肿瘤间质微环境中成纤维细胞、炎性细胞等相互作用影响肿瘤的发生、发展及转移。基质金属蛋白酶可通过降解细胞外基质及基底膜的大部分成分影响肿瘤的发生、发展和转移。实验1、实验2通过观察肿瘤间质细胞(成纤维细胞、单核细胞)对肺癌基质金属蛋白酶1,2,9表达的影响,旨在探讨间质微环境对肺癌转移的影响。肺气肿以肺泡壁进行性破坏、肺泡扩张为其特征性病变,近年来有证据表明,肺气肿发展过程中伴随着错综复杂的细胞外基质(ECM)重塑过程。基质金属蛋白酶及其组织抑制因子(MMPS/TIMPs)分泌比例失调及活化失控,在此过程中起到重要作用。最近研究发现,维甲酸可以降低胶原酶表达、促进损伤后上皮的修复、增加弹性蛋白合成的作用。鉴于临床上肺气肿的发生与弹性蛋白酶有关,本实验旨在观察胚肺成纤维细胞在活性胶原的三维立体培养中探讨它们在在肺组织破坏中的干预作用,从而为RA用于人类COPD的防治提供依据。本研究共分三大实验：实验1.肺癌H460细胞与单个核细胞相互作用对MMP-1,-2,-9表达的影响目的：研究单个核细胞和肺癌H460细胞三维立体混合培养对MMP-1、MMP-2和MMP-9表达的影响,并观察MMPs对胶原的降解作用。方法：活性胶原立体培养分为空白对照组(CG)、H460细胞组(HG)、单个核细胞组(MG)、混合组(HMG)共4组,观察癌细胞的生长状况。用明胶酶谱法测定不同时间点各组MMP-2和MMP-9表达,用Western blotting法测定MMP-1。结果：各组细胞在立体胶原内生长良好；MG未明显分泌MMP-1、MMP-2和MMP-9, HG和HMG均分泌MMP-1、MMP-2和MMP-9,但HMG分泌量明显多于HG。实验2.肺癌H460细胞与单个核细胞、胚肺成纤维细胞相互作用对MMP-1,-2,-9表达的影响目的：研究单个核细胞、胚肺成纤维细胞和肺癌H460细胞三维立体混合培养对MMP-1、MMP-2和MMP-9表达的影响,并观察MMPs对胶原的降解作用。方法：活性胶原立体培养分为空白对照组(CG)、H460细胞组(HG)、单个核细胞组(MG)、胚肺成纤维细胞组(FG)、H460与单个核细胞混合组(HMG)、H460与胚肺成纤维细胞混合组(HFG)、三种细胞联合培养组(HMFG)共7组,观察癌细胞的生长状况,用明胶酶谱法测定各组MMP-2和MMP-9表达,用Western blotting法测定MMP-1。结果：各组细胞在立体胶原内生长良好；CG与MG未明显分泌MMP-1、MMP-2和MMP-9,其余各组均分泌MMP-1、MMP-2和MMP-9,但HMFG分泌的基质金属蛋白酶明显多于其他各组HG。实验3.全反式维甲酸与弹性蛋白酶对肺组织破坏的干预作用目的：采用胚肺成纤维细胞三维立体培养技术,直接观察全反式维甲酸和弹性蛋白酶对肺的主要成分之一胶原组织降解的干预作用。方法：在胚肺成纤维细胞三维立体培养过程中加入细胞因子(TNF-α和IL-1β)来诱导MMPs的表达,同时加入RA或NE干预MMPs或TIMPs的表达；用明胶酶谱法测定MMP-2、-9,用Western blotting法测定MMP-1,-3、及TIMP-1,-2(金属蛋白酶抑制因子),同时在培养5天后测定胶原含量及面积大小。结果：TNF-α和IL-1β诱导在立体胶原内培养的肺成纤维细胞产生MMP-1、3和9,但是只引起少量胶原降解(P>0.05),同时加入中性粒细胞弹力蛋白酶(NE),结果导致胶原几乎完全降解(P<0.01)。NE使MMP-1、2、3和9由非活化的形式转化为较小分子量的活化分子,同时,清除TIMP-1和-2。RA抑制了MMP-1的表达及MMP-3,-9的活化,并削弱了NE对TIMP-1,-2的清除作用,进而抑制了胶原的降解。胶原降解后基质发生强烈收缩。有以上3个实验得出以下结论：1.炎症细胞和癌细胞混合培养后,细胞间相互作用促进MMPs分泌增多；基质金属蛋白酶可降解细胞外基质,进而促进肺癌的侵袭和转移。2.单个核细胞、成纤维细胞和癌细胞混合培养后,细胞间相互作用促进MMPs分泌；基质金属蛋白酶可降解细胞外基质和其它间质组织,进而促进肺癌的侵袭和转移。3.基质金属蛋白酶可直接降解肺内胶原和其它间质组织,导致肺组织破坏；中性粒细胞弹性蛋白酶通过活化基质金属蛋白酶引起或加速细胞外基质的破坏；基质金属蛋白酶与弹性蛋白酶的协同作用可能是肺气肿等肺组织破坏的机理。全反式维甲酸(RA)通过抑制MMPs的表达与活化对抗弹性蛋白酶对肺组织的破坏作用。