MMP2和TIMP2对结核性和恶性胸腔积液鉴别诊断价值

【摘要】  目的 探讨胸腔积液中基质金属蛋白酶2（MMP2）和基质金属蛋白酶组织抑制因子2（TIMP2）水平对结核性胸腔积液及恶性胸腔积液的鉴别诊断价值。方法 采用ELISA 法，检测34例结核性胸腔积液、35例肺部肿瘤并胸腔积液病人胸腔积液中MMP2和TIMP2水平，并进行比较。结果 恶性胸腔积液组MMP2和TIMP2水平均明显高于结核性胸腔积液组,差异有显著性（t=7.099、8.515，P<0.01）。两组MMP2/TIMP2比值差异无显著性（P＞0.05）。诊断特异度与灵敏度TIMP2均大于MMP2。结论 MMP2 和TIMP2可以作为结核性胸腔积液和恶性胸腔积液的鉴别诊断标志。

【关键词】  明胶酶A;基质金属蛋白酶组织抑制因子2;胸腔积液；结核；肺肿瘤

THE VALUE OF MATRIX METALLOPROTEINASE 2 AND TISSUE INHIBITOR OF METALLOPROTEINASE 2 IN DIFFERENTIAL DIAGNOSIS BETWEEN TUBERCULOUS  AND MALIGNANT PLEURAL EFFUSION TANG BINGJIAN, CHENG ZHAOZHONG, HAN WEIZHONG, et al (Department of Respirology, The Affiliated Hospital of Qingdao University Medical College, Qingdao 266003, China); ［ABSTRACT］ Objective To assess the value of of matrix metalloproteinase 2 (MMP2) and tissue inhibitor of metalloproteinase 2 (TIMP2) in differentiating tuberculous from malignant pleural effusion. Methods Using ELISA, the  levels of MMP2 and TIMP2 in pleural effusion in 34 patients with tuberculous pleural effusion and 35 with malignant pleural effusion were detected and compared. Results The MMP2 and TIMP2 levels in malignant pleural fluid were markedly  higher than that in tuberculous pleural fluid, with a significant difference between them (t=7.099，8.515；P<0.01), while the difference of MMP2/TIMP2 ratio was not significant (P>0.05). The sensitivity and specificity of TIMP2 were higher than that of MMP2. ConclusionMMP2 and TIMP2 can be used as differential diagnostic markers in tuberculous pleural effusion and malignant pleural effusion.

    ［KEY WORDS］ Gelatinase A; Tissue inhibitor of metalloproteinase 2; Pleural effusion; Tuberculosis; Lung neoplasms

    胸腔积液临床常见，恶性肿瘤和结核性胸膜炎是引起胸腔积液的常见病因，目前临床上二者的鉴别仍存在一定的困难。基质金属蛋白酶(MMPs)和组织金属蛋白酶抑制剂(TIMPs)通过降解基底膜导致毛细血管壁的通透性增加，在胸腔积液的形成机制中起着重要的作用。其中MMP2属于MMPs中的明胶酶类，其主要的功能就是降解细胞外基质（ECM），从而消除细胞移动过程中的物理屏障作用。而TIMPs家族成员中的TIMP2是MMP2的选择性抑制剂,可在MMP2的活化与非活化阶段与MMP2形成稳定的复合体，在多个环节下调MMP2的活性。生物标记物检测诊断方法能很好地弥补细胞学检查的诊断盲区，提高胸腔积液良恶性诊断的准确性。本文检测了结核性、恶性胸腔积液中的MMP2和TIMP2水平并进行分析，以探讨其对胸腔积液性质鉴别诊断的价值。

    1  对象和方法

    1.1  研究对象

    胸腔积液病人69例，为青岛大学医学院附属医院2008年3～8月间住院病人。其中结核性胸腔积液（结核组）病人34例,经临床表现、胸腔积液检查、胸膜活检、X 线检查及对抗结核治疗的反应确诊,男15例,女20例；年龄18～69岁,平均56.9岁。肺部肿瘤并胸腔积液（恶性组）病人35例,男14例,女21例；年龄38～71岁,平均62.2岁；其中腺癌病人23例,鳞癌病人4例,小细胞肺癌病人8例。全部病例均经痰液细胞学、胸腔积液细胞学、纤维支气管镜病理活检、经皮肺穿刺细胞学检查等方法得到证实。采样前全身及局部均未经放化疗或抗结核治疗。两组间性别、年龄差异无显著性(P>0.05)。

