馬軼，冀林華，崔森，朱明明，羅偉

(1.青海大學(xué)附屬醫(yī)院血液科，西寧 810000； 2.南方醫(yī)科大學(xué)附屬花都醫(yī)院血液科，廣州 510800)

惡性血液病又稱血液系統(tǒng)惡性腫瘤，腫瘤細(xì)胞增殖嚴(yán)重影響著人體骨髓造血功能，大量異常的原始細(xì)胞隨著血液循環(huán)進(jìn)入外周血，影響全身多個(gè)系統(tǒng)，最終導(dǎo)致患者死亡?；|(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)-9在實(shí)體瘤的發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用，主要影響實(shí)體瘤進(jìn)展的三個(gè)主要過程：血管生成、腫瘤生長(zhǎng)、腫瘤轉(zhuǎn)移[1]。MMP-9可預(yù)測(cè)食管鱗狀細(xì)胞癌、結(jié)直腸癌等患者的不良預(yù)后[2]。而對(duì)于惡性血液病，MMP-9調(diào)節(jié)分子功能與作用機(jī)制的研究相對(duì)較少[3]。MMP-9在惡性血液病的發(fā)病過程中起重要作用，其可通過不同機(jī)制和作用方式影響惡性血液病的進(jìn)展。惡性血液病多采用化療及異基因造血干細(xì)胞移植進(jìn)行治療，但常規(guī)化療易出現(xiàn)骨髓抑制，增加感染和出血風(fēng)險(xiǎn)，異基因造血干細(xì)胞移植適應(yīng)證較局限，供者配型選擇余地小，復(fù)發(fā)率及排斥率較高。近年來，研究者對(duì)MMP-9不同的作用位點(diǎn)進(jìn)行了相關(guān)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，并研制出了相應(yīng)的靶向藥物?，F(xiàn)就MMP-9在不同惡性血液病中的發(fā)病機(jī)制及治療進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 MMP-9

1.1MMPs的功能和分類 MMPs是一類依賴鋅離子和鈣離子的內(nèi)源性蛋白水解酶，主要由中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞等細(xì)胞分泌[4]，可水解Ⅳ型、Ⅴ型、Ⅺ型膠原以及層粘連蛋白、聚糖核心蛋白等[5]。人體內(nèi)腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移、胚胎發(fā)生、缺血缺氧損傷、動(dòng)脈粥樣硬化、炎癥反應(yīng)等過程均與MMPs有關(guān)[6-7]。目前MMPs有26種，由于MMPs主要作用底物的差異性，其可劃分為5大類：①明膠酶，只包含MMP-2、MMP-9，作用為降解Ⅳ型膠原；②間質(zhì)膠原酶，包括MMP-1、MMP-8、MMP-13、MMP-18，主要作用是水解Ⅰ、Ⅱ及Ⅲ型膠原；③間質(zhì)溶解素，包括MMP-3、MMP-7、MMP-10、MMP-11；④膜型MMPs，包括MMP-14、MMP-15；⑤其他MMPs，包括基質(zhì)溶解素、金屬彈力蛋白酶等[8-9]。

1.2MMP-9的結(jié)構(gòu) MMP-9是MMPs中分子量最大的酶，又稱明膠酶B，由中性粒細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞等分泌，可水解Ⅳ型膠原蛋白，此外還有變性膠原、彈性蛋白、Ⅴ、Ⅶ、Ⅹ和Ⅺ型膠原等。MMP-9在細(xì)胞外基質(zhì)的降解及重塑、血管新生及重構(gòu)、創(chuàng)面愈合、各種炎癥反應(yīng)、腫瘤生長(zhǎng)、浸潤和轉(zhuǎn)移等過程中起關(guān)鍵作用。MMP-9基因定位于第20號(hào)染色體，由13個(gè)外顯子和9個(gè)內(nèi)含子組成[10]。MMP-9結(jié)構(gòu)由以下4個(gè)主要部分組成：①前肽區(qū)，含有一段由半胱氨酸開關(guān)序列PRCGXPD組成的自抑制前結(jié)構(gòu)域，此結(jié)構(gòu)域影響鋅離子活性位點(diǎn)，阻礙鋅離子的活化及抑制催化結(jié)構(gòu)域功能，可使MMP-9失去活性[5]。②催化活性區(qū)，首先由一段保守序列HEXXHXXGXXH中的3個(gè)組氨酸(His)、谷氨酸(Glu)與鋅離子一起構(gòu)成酶活性中心，然后3個(gè)Ⅱ型纖維連接蛋白重復(fù)區(qū)位于鋅離子結(jié)合域與活性中心之間，形狀類似于口袋，具有疏水性。此種結(jié)構(gòu)使MMP-9具有催化降解細(xì)胞外基質(zhì)Ⅳ型膠原的能力。③血紅素樣結(jié)構(gòu)區(qū)，是位于蛋白C端的血紅素樣膜錨，血紅素樣結(jié)構(gòu)區(qū)通過抑制MMP-9的自活化而參與MMP-9介導(dǎo)的細(xì)胞遷移[11]。④O-糖基化區(qū)，此區(qū)決定MMP-9的分子大小和空間立體結(jié)構(gòu)，其空間位置在催化活性區(qū)和血紅素樣結(jié)構(gòu)區(qū)之間。

