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2024年12月28日发(作者:the reformation)

2010年9月 第12卷第5期Journal of Military s一 g in ! 望! 坠 : : 兰业: Q 

925・ 

MMP一2、MMP一9与脑出血的研究进展 

姚晓利(综述),唐兴江(审校) 

[关键词]脑出血;MMP一2;MMP-9;脑水肿 

[中图分类号]R 743.34 

[文章编号] 1672—7193(2010)05—0925—03 

基质金属蛋白酶(Matrix metalloproteinases,MMPs)是一组 

[文献标识码]A 

Doi:10.3969/j.issn.1672—7193.2010.05.065 

MMP的形式存在。正常脑组织中只有pro—MMP,而无活性的 

同源的酶活性依赖钙离子和锌离子的中性蛋白酶基因家族,是 

广泛参与降解全身各种组织细胞外基质(ECM)的蛋白酶类,现 

发现2O多种,其中MMP一2和MMP一9是MMPs家族的两个 

最主要的成员。由于MMP一2和MMP一9的作用使细胞外基 

质降解的正常平衡被破坏,从而导致多种病理过程的发生,如 

髓鞘脱失、血脑屏障损伤等。近年来的研究认为MMP一2和 

MMP一9与脑血管病的关系密切,其参与了脑出血后脑水肿及 

炎症反应以及继发性脑损伤的病理过程,并发挥重要作用。本 

文着重对其与脑出血的关系及研究进展作简要综述。 

1 MMP一2与MMP一9的特性及调控 

基质金属蛋白酶最早是1962年Gross和Lapiere在研究蝌 

蚪尾巴蜕变时发现的。目前已发现至少21种MMPs系列酶, 

这类酶的主要功能是分解细胞外基质,在正常人体胚胎发育、 

组织塑形、瘢痕改造和血管发生、伤口愈合等方面起着重要的 

作用,而异常MMPs的表达与启动也参与人体众多病理生理过 

程,如肿瘤浸润及转移、炎症反应、动脉粥样硬化的形成、血管 

再生等。 

1.1 MMP一2与MMP一9的特性 MMP一2即72 KD IV型 

胶原酶(又称明胶酶A,matrixmetalloproteinases一2,MMP一2), 

它是Liotta等…首次在高度转移的鼠肿瘤移植培养液内发现 

的,属于中性金属蛋白酶,存在于多种恶性肿瘤细胞培养液内, 

参与肿瘤的侵入与转移。该酶的相对分子质量为72 KD。现 

已证实MMP一2有两种形式:无活性的酶原和有活性的酶。酶 

原的相对分子质量为72 KD,活性酶相对分子质量为66 KD和 

62 KD。基质金属蛋白一9(又称明胶酶B,matrixmetalloprotein. 

USeS一9,MMP一9)酶原相对分子质量为92 KD,活性酶相对分 

子质量83 KD,主要作用于明胶、Ⅳ、V型胶原、弹性蛋白等。 

MMP一2与MMP一9的作用底物主要包括明胶、胶原Ⅳ、 

V、Ⅶ、x,层粘连蛋白,纤维连接蛋白,弹性蛋白和变性的基质 

胶原等。越来越多的证据表明MMP一2及MMP一9通过降解 

脑血管周围基膜主要成分IV,V型明胶原,层粘连蛋白,纤维连 

接蛋白,在脑出血后周围水肿及继发性脑损伤病理过程中起着 

重要作用。 

有多种细胞参与MMP一2与MMP一9的合成和分泌,如星 

形细胞、内皮细胞、小胶质细胞、神经细胞、间质细胞、T细胞、 

巨噬细胞、嗜酸性粒细胞和中性粒细胞等。MMP一2与MMP一 

9在人体内是以前体或酶原的形式分泌,合成后以酶原pro一 

作者单位:646000四川,泸州医学院附属医院神经内科(姚晓利、唐兴江) 

