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[摘要] 动脉粥样硬化斑块可使血管管腔狭窄，斑块稳定与否又可直接影响心脑血管临床疾病的发生。基质金属蛋白酶是降解细胞外基质成分的关键酶，对动脉粥样硬化斑块稳定性起重要作用。综合分析基质金属蛋白酶的结构、功能、活性调节以及与动脉粥样硬化斑块稳定性之间的关系，可为基础研究与临床研究提供有益信息。
[关键词] 动脉粥样硬化；基质金属蛋白酶；斑块稳定性
[中图分类号] R543.1+2 [文献标识码] A [文章编号] 2095-0616（2012）07-47-03
心脑血管疾病是当今威胁全球人类健康与生命的头号杀手，其发生率和死亡率已超过肿瘤性疾病而占居世界第一。动脉粥样硬化（atherosclerosis，AS）是引发冠心病的病理基础，而AS易损斑块的破裂是急性冠状动脉综合征（acute coronary syndrome, ACS）包括急性心肌梗死、心源性猝死、不稳定型心绞痛的主要原因。基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）是细胞外基质（ECM）代谢中的关键酶之一，与AS斑块的形成与破裂有密切联系。本研究重点介绍近年来基质金属蛋白酶与动脉粥样硬化及易损斑块间的关系。
1 MMPs的结构与功能
MMPs是一类金属依赖的酶原，该蛋白酶的活性受到锌离子的调控，生物学作用及其稳定性受到钙离子的调节[1]。所有的MMP家族成员都有一段相同的结构。一个信号肽紧跟着一个前肽区组成了一个三维空间结构，其中前肽区包含一个高度保守的半胱氨酸残基序列，对大多数MMP酶原的活化起重要作用。前肽区能够屏蔽催化区消化一些物质如胶原蛋白或弹性蛋白。MMP-2和MMP-9的催化区中有一段纤维样区域。另外还有一段血凝酶样区域将MMPs成员经细胞膜联系起来。
根据作用底物不同，将MMPs可分为六大亚类：A亚类：MMP-19、-26、-28；B亚类：MMP-11、-21、-23；C亚类：MMP-17、-25；D亚类：MMP-1、-3、-8、-10、-12、-13以及-27；E亚类：MMP-14、-15、-16、-24；F亚类：MMP-2、-7、-9和-20[2]。
胶原酶（collagenases）包括MMP-1、MMP-8、MMP-13，对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型胶原三级螺旋结构有初始分解功能。该酶的催化区与血凝酶样区域是其分解胶原的重要组成结构。MMP-1首先分解稳定、致密的三联纤维网状结构，使之断裂成胶原片段，MMP-2等才能进一步降解胶原片段，是启动胶原降解的唯一酶。MMP-8又称为多形核细胞胶原酶，分解能力强，是其他胶原的3倍多。MMP-8可调节细胞因子IL-1β、IL-8、TNF-α和T细胞膜蛋白CD2、4、8的表达，活化MMP-2、-3、-9，促进基质降解。
明胶酶（gelatinases）由MMP-2和MMP-9（明胶酶A和明胶酶B）组成，两者有相似的蛋白水解活性，可分解天然Ⅳ、Ⅴ、Ⅺ型胶原蛋白，层粘连蛋白和聚集蛋白聚糖核心蛋白。研究发现MMP-2分解位点与胶原酶的相同，可以分解Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型胶原，根据此特点可与MMP-9相区别。但MMP-2的溶胶原活性远低于MMP-1。
间质溶解素（stromelysins）有MMP-3、MMP-10、MMP-11。它们与胶原酶有相同的排序，但不能分解间质胶原。与MMP-11不同，MMP-3与MMP-10有相似的结构和底物特异性，且对细胞外基质成份的降解活性比MMP-11高。另外，MMP-11与其他基质降解酶不同，它以有活性的酶的形式释放，在细胞内被弗林蛋白酶活化。
MT-MMPs（membrane-type MMPs）包括MT1-MMP，MT2-MMP，MT3-MMP，MT4-MMP，MMP-17和MMP-25，结构与可溶性MMPs相似。在前肽和催化区域之间还包含一个短的氨基酸序列，进行细胞间的活化。除了MT4-MMP，其他MT-MMPs均能激活MMP-2酶原。在细胞表面，MT1-MMP可激活MMP-13酶原。