2 MMP-9與惡性血液病

造血干細(xì)胞的正常生理過程包括造血、增殖、分化和遷移。在骨髓微環(huán)境中，MMP-9可從細(xì)胞外基質(zhì)釋放，使造血干細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)細(xì)胞相互作用，促進(jìn)造血干細(xì)胞遷移和分化。若MMP-9表達(dá)異常升高，基膜的降解促使白血病細(xì)胞侵入，并釋放MMP-9，造成白血病細(xì)胞擴(kuò)散。此時(shí)，造血過程失去控制，則發(fā)生異常造血，形成惡性血液病[2]。

2.1急性白血病 1999年,Kuittinen等[12]最早提出急性白血病與MMP-9的聯(lián)系，研究發(fā)現(xiàn)，MMP-9與急性淋巴細(xì)胞白血病患者生存率有關(guān)，與免疫組織化學(xué)法MMP-9陽性表達(dá)不增高的病例相比，MMP-9陽性表達(dá)增高的病例生存率降低。有研究發(fā)現(xiàn)，抑制骨髓微環(huán)境中的MMP-9，B細(xì)胞性急性淋巴細(xì)胞白血病小鼠模型的生存時(shí)間顯著延長(zhǎng)[13]。MMP-9可作為兒童B細(xì)胞系急性淋巴細(xì)胞白血病的獨(dú)立預(yù)后因素。但有研究報(bào)道MMP-9與急性髓系白血病患者的生存率無關(guān)，僅與急性髓系白血病的緩解有關(guān)[2，14]。

2.2骨髓增生異常綜合征(myelodysplastic syndrome，MDS) MDS患者骨髓及血液中MMP-9的表達(dá)水平高于健康人群，抽取MDS患者的骨髓液進(jìn)行染色體核型分析發(fā)現(xiàn)，最常見的為5號(hào)染色體長(zhǎng)臂缺失，血常規(guī)主要表現(xiàn)為大細(xì)胞貧血，血小板計(jì)數(shù)升高或正常，并有進(jìn)展為急性髓系白血病的風(fēng)險(xiǎn)，此疾病名稱可用del(5q)MDS來表示[3]。缺失的5q上有40個(gè)蛋白編碼基因，其中核糖體蛋白S14基因可導(dǎo)致嚴(yán)重的紅系祖細(xì)胞生成缺陷。在del(5q)MDS中，轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β通路受抑制，MMP-9的表達(dá)激活，核糖體蛋白S14基因表達(dá)水平顯著降低，從而影響紅細(xì)胞的正常分化，導(dǎo)致紅系祖細(xì)胞生成缺陷，產(chǎn)生頑固性的大細(xì)胞貧血，一般抗貧血治療無效。有研究通過斑馬魚del(5q)MDS模型證實(shí)，MMP-9抑制劑可降低核糖體蛋白缺陷細(xì)胞Smad2/3磷酸化，改善紅系祖細(xì)胞生成缺陷，表明MMP-9抑制劑可作為del(5q)MDS的治療藥物。MMP-9不僅與MDS發(fā)病機(jī)制有關(guān)，也與MDS引起的特異并發(fā)癥有關(guān)[15]。Yamaguchi等[16]研究證實(shí)，對(duì)于MDS伴無中性粒細(xì)胞減少的患者，MMP-9會(huì)增加繼發(fā)性感染機(jī)會(huì)并延長(zhǎng)感染恢復(fù)時(shí)間，MMP-9升高是MDS嚴(yán)重感染易感性的獨(dú)立預(yù)后因素。

