基质金属蛋白酶与乳腺癌

　　作者：李洪涛 李淑娟 作者单位：河北北方学院附属第一医院肿瘤外科，河北 张家口 075000

　　【关键词】 乳腺癌

　　乳腺癌是严重威胁女性健康的恶性肿瘤之一，肿瘤的浸润和转移是导致死亡的重要原因。乳腺癌的转移包括：肿瘤细胞从原发灶脱离，穿过基底膜及细胞外基质，诱导生成新生血管，穿入邻近淋巴管和血管，在新的基质中形成转移灶等诸多步骤交杂的过程，研究发现，在这一系列复杂的过程中，均有基质金属蛋酶(MMPs)的协同作用。

　　目前研究表明(MMPs)不仅与肿瘤的浸润和转移有关，在肿瘤的发生发展，诱导血管生成方面也有重要意义，本文就MMPs与乳腺癌的关系作一综述。

　　1 基质金属蛋白酶家族(MMPs)

　　1.1 MMPs的分类 基质金属蛋白酶一个Zn+依赖性内肽酶超家族，它们的主要功能是降解细胞外基质中的蛋白质。目前至少发现了28个家族成员(见附表1)。根据作用底物及结构的不同，MMPs通常分为4类：胶原酶，明胶酶，基质溶解素，膜型MMPs。胶原酶包括间质胶原酶(MMP-1)、粒细胞胶原酶(MMP-8)和胶原酶-3(MMP-13)，可裂解Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型胶原蛋白。其中MMP-1作用于Ⅲ型胶原蛋白，MMP-8降解Ⅰ型胶原蛋白，MMP-13降解Ⅱ型胶原蛋白;明胶酶，即Ⅳ型胶原酶，降解明胶和Ⅳ、Ⅴ、Ⅶ、Ⅸ和Ⅹ型胶原，降解部位是三维螺旋结构。这类有2个成员即明胶酶A(MMP-2)和明胶酶B( MMP-9)，通常认为这两种明胶酶有相同的底物，但有不同的生长因子受体。[1]如：MMP-2可释放纤维细胞生长因子受体-1的可溶性片断，而MMP-9无此功能;基质溶解素，包括：基质溶解素-1(MMP-3)、基质溶解素-2(MMP-10)、基质溶解素-3(MMP-11)、基质溶解素(MMP-7)。基质溶解素作用底物广泛，可降解基底膜中的多种成分。其底物包括：蛋白多糖、明胶、纤维连接蛋白、层粘连蛋白和Ⅳ型胶原的非螺旋结构。基质溶解素-3不溶解任何基质蛋白但可水解丝氨酸蛋白酶抑制剂;膜型MMPs，目前发现5个成员，可参与MMPs其他成员的激活和信号传递，膜型-1MMP 类似于明胶酶A，可降解ECM中多种成分[2]。

　　1.2 MMPs的生成与调控 目前大多数研究表明，MMPs多由非肿瘤细胞产生，如：纤维母细胞、巨噬细胞、中性粒细胞，由间质细胞进行表达，然后被吸附到肿瘤细胞表面。多数MMPs是以非活性的酶原形式分泌的，在分泌过程中被激活。纤维蛋白溶解酶、基质溶解素、胰蛋白酶、NaSCN、氧化型谷胱甘肽均可激活MMPs，MMPs之间也可互相激活。

　　MMPs的表达在不同水平受到调节：①转录水平的调节：IL-1、IL-2、EGF、PDGFα、TGFα、TNF、PKC、ras、src、c-fos、c-jun均能上调MMPs的表达，而TGFβ、干扰素γ、类固醇激素、类维生素A则下调MMPs的表达。②酶原合成分泌水平的调节③不同组织细胞对MMPs选择性表达调控。④酶原激活过程的调控。⑤MMPs组织抑制因子(TIMPs)的调控。