MMP。通过自身催化或某些酶(如纤溶酶)的作用被启动,并 

常在中性环境中和钙离子参与时发挥活性。 

1.2 MMP一2与MMP一9的调控MMP一2与MMP一9表达 

的调节分为3个水平:(1)转录水平的调节;(2)酶原活化的调 

节;(3)蛋白水解酶活性抑制的调节。在转录水平,许多生长因 

子和组织因子(如白细胞介素1、血小板源性生长因子、肿瘤坏 

死因子、上皮生长因子、纤维母细胞生长因子等可诱导MMP一 

2与MMP一9合成增加。干扰素一B可抑制MMP一2的表达, 

转化生长因子一B、肝素、可的松等则抑制MMP一9的表达。 

Rosenberg等 在大鼠尾状核内注射TNF—Or.后引起MMP一9 

水平上调,推测是TNF— 通过Fos/Jun二聚体(即早基因C— 

f0s和C—jun的转录翻译产物)作用于MMP一9基因促进其转 

录的结果。MMPs体内激活机制尚未明了,据推测可能与自由 

基、凝血酶和膜型MMP(membrane—typeMMP,MT—MMP)有 

关。 

MMP一2与MMP一9的调节除了转录水平调节外,金属蛋 

白酶组织抑制因子调节蛋白水解酶活性也是一个重要方面。 

金属蛋白酶组织抑制剂(tissue inhibitor metalloproteinase, 

TIMP)是内源性MMP抑制剂,可阻止MMP的活化,抑制或削 

弱其降解细胞外基质的能力。TIMP分为非特异性和特异性抑 

制因子,非特异性抑制剂包括 一巨球蛋白、a1一抗胰蛋白 

酶、BB一94(Bati—mistat)、乙二胺四乙酸等。特异性抑制因子 

为金属蛋白酶组织抑制因子,是正常体内存在的MMPs的天然 

特异性抑制剂,对调控MMPs活性具有重要作用。迄今已有4 

种因子被详细描述。分别命名为TIMP一1,TIMP一2,TIMP一 

3,TIMP一4,其中TIMP一1对MMP一9具有特异性抑制作用, 

而TIMP一2是MMP一2的特异性抑制物。MMPs活性的抑制 

作用有一定的特异性。分泌MMP的细胞同时分泌TIMP,在 

ECM代谢调节中,是与MMP对应的负调节剂。TIMPs一般与 

MMPs酶原按1:1比例以非共价键形式形成复合体,从而阻断 

MMPs的激活;也可与已激活的MMPs结合而抑制其活性。正 

常情况下,体内MMPs与TIMPs分泌保持平衡,相互牵制,维持 

MMPs的生理功能及MMPs和,I1MPs之间的平衡。 

2 脑出血后M_MP一2与MMP一9的表达变化 

在正常脑组织内,MMP一2与MMP一9仅有低水平基础表 

达,星形细胞可以产生无活性的MMP一2,小胶质细胞在炎性 

因子存在下,受刺激可产生MMP一9。在生理情况下,能够切 

926・ ! 鲞笠 翅 婴 0f Surgeon in Southwest China

Vo1.12.No.5.SeD..2010 

断任何细胞外基质成分、调节细胞粘着、作用于细胞外成分或 

其它蛋白成分而启动潜在生物学功能。在缺血缺氧和炎性因 

子存在下,血管内皮细胞、小胶质细胞、神经细胞等可合成 

MMP一2与MMP一9,发挥降解ECM的生物学作用,从而引起 

疾病的发生与发展。 

有研究显示,MMP一9定位于神经元、血管内皮细胞及胶 

血脑屏障主要由毛细血管内皮细胞、细胞间紧密连接、毛 

细血管内皮下基底膜和星形胶质细胞终足构成,毛细血管内皮 

细胞及其紧密连接是血脑屏障的第一层结构,构成紧密连接的 

蛋白质分子,包括膜周蛋白(ZO一1、ZO一2,ZO一3)、跨膜蛋白 

等,在这些蛋白质中,目前有研究表明ZO一1正是MMP一9的 

底物。而基底膜的主要成分IV型胶原、层粘连蛋白和纤粘连 

蛋白以及其他细胞外基质的重要成分如胶原、糖蛋白、脂蛋白 

也均为MMPs作用的底物 J。 

质细胞。脑出血时MMP一9增加,内源性MMP一9来自星形胶 

质细胞和小胶质细胞,外源性则来自内皮细胞、渗出的中性粒 

细胞和巨噬细胞。MMP一9一旦启动,即可通过降解细胞外基 

正常情况下细胞在分泌MMPs的同时还产生组织金属蛋 

质成分,破坏血脑屏障完整性。Power等 对脑出血后基质金 

属蛋白酶的表达及其病理作用进行研究发现,在血肿的边缘区 

MMP一2、MMP一3、MMP一7、MMP一9和MMP一12的mRNA水 

平均明显增加。Rosenberg等 用胶原酶法诱导脑出血模型试 

验表明,脑出血后l6—24 h MMP一9、MMP一2含量升高,脑组 

