MMPsTIMPs与宫颈恶性肿瘤的关系

     宫颈癌是妇科最常见的恶性肿瘤，居女性恶性肿瘤发病或死亡的前十位，发病率约（4.3～4.5）/10万，死亡率2.7/10万［1］。宫颈癌的发病是多种因素综合引起的，并在某些外来致癌物质的刺激下，正常宫颈上皮经不典型增生、原位癌，最后发展为浸润癌。

    1 宫颈癌转移的基础

    宫颈癌浸润和转移的先决条件是细胞外基质（ECM）的降解，使基底膜完整性受损，从而破坏组织的自然屏障，利于癌细胞向其他部位转移。宫颈间质内富含Ⅳ型胶原［2］，胶原Ⅳ是构成所有基底膜的主要成分，在一些肿瘤组织中含量可下降约30%。细胞外基质的降解主要由蛋白水解酶来完成，金属基质蛋白酶（MMPs）是蛋白水解酶中较为重要的一类。

    2 MMPs简介

    2．1 MMPs结构及种类 MMPs是一组由20种或更多种结构中含有Zn2+和Ca2+的蛋白水解酶家族，根据作用的特异性底物不同，可分为四大类：（1）间质胶原酶（MMP-1，8，13）；（2）明胶酶（MMP-2，9）；（3）基质溶解酶（MMP-3，7，10，11）；（4）膜型金属蛋白酶类（MMP-14，15，16，17）。其中，膜型金属蛋白酶（MTMMPs）含有一个跨膜区，可在细胞表面固定蛋白酶，它是Sato等在1994年首先从人胚胎cDNA文库中筛选出来，具有激活MMP-2酶原和降解ECM成分的双重功效。MMP-2和MMP-9能特异性降解基底膜的主要成分Ⅳ型胶原。

    除MTMMPs外，MMPs均以酶原形式分泌，需经活化后才能发挥作用，正常情况下，这些酶的活性主要由控制其前体的表达、蛋白酶前体的释放以及其抑制物的产量来调节［3］。研究表明：生长因子和细胞因子等活性介质是酶原合成阶段最主要的调节因素，他们不仅能促进或抑制MMPs mRNA的转导，而且能影响其半衰期。如表皮生长因子（EGF）、肿瘤坏死因子（TNF）等，而转化生长因子β（TGFβ）、黄体酮、糖皮质激素可抑制MMPs mRNA的表达。另外，原癌基因的激活也可诱导MMPs mRNA的高水平表达，一些黏附因子（受体）、TPA等致癌剂以及细胞内外环境均对MMPs转录有调控作用。活化的MMPs还可引起MMPs之间的较为复杂的瀑布式酶联激活，如MT-MMPs可激活MMP-2，MMP-2和MMP-3可激活MMP-9。MMPs的活性可被TIMPs所抑制。

    2．2 MMPS的活性调节 TIMPs在体内分布极广，目前已发现四种［3］，其中TIMP-1与活化的MMP-9、MMP-3形成1∶1的复合体而抑制其活性。TIMP-2对MMP-2有很强的亲和力，主要抑制MMP-2的活性，对MMPs家族其他成员也有抑制作用，能阻碍所有被激活的MMPs水解酶的活性。TIMP-2还可以抑制碱性成纤维生长因子（bEGF）刺激的人微血管内皮细胞增生，表明TIMP-2不仅可通过抑制MMPs对基质的降解来阻止肿瘤的浸润与转移，而且还通过抑制bEGF所刺激的新生血管形成阻止原发肿瘤的生长，而不利于肿瘤的生长和扩散。关于TIMPs对MMPs抑制机制目前尚不完全清楚，推测TIMP可能通过其17～19位点的亮氨酸-缬氨酸-异亮氨酸与MMPs的S，-S2，S3区结合，使MMP第16位上的天门冬氨酸残基的羧基作用于其活性中心的Zn2+，从而抑制其活性。总之，TIMPs与MMPs各家族成员之间存在共同调节的特征，使得MMPs-TIMPs在一定程度上保持协调平衡的关系。

    3 MMPs在肿瘤转移中的作用

    大量研究表明［4］，MMPs在肿瘤转移中的作用有：（1）破坏局部组织结构，促进肿瘤生长。（2）破坏基底膜屏障，利于肿瘤转移。（3）通过对ECM的改进，促进肿瘤新血管的形成。TIMPs是MMPs活性的主要调节因子，MMPs-TIMPs平衡是维持ECM内环境和完整性的决定因素。在肿瘤进展中，ECM破坏加剧是MMPs-TIMPs平衡失控的结果。