　　2 MMPs在乳腺癌中的作用

　　2.1 在肿瘤发生发展中的作用 普遍认为与乳腺癌发生有关的基因是c-癌基因，如：c-erbB-2、c-myc、ras、etc家族的部分成员、肿瘤抑制基因，如：p53和Rb基因[3]。目前研究表明，MMPs也在乳腺癌的发生发展中起重要作用。一些c-癌基因通过调节MMPs的表达而促进肿瘤的发生，Giunciuglio 等报道[4]，通过c-erbB-2、ras转染的MCF-10A乳腺癌细胞MMP-2表达增高，Kaya等报道通过etc,PEA-3转染的MCF-7细胞MMP-9表达增高[5]。

　　MMPs促进乳腺癌发生发展的证据如下：Sternlicht 等报道MMP-3高表达的转基因小鼠乳腺癌前期病变和恶性肿瘤的发生率增高[6];Masson等报道给裸鼠皮下注射转染的MCF-7癌细胞株并同时接种MMP-11乳腺癌发生率增高[7]。

　　MMPs促进肿瘤的发生和肿瘤细胞的生长的机制是：促进血管形成、刺激生长因子的释放并激活其受体、抑制生长抑制因子的活性。 表1 基质金属蛋白酶家族MMPs通过2个机制促进血管生成：降解血管上皮细胞浸润的阻碍物，释放促进血管生成的相关因子。MMP-2通过降解层粘连蛋白5而促进乳腺上皮的生长[8]，MMP-1、MMP-3可促进FGF的释放[9]。Kurizaki-T等报道通过检测人乳腺癌中MMPs的表达及几种内皮生长因子的含量发现MMP-2表达与VEGF间有明显相关性。MMP-9酶原表达与肿瘤血管密度增加相关[10]。需要指出的是，虽然有证据表明MMPs有促进血管生成的潜能，但这组蛋白酶又可以抑制这种功能，如：MMP-3、 MMP-7 、MMP-12可降解血纤维蛋白溶酶原，产生抗血管生成的物质[8]。

　　激活生长因子及受体：MMP-1、MMP-3可释放内皮细胞有丝分裂原相关FGF，MMP也可以释放内皮细胞有丝分裂原，Peschon等报道TACE(ADAM家族的一员)，可引起细胞释放转化生长因子α(TGF-α)、肿瘤坏死因子α(TNF-α)、和其他生长因子[9]。Dong 等报道MMPs抑制剂可减少细胞增殖与其释放转化生长因子的功能有关[11]。Levi 等报道MMP-2可以释放FGF受体-1的外部区域，从而调节FGF促进有丝分裂和血管生成的活性[1]。Masson等报道基质溶解素-3通过释放膜相关生长因子促进MCF-7细胞的生长[7]。降解生长抑制因子可促进细胞增殖，目前机制尚不清。

　　2.2 对肿瘤浸润和转移机制的影响 目前比较公认的MMPs促进乳腺癌浸润和转移的机制是降解细胞外基质、促进血管生成、和调节细胞粘附。

　　2.2.1 降解细胞外基质(ECM)ECM包括两个部分 基底膜和间质结缔组织，Ⅳ型胶原是基底膜的主要成分，还包括层粘连蛋白、蛋白多糖、entactin、osteonectin等。MMP-2和MMP-9主要降解基底膜的Ⅳ型胶原成分，这些MMPs在乳腺癌从原位癌发展为浸润性癌的过程中起重要作用。众多研究表明MMPs活性与肿瘤的侵袭能力关系密切：Zucker S等通过研究发现乳腺癌组织中MMP-2和MMP-9均有过度表达，并与癌转移密切相关[12]。范松青等[13]对66例原发性乳腺癌标本进行MMP-2mRNA、TIMP-2mRNA和MMP-2、MMP-9、TIMP-1、TIMP-2蛋白表达的测定结果发现：有淋巴结转移的乳腺癌中MMP-2、MMP-9蛋白表达显著高于无转移者，但TIMP-2mRNA、TIMP-1蛋白表达显著低于无转移者。其结论是MMP-2、MMP-9的过表达以及与TIMP-1、TIMP-2的表达失平衡在乳腺癌侵袭、转移过程中发挥重要作用。张弘等对42例乳腺癌标本进行MMP-2、MMP-9蛋白表达的测定，结果发现：浸润性乳腺癌组织 MMP-2、MMP-9的活性显著高于非浸润性乳腺癌，淋巴转移组MMP-2、MMP-9活性显著高于非淋巴转移组[14]。

