MMP-7与肺纤维化

　　特发性肺纤维化(Idiopathicpulmonaryfibrosis，IPF)是一种发病原因不明，发病机制不清，病理表现为普通型间质性肺炎(usualinterstitialpneumonia,UIP)的进行性发展的致死性疾病。随着细胞生物学及分子生物学的发展，认为肺纤维化发病机制的共同特征可能是体内细胞外基质(extracellularmatrix,ECM)的合成和降解的代谢失衡，即ECM过多的沉积在肺组织内并逐渐演变成为肺间质纤维化。基质金属蛋白酶(matrixmetalloproteinases,MMPs)是ZnZ‘依赖性内肤酶，能降解细胞外基质。基质金属蛋白酶-7(matrixmetalloproteinase7,MMP-7，是基质金属蛋白酶家族中最小成员之一，由于缺乏与基质金属蛋白酶组织抑制剂(tissueinhibitorofmetall-oproteinases,TIMPs)相互作用的区域，而有别于其他基质金属蛋白酶。MMP-7在多种肺部疾病中起着重要作用，在肺癌中报道较多，但在肺纤维化国外报道较多，国内报道较少再此我们就基质金属蛋白酶一7的结构、调节及其在肺纤维化中的作用进行阐述。　　一、MMP-7基本结构及基因表达　　MMP-7又称matrilysin基因，其基因定位于11q-22q，分子量28IiD,DNA长1.6kb，编码267个氨基酸，C一末端缺乏前蛋白转化酶识别序列RX(R/K)R、连接子LKl,II型纤维连接蛋白基序FN2、血红素蛋白结合域HPX等结构域「1蛋，而具有广泛的底物特异性，主要是降解弹性蛋白、层茹蛋白、纤维结合蛋白、W型胶原等多种构成细胞外基质和基底膜的重要成分，也能分离各种细胞外非基质成分生物活性因子，如Fas、肿瘤坏死因子、胰岛素样生长因子连接蛋白，胰岛素样生长因子连接蛋白一5等。MMP-7具有3个共同的结构域，包括①N一末端的信号肤结构域，其主要作用是连接MMP-7分子与内质网;②前肮区，主要作用是保持酶原稳定，内含有保守的Pro-Arg-Cys-Val/Asp-Pro-Asp-PRCG/NPD)序列，该区域内的半胧氨酸和锌离子结合使MMP-7处于无活性状态;③催化活性区，此区域有2个锌离子结合区和至少1个钙离子结合区，2个锌离子结合区性区，此区域有2个锌离子结合区和至少1个钙离子结合区，2个锌离子结合区中一个为催化性锌离子，位于活性中心内，涉及MMP-7的催化过程，另一个为结构锌离子，该区域中含有一段十分保守的氨基酸序列可以与酶活性中心的锌离子结合而形成配位键，从而对酶的活性起重要作用。MMP-7基因启动子位于基因的一端侧翼区，DNA序列为5'-TGAGTCA，活化位点位于一61一67处。MMP-7的表达受Et、和AP-1转录因子调控。Ets和AP-1通过结合基因启动子的同源位置协同激活MMP-7的转录，而引起MMP-7的基因表达研究表明，MMP-7基因启动子自然序列改变可以导致不同个体MMP-7表达改变，导致疾病发生.　　二、MMP-7的活化　　MMP-7在细胞内以无活性酶原形式合成储存并分泌，只有其前肤区被蛋白水解酶水解，其蛋白3级结构构象发生改变，使得锌原子容易接近水分子和其作用的底物，MMP-7酶才能被激活’研究发现激活后的MMP-7具有广泛的蛋白水解活性且能活化其他MMP、成员，如MMP-2,MMP-9aSeit-ar。等通过免疫组化及免疫印迹实验发现在IPF中前酶一基质溶解素(proMMP-7)白勺活化，并且在交联梭甲基转膜中被证实。CD151为四跨膜超家族蛋白的成员之一，与proMMP-7共同定位于增生的肺泡上皮细胞和巨噬细胞，且活化的MMP-7在这些细胞中均被染色，从而推测proMMP-7的活化与CD151有关。　　三、MMP-7与特发性肺纤维化　　肺间质纤维化的形成是许多慢性肺疾病的结局，这些慢性肺疾病无论何种起因，其共同的病理特点是长期慢性肺部炎症导致肺泡持续性损伤，细胞外基质的破坏与修复反复进行。ECM增多是纤维化的重要改变。当肺内ECM的合成和降解动态平衡破坏，ECM与MMPs的失衡或MMPs与TIMP的失衡导致ECM的异常增多，从而引起肺纤维化和肺泡结构的重建。研究表明MMP、在两个阶段参与纤维化的形成:　　(1)在损伤阶段降解基底膜和细胞外基质成分;(2)在代偿性修复阶段，MMPs产生和活化异常以及MMPs/TIMP、的失衡均可引起异常的组织重塑。　　