李霞斌，李世寧，孫興旺

(瀘州醫(yī)學院附屬醫(yī)院，四川瀘州 646000)

基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)在細胞外基質(extracellular matrix，ECM)的降解中起著重要的作用，影響惡性腫瘤的生長、浸潤和轉移［1］。MMPs由內源性組織特異性抑制劑——金屬蛋白酶組織抑制劑(tissue inhibitors of metalloproteinases，TIMPs)調控。近年我國結直腸癌(colorectal cancer，CRC)發(fā)病率呈現高速增長勢頭，年遞增4.71%，遠超2%的國際水平［2］?，F就MMPs與 CRC的易感性、診斷、治療及預后的研究現狀作一綜述。

1 MMPs概述

MMPs是一組結構相似、依賴鋅離子的以ECM成分為水解底物的蛋白水解酶，目前已發(fā)現26個成員，根據其分子結構和在體內作用底物的特異性可分為膠原酶、明膠酶、間質溶解素、膜型金屬蛋白酶、基質溶解因子及其他MMPs。一種MMP可以直接降解某一種或幾種ECM，也可通過激活其他MMPs而發(fā)揮作用，形成瀑布效應。起初認為MMPs只是破壞細胞周圍基質屏障導致腫瘤浸潤，隨著研究的深入發(fā)現MMPs在細胞微環(huán)境的建立和維護方面也起著重要作用。MMPs通過激活表皮生長因子(epidermal growth factor，EGF)受體，調節(jié)轉化生長因子－β(transforming growth factor－β，TGF－β)通路，調節(jié)通過Fas配體裂解為誘導的凋亡，控制炎癥，影響生長信號和生長抑制信號的平衡，參與轉移灶的形成［3］。另外MMPs(如MMP－9)通過調節(jié)血管內皮生長因子VEGF來參與血管生成［4］。

2 MMPs與胃腸腫瘤的關系

MMPs廣泛分布于胃腸道組織，在胃腸道癌前病變到癌以及癌組織浸潤過程中發(fā)揮作用。TIMPs與MMPs以1∶1摩爾化學比例結合，抑制MMPs的蛋白水解酶活性，對于ECM內環(huán)境的穩(wěn)定TIMPs必不可少，MMPs和TIMPs之間的敏感平衡是腸道的生理過程所必需［5］。腫瘤發(fā)生中的血管生成或上皮間充質轉型等導致MMPs活性增加。MMPs抑制機理減弱，腫瘤細胞微環(huán)境中 MMPs/TIMPs比率平衡打破，MMPs和TIMPs之間的失衡是胃腸道惡性腫瘤發(fā)展的重要早期事件［6］。研究表明在結腸癌變序列中，從管狀腺瘤到絨毛狀腺瘤 MMP－2、MMP－9、TIMP－1和 TIMP－2表達逐漸遞增，在原位癌有非常明確的陽性表達［7］。并檢測到MMP－2和MMP－9在CRC腫瘤組織和高級別異型增生腺隱窩細胞質有中等強度的染色，明顯高于腺瘤組織和正常黏膜［8］。這些結果表明MMP－2、MMP－9的過表達是結直腸癌變的早期變化。V?yrynen等［9］檢測到 CRC 患者術前血清 MMP－8(S－MMP－8)水平較高，且與腫瘤分期、原發(fā)腫瘤壞死程度和中性粒細胞數正相關，而癌旁組織的炎性浸潤和克羅恩病樣淋巴反應與S－MMP－8無相關性，MMP－8參與了CRC引起的機體抗腫瘤和促壞死免疫反應進程。馬順茂等［10］發(fā)現MMP－10在CRC患者腹腔轉移灶陽性表達率達91.7%，其陽性表達可能對腫瘤的腹腔轉移起重要作用。

3 MMPs在結直腸癌中的作用

3.1 MMPs基因多態(tài)性與結直腸癌易感性 大約1/3 CRC患者有遺傳背景，某些單核苷酸多態(tài)性(Single－Nucleotide Polymorphism，SNP)影響基因的轉錄，致其功能改變，與CRC易感性相關。宋虎等［11］經Meta分析指出MMP－1 1607 2G等位基因與CRC易感性顯著相關。Park等［12］研究顯示MMP－9－1562CC、TIMP－2－418GG和TIMP－2－303GG基因型在CRC患者頻率更高。在中國CRC患者中MMP－9－1562 GG基因型攜帶者淋巴結轉移減少，且MMP－9的279 R等位基因有可能導致 CRC發(fā)病年輕化［13］。在沙特地區(qū)CRC患者中攜帶MMP－2基因－1306 CC基因型的女性高于男性，是女性CRC患者的風險基因型，MMP－2的多態(tài)性具有性別差異［14］。在瑞典研究發(fā)現MMP－12基因－82AA基因型與散發(fā)性CRC的易感性相關［15］。

關于MMPs基因多態(tài)性與CRC遺傳易感性關系的研究較多但結果存在自相矛盾現象。造成差異的原因可能與不同地域和不同人群腫瘤的遺傳方式不同［16］。某個基因的某個單核苷酸位點多態(tài)性與腫瘤易感性之間的關系可能不足以在較小樣本中顯現出來。因此，可進一步加大研究樣本量，同時進行多基因多位點聯合檢測，建立CRC分子篩查的有效模式，及時發(fā)現易感人群并對其進行密切隨訪，進而提高CRC的早期檢出率。

