明胶酶A、B与乙肝相关性肝癌的研究进展

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  摘要:基质金属蛋白酶(matrimxetaloProteinases,MMPs)是一组锌离子依赖性内肽酶,它们共同作用特点是可降解所有的细胞外基质成分。其中,明胶酶A(MMP-2)和明胶酶B(MMP-9)因为能够降解IV/V型胶原进而受到广大学者的瞩目,大量研究证实明胶酶和肿瘤的侵袭、转移有关。乙肝是导致肝癌的重要生物因素,乙肝引起的肝癌病程进展快,肝外转移明显。本文就明胶酶A和明胶酶B在乙肝相关性肝癌中发生发展的角色及其作用机制的研究进展作一综述。
  关键词:明胶酶A/基质金属蛋白酶A(MMP-2);明胶酶B/基质金属蛋白酶B(MMP-9);乙型肝炎病毒;肝癌
  基金支持: 湛江市财政资金科技专项竞争性分配项目 财政编号:(2012C0302)
  研究表明,肿瘤细胞分泌的基质金属蛋白酶中,Ⅳ型胶原酶(包括MMPs-2、MMPs-9)主要参与Ⅳ型胶原的降解,而后者是ECM(细胞外基质)的主要成分,所以肿瘤侵袭转移的能力与其产生或诱导产生Ⅳ型胶原酶的能力密切相关。因此MMP-2、MPP-9被认为是参与肿瘤侵袭、转移过程中最为直接、最为重要的基质金属蛋白酶。乙肝引起的肝癌的过程中,MMPs起到了重要的作用,针对MMPs进行深入研究对全面认识其在乙肝引起的肝癌中的作用,进而应用到肝癌临床具有现实意义。
  1.MMPs的生物学特性及结构
  MMPs由肿瘤细胞、内皮细胞、单核巨噬细胞、中性粒细胞、结缔组织细胞等合成与分泌,是迄今为止发现的唯一能分解纤维类胶原的酶,MMPs是一组具有类似结构和共同生物化学性质的金属依赖性蛋白水解酶超基因家族,是ECM的主要降解酶系统,可以降解几乎所有的ECM成分。MMPs家族中已被发现的成员近30种,根据MMPs的作用底物不同,分为五类:(1)间质胶原酶类(2)Ⅳ型胶原酶(明胶酶) (3)基质溶解素类 (4)膜型MMPs (membrane-type matrix metalloproteinases)类 (5)其他MMPs。其结构组成:(1)信号肽疏水区 (2)前肽结构域(除了MMP-14,其余前肽结构域N端含有信号肽)(3)催化结构域 (4)铰链区与类红血素结核蛋白区 (5) 疏水跨膜结构域图(1-1)[1]。
  信号肽
  ↓
  ↑ ↑ ↑ ↑ ↑
  前肽结构域 含锌离子的催化 铰链区 类红血素 MT-MMPs
  结构域 结构域 独有跨膜区
  图1-1 MMPs 基本结构
  Fig 1-1 The basic construct of MMPs
  2.乙型肝炎病毒与MMP-2、MMP-9表达关系
  Laura Ochoa-Callejero等用土拨鼠动物模型来研究MMPs与乙型肝炎病毒相关性肝癌侵袭、转移的关系,用以实验的土拨鼠慢性感染土拨鼠肝炎病毒(Woodchucks hepatitis virus)。实验分正常对照组,感染了肝炎病毒的肝癌组以及感染了土拨鼠肝炎病毒组。用Q-PCR的方法检测MMP-2、MMP-7和MMP-9以及它们的抑制剂NGAL、TIMP-1、TIMP-2的表达量,实验表明:与未被感染土拨鼠病毒的肝组织相比被感染的土拨鼠肝组织表达更,高水平的MMP-1、MMP-2、MMP-7、NGAL以及TIMP-1。然而TIMP-2的表达量未见明显差异。MMP-9的表达量与未被感染土拨鼠病毒的肝组织中相比在被感染了土拨鼠病毒的肝癌组织中更高。免疫组织化学染色显示MMP-9的免疫反应在原发性肝癌组织中最高。同时蛋白免疫印记法和酶谱分析法都印证了MMP-9的高表达[2]。