其他基质金属蛋白酶如MMP-7称为基质溶解因子（matrilysin）是一种硫酸软骨素蛋白多糖，没有血凝酶样结构，在MMPs家族中分子量最小。MMP-7主要表达于上皮细胞，基质细胞中不表达，对TIMPs的易感性相对较低。除能降解ECM成分外，MMP-7还能修饰细胞表面分子，如Fas配体、TNF-α（tumor necrosis factorα）前体、钙粘素Ｅ等[3]。MMP-12为22 KDa的金属弹性蛋白酶，最早发现于巨噬细胞，消化弹性蛋白。MMP-20主要存在于新生成的牙釉质中，消化牙釉蛋白。
细胞外基质（extracellular matrix，ECM）是存在于细胞间的动态网状结构，正常动脉壁与动脉粥样硬化损伤处的平滑肌细胞均可分泌多种细胞外基质。ECM对细胞的迁移、分化、增殖等生理过程和炎症、肿瘤浸润、转移、血管生成等病理过程发挥重要作用。在动脉粥样硬化易损斑块中，Ⅰ型、Ⅲ型、Ⅳ型、Ⅴ型、Ⅷ型胶原蛋白（collagen）和弹性蛋白（elastin）曾现出高表达状态。在参与ECM的降解的六大酶系中，MMPs被认为是最重要的一类。
2 MMPs活性的调节
MMPs的活性调节可从其基因调节、酶原激活、抑制物调节几个方面加以阐述。
2.1 MMPs的基因调节
在MMPs酶原合成阶段中，生长因子、细胞因子和激素等因素均会影响MMPs mRNA的转录水平。肿瘤坏死因子α（TNF-α）、干扰素β（IFN-β）、巨噬细胞集落刺激因子、血小板衍生生长因子（PDGF）等促进MMPs mRNA的转录；而转化生长因子β（TGF-β）、地塞米松、类固醇（包括糖皮质激素）等抑制MMPs mRNA的转录。Benbow等[4]证实，MMPs基因启动子含有转录因子复合物活化结合蛋白-1（AP-l）的结合位点——一个特定的顺式作用元件即佛波醇酷反应元件（TRE），一些促进AP-1表达的因素如PKC、EGF、PDGF、IL-1等均可增强MMPs mRNA转录。胰岛素通过影响AP-1的结合从而刺激MMP-12的表达[5]。有研究表明，在VSMC中AngⅡ通过AT1和AT2促进了NF-κB核因子的转化，增加了MMP-9和AT1的表达。高同型半胱氨酸能通过线粒体介导的Akt/NF-kappaB信号通路二氧化锰超氧化歧化物的间接活化作用增强MMP-2的表达。MMP-2 mRNA水平也受缺氧时间长短的调节，内皮细胞短暂持续的缺氧（6 h）可抑制MMP-2 mRNA的转录，而长时间缺氧（24 h）则起促进作用[6]。过度机械应激可促进MMP-1、-3、-9mRNA的转化，且MMP-3在24 h内持续高表达[7]。
另外，一些因子可抑制MMPs的表达。小檗碱可抑制MMP-9与细胞外基质金属蛋白酶诱导剂（EMMPRIN，又称CD147）的mRNA與蛋白水平[8]。依沙贝尔可降低炎症浸润，增加胶原蛋白并通过诱导COX-2/PGE的表达下调了PGE2依赖的金属蛋白酶[9]。在TNF刺激下，MMP-1、-3、-9的mRNA及蛋白量均上调，MMP-2 mRNA表达却下降，而MMP-7、13、14无影响。
翻译后MMPs活性受到过氧亚硝基（ONOO-）的调控。所有的MMPs的肽结构域中都含有PRCGVPD序列的S-谷胱甘肽，在ONOO-存在下，能够增强其蛋白水解活性。有研究表明，在抑制肽结构域的情况下,能活化MMP-1、-8。Viappiani等[10]还发现全长重组人MMP-2可被低浓度的ONOO-（0.3～10μM）)激活，而在高浓度（＞100μM）时，则抑制其活性。Sariahmetoglu等[11]用蛋白酶C磷酸化MMP-2，使其活性显著降低。
2.2 MMPs的酶原激活
MMPs是以无活性酶原形式分泌到ECM中。水解去除前肽区，暴露出Zn2+活性中心，激活后的MMPs才能降解ECM。MMPs主要生理活化剂是纤溶酶，可直接激活MMPs酶原。MMPs间可以逐级激活。如纤溶酶、组织蛋白酶G等作用下激活滑膜细胞分泌的MMP-3酶原，活化的MMP-3又可通过正反馈途径活化MMP-1前体生成MMP-1，顺序地活化MMP-9前体。MT-MMPs在丝氨酸蛋白酶（furin）作用下可被激活。而MT-MMPs主要激活MMP-2，MMP-2又可激活MMP-9。此外，肥大细胞分泌的类胰蛋白酶和糜蛋白酶，可激活MMPs酶原。其中，纤溶系统和Furin在MMPs酶原激活过程中起最主要作用。