2.3淋巴瘤 淋巴瘤是淋巴細(xì)胞增殖分化時(shí)發(fā)生惡變的病理改變，是一種異質(zhì)性的惡性血液病[17]，威脅患者的生命健康，抑制淋巴瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移及浸潤能力對(duì)患者原發(fā)病的治療有重要意義。MMP-9在淋巴瘤轉(zhuǎn)移中同樣發(fā)揮重要作用，淋巴瘤細(xì)胞可遷移到血液或繼發(fā)生長(zhǎng)部位，促進(jìn)淋巴瘤的擴(kuò)散及新的病灶形成。張洪葉等[18]采用多株淋巴瘤細(xì)胞培養(yǎng)證實(shí)了淋巴瘤細(xì)胞抑制因子表達(dá)上調(diào)可使β聯(lián)蛋白表達(dá)下調(diào)，MMP-9表達(dá)明顯下降，從而抑制淋巴瘤細(xì)胞生長(zhǎng)及穿透基膜及遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的能力。

2.3.1慢性淋巴細(xì)胞白血病/小淋巴細(xì)胞淋巴瘤(chronic lymphocytic leukemia/small lymphocytic lymphoma，CLL/SLL) CLL/SLL在西方國家發(fā)病率較高，也是一種惡性血液病，病理特點(diǎn)是CD5陽性成熟小B淋巴細(xì)胞在淋巴結(jié)、脾臟、外周血、骨髓過度聚體，首發(fā)骨髓為CLL，首發(fā)淋巴結(jié)為SLL。隨著人們生活方式的改變和人口老齡化，我國CLL/SLL的發(fā)病率呈遞增趨勢(shì)。MMP-9是一種促血管生成分子，Aguilera-Montilla等[19]證實(shí)CLL細(xì)胞的條件培養(yǎng)基可增加MMP-9表達(dá)，進(jìn)一步的定量聚合酶鏈反應(yīng)及Western blotting結(jié)果顯示，CLL細(xì)胞分泌的MMP-9可促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖，具體機(jī)制為促血管生成基因的表達(dá)產(chǎn)物血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子升高，抗血管生成基因的表達(dá)產(chǎn)物血小板反應(yīng)蛋白1和血管生成素2表達(dá)下降，當(dāng)促血管生成基因和抗血管生成基因的變化與微環(huán)共同境相互作用時(shí)，血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖促進(jìn)了CLL/SLL的浸潤和轉(zhuǎn)移。有研究提示，MMP-9基因沉默可增強(qiáng)MMP-9與CD99之間的聯(lián)系，導(dǎo)致CD99上調(diào)，CD99過表達(dá)則可增加細(xì)胞遷移。MMP-9與α-4Sp1整合素結(jié)合可使β轉(zhuǎn)錄因子失活，從而下調(diào)CD99 mRNA表達(dá)[20]。在淋巴組織中，MMP-9參與的誘導(dǎo)機(jī)制較為普遍，CD99與MMP-9的相互作用為CLL的治療提供了新思路。

2.3.2套細(xì)胞淋巴瘤 套細(xì)胞淋巴瘤在非霍奇金淋巴瘤中所占比例為3%～10%，屬于特殊的小B細(xì)胞淋巴瘤，最經(jīng)典的染色體核型改變?yōu)閠(11；14)(q13；q32)，兩種染色體易位形成一種新的特有基因，此基因編碼Cyclin D1蛋白，臨床進(jìn)程具有侵襲性，化療反應(yīng)差，傳統(tǒng)的“利妥昔單抗聯(lián)合環(huán)磷酰胺、多柔比星、長(zhǎng)春新堿、潑尼松”方案雖可延長(zhǎng)患者總生存期，但無法降低疾病復(fù)發(fā)率，特定的分子靶向藥物顯得尤為重要。Yan等[21]用微陣列技術(shù)分析發(fā)現(xiàn)，在蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)中表達(dá)水平較高的MMP-9被鑒定為套細(xì)胞淋巴瘤的中樞關(guān)鍵基因；在差異表達(dá)基因的模塊分析中，MMP-9位于重要的基因序列中。因此，MMP-9抑制劑可作為套細(xì)胞淋巴瘤的治療靶點(diǎn)，并設(shè)計(jì)環(huán)肽作為MMP-9的抑制劑，通過分子對(duì)接設(shè)計(jì)證實(shí)環(huán)肽能與MMP-9的活性位點(diǎn)相互作用，從而阻斷MMP-9的活性，降低套細(xì)胞淋巴瘤細(xì)胞的侵襲性和遷移能力。

