)制提供依據(jù)，同時(shí)也可以將這些MMP多態(tài)性位點(diǎn)作為靶點(diǎn)，開(kāi)發(fā)診斷、治療、預(yù)防這些疾病的新途徑。

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