    1.2  MMP2和TIMP2检测方法

    通过胸腔穿刺收集胸腔积液5 mL，60 min内4 ℃条件下台式离心机3 000 r/min 离心6 min，提取上清，分装置于-20 ℃冰箱中保存待检。检测时取出标本,室温下融化，采用双抗体夹心 ELISA 法检测胸腔积液中MMP2和TIMP2水平。全自动酶标仪采用法国产BIOTEK800酶标仪及配套洗板机。试剂盒均购自青岛沃尔科生物技术有限公司，操作步骤严格按照说明书进行。同时，收集病人胸腔积液常规检查癌胚抗原（CEA）数值作对照。

    1.3  统计学处理

    采用SPSS 13.0统计软件进行数据处理，结果用±s表示,数据间比较采用t检验。相关性分析采用Pearosn分析。以特异度作横坐标、灵敏度作纵坐标作ROC曲线，选择诊断分界点及诊断敏感度和特异度，并计算二者联合检测的诊断效能。

    2  结    果

    2.1  两组MMP2和TIMP2水平比较

    恶性组MMP2与TIMP2水平均明显高于结核组，差异均有显著意义（t=7.099、8.515，P<0.01）。见表1。表1  两组病人胸腔积液MMP2和TIMP2 检测结果比较

    2.2  MMP2和TIMP2水平对恶性和结核性胸腔积液诊断的敏感度和特异度比较

    本文ROC曲线显示，MMP2的诊断分界点为236.2 μg/L，灵敏度为80.0％，特异度为82.4％；TIMP2的诊断分界点为183.4 μg/L，灵敏度为85.7％，特异度为85.3％。CEA  的诊断分界点为248.8 μg/L，灵敏度为83.4％，特异度为82.6％。在MMP2与TIMP2联合试验中，平行试验灵敏度为91.4％，特异度为70.6％；系列试验灵敏度为71.4％，特异度为97.1％。从诊断效能上相比较， TIMP2的灵敏度与特异性均大于MMP2。

    2.3  两组病人胸腔积液MMP2/TIMP2比值比较

    恶性组MMP2/TIMP2比值为1.383±0.458，结核组为1.121±0.423，恶性组略大于结核组，但差异无显著性（t=2.468,P>0.05）。相关性分析显示，胸腔积液CEA表达与MMP2、TIMP2表达均呈正相关(r=0.832、0.787，P<0.01)。

    3  讨    论

    MMPs与TIMPs调节ECM降解, 在许多生理和病理过程中发挥重要作用，如胚胎发育、创伤修复、炎症、肿瘤的侵袭和转移过程等。通过ECM降解，增加了血管的通透性，使体液更容易进入胸膜腔间隙。已有研究证明，在胸腔积液中存在MMPs与TIMPs并具有酶活性[1]。本实验中恶性组胸腔积液中MMP2、TIMP2检测值明显高于结核组，差异有显著意义，说明肺结核和肺肿瘤产生MMP2、TIMP2的机制不同。①结核分杆菌感染导致组织损伤破坏，在组织损伤过程中巨噬细胞分泌大量的蛋白水解酶水解组织蛋白，其中MMPs起着重要作用。MMP2表达升高，通过反馈等一系列复杂机制刺激TIMP2表达，以抑制调节MMP2的活性[2]。一项活体研究显示，大鼠肺感染结核分杆菌后有MMP2及MMP9活动[3]。有研究报道，在结核分杆菌及其细胞成分刺激下巨噬细胞、单核细胞释放MMPs[4]。亦有研究认为，在结核性胸腔积液中淋巴细胞分泌MMP2的作用更为重要[5]。②恶性肿瘤细胞中的MMP2、TIMP2表达上调，当TIMP2增高程度不足以抑制MMP2的活性时，两者之间的平衡被打破，导致了ECM 过度降解，肿瘤细胞易于脱落转移至胸膜腔内浸润种植。有报道显示，不仅肺癌组织中大量表达MMPs，在肺癌病人血清及胸腔积液中亦存在MMPs[6]。目前认为，胸腔积液中MMP2来源不仅是胸膜间质细胞分泌，其他细胞如巨噬细胞、中性粒细胞及肿瘤细胞也分泌MMP2[7]。SUZUKI等[8]测定MMP2、MMP9及TIMP1和TIMP2在非小细胞肺癌（NSCLC）细胞系中的表达情况，结果显示，在5个NSCLC细胞系中，MMP2 mRNA和TIMP2 mRNA的表达率为100％。本实验中MMP2、TIMP2在恶性胸腔积液中的检测值明显高于结核性胸腔积液,表明在恶性胸腔积液中不仅存在炎症机制，而且恶性肿瘤细胞表达MMP2、TIMP2成为主要机制。