2.4多發(fā)性骨髓瘤 近年來多發(fā)性骨髓瘤發(fā)病率呈上升趨勢(shì)，其病程晚期可出現(xiàn)多漿膜腔積液、低蛋白血癥、心功能不全、凝血功能異常從而導(dǎo)致患者死亡，是一種惡性漿細(xì)胞病。骨髓微環(huán)境包括基質(zhì)細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、免疫細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)，其與骨髓瘤的發(fā)生明顯相關(guān)，MMP-9通過降解細(xì)胞外基質(zhì)等影響骨髓微環(huán)境，促進(jìn)骨髓瘤細(xì)胞生長(zhǎng)、浸潤及轉(zhuǎn)移，參與多發(fā)性骨髓瘤的發(fā)病過程[22]。此外，MMP-9水平升高可增加細(xì)胞外基質(zhì)降解，參與多發(fā)性骨髓瘤溶骨性骨病的進(jìn)展，為骨髓瘤細(xì)胞生成創(chuàng)造更有利的環(huán)境[23]。因此，下調(diào)MMP-9表達(dá)可抑制骨髓瘤細(xì)胞增殖、浸潤及減輕溶骨性骨破壞的程度，從而達(dá)到臨床治療的目的。徐成波等[24]進(jìn)行了人多發(fā)性骨髓瘤RPMI8226細(xì)胞株實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，雷公藤甲素通過抑制含有SET與MYND結(jié)構(gòu)域蛋白3的組蛋白甲基化酶顯著下調(diào)MMP-9啟動(dòng)子區(qū)組蛋白H3K4甲基化水平， MMP-9表達(dá)下調(diào)導(dǎo)致多發(fā)性骨髓瘤細(xì)胞株的增殖受抑制，促進(jìn)了多發(fā)性骨髓瘤細(xì)胞株凋亡。相應(yīng)地，雷公藤紅素抑制CXC趨化因子配體12/CXC趨化因子受體4軸可降低MMP-9表達(dá)，從而抑制骨髓瘤細(xì)胞的遷移和侵襲[25]。

2.5骨髓增殖性腫瘤 骨髓增殖性腫瘤的特點(diǎn)是骨髓基質(zhì)進(jìn)行性重塑，具體表現(xiàn)為細(xì)胞外基質(zhì)蛋白沉積增加、新生血管形成、纖維組織替代正常組織[7]。

2.5.1慢性髓系白血病 慢性髓系白血病由于第9號(hào)染色體q34與第22號(hào)染色體q11發(fā)生相互易位，從而產(chǎn)生Ph染色體及BCR-ABL融合基因[26-27]。磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K)-蛋白激酶B(protein kinase B,PKB/Akt)-核因子κB(nuclear factor-kappa B，NF-κB)-MMP-9信號(hào)通路與慢性髓系白血病有關(guān)[28]，BCR-ABL融合基因具有高度酪氨酸激酶活性，可上調(diào)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1表達(dá)，激活PI3K，被激活的PI3K產(chǎn)生第二信使3，4，5-三磷酸磷脂酰肌醇，將Akt引入質(zhì)膜，Akt隨后發(fā)生磷酸化，NF-κB抑制性蛋白亞基磷酸化及泛素化后，NF-κB的P65亞基和P50亞基進(jìn)入細(xì)胞核，上調(diào)MMP-9基因表達(dá)，刺激膜結(jié)合細(xì)胞因子可溶性kit配體和可溶性細(xì)胞間黏附分子1的釋放，刺激腫瘤干細(xì)胞向外周血的聚集和釋放。MMP-9作為快速釋放干細(xì)胞活性細(xì)胞因子可溶性kit配體和可溶性細(xì)胞間黏附分子1的決定檢查點(diǎn)可引起腫瘤細(xì)胞免疫逃逸和動(dòng)員，造成髓外浸潤。慢性髓系白血病特異性BCR-ABL融合基因介導(dǎo)的PI3K-Akt-NF-κB-MMP-9信號(hào)通路上調(diào)為臨床靶向治療提供了新思路[29]。此外，Corrado等[30]發(fā)現(xiàn)慢性髓系白血病細(xì)胞的外切體含有的雙調(diào)節(jié)蛋白可激活基質(zhì)細(xì)胞中的表皮生長(zhǎng)因子受體信號(hào),促進(jìn)Snail基因表達(dá)，其靶分子MMP-9和白細(xì)胞介素-8的表達(dá)也相應(yīng)升高。

