金璟,劉國成

(廣東省婦幼保健院產(chǎn)科，廣東 廣州 511400)

子癇前期是一種妊娠特異性綜合征，其特征是妊娠20周后新發(fā)病的高血壓、蛋白尿、臟器功能損害和胎兒生長受限。在無蛋白尿的情況下，子癇前期的診斷是妊娠20周后新發(fā)病的高血壓，伴有血小板減少、肝功能損害、腎功能損害、肺水腫或新發(fā)生的中樞神經(jīng)系統(tǒng)異?；蛞曈X障礙。子癇前期嚴(yán)重威脅母胎安全，全球發(fā)病率為2%～10%[1]，全球范圍內(nèi)每年因子癇前期導(dǎo)致的胎兒和新生兒死亡約500 000例，孕產(chǎn)婦死亡約76 000例[2]。子癇前期還與母體及新生兒的長期不良結(jié)局有關(guān)。盡管子癇前期確切的病理生理尚不明確，但是滋養(yǎng)細(xì)胞對子宮螺旋小動(dòng)脈重鑄不足仍是該綜合征的重要病理變化之一。滋養(yǎng)細(xì)胞的浸潤能力需要多種細(xì)胞外蛋白酶的調(diào)節(jié)和平衡，其中基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)是組織重塑的主要調(diào)節(jié)因子。MMPs的表達(dá)和活性的變化可能導(dǎo)致子宮血管的功能障礙，進(jìn)而導(dǎo)致子癇前期的發(fā)病。正常妊娠期間，MMP-2和MMP-9的增加與子宮和胎盤的血管擴(kuò)張有關(guān)，子癇前期患者血清中MMP-2和MMP-9的減少可能導(dǎo)致血管擴(kuò)張減少，血管收縮增加，從而觸發(fā)可溶性因子釋放進(jìn)入母胎循環(huán)，導(dǎo)致母體耐受性降低，滋養(yǎng)細(xì)胞凋亡，子宮螺旋動(dòng)脈重鑄不足，以及降低子宮灌注壓，從而參與子癇前期的發(fā)病[3]。本文主要圍繞MMP-2和MMP-9在子癇前期發(fā)生發(fā)展中的作用進(jìn)行闡述，旨在為探討其在子癇前期早期篩查和診斷中作為生物標(biāo)志物的潛在用途提供新思路。

1 MMP-2、MMP-9的結(jié)構(gòu)與功能

1.1 MMPs的結(jié)構(gòu)與分類

MMPs是由一類Ca2+、Zn2+等金屬離子依賴性蛋白酶組成，主要的生理功能是降解細(xì)胞外基質(zhì)成分。根據(jù)其基因結(jié)構(gòu)和對底物特異性的不同分為：間質(zhì)膠原酶、明膠酶、基質(zhì)水解酶、膜型金屬蛋白酶及其他類。MMPs具有相似的結(jié)構(gòu)，大部分是由5個(gè)功能不同的結(jié)構(gòu)域組成：疏水信號肽序列、前肽區(qū)、催化活性區(qū)、鉸鏈區(qū)和羧基末端區(qū)。在體內(nèi)，MMPs的活性受到3個(gè)水平的調(diào)節(jié)，即MMPs的基因轉(zhuǎn)錄水平、MMPs酶原的分泌和激活、MMPs的抑制物金屬蛋白酶組織抑制劑(TIMPs)降解其酶的活性。MMPs在組織中廣泛分布，除了多糖外的所有細(xì)胞外基質(zhì)基本都可以被其降解，在干細(xì)胞的增殖和分化、細(xì)胞遷移、血管生成、創(chuàng)傷愈合、動(dòng)脈粥樣硬化、惡性腫瘤的轉(zhuǎn)移等生理病理過程中起著非常重要的作用。近年的研究顯示，MMPs還參與胚泡的植入和胎盤的形成等。