织含水量亦增高,给予MMP一9的抑制剂BB一1101后,显著减 

轻了脑组织含水量。 

另外,也有研究显示,ICH后血浆MMP一2与MMP一9的 

含量与血肿体积、神经功能缺失程度密切相关,血肿体积越大, 

MMP一2与MMP一9表达越显著,血脑屏障通透性增高和炎症 

反应加重,导致脑组织广泛损伤,使神经功能损伤进一步加重。 

鞠波等 研究发现,正常wistar大鼠脑血管壁没有发现 

MMP一2和MMP一9的表达,SHR/SP大鼠的血管壁仅有少量 

表达,在发生脑出血的SHR/SP大鼠MMP一2和MMP一9表达 

较强。证明了大鼠高血压脑出血的血管壁病损与MMp一2和 

MMP一9有关,而且在发生出血时,MMP一2与MMP一9的产生 

进一步增多。田力等 研究证实ICH患者血浆MMP一9,MMP 

2含量明显增高,且MMP一9在ICH后6h开始表达,5d达高 

峰,以后逐渐下降,15d接近正常水平,MMP一9表达与脑水肿 

发生规律基本一致。而MMP一2表达则与MMP一9早期表达 

不同,从第24小时开始表达,5d达高峰,并维持较高水平达2 

周,提示可能与巨噬细胞表达有关,其主要功能为吞噬细胞碎 

片和坏死组织,故推测ICH后期表达MMP一2可能与ICH后 

的细胞碎片和组织清除和修复有关。MMP一2、MMP一9的表 

达增加可能与脑组织中氧自由基产物、一氧化氮和肿瘤坏死因 

子等炎性因子的大量增加以及N一甲基一D一天冬氨酸(N— 

methyl—D—aspartate,NMDA)受体的激活有关。 

3 1MMP一2与MMP一9造成脑损伤的机制 

3.1脑水肿的形成脑出血后急性期和亚急性期常见的继发 

性损害是血肿周围脑组织水肿,其形成机制可能与脑出血后伴 

随血肿周围缺血、炎症反应和细胞因子、凝血酶等多种因素有 

关。其中MMP一2和MMP一9表达或活性升高,通过降解细 

胞外基质使血脑屏障(blood brain barry,BBB)受损,导致脑微 

血管通透性及BBB通透性增加,造成脑组织水肿及神经细胞 

损伤 】。有研究表明[10A1],MMP一9表达的增加可能是脑出 

血后脑水肿形成重要原因之一;而MMP一2的表达上调可能是 

出血后早期脑水肿(24h内)形成的重要因素,与迟发性脑水肿 

的形成无关。迟发性脑水肿的形成可能与MMP一9的表达增 

加及凝血酶介导引起的炎性反应、细胞凋亡等神经毒性有关。 

白酶抑制剂,二者以复合物的形式调节细胞外基质,使细胞外 

基质保持在一种动态平衡中。动物实验证实,脑出血后基质金 

属蛋白酶相对过度被启动,基质金属蛋白酶与TIMPs之间动态 

平衡失调,病变区MMP一2与MMP一9表达增加。激活的 

MMP一2与MMP一9攻击血脑屏障毛细血管内皮下基底膜,降 

解ECM的胶原成分、层粘蛋白、弹性蛋白及纤维连接蛋白,使 

其结构完整性遭受破坏,增加血管通透性,由此造成BBB通透 

性增加,毛细血管内的水分与血浆蛋白外渗,致细胞间隙内水 

分增多,形成血管源性脑水肿及炎性细胞浸润,和进一步释放 

炎症因子,从而促发脑水肿形成以及继发性脑出血和脑损伤。 

3.2炎症反应脑出血的过程中,机体发生了一系列结构、代 

谢和功能的改变,血肿周围组织存在明显的炎症反应,其过程 

包括大量中性粒细胞和淋巴细胞浸润、小胶质细胞增多以及多 

种炎性因子(如细胞因子、粘附分子)的显著表达和补体系统的 

启动。 

在脑出血早期,血肿周围脑组织中即有中性粒细胞MMP 

9阳性表达及中性粒细胞浸润。有研究指出,中性粒细胞、 

巨噬细胞均需借助于MMP一9游出血管外。BBB破坏后为炎 

性细胞侵入脑组织打开了方便之门。中性粒细胞本身可表达 

MMP一9,它本身有穿过基膜的能力,并可通过蛋白水解作用在 

组织中游走,通过自身炎性破坏作用直接侵犯神经细胞。另外 

脑出血损伤时,氧自由基和其它信使启动炎性细胞因子和致炎 

症酶原,引起趋化因子释放、白细胞黏附分子(选择蛋白、整合 

素、免疫球蛋白超基因家族等)表达上调,从而中性粒细胞向微 

血管内皮细胞移动和黏附,致使中性粒细胞在出血脑组织中浸 

润。浸润、聚集的白细胞释放氧自由基、溶蛋白酶及细胞激动 

素等造成组织损伤、坏死,引起脑组织继发性损伤。 

脑出血不仅引起中枢神经系统炎症反应,还引起全身炎症 

反应,使周围循环系统炎症因子可以通过MMP一9基因启动子 

位置存在的NF—KB,AP一1,SP一1等多种核因子结合位点上 