2.5.2Ph染色體陰性的骨髓增殖性腫瘤 除慢性髓系白血病外，其他骨髓增殖性腫瘤均無BCR-ABL融合基因及Ph染色體，包括原發(fā)性骨髓纖維化、真性紅細(xì)胞增多癥、原發(fā)性血小板增多癥。這些疾病均可發(fā)現(xiàn)Janus激酶2基因突變(原位于JH2第617位的纈氨酸錯(cuò)義編碼為苯丙氨酸)、鈣網(wǎng)蛋白基因9號(hào)外顯子突變、新型泛素連接酶基因突變、編碼人血小板生成素受體基因10號(hào)外顯子突變[31]，Janus激酶2基因V617F點(diǎn)突變由于突變率較高，是臨床上研究的熱點(diǎn)。Janus激酶2基因V617F的突變激活酪氨酸激酶，使Janus激酶-信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子信號(hào)通路全部激活，其中MMP-9表達(dá)升高造成骨髓基質(zhì)降解，可破壞造血干細(xì)胞/造血祖細(xì)胞生態(tài)位之間的相互黏附，創(chuàng)造一個(gè)可將CD34細(xì)胞動(dòng)員到外周血中的蛋白水解微環(huán)境，CD34陽性細(xì)胞動(dòng)員后可增強(qiáng)骨髓造血干細(xì)胞的增殖分化作用，促進(jìn)骨髓增殖性腫瘤的發(fā)生[32]。蘆可替尼為酪氨酸激酶抑制劑，可抑制Janus激酶-信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子信號(hào)通路活化，阻擋細(xì)胞內(nèi)信號(hào)向下一步繼續(xù)轉(zhuǎn)導(dǎo)，因此下游靶基因與MMP-9啟動(dòng)基因結(jié)合受阻，MMP-9表達(dá)下降，腫瘤細(xì)胞的侵襲及遷移能力下降[33]。

3 MMP-9抑制劑在惡性血液病中的應(yīng)用

MMP-9抑制劑包括天然抑制劑和人工合成抑制劑，雖然人體可產(chǎn)生MMP-9天然抑制劑，但調(diào)節(jié)作用較弱，因此有研究人員開發(fā)了MMP-9人工合成抑制劑[34]。MMP-9人工合成抑制劑可分為多肽類、非肽類、四環(huán)素類衍生物、雙膦酸鹽四大類，其中雙膦酸鹽可治療多發(fā)性骨髓瘤引起的溶骨性骨破壞，MMP-9抑制劑是造血過程中的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，雖然進(jìn)行了相應(yīng)的臨床試驗(yàn)，但在惡性血液病中的應(yīng)用仍面臨多種問題[2]。由于MMPs結(jié)構(gòu)的相似性，大多MMPs抑制劑是非選擇性的，當(dāng)抑制MMP-9時(shí)也會(huì)抑制其他的基質(zhì)金屬蛋白酶，造成臨床試驗(yàn)的失敗。環(huán)肽只作用于MMP-9和MMP-2[1]。MMP-9和MMP-2的S2子位點(diǎn)所含有的氨基酸不同，分別是天冬氨酸和谷氨酸，可以據(jù)此設(shè)定針對(duì)MMP-9的抑制劑。惡性血液病可利用人源化單克隆抗體調(diào)控MMP-9的變構(gòu)位點(diǎn)，許多與B細(xì)胞性CLL細(xì)胞序列相似的多肽對(duì)前體MMP-9也具有較高的選擇性[35]。

4 小 結(jié)

MMP-9在腫瘤學(xué)方面具有降解細(xì)胞外基質(zhì)和基底膜成分，促使腫瘤突破原發(fā)部位而發(fā)生侵襲和轉(zhuǎn)移的作用[36]。對(duì)于惡性血液病，MMP-9可降解由Ⅳ型膠原組成的基膜，因?yàn)棰粜湍z原為細(xì)胞外基質(zhì)的主要骨架蛋白。MMP-9的表達(dá)升高可破壞骨髓微環(huán)境，影響骨髓中造血干細(xì)胞的黏附過程[37]。MMP-9的異常表達(dá)與多種惡性血液病相關(guān)，從發(fā)病機(jī)制到臨床前研究，MMP-9作為重要靶點(diǎn)是研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)，通過MMP-9在不同信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的作用，可研究出特定分子靶向藥物。如在小鼠實(shí)驗(yàn)中，通過抑制骨髓微環(huán)境中的MMP-9，B細(xì)胞性急性淋巴細(xì)胞白血病小鼠模型的生存時(shí)間顯著延長(zhǎng)[13]。因此，更多的研究者可針對(duì)MMP-9在惡性血液病中的不同作用位點(diǎn)進(jìn)行更深層次的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)及相關(guān)的臨床試驗(yàn)，為今后惡性血液病的治療提供新的治療方式。