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基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）家族是一组锌依赖肽链内切酶，其功能是消化特定的细胞外基质（extracellular matrix，ECM）成分。随着分子生物学技术的发展和对MMP家族成员在胃癌中相关知识的深入了解，发现MMP-7（也称matrilysin）在胃癌中的作用比其他MMP家族成员显得更为重要。本文对MMP-7在胃癌的发生、浸润和转移等方面的研究进展综述如下。
1 MMP-7的概述
1.1 MMP-7的分子结构与生物学特征 MMP-7属于MMP基因家族的成员之一，其分子量最小，为28KD。各种MMP家庭成员的分子结构中一般都保留了4个特征区域;第一个区域为前肽序列，协助MMP分子的分泌后迅速水解掉，在成熟的MMP分子中并不存在;第二个区域包含一个高保守序列（PRCGUPDG）;第三个区域（催化区域）包含有组氨酸残基形成的锌结合区域，它是酶的催化活性区域;第四个区域包含一个与血红素结合蛋白同源的序列，与底物的特异性有关。然而，MMP-7只具有前3个区域，而缺乏C末端的血红素结合蛋白同源的序列。而MMP-7分子结构中C末端区域为基质金属蛋白酶组织抑制剂（TIMP）与MMP相互作用的区域，调节着TIMP的活性，正是由于它缺乏C末端区域，因此MMP-7具有强大的基质降解活性和广泛的底物特异性，其中包括Ⅳ型胶原、层黏蛋白、纤维结合素、蛋白多糖、Ⅰ型明胶和可溶性弹性蛋白等底物，同时受TIMP的负调节较小。这也是MMP-7在胃癌中比其他MMP家族成员起重要作用的分子基础。
1.2 MMP-7基因的表达和激活的调控 MMP-7基因定位于11q21-q22其cDNA长1094bp，编码267个氨基酸 ［1］ 。在正常组织中，MMP-7表达于子宫内膜的分泌性导管上皮细胞，同时也可表达于各种外分泌腺，如乳腺、肝内导管和皮肤汗腺等。进一步研究表明MMP-7在各种癌组织中呈过度表达，其中包括乳腺癌、前列腺癌、胃癌、大肠癌、胰腺癌、肺癌、肾癌等 ［2，3］ 。各种MMP在癌组织中表达时都位于基质细胞中。然而MMP-7却表达于肿瘤细胞中，在基质细胞中并不表达。同时MMP-7不仅表达于肿瘤细胞中而且在表达MMP-7的肿瘤细胞临近的血管内皮细胞中也有表达 ［4］ 。
正常细胞或肿瘤细胞分泌MMP-7时，都是以无活性的酶原（ProMMP-7）形式存在。ProMMP-7能被多种因素激活，同时MMP之间也能通过相互作用调节自身的活性。由此可见，在生理或病理条件下，MMP-7通过与MMP家族其他成员如MMP-1、3、9的相互作用而共同调节ECM的降解过程。MMP-7在肿瘤组织和周期性子宫内膜中的表达，提示MMP-7像其他MMP家族成员一样，可能被原癌基因、生长因子（如EGF）、激素及一些细胞因子（如IL-4、IL-10、INF-γ）等所调节 ［5］ ，但是基因调控机制尚不清楚。
2 MMP-7的检测方法
MMP-7在癌组织中的检测方法:目前，检测癌组织中MMP-7表达的方法较多，一般能检测核酸和蛋白质的方法都能用于MMP-7的检测。Northern blot法与Western blot法能够对MMP-7进行定量分析，免疫组织化学和原位分子杂交法能进行组织定位，明胶酶谱法能够测定酶的活性形式与酶原形式含量的比率，RT-PCR法是目前最敏感的检测方法。
3 MMP-7基因与胃癌浸润、转移的关系
穿透宿主组织的能力是肿瘤细胞浸润和转移的必要前提，肿瘤的浸润和转移过程涉及ECM的破坏。MMP系统参与了生理与病理性基质的降解，尤其是MMP-7，由于它分子结构中缺乏与TIMP相互作用C末端区域，从而使MMP-7与TIMP的亲和力降低，导致MMP-7能抑制TIMP-7的抑制作用。因此，MMP-7有广泛的底物特异性和强大的基质降解功能，所以在胃癌的浸润与转移中MMP-7比其他MMP家庭成员显得更为重要。
肿瘤细胞通过分泌MMP-7来降解构成基底膜的ECM成分，从而破坏了机体防御肿瘤浸润与转移的自然屏障，增加了癌细胞的侵袭性，促使了肿瘤的浸润和转移。郭源等 ［6］ 的研究表明MMP-7的高表达与胃癌密切相关，同时MMP-7的表达与肿瘤浸润深度呈正相关，说明MMP-7表达增高的胃癌，向周围组织直接浸润的能力增强。浸润生长是恶性肿瘤的重要特征，MMP-7的高表达可以导致ECM的降解加快，促进癌细胞浸润生长，所以MMP-7的过度表达与胃癌的浸润能力有关。Busiek等 ［5］ 的实验发现内毒素吞噬细胞介质，细胞因子和激素能刺激MMP-7的表达，MMP-7的生物合成能被淋巴因子L-4，L-10和IFN-R抑制。Giambernardi等 ［7］ 的研究表明:myc、ras等癌基因能使MMP-7表达上调。这些学者认为在胃癌的发生发展过程中，出现癌基因的激活、抑癌基因的缺失、肿瘤细胞信号传导的改变，引起MMP-7基因的转录、表达增高，从而导致细胞外基质降解，加速肿瘤浸润性生长。另外杜月光等 ［8］ 通过体外侵袭分析法也证实了MMP-7能促进胃癌细胞的侵袭性。总之无论是从临床表现还是体外实验，都表明MMP-7参与了肿瘤细胞的直接浸润。Yamashita等 ［9］ 发现胃癌组织中MMP-7明显高于正常组织，且有脉管浸润的病例阳性率明显高于阴性者，有淋巴结转移的阳性率也高于无转移者。