  Ljumovic D的研究发现,非病毒性肝炎的患者中(非酒精性脂肪肝)MMP-9的表达量与病毒相关性肝炎患者相比明显升高,而在慢性乙肝患者中MMP-2的表达量明显升高,也佐证了Laura Ochoa-Callejero的观点,即乙肝相关性肝炎中MMP-2高表达的观点[3]。
  Tea-wook chung[4]将HBV转染入人类胎儿肝细胞(HFH)和未被检测到HBV的肝癌细胞(HepG2),明胶酶谱分析、Norrhern blot、Western blot分析结果显示MMP-9的表达量明显升高,但活化的MMP-9的量较少。不成熟的前体MMP-9活化为有活性的MMP-9可能需要血纤维蛋白溶解酶。说明,HBV感染可上调MMP-9的表达,并能活化MMP-9。Tea-wook chung另一实验收集了临床患者的血清与正常志愿者患者血清,进行酶谱蛋白酶测定和光密度测量分析血清中HBsAg、HBeAg、MMP-9、MMP-2、SGOT、SGPT和AFP的浓度,并计算MMP-9/MMP-2比率。结果显示:与正常对照组相比,MMP-2在慢性乙型肝炎患者的血清中轻微升高,但MMP-9的升高很是明显。高AFP表达的患者MMP-9/MMP-2比率也高。原发性肝癌患者和肝硬化患者的MMP-9/MMP-2的比率比乙肝相关性肝炎患者低。而在原发性肝癌和肝硬化患者中AFP浓度较高。表明,AFP、MMP-2及MMP-9在乙型肝炎患者中均有表达,且AFP和MMP-9/MMP-2比率在乙肝相关性肝炎患者中有高度相关性。[5]
  3.MMP-2、MMP-9与肝硬化
  肝纤维化是一种常见的慢性肝脏疾病的结果。基质金属蛋白酶主要参与胶原蛋白的合成与降解,在肝纤维化过程中起了重要作用。肝纤维化的病理特征是ECM 的堆积, 涉及到基质蛋白的合成、降解或二者皆有, 主要是Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ型胶原及其它细胞外基质成分增加, 破坏肝的组织结构和损坏肝功能。肝纤维化发生这一过程的最终结果是ECM 合成过多, 更大程度上尤其后期是由于降解的减少引起的。基质金属蛋白酶(MMPs) 和基质金属蛋白酶组织抑制因子( TIMPs ) 二者参与了肝纤维化形成和降解恢复的全过程[6]。早期的纤维化是可逆的,但到后期有再生结节形成时则不可逆。   Kwon OS等研究发现,明胶酶A(MMP-2)在肝硬化患者血浆中比正常志愿者及慢性肝炎患者血浆中明显升高,但与肝癌患者相比较无明显差异。在肝硬化患者中,MMP-9的表达量明显高于对照组,但是与慢性肝炎患者和肝癌患者相比无明显差异。在肝硬化患者(不除外原发性肝癌患者)中,MMP-2的表达量与总胆红素及Child-Pugh分级有关。MMP-2和MMP-9在酒精性肝硬化患者中比乙肝肝硬化患者中表达量更高。由此Kwon OS推断,血浆MMP-2、MMP-9表达活性可能作为诊断肝硬化程度的指标。[7]
  Wang Y等通过建立四氯化碳大鼠肝纤维化模型, 采用Western 印迹法和免疫组化方法, 对肝纤维化不同阶段肝内MMP-2的酶原蛋白的表达水平与分布进行了检测,研究实验性肝纤维化过程中明胶酶A(MMP-2)酶原蛋白表达的动态变化。结果表明:在正常大鼠肝组织中有MMP-2的表达。在肝纤维化发生发展过程MMP-2蛋白表达水平逐渐增强, 至肝纤维化中期到达最高峰, 到肝纤维化晚期及肝硬变阶段其表达较中期下降, 但仍高于正常对照水平,正常肝组织内,MMP-2的表达主要位于汇管区的胆管壁和毛细血管壁及肝窦壁的间质细胞; 纤维化时, 增生的纤维间隔附近亦有较高表达。说明MMP-2在肝纤维化的发生、发展直至肝硬变形成过程中发挥着重要作用[8]。