1.2 MMP-2、MMP-9的結(jié)構(gòu)與功能

MMP-2即明膠酶A，位于人類染色體16q21，由13個(gè)外顯子和12個(gè)內(nèi)含子組成，編碼分子量為72 kD的酶原，作用的底物主要是IV型和V型膠原。MMP-9即明膠酶B，位于人類染色體20q11.1～13.1，由13個(gè)外顯子和9個(gè)內(nèi)含子組成，編碼分子量為92kD的酶原，作用的底物主要是IV、V型膠原及明膠。MMP-2與MMP-9都屬于IV型膠原蛋白，主要來源于間質(zhì)細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞、單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞及血管內(nèi)皮細(xì)胞等。生理狀態(tài)下，MMP-2與MMP-9主要參與組織的重構(gòu)和傷口的愈合，在清除壞死組織、降解基膜、形成微血管等方面起著重要作用。病理狀態(tài)下的異常表達(dá)或活性異常與炎癥、胚胎發(fā)育、血管形成、腫瘤轉(zhuǎn)移等密切相關(guān)。當(dāng)MMP-2與MMP-9表達(dá)增高時(shí)，可以降解血管基底膜上的IV型膠原，導(dǎo)致血管壁成分和血管結(jié)構(gòu)改變及膠原沉積，使血管順應(yīng)性降低、動(dòng)脈粥樣硬化，進(jìn)而引起血壓升高。

2 MMP-2、MMP-9在正常妊娠和子癇前期中的表達(dá)

2.1 MMP-2、MMP-9在正常妊娠中血清及胎盤中的表達(dá)

正常妊娠中子宮-胎盤循環(huán)的建立是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，滋養(yǎng)細(xì)胞對子宮螺旋動(dòng)脈的重塑是正常妊娠的前提。子宮-胎盤循環(huán)建立的機(jī)制如下：首先在受精后6～7日胚胎黏附于子宮內(nèi)膜，受精后15～17日形成三級絨毛；然后滋養(yǎng)細(xì)胞通過蛋白水解酶降解子宮蛻膜組織的基底膜和細(xì)胞外基質(zhì)；最后滋養(yǎng)細(xì)胞一方面穿透蛻膜，向子宮內(nèi)膜和子宮肌層內(nèi)1/3浸潤，另一方面沿螺旋動(dòng)脈內(nèi)腔遷移，取代血管內(nèi)皮，使狹窄肌性管腔轉(zhuǎn)變?yōu)閿U(kuò)張的低阻力子宮胎盤血管。子宮螺旋動(dòng)脈重塑障礙可導(dǎo)致子癇前期的發(fā)生。

研究表明，MMPs蛋白表達(dá)水平和滋養(yǎng)層細(xì)胞的浸潤程度呈正相關(guān)。在早期胎盤組織中，MMP-2主要在絨毛外滋養(yǎng)層細(xì)胞表達(dá)，MMP-9則主要在絨毛滋養(yǎng)層細(xì)胞表達(dá)。胚胎植入前，在6～8周細(xì)胞滋養(yǎng)層主要分泌MMP-2，MMP-2的表達(dá)水平高于MMP-9。在胚胎植入內(nèi)膜，胎盤尚未形成時(shí)，細(xì)胞滋養(yǎng)層同時(shí)分泌MMP-2、MMP-9。MMP-9的分泌量在8周時(shí)開始增加，到11周其分泌量達(dá)到高峰[4]。說明MMP-2可能是胚胎植入期的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因素，而MMP-9則主要在隨后滋養(yǎng)層細(xì)胞的浸潤中起重要作用。Dang等[5]的研究結(jié)果顯示，在妊娠期大鼠的子宮組織和主動(dòng)脈中MMP-2、MMP-9的蛋白表達(dá)量及活性較非妊娠期大鼠增加，并隨著孕周的增加而上升；與之相反，孕晚期大鼠胎盤組織中MMP-2、MMP-9的蛋白表達(dá)量及活性與孕中期相比，呈下降趨勢。考慮孕晚期子宮組織和主動(dòng)脈壁的細(xì)胞外基質(zhì)降解增加，以降低外周阻力，保證胎兒的正常發(fā)育。而孕晚期胎盤組織中MMP-2、MMP-9的蛋白表達(dá)量及活性下降，一方面與胎盤重構(gòu)主要發(fā)生在胚胎著床及妊娠早中期胎兒發(fā)育過程中有關(guān)，另一方面妊娠晚期胎盤組織的細(xì)胞外基質(zhì)降解減少，可能有利于分娩時(shí)胎盤的剝離。