    作为MMP2天然抑制因子,TIMP2可以下调MMP2的活性, 对于维持ECM的稳态具有重要作用。因此, MMP2与TIMP2保持平衡, 是保证ECM内环境和完整性的重要因素。在肿瘤进展中,某种因素使MMP2过度表达和表达程度超过了TIMP2时, 这种平衡被打破, 导致基质降解, 利于肿瘤浸润转移[9]。李慧梅等[10]通过测定肺癌病人血清MMP2与TIMP2，显示MMP2/TIMP2比值与肿瘤侵袭力呈正相关，认为MMP2/TIMP2比例失衡较单纯的MMP2或TIMP2水平变化意义更大。本实验中MMP2/TIMP2比值恶性组大于结核组，但差异无统计学意义，说明不仅在恶性肿瘤中存在MMP2/TIMP2比值失衡，结核性胸膜炎同样存在MMP2/TIMP2比值失衡，只是程度不同而已。因而认为MMP2/TIMP2比值对结核性胸腔积液与恶性胸腔积液的鉴别诊断价值较小。是否样本较少等因素所致，有待进一步研究。

    本文ROC曲线显示，MMP2的诊断分界点为236.2 μg/L，灵敏度为80.0％，特异度为82.4％；TIMP2的诊断分界点为183.4 μg/L，灵敏度为85.7％，特异度为85.3％。在MMP2与TIMP2联合试验中，平行试验的灵敏度为91.4％，特异度为70.6％；系列试验的灵敏度为71.4％，特异度为97.1％。与CEA相比较，对结核性胸腔积液与恶性胸腔积液的诊断灵敏度与特异度TIMP2高于CEA，而MMP2略低于CEA。相关性分析的结果显示，MMP2、TIMP2与CEA呈正相关。提示MMP2 和TIMP2是良好的结核性胸腔积液与恶性胸腔积液的鉴别诊断标志，其中TIMP2的价值优于MMP2。由于结核性胸腔积液与恶性胸腔积液的预后差别极大，联合试验宜实行系列试验，以减少误诊率。

【参考文献】
  [1]EICKELBERG O, SOMMERFELD C O, WYSER C, et al. MMP and TIMP expression pattern in pleural effusions of different origins[J]. Am J Respir Crit Care Med, 1997,156:19871992.

[2]BAKER A H, EDWARDS D R, MURPHY G. Metalloproteinase inhibitors: biological actions and therapeutic opportunities[J]. Cell Sci, 2002,115:37193727.

[3]RIVERAMARRERO C A, SCHUYLER W, ROSER S, et al. Induction of MMP9 mediated gelatinolytic activity in human monocytic cells by cell wall components of Mycobacterium tuberculosis[J]. Microb Pathog, 2000,29:231244.

[4]RIVERAMARRERO C A, SCHUYLER W, ROSER S, et al. Tuberculosis induction of matrix metalloproteinase9: the role of mannose and receptormediated mechanisms [J]. Physiol Lung Cell Mol Physiol, 2002,282:L546L555.

[5]KWANG JOO P, SUNG C H, SEUNG S S, et al. Expression of matrix metalloproteinase2 in pleural effusions of tuberculosis and lung cancer[J]. Respiration, 2005,72:166175.

[6]YAMAMURA T, NAKANISHI K, HIROI S, et al. Expression of membranetype1 matrix metalloproteinase and metalloproteinase2 in nonsmall cell lung carcinomas[J]. Lung Cancer, 2002,35:249255.

[7]IGLESIAS D, AIEGRE J, AIEMAN C, et al. Metalloproteinases and tissue inhibitors of metalloproteinases in exudative pleural effusions[J]. J Eur Respir, 2005,25:104109.

[8]SUZUKI M, LIZAZA T, FUJISAWA T, et al. Expression of matrix metalloproteinases and tissue inhibitor of matrix metalloproteinases in nonsmallcell lung cancer[J]. Invasion ＆ Metastasis, 1998,18:134141.

[9]JINGA D, BLIDARU A, CONDREA I, et al. MMP9 and MMP2 gelatinases and TIMP1 and TIMP2 inhibitors in breast cancer: correlations with prognostic factors[J]. Cell Mol Med, 2006,10(2):499510.

[10]李慧梅,肖伟,曹爱芳,等. 肺癌血清基质金属蛋白酶2及其组织抑制因子的表达[J]. 肿瘤学杂志, 2008,149(3):210212.

作者单位：青岛大学医学院附属医院呼吸内科，山东 青岛 266003