2.3 MMPs的抑制物调节
MMPs的生理抑制物为组织特异性抑制剂（TIMPs）。所有TIMps分子都包含6个二硫键，1个三环状的N-末端区，以及1个交互作用的C-亚区。TIMPs通过N-末端半胱氨酸残基与活化酶的Zn2+活性中心相结合，其C-末端与MMPs的其他部位相结合，从而阻断了酶与底物结合，抑制其活化。MMPs与TIMPs按1∶1同时分泌。TIMP-l主要抑制MMP-1的活性，也可以抑制MMP-3、-9的活性；TIMP-2随MMP-2的表达而表达。TIMP-2与TIMP-1相比，仅有42%的氨基酸序列具有同源性，但对MMPs活性的抑制是相似的。TIMP-3与TIMP-1相比，只有37%的氨基酸具有序列同源性。TIMP-3仅存在于ECM，能与MMP-1、-2、-3、-9、-13结合。TIMP-4具有器官特异性，能抑制MMP-1、-3、-7、-9的活性。有报道称，在正常组织中，TIMPs与MMPs保持着动态平衡。而在AS斑块破裂处，MMPs的水平显著增加，TIMPs水平降低。由肝脏产生的巨球蛋白是一种非特异性蛋白酶抑制因子，能抑制 MMPs的活性。在循环中，MMP-9活性主要受α2巨球蛋白抑制，一旦与α2巨球蛋白结合，MMP-9就不能结合底物，并被迅速清除。
3 MMPs与AS斑块稳定性的关系
AS斑块纤维帽的主要成分是胶原纤维和平滑肌细胞。在AS的各个时期，都可以见到血管平滑肌细胞（VSMCs）的增生。内皮损伤能够诱导VSMCs分化，随着病变的进展，VSMCs迁移至内膜，形成斑块。与此同时，MMPs的表达及活性并增加，降解ECM，削弱纤维帽，使AS斑块不稳定而破裂，导致急性ACS疾病的发生。Lancelot等[12]证实，MMP-1、-2、-3、-7、-9可在人颈动脉斑块局部表达，其中MMP-3显著表达。在动物小鼠基因敲除载脂蛋白E模型中，由于缺乏MMP-9，AS斑块损害明显减少。在AMI、UA患者中，Chen F等[13]从病理学角度证明了MMP-9水平明显高于正常对照组。Inokubo等[14]在检测急性冠脉综合征（ACS）和正常对照组的外周血MMPs后发现，ACS患者的MMP-2、-9的水平均明显增高，也间接证实了MMPs与AS不稳定斑块的关系。因此，认为MMP-9在ACS的发病中起重要作用。N-乙酰半胱氨酸可以抑制ox-LDL、MMP-9、MMP-2水平，降低基质金属蛋白酶的mRNA表达，抑制动脉粥样硬化斑块的形成。MMP-1的表达及活性与冠心病的发生、发展密切相关。MMP-1在粥样硬化损伤处表达及活性增加，促进斑块破裂，还加速血小板的聚集，血栓形成。MMP-8降解I型胶原并与其分解片段共存于斑块“肩部”，使AS斑块的不稳定。CD40L刺激巨噬细胞促进MMP-1、-3、-9的表达，激活MMP-2，影响AS斑块。用免疫组化的方法检AS斑块局部单核-巨噬细胞，结果CD147、MMP-2、-9都有较高表达，siRNA沉默CD147后有效阻止了脂多糖诱导单核细胞表达MMP-9和MT1-MMP。
4 MMPs基因多态性与AS的關系
基因多态性是指自然发生的DNA序列中l个以上等位基因的变异，其在人群中的发生频率大于1%。MMPs 基因启动子区的单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism，SNPs）可能影响其基因的转录水平和蛋白质的表达。尽管大部分DNA多态性是无功能的，但有一定比例的DNA多态性在基因表达和蛋白编码的功能方面均可发挥等位基因特异的效应，因而在不同的生物学特征和疾病易感性方面存在潜在的个体差异。研究表明，MMPs基因多态性可能与多种肿瘤如肾细胞癌、乳腺癌、结直肠癌及动脉粥样硬化性疾病的易感性相关。此处，着重介绍MMP-9的基因多态性。