调MMP一9表达,从而使血清MMP一9表达升高。NF—KB参 

与基因转录功能的调控,ICH后,炎性因子可通过激活NF—KB 

诱导神经细胞产生一系列促凋亡因子(如iNOS、P53和Fas配 

体等),这些因子通过级联反应导致细胞凋亡。另外血肿直接 

压迫周围脑组织和小血管,引起局部血流量降低,组织细胞缺 

血缺氧,导致细胞功能发生改变;缺血,缺氧作为一种信号,刺 

激炎性细胞因子、神经元、内皮细胞和胶质细胞,从而启动了 

MMPs系统导致MMP一9与MMP一2表达上调,这样就导致脑 

水肿及炎症损伤的恶性循环。 

2010年9月 第12卷第5期Journal of Military Surgeon in Southwest Ch !: 2 : : !Q 

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macrophage activation and matirx metalloproteinases[J].AnnNeurol,2003, 

4治疗 

53(6):731—742. 

综上所述,脑出血后MMP一2与MMP一9表达增高,增高 

[4]Rosenberg GA,Navratil M.Metallopmteinase inhibition blocks edema 

in intracerebral hemorrhage in the rat[J].Neurology,1997,48(4): 

921—926. 

越明显,病情越危重,如何降低其表达成为治疗的关键。 

Rosenberg等 J纠应用合成的MMPs抑制剂BB—l101,通过阻止 

内皮细胞表达MMP一9,抑制了血一脑屏障的早期开放和脑水 

肿。,从而减轻了缺血性脑损伤。Yushchenko等 用干扰素 

131b治疗原发性进展性多发性硬化性患者,发现干扰素131b可 

[5]鞠波,蒋小江,陈曼娥.基质金属蛋白酶在脑出血大鼠易出血区 

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[7]Planas AM。Sole S,Justicia C,et a1.Experssion and activation of Ma— 

降低血浆MMP一9水平,缓解病情,从不同水平选择性抑制 

MMP一9,可显著减轻其对病灶局部的损伤作用。许宏伟等 

研究发现用七叶皂苷钠可使实验性脑出血大鼠的MMP一2和 

MMP一9mRNA和蛋白表达阳性染色细胞数明显减少;提示七 

叶皂苷钠可能具有抑制MMP一2和MMP一9mRNA和蛋白表 

达的作用;且可能在一定范围内存在着量效关系。Harkness 

等¨ 研究表明,地塞米松在中枢神经系统能抑制血管内皮细 

胞MMP一2、MMP~9的表达,降低BBB的损害。其机制可能 

是:糖皮质激素通过fos/jun二聚体形成复合物,阻止其与激活 

蛋白一1的结合而抑制MMP一9基因转录【l 。邢红霞 等 

用阿托伐他汀治疗急性脑出血时发现,治疗组较对照组神经功 

能恢复快,脑水肿产生率小,MMP一2、MMP一9水平降低明显。 

提示阿托伐他汀可通过降低血清MMP一2、MMP一9水平,减少 

血脑屏障的开放,减轻水肿,促进神经功能恢复,为ICH的治疗 

提供了一个新思路。张建平等 副研究对大鼠脑出血后经局部 

亚低温干预后,其不同时间点脑组织水含量及BBB通透性均 

较常温实验组明显降低,同时MMP一2/9的表达量也较常温实 

验组显著下降,表明亚低温干预可能具有抑制脑出血后MMP 

2/9表达异常升高的作用,从而保护BBB、减轻脑水肿及炎 

症反应。周爽等 研究发现电针对脑出血的作用机制可能通 

过下调NF—KB、TNF—d的表达水平,阻止了脑出血后脑缺血 

所引起的脑炎性反应,进而减轻脑细胞的损伤,改善了脑出血 

的预后。 

总之,由于MMP一2和MMP一9与脑出血后脑水肿及炎症 

反应关系密切,通过各种不同的途径降低MMP一2/9水平可减 

少脑水肿及脑损伤程度,可能会成为保护血脑屏障和治疗脑水 

肿的新途径。 

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(收稿日期:2010—06—08) 


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