1.MMP-7促进细胞移行MMP-7可促进中性粒细胞通过裂解趋化因子相连接的多配体聚糖-1而迁移到肺内，并推测在特发性肺间质纤维化患者中趋化因子的过多表达及过分活化可能诱导中性粒细胞进人肺泡壁，促进细胞移行，而在急性加重期最为明显。　　2.MMR7促进细胞增殖M'VIP-7和细胞表面相应受体结合或是MMP-7溶解ECNI(包括W型胶原蛋白)后产生的一些细胞因子和细胞表面相应的受体结合，通过相关的信号传导激活启动子，导致细胞的增殖。Hashimot等的实验表明:　　MMP-7叮以割断VEGF165-CTGF(结缔组织生长因子)形成VEGF片段.该片段与血管内皮细胞的VEGF2R结合，将信息传递给钙一粘附素，后者的细胞质尾段与细胞内的R_连环素(p-catenin)发生作用，通过Ras路径激活血管内皮细胞分裂和增生相关的基因.从而引起血管内皮细胞增殖83.MMP-7在肺纤维化中的表达有研究应用ELISA法测定47例IPF患者血清、血浆、肺泡灌洗液及肺组织基质金属蛋白酶一I(matrixmetalloproteinase-I，MDMP-1)与bIMP-7较正常对照组明显增高。在敲除MMP-7的大鼠中，博来霉素致肺纤维化的程度减弱t}oJ。而在正常肺组织中，MMP-7的表达水平是很低的，提示MMP-7与肺纤维化有关。　　4.MMP-7与其他因子相互作用研究表明，MMPs和TIAMPs与细胞因子、生长因子之间相互制约与激活，通过对ECM的降解连接了炎症细胞与结构细胞之间的信息交流，介导了肺泡炎症与肺间质纤维化的进程’1。MMP-7参与宿主自身的防御，促使迅速释放肿瘤坏死因子一。(tumornecrosisfactor-a,TNF一。)，启动间质广泛炎症反应，同时分裂Fast呈溶解状态’2。转化生长因子书(transfor-minggrowthfactorbeta,TGF-因是一类多功能的多肪类生长因子，可以影响多种细胞的增殖与分化、EMC的产生、血管的生成、细胞凋亡及机体免疫调节等功能，与多种人类疾病相关，尤其在肺纤维化中，被认为是重要的促纤维化因子，能刺激成纤维细胞增硝，促进胶原合成，减少ECM的降解。TGF-田作为上游蛋白，可能通过中介分子(如血管内皮生长因子、Fas等)进行介导MMP-7的高表达进而裂解胶原、改变胶原的结构以及细胞间的亲合力，参与ECM的降解〔n7oMMP-7是一种对多种胰岛素样生长因子结合蛋白有降解作用的蛋白酶，能调控结合蛋白的功能及生物利用度1147。骨桥蛋白是一种分泌型磷酸化糖蛋白，在IPF中，骨桥蛋白与MMP-7共同定位于肺泡上皮细胞，利用弱键统计模型微点阵数据显示骨桥蛋白与MMP-7间具有明显的相互作用。　　四、MMP-7抑制剂的应用　　TIMPs是MMPs的内源性抑制剂，目前发现四种，包括TIMPs1-4，其中TIMP-I是主要的NIMP-7内源性抑制剂,但由于内源性抑制剂生物功能的多样性和系统蛋白给药技术上的困难，因而临床应用有限，同时促进了合成型抑制剂的快速发展。来源于天然产物的MMPs抑制剂表没食子酸儿茶素没食子酸酩(Epi-gallocatechin-3-gallate,EGCG)，是天然产物MMPs抑制剂之一，研究表明EGCG对MMP-7有明显、有效的抑制活性‘7。a-2巨球蛋白是MMP-7的非特异性抑制剂，相对分子质量高达7.50x105,a-2巨球蛋白与D}IMP-7分子结合形成a-2巨球蛋白一MMP-7复合物，然后通过受体介导的内吞作用不可逆的把MNIP-7从循环中清除A7，但由于其相对分子质量大降低了其组织穿透力，限制了其作为抑制剂的效率L}9J。Akir。等应用透射电子显微术研究小鼠时揭示膜联蛋白酶调节因子RECK形成一个独特的牛铃状的二聚体，竞争性的发挥抑制MMP-7介导的纤维结合蛋白的降解。　　五、展望　　特发性肺纤维化已成为严重威胁人类健康与生命的疾病之一。近年来有逐渐增多趋势，缺乏有效治疗手段，死亡率高于一些癌症。深人研究MMP-7在IPF发生及发展中的作用对于诊断及治疗均有意义。有研究通过敲除MMP-7的肺纤维化小鼠或通过特异性抑制剂抑制肺纤维化小鼠模型中的某一信号通路时，发现肺纤维化程度减轻.死亡率降低。这为临床上治疗特发性肺纤维化提供新思路，相信随着对特发性肺纤维化的深人研究，特发性肺纤维化的有效治疗将会得到进一步提高。

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