　　2.2.2 促进血管生成 乳腺癌是一种血管依赖性疾病，新生血管对于直径超过2mm的肿瘤是必须的，促进血管生成的过程包括毛细血管周围局部基底膜的降解，内皮细胞在血管生成信号的引导下浸润周围基质，内皮细胞移行完成，内皮细胞构建三维结构形成新的管腔[15]。研究表明，新生血管不仅对于肿瘤的发生与发展是必不可少的，而且对于肿瘤的浸润和转移也起重要作用。何旭[16]等对49例乳腺癌标本进行MMP-2和间质微血管密度(MVD)检测，结果发现，MMP-2阳性组MVD均值高于MMP-2阴性组，MMP-2表达与MVD呈正相关。Yu Q等研究发现，MMP-2和MMP-9可以激活转化生长因子β，从而促进肿瘤新生血管的形成[17]。需要指出的是，虽然有证据表明MMPs有促进血管生成的潜能，但这组蛋白酶又可以抑制这种功能，如：MMP-3、 MMP-7 、MMP-12可降解纤维蛋白溶酶原，产生抗血管生成的物质[8]。

　　2.2.3 调节细胞粘附 肿瘤细胞之间以及肿瘤细胞与宿主细胞之间的粘附和脱离对于肿瘤的浸润和转移起重要作用。有研究表明，抗MMP-2抗体可显著增加A2058细胞对组织培养基片的粘附力。Ray 等[18]研究发现MMP-2与TIMP-2保持合适比例能使细胞粘附、脱离并在细胞外基质自由移动，从而具有最大的侵袭能力。

　　3 MMPs与乳腺癌预后的关系

　　乳腺癌的浸润和转移是预后不良的主要原因，近几年来，国内外学者对于MMPs与乳腺癌预后的关系进行了大量的研究。A Talvensaari-Mattila 等[19]对453例乳腺癌组织样本进行MMP-2检测，随访时间10年，结果发现MMP-2阳性表达者无病生存期和总生存期均缩短，MMP-2阴性者预后好，对于PR阴性的患者MMP-2阳性组10年生存率为58%，而MMP-2阴性组10年生存率为95%，MMP-2可以作为乳腺癌的独立预后因子。王晓东等[20]对93例女性乳腺癌组织样本进行MMP-2检测，中位随访时间76.77个月，结果发现 MMP-2阴性组5年生存率为100%。MMP-2阳性组中位生存时间为39个月，5年生存率为41.57%。阴性组中位生存时间为147个月，5年生存率为100%，两组间差异有显著性。袁莲香等[21]对50例乳腺癌组织样本进行MMP-2、MMP-9及TIMP-2检测，随访时间 2-17月，结果发现MMP-2的高表达与肿瘤的病理分级、淋巴结的转移及临床预后复发均呈明显的正相关，TIMP-2的高表达与病理分级，淋巴结转移及预后复发呈明显的负相关，MMP-9的表达却与临床因素无明显相关性。而范松青等[13]对66例原发性乳腺癌的检测结果是MMP-9蛋白表达与肿块大小、生存状况有显著性相关，MMP-9蛋白表达与临床分期存在正相关性，MMP-9蛋白表达的乳腺癌预后差。

　　目前对于MMPs与乳腺癌预后关系的研究虽然较多，但多为小样本、MMPs个别家族成员的检测，且结论不尽相同，相信在各国学者的共同努力下，不久的将来会有更明确的结论。综上所述，随着对基质金属蛋白酶与乳腺癌关系研究的不断深入，我们对于乳腺恶性肿瘤的发生发展、肿瘤的浸润转移将会有更加深入的了解。有助于临床工作中乳腺癌的早期发现和预防，复发监测以及对于高危复发转移人群采取适当干预措施延缓复发转移的发生。

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　　20 王晓东. 基质金属蛋白酶-2在乳腺癌中的表达及临床意义[J].中华普通外科杂志,2003, 18 (3):179-180

　　21 袁莲香. 乳腺癌组织MMP-2、MMP-9和TIMP-2蛋白表达与肿瘤的转移及预后[J].肿瘤,2002 ,22 (4): 294-296