Senota等 ［10］ 、焦春宇等 ［11］ 的研究均发现胃癌组织中MMP-7表达在有淋巴结转移的病例明显高于无 转移者，有脉管浸润的病例阳性率明显高于阴性者。MMP-7不仅在肿瘤细胞中表达，而且还在产生MMP-7的肿瘤细胞邻近的血管内皮细胞中表达 ［4］ 。新生的毛细血管在肿瘤组织中的形成为肿瘤细胞进入血液循环提供了入口。在肿瘤血管形成的起始阶段，内皮细胞受肿瘤源性血管生长因子的刺激，迁移到肿瘤组织中，随后降解基底膜和周围的ECM。MMP和血清蛋白酶在内皮细胞的迁移过程中起着关键的作用。MMP-7具有广泛的底物特异性和强大的基质降解能力，从而在肿瘤血管生成的过程中促进了内皮细胞的迁移，同时在内皮细胞中表达的MMP-7的蛋白水解活性松散了血管的结构，从而使肿瘤细胞更易浸润血管。可见，MMP-7在胃癌的血行转移中也有促进作用。
最近研究显示，膜相关和可溶性的MMP能够调节细胞生长、分化和信号转导 ［12，13］ 。这可能是MMP裂解跨膜蛋白（如生长因子的配体和受体）的胞外区域有关。Noe V等 ［14］ 也证实了上述现象，并发现这种裂解作用可能被MMP-7通过裂解细胞表面的E-cadherin，并释放可溶性的E-cadherin的作用。由于E-cadherin在肿瘤的浸润与转移中发挥了重要的对抗作用，所以MMP-7也间接地促进了肿瘤的浸润与转移，这可能是MMP-7影响肿瘤侵袭的一种新机制。
4 MMP-7与胃癌的治疗
大量的体内实验已经表明，MMP-7促进了胃癌的发生、浸润和转移。胃癌细胞浸润和转移的特点体现在其生物学的攻击行为，与临床转归不良有关，从而使人们想到了一条治疗胃癌和预防其转移的新途径:以MMP-7为中心的靶像治疗。许多学者开始集中到人工合成的MMP抑制剂上，希望它成为一种预防胃癌转移的候选药物。有学者在动物模型中，发现长期口服MMP-7抑制剂，能够抑制实体瘤的生长、播散和转移，同时还能增加患胃癌动物的生存期。然而，这些抑制剂特异性不强，在抑制MMP-7的同时也抑制了其他MMP的作用，产生了一些非特异的副作用。
在另一方面，通过设计出特异性的反义寡核苷酸去封闭特异性的基因的表达，从而阻止MMP-7蛋白的合成。这种反义技术被认为是治疗胃癌最具有潜能的途径。最近研究表明，MMP-7还能够裂解FasL ［15］ ，其裂解产物或可溶性FasL诱导凋亡的能力明显低于它们细胞表面的前体 ［16，17］ 。提示FasL的蛋白裂解可能部分保护了Fas/FasL介导的细胞死亡。Witsiades N等 ［18］ ，进一步证实了MMP-7能通过裂解FasL来延长肿瘤细胞的生存，并且还能抵制阿霉素所诱导的Fas/FasL介导的肿瘤细胞的凋亡。这可能是化疗药产生耐受或不敏感的另一机制，同时也为以MMP-7为中心的靶像治疗提供了理论依据。
总之，MMP-7作为MMP家族中分子量最小的成员，由于其结构的特异性，具有广泛的底物特异性和强大的基质降解功能，包括构成基底膜的基质成分的ECM，从而破坏了机体防御肿瘤浸润与转移的自然屏障，促进了胃癌的发生、浸润和转移。同时MMP-7还能裂解许多跨膜蛋白，如细胞表面上的E-cadherin和FasL，产生出可溶性的E-cadherin和FasL，从而抑制了E-cadherin对抗肿瘤的浸润与转移的作用和促使了化疗药物耐受或不敏感性 ［14，18］ 。虽然研究已经表明，MMP-7在胃癌的发生、浸润和转移等各个环节中起着重要作用。但目前对上述的具体机制尚未完全阐明，尤其MMP-7在胃癌中基因表达调控机制了解甚少，这些都有待于进一步研究。MMP-7表达水平的增加是否可作为一种判断胃癌预后的独立指标，以及以MMP-7中心的靶像基因治疗在人胃癌中的可行性与有效性尚需大样本多因素的临床实验研究来支持。进一步研究MMP-7在胃癌中的作用和各种具体机制，尤其是基因调控机制，不仅对更深入了解胃癌的发病机制，而且对胃癌患者的预后评估以及临床治疗都有着非常重要的意义。
【参考文献】
1 Knox JD，Boreham DR，Walker JA，et al.Mapping of the metallopro-teinase gene matrilysin（MMP7）to human chromosome11q21-q22.Cytogenet Cell genet，1996，72（2-3）:179-182.