Schafer-Somi等[6]在對狗的研究中發(fā)現(xiàn)，孕期血清中MMP-2和MMP-9的活性較非孕期明顯升高。Mishra等[7]在妊娠晚期牛的胎盤組織中發(fā)現(xiàn)MMP-2的表達(dá)上升，與既往對大鼠的研究結(jié)果不符，考慮不同種屬動(dòng)物之間的MMPs的調(diào)節(jié)機(jī)制不同。正常妊娠大鼠主動(dòng)脈中MMP-2和MMP-9的含量和活性增加，提示MMP-2和MMP-9在妊娠相關(guān)血管重構(gòu)中起一定作用。

2.2 MMP-2、MMP-9在子癇前期中血清及胎盤中的表達(dá)

陳益民等[8]將病例分為正常妊娠組，妊娠期高血壓組和子癇前期組，采用ELISA法和免疫組織化法檢測孕婦孕中期和孕晚期血清和胎盤組織中MMP-9的表達(dá)。結(jié)果顯示孕中、晚期，與正常妊娠組相比，妊娠期高血壓組和子癇前期組血清中MMP-9表達(dá)減少；與妊娠期高血壓組比較，子癇前期組MMP-9水平明顯下降；與正常妊娠組和妊娠期高血壓組相比，子癇前期胎盤MMP-9表達(dá)陽性染色細(xì)胞染色明顯較低。說明MMP-9與子癇前期的發(fā)生密切相關(guān)。李元成等[9]研究發(fā)現(xiàn)，子癇前期患者胎盤組織中MMP-2和MMP-9的表達(dá)明顯低于正常妊娠組，其中MMP-9的表達(dá)隨病情加重而下降。這一結(jié)果與Wei等[10]的研究結(jié)果相符，后者在子癇前期模型大鼠的研究中發(fā)現(xiàn)，與正常妊娠大鼠相比，子癇前期模型大鼠的子宮、胎盤組織和主動(dòng)脈中MMP-2和MMP-9的表達(dá)和活性降低。

然而Sahay等[11]的研究結(jié)果與上述并不一致，其研究發(fā)現(xiàn)，與正常妊娠相比，子癇前期組患者胎盤中MMP-9蛋白水平明顯下降，然而MMP-2蛋白水平升高。Shokry等[12]通過免疫組化染色檢測，對比40例子癇前期和40例正常妊娠胎盤組織中MMP-2和MMP-9的蛋白表達(dá)，結(jié)果提示在正常妊娠中MMP-2和MMP-9的蛋白量均為高表達(dá)，子癇前期胎盤組織中MMP-9為低表達(dá)或不表達(dá)，與此相反，子癇前期胎盤組織中MMP-2有較強(qiáng)的表達(dá)。這表明MMP-9在子癇前期胎盤中的缺乏或減少表達(dá)可能與滋養(yǎng)層侵入不足有關(guān)，進(jìn)而導(dǎo)致胎盤形成障礙。Plaks等[13]研究了MMP-9基因敲除的小鼠，實(shí)驗(yàn)表明MMP-9缺乏的小鼠表現(xiàn)出類似子癇前期的癥狀，出現(xiàn)血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)失調(diào)、蛋白尿、高血壓及腎臟病理改變，這可能是由于滋養(yǎng)細(xì)胞分化和侵襲受損所致。

目前，大多實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果顯示子癇前期患者血清及胎盤組織中MMP-9呈低表達(dá)狀態(tài)，但是MMP-2的研究結(jié)果仍存在爭議。提示MMP-2和MMP-9的異常表達(dá)可能參與子癇前期的發(fā)病過程，其中孕晚期滋養(yǎng)層浸潤能力下降主要與MMP-9有關(guān)。