    与肿瘤浸润和转移有关的主要是明胶酶（即Ⅳ型胶原酶），它主要有两种形式：一种被糖化，分子量为72kD，命名为MMP-9；另一种非糖化，分子量为72kD，由许多结缔组织细胞分泌，被称为MMP-2。基质和基底膜的主要成分是胶原，胶原成分的破坏则有利于肿瘤的浸润和转移。明胶酶能降解基底膜胶原、纤连蛋白和弹性蛋白，并具明胶溶解作用。它以无活性的酶原形式分泌，可被纤溶酶、胰酶等激活。大量研究表明，明胶酶在多种恶性肿瘤组织、培养的肿瘤细胞及癌基因转化细胞中活性增强，体内、外侵袭实验均证实肿瘤细胞的高侵袭能力与明胶酶的活性增强有关，因而被认为可能是肿瘤侵袭、转移过程中主要蛋白水解酶。越来越多的研究表明MMP-2在肿瘤细胞介导的细胞外基质降解中起关键作用。MMP-2活性和表达的增加与人类多种恶性肿瘤侵袭转移潜能及预后密切相关［5］，因而成为近年来肿瘤侵袭和转移研究的热点。

    国外报道：MMP-2与人类肿瘤的侵袭有关［5］。活化的MMP-2定位于细胞穿透基质的突出部位，估计有“钻头”的作用。通过转染MMP-2的激活因子-膜结合型MMPs，能增强肿瘤细胞穿透基底膜基质的功能。体外实验结果显示，ras基因诱导的恶性肿瘤细胞株的MMP-2表达增加，激活MMP-2的单克隆抗体能促进A2085细胞株的侵袭能力，而抑制MMP-2的单克隆抗体则使A2086细胞株穿透重组基底膜的能力明显减弱。Vaisanene认为［7］：MMP-2表达是皮肤黑色素瘤的独立预后因素。

    4 MMPs与宫颈恶性肿瘤的关系

    在组织学上，基底膜完整性的破坏，被认为是恶性肿瘤侵袭开始的一个标志。

    妇科领域，有关MMPs-TIMPs与宫颈恶性肿瘤的关系，有研究认为［8，9］：宫颈癌细胞外基质的改变主要是由于MMPs表达改变，而引起对其降解作用的变化。正常宫颈上皮细胞无MMP-1，2，3，9、MT1-MMP和TIMP-2的表达，而宫颈癌组织内的癌细胞内MMP-1，2，3，9、MT1-MMP和TIMP-1，2表达增强。国外研究还发现［9］：MMPs mRNA及其蛋白产物在CINⅡ～Ⅲ和浸润癌中明显升高，MMP-2 mRNA、MT1-MMP mRNA及TIMP-2 mRNA只在浸润癌中检测出来，认为MMP-2，9是早期肿瘤的标志，它们的强表达是侵袭性肿瘤的特征。MMP-2的产生在MMP-9的作用基础上更促进肿瘤细胞的进一步侵袭。宫颈癌细胞及其周基质细胞内MMPTIMP比值与宫颈癌的预后有关。在预后较好的病例（微小浸润、术后5年均存活）中，该比值接近1；预后差的病例比值上升3～5倍。癌组织间质中TIMP-2的下降也与宫颈癌的预后有关，其比值在预后差组中显著低于预后好组，故认为MMP-2，9与TIMP-1，2在宫颈癌及其周围基质细胞的表达，可作为判断宫颈癌预后的重要指标［10］。

    江忠清等研究呈示［11］：MMP-9的表达可能与宫颈癌细胞增殖活跃有关，并参与宫颈癌血管生长的正性调节。Sata等［12］针对MMPsTIMPs平衡的抗肿瘤治疗措施也取得了较大的进展。近年来，有关对肿瘤的TIMP基因治疗也开展了广泛的研究，但仍有很多问题尚未解决。

    目前认为，MMP-2表达和功能的调节发生于转录、分泌、前酶原的激活、细胞表面的结合以及与来源于肿瘤或宿主细胞的MMP抑制剂的相互作用等多个不同的环节。针对MMPs-TIMPs平衡的抗肿瘤治疗，提出使用抑制MMP活性的抗肿瘤药物与传统的细胞毒药物联合使用，可有效地杀死癌细胞，防止单独应用细胞毒性药物引起的耐药或反弹现象，为肿瘤的治疗提供新思路。

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    11 江忠清，朱凤川，曲军英，等.宫颈癌MMP-9表达与肿瘤血管生成、癌细胞增殖及侵袭转移的关系.癌症，2003，22（2）：177-184.

    12 Fata JE，Ho Atm Leco KJ，et al.Cellular turnover and extracellular matrix remodeling in female reproductⅣe tissues:function of metalloproteinases and their inhibitors.Cell Mod Life Sci，2000，57（1）:77-95.

     作者单位： 1 510180 广东广州，广州市妇婴医院

    2 广东广州，中山大学肿瘤医院

　　 （编辑：宋 青）