3.2 MMPs表達與結直腸癌診斷 CRC是癌癥相關死亡的主要腫瘤之一，重要原因在于缺乏易于檢測的腫瘤特異性標志物。在CRC發(fā)現多種MMPs表達增強，如:MMP －2、MMP －3、MMP －7、MMP －9、MMP －13［17］。有研究發(fā)現MMP－1的活性能預測惡性腫瘤的未來發(fā)展進程，在原發(fā)灶和血清中發(fā)現MMP－1活化有助于CRC的臨床診斷［18］。另一研究檢測到MMP－2、MMP－7、MMP－9與 CRC患者術前血清 CEA水平表達呈正相關，三者表達的變化是CRC患者進展的有用指標［19］。Zhang等［20］經多因素回歸分析發(fā)現血清CEA、CA199、IL－8、TNF－α 和 MMP－7對區(qū)分大腸腺瘤和CRC有診斷價值。在MMP－9血清陽性的CRC患者中有85%癌組織MMP－9陽性表達，MMP－9血清檢出率較癌組織陽性檢出率高，血清檢測更靈敏［21］。CRC的發(fā)生發(fā)展與多種癌基因的激活和抑癌基因的失活有關，聯合檢查幾種相關標志物可望提高其早期檢出率，使CRC能早診斷早治療，進而改善患者生存質量。

3.3 MMPs與結直腸癌的治療 MMPs作為惡性腫瘤治療的腫瘤標志物或分子靶點，已有幾種以MMP為目標的抑制劑(MMPIs)進入Ⅲ期臨床試驗，試圖控制其合成、分泌、激活。經臨床前和臨床試驗大部分因無效和不良副作用而未能應用于臨床治療［22］。分析失敗原因主要有以下幾點:①臨床前預測動物模型的安全性和有效性定義不清;②對多種MMPs的生物學功能認識有限;③ MMPIs的選擇性差，由于MMPs的催化結構域之間的同源性，難以找到具有高度選擇性的蛋白酶作用點;④在健康志愿者中，藥物短期研究并不能預測在癌癥患者需要長期治療的藥物質量分數［23］。

另一方面，MMPs和TIMPs參與健康人組織重塑，甚至癌癥患者的正常和非癌組織。因此抑制或封鎖這些蛋白將會對癌癥患者的正常功能有影響。此外，大多數的CRC患者可能還伴有心血管、肝或內分泌疾病，這也可能影響MMPIs的治療［24］。針對某些MMPs的新一代選擇性抑制劑或單克隆抗體具有高度特異性，是很有希望的研究領域。新的抑制劑如肽阻滯外位點介導的細胞表面相互作用和(或)功能阻滯性抗MMP抗體［25］。此外，考慮到腫瘤進展多個分子的高度復雜性，MMPIs與常規(guī)化療或分子靶向藥物的組合也可能增加腫瘤治療的有效性［22］。

3.4 MMPs的表達水平與結直腸癌的預后 MMPs參與腫瘤的浸潤和轉移，其表達與CRC預后密切相關。有份包含1 919例CRC患者的Meta分析顯示MMP－2的過度表達與CRC患者較差的整體預后和無進展生存期相關［26］。另一有2 390例CRC患者的Meta分析提示MMP－9超表達也與CRC患者較差的整體預后和無進展生存期相關［27］。Chu等［28］Kaplan－Meier存活曲線分析顯示MMP－9陽性CRC患者較陰性者生存期更短，經年齡、性別、腫瘤部位、分化程度和分期校正后的多變量分析證實MMP－9的表達是獨立的預后不良指標。Langers等［29］研究顯示在距離腫瘤組織5～10 cm內的黏膜有MMP－9和MMP－2表達的CRC患者5年生存率更低。黃真真等［30］也發(fā)現CRC患者腫瘤細胞中MMP－9高表達、基質細胞中MMP－9低表達會增加患者的死亡率，認為MMP－9的表達可作為預測患者生存期的重要指標。也有研究指出MMP－7和TIMP－1的高術前血漿水平是獨立的不利預后因素，單因素分析提示血漿 MMP－7≥7.8 ng/mg protein是 CRC 患者不利的預后因素［31］。張麗萍等［32］發(fā)現MMP－11在CRC的表達與組織學分化、淋巴結轉移、浸潤深度和臨床分期有關，MMP－11陽性者5年生存率明顯低于陰性患者，MMP－11也可作為預后指標。

4 結 語

MMPs是CRC進展的重要影響因素，特別是MMP－2和MMP－9，從CRC的易感性到診斷、治療、預后均有相關報道。其他MMPs成員在CRC的作用也是多方面的，但彼此間的級聯作用也不清楚。MMPIs作為抗癌藥物在臨床實踐中的失敗表明，我們對參與組織重塑的細胞和分子機理理解有限。因此積極開展結直腸癌的分子病理學研究對其防治有著重要的現實意義。

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