2.3 MMP-2、MMP-9與子癇前期相關(guān)的可能機(jī)制

MMP-2、MMP-9的異常表達(dá)對細(xì)胞外基質(zhì)的影響可能參與子癇前期的發(fā)病過程。Li等[10]研究了子癇前期模型大鼠中MMP-2、MMP-9底物的變化，結(jié)果表明，與正常妊娠大鼠相比，子癇前期模型大鼠的子宮、胎盤及主動(dòng)脈中的膠原含量增加。MMPs是通過降解細(xì)胞外基質(zhì)促進(jìn)細(xì)胞的生長和遷移，一方面子癇前期患者組織中MMP-2、MMP-9的減少和膠原沉積的增加可能會影響滋養(yǎng)細(xì)胞的浸潤和遷移，從而導(dǎo)致血管重鑄障礙和胎盤著床異常。另一方面，MMP-2、MMP-9的活性降低和血管壁膠原含量增加，導(dǎo)致血管增厚，順應(yīng)性下降，血管阻力增加，從而導(dǎo)致血壓升高。

研究表明，子癇前期中MMP-2、MMP-9的異常表達(dá)與血管內(nèi)皮功能障礙有一定關(guān)系。內(nèi)皮素(ET)是一種重要的內(nèi)皮源性血管收縮因子，在子癇前期中起一定作用。MMP-2和MMP-9可以將大分子ET降解為ET1-32，后者起舒張血管作用。Mazzuca等[14]研究發(fā)現(xiàn)，MMP-2、MMP-9及ET1-32在正常妊娠大鼠中表達(dá)增加，與之相反，在子癇前期模型大鼠中MMP-2、MMP-9及ET1-32的表達(dá)下降。此外，Raffetto等[15]研究發(fā)現(xiàn)，MMP-2可以通過超極化激活K+通道而引起血管舒張。另有研究顯示MMP-2和MMP-9可能通過減少血管合體膜的Ca2+內(nèi)流而引起血管舒張，而子癇前期中MMP-2、MMP-9表達(dá)減少可能導(dǎo)致血管合體膜Ca2+內(nèi)流增加，從而導(dǎo)致血管收縮和高血壓。因此，MMP-2和MMP-9的表達(dá)減少可能使其介導(dǎo)的血管舒張作用減少，從而導(dǎo)致血管收縮和血壓升高。

3 MMP-2、MMP-9作為子癇前期的生物標(biāo)志物的前景

子癇前期的早期診斷有賴于準(zhǔn)確性、靈敏性及特異性高的子癇前期生物標(biāo)志物的鑒定。Feng等[16]對妊娠20周疑似子癇前期的孕婦進(jìn)行了血漿中MMP-2和MMP-9的濃度測定，研究表明子癇前期孕婦血漿中MMP-2/MMP-9比值明顯升高，具有較高的特異性和靈敏性。Wang等[17]在一項(xiàng)研究中檢測了尿液樣本中14種子癇前期的生物標(biāo)志物，其中包括MMP-2和MMP-9。研究表明，分娩時(shí)子癇前期孕婦尿液中MMP-2和MMP-9的濃度明顯高于正常妊娠，而這一特征在分娩后6至8周仍然存在。雖然目前MMP-2和MMP-9在子癇前期中的研究結(jié)果未達(dá)到共識，但MMP-2/MMP-9比值有可能作為預(yù)測子癇前期的可靠指標(biāo)，不過仍需要進(jìn)一步的臨床研究來驗(yàn)證。

綜上所述，在妊娠初期，MMP-2和MMP-9的低表達(dá)可能影響子宮螺旋動(dòng)脈的重鑄，導(dǎo)致胎盤灌注不足；在妊娠晚期，MMP-2和MMP-9可由多種因素介導(dǎo)引起血管收縮、血管反應(yīng)性改變和內(nèi)皮損傷。MMP-2和MMP-9作為生物標(biāo)志物對于子癇前期有較高的預(yù)測價(jià)值，然而需要更大規(guī)模的基礎(chǔ)和臨床研究來評估MMP-2和MMP-9是否在子癇前期的病理生理及預(yù)測價(jià)值中起決定性作用，同時(shí)其是否可以作為治療子癇前期的生物靶點(diǎn)需進(jìn)一步研究來驗(yàn)證。