2 Wilson CL，Matrisian LM.Matilysin:an epithelial matrix metallopro-teinase with potentially novel functions.Int J Biochem Cell Biol，1996，28（2）:123-136.
3 Ishikawa T，Ichikawa Y，Mitsuhashi M，et al.Matrilysin is associated with progression of colorectal tumor.Cancer Lett，1996，107（1）:5-10.
4 Nagashima Y，Hasegawa S，Koshikawa N，et al.Expression of matrilysin in vasacular endothelial cells adjacent to matrilysin producting tumors.Int J Cancer，1997，72（3）:441-445.
5 Busiek DF，Baragi V，Nehing LC，et al.Matrilysin expression by human mononuclear phagocytes and its regulation by cytokines and hormones.J Immunology，1995，154（12）:6484-6491.
6 郭源，万远廉，魏群，等.基质金属蛋白酶-7基因在胃癌中的表达.中华普通外科杂志，2000，15（2）:82-84.
7 Giambernardi TA，Grant GM，Taylor GP，et al.Overviewof matrixmetal-loproteinase expression in cultured human cells.Matrix Biol，1998，16（8）:483-496.
8 杜月光，陈慰浙，陈智，等.人胃癌组织中基质金属蛋白酶-7的基因表达及意义.中国癌症杂志，2003，13（3）:201-203.
9 Yamashita K，Azumano I，Mai M，et al.Expression and tissue localization of matrix metalloproteinase7（matrilysin）in human gastric cancinomas:implications for vessel invasion and metastasis.Int J cancer，1998，79（2）:187-194.
10 Senota A，Itoh F，Yamanoto H，et al.Relation of matrilysin messenger RNA expression with invasive activity in human gastric cancer.Clin Exp Metastasis，1998，16（4）:313-321.
11 焦春宇，黄信孚，李吉友，等.基质金属蛋白酶-7（MMP-7）在胃癌中的表达意义.中国肿瘤临床，2003，30（9）:662-664.
12 Chambers AF，Matrisian LM.Changing views of the role of matrix met-alloproteinases in metastasis.J Natl Cancer Inst，1997，89（17）:1260-1270.
13 Noel A，Gilles C，Bajou K，et al.Emerging roles for proteinase in can-cer.Invasion Metastasis，1997，17（5）:221-239.
14 Noe V，Fingleton B，Jacobs Kc，et al.Release of an invasion promoter E-cadherin fragment by matrilysin and stromelysin-1.J Cell Sci，2001，114（pt1）:111-118.
15 Powell WC，Figleton B，Wilson CL，et al.The metalloproteinase ma-trilysin proteolytically generates active solube Fas ligantd and protenti-ates epithelial cell apoptosis.Curr Biol，1999，9（24）:1441-1447.
16 Schneider P，Holler N，Bodmer JL，et al.Conversion of membranebound Fas（CD95）ligantd to its soluble form is associated with down regulation of its proapoptotic activity and loss of live toxicity.J Exp Med，1998，187（8）:1205-1213.
17 Tanaka M，Itai T，Adachi M，et al.Downregulation of Fas ligantd by shedding.Nat Med，1998，4（1）:31-36.
18 Mitsiades N，Yu WH，Poulaki V，et al.Matrix metalloproteinase-7-mediated cleavage of Fas Ligant protects tumor cells from chemothera-peutic drug cytotoxicity.Cancer Res，2001，61（2）:577-581.
作者单位:1 230061安徽合肥，安徽医科大学第二附属医院
2 230000安徽合肥，安徽医科大学第一附属医院急诊外科
（编辑:唐 城）