  大量研究表明,不论是明胶酶还是间质溶解素在乙肝、丙肝相关性肝脏疾病以及非病毒性肝脏疾病的发展中均起到重要作用。Ljumovic D[9]将10例未患病者,14例慢性乙肝患者,33例慢性丙肝患者,16例非酒精性脂肪性肝炎患者进行小规模实验检测。通过RT-PCR方法检测肝脏活组织中MMP-2、MMP-9、MMP-10、MMP-11的表达量,发现:基质金属蛋白酶差异参与病毒和非病毒慢性肝脏疾病的纤维化的过程。病毒性肝炎中,乙型、丙型肝炎中基质金属蛋白酶的表达量也不尽相同。乙肝和丙肝患者中MMP-2的表达量较高,在非酒精性脂肪肝患者中MMP-9及MMP-10的表达量明显升高。
  4.MMP-2、MPP-9与肝癌
  众所周知,MMPs家族参与了肿瘤的侵袭、血管的生成和新陈代谢。MMP抑制剂可以阻滞内皮细胞活化以抑制肿瘤血管生成、侵袭和增殖。MMP-2、MMP-9之所以被认为是新型抗肿瘤药物靶点,是因为这两种明胶酶是组成基底膜的重要组成成分。Zhou L研究高表达Notch1和原发性肝癌高侵袭生存率之间的关系时发现,MTT分析降低Notch1的水平并不影响肝癌的生长能力,但是降低Notch1的表达可降低癌细胞的侵袭能力,此过程通过调控MMP-2和MMP-9来完成[10]。之前Zhou L等研究表明,抑制Notch 信号途径,可以引起MMP-2/MMP-9下调抑制肝癌细胞侵袭[11]。先前也有人研究证明Notch 1途径也与MMP-2、MMP-9的表达相关。[12-14]
  Hoyhyta M[15]发现肝癌组织中MMP-2的表达明显高于癌旁组织。Hirovuki[16]用酶谱分析法检测了30例肝细胞性肝癌中活化型MMP的情况,认为肝细胞性肝癌中活化型MMP-2的表达水平与临床参数的关系:表达水平与肿瘤大小、肿瘤分期、伴肝硬化与否均无相关性;但与肿瘤有无假包膜浸润或血管侵犯有关。肝细胞性肝癌中活化型MMP-2的表达水平与肿瘤的侵袭能力呈正相关。认为活化型MMP-2可能作为预测肝细胞性肝癌复发的一个指标。近来,有研究检测血清或血浆中MMPs量,发现血中MMP-2,MMP-9也与肿瘤浸润及转移有明显相关。
  谢斌[17]等研究原发性肝癌中c-Met、MMP-2、MMP-9与肝癌侵袭转移间的关系,采用免疫组化方法进行检测,评估c-Met的表达与HCC临床病理因素的关系及与MMP-2、MMP-9表达的关系。结果c-Met、MMP-2、MMP-9在肝细胞癌组织中的阳性表达率分别为38.3%、72.3%、89.4%,与正常肝组织比较差异有统计学意义(P<0.05);c-Met阳性表达率与肝细胞癌的转移、淋巴浸润、包膜形成以及肿瘤分化有关(P<0.05),而与性别、年龄、肿瘤的大小、分期无关;MMP-2的阳性表达率仅与肝细胞癌的包膜形成有关(P=0.028);MMP-9的阳性表达率与HCC的各项临床病理因素无关;c-Met阳性表达与MMP-2的异常表达有关(P<0.001)。结论:在HCC的转移中,HGF/c-Met与HCC的转移有关,并且与MMP系统之间存在联系,可能影响MMP-2、MMP-9的表达,对于HCC的转移防治及预后具有一定的临床意义。
  5.总结与展望
  综上所述,MMPs是一类与慢性乙型病毒性肝炎、肝硬化及肝癌的浸润和转移关系十分密切的蛋白水解酶。研究基质金属蛋白酶与乙肝相关性肝炎、肝硬化、肝癌的关系,阐明它们的作用在临床工作中至少具有两个重要的实际意义。其一,是MMPs可能作为判断肝癌浸润、转移和复发的标志物;可通过MMP表达量的检测协助肝癌的诊断,判断其转归,从而指导临床治疗措施的选择,实现个体化医疗;其二,有可能以MMPs的拮抗剂作为治疗或预防肝癌浸润和转移的新方法。由此可见,从分子水平对MMPs进行研究,将为乙肝相关性肝癌的预防、诊断、预测预后及有效治疗,开辟新途径。
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