MM P-9 基因含13个外显子及12个内含子。外显子9中有48个残基组成的片段，其为MMP-9所独有。存在3个多态性位点：C-1562T（启动子）、R279Q（外显子）和CA-repeat多态。MMP-9-1562C/T多态位于启动子区转录起始点1562bp处，存在的Cytosine（C）被Thymidine（T）取代，为转录抑制因子的识别位点，此位点9bp序列GCGCAC/TGCC（-1567→-1559）是一个重要的调控元件区域，存在CC（无突变）、CT（突变杂合子）、TT（突变纯合子）三种基因型。该研究提示T等位基因比C等位基因有较高的活性，在TT、CT基因较CC基因型更高的MMP-9血浆浓度。MMP-9启动子-1562C/T基因多态性可能与ACS的发病相关，T型等位基因可能是冠心病患者遗传易感性的基因标志之一。Medley等[15]研究显示，携带MMP-9基因-1562T等位基因者，MMP-9蛋白表达较-1562C明显增高。C-T改变破坏了抑制因子的识别结合序列，从而显著增加了启动子的活性。Koh YS等[16]发现，急性心肌梗死患者较对照组具有明显的MMP-9基因1562C-T多态性（P=0.04)。并得出结论，MMP-9基因启动子区1562C-T多态性与AMI有较强的相关性。CA-repeat多态位于启动子区，CA序列重复次数的不同可影响与核蛋白的结合，从而影响该基因的转录水平。MMP-9启动子的-1562T和R279Q多态性可能与斑块稳定性相关，存在-1562T和279R等位基因的动脉粥样硬化斑块患者具有较高的斑块破裂的风险性。Tang等[17-18]研究认为，MMP-9基因启动子区-1562C/T基因多态性与动脉粥样硬化性疾病具有相关性，即该位点C→T后该结合区域的构型发生了变化，使基因与转录抑制蛋白结合的能力下降，从而转录抑制作用减弱，最终表现为启动子的活性增强，基因转录增强，MMP-9表达量增加，促进动脉粥样硬化的ECM降解、中膜平滑肌细胞增殖、炎性细胞浸润、斑块破裂等病理过程，加快了急性血管事件的发生。
5 展望
动脉粥样硬化斑块是由于多种危险因素诱导的血管内皮功能障碍和炎症反应相互作用引起的一个动态的、进展性的病变过程。MMPs对AS斑块局部的调控包括基因转录翻译、酶原激活、激活后的调节以及基因多态性的影响，在动脉粥样硬化进展及斑块破裂的过程中发挥重要作用。抑制MMPs成为增强AS斑块稳定性的有效途径。目前，对AS的发病机制以及易损斑块稳定性的研究取得了较大的进展，但斑块稳定性的许多病理生理学机制还没有完全阐明，在斑块破裂的防治方面也还缺乏更为有效的措施。因此，加强AS斑块稳定性的基础和临床研究，对于降低ACS发生具有十分重要的意义。
[參考文献]
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（收稿日期：2012-03-07）
[关键词] 动脉粥样硬化；基质金属蛋白酶；斑块稳定性
[中图分类号] R543.1+2 [文献标识码] A [文章编号] 2095-0616（2012）07-47-03
心脑血管疾病是当今威胁全球人类健康与生命的头号杀手，其发生率和死亡率已超过肿瘤性疾病而占居世界第一。动脉粥样硬化（atherosclerosis，AS）是引发冠心病的病理基础，而AS易损斑块的破裂是急性冠状动脉综合征（acute coronary syndrome, ACS）包括急性心肌梗死、心源性猝死、不稳定型心绞痛的主要原因。基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）是细胞外基质（ECM）代谢中的关键酶之一，与AS斑块的形成与破裂有密切联系。本研究重点介绍近年来基质金属蛋白酶与动脉粥样硬化及易损斑块间的关系。
1 MMPs的结构与功能
MMPs是一类金属依赖的酶原，该蛋白酶的活性受到锌离子的调控，生物学作用及其稳定性受到钙离子的调节[1]。所有的MMP家族成员都有一段相同的结构。一个信号肽紧跟着一个前肽区组成了一个三维空间结构，其中前肽区包含一个高度保守的半胱氨酸残基序列，对大多数MMP酶原的活化起重要作用。前肽区能够屏蔽催化区消化一些物质如胶原蛋白或弹性蛋白。MMP-2和MMP-9的催化区中有一段纤维样区域。另外还有一段血凝酶样区域将MMPs成员经细胞膜联系起来。
根据作用底物不同，将MMPs可分为六大亚类：A亚类：MMP-19、-26、-28；B亚类：MMP-11、-21、-23；C亚类：MMP-17、-25；D亚类：MMP-1、-3、-8、-10、-12、-13以及-27；E亚类：MMP-14、-15、-16、-24；F亚类：MMP-2、-7、-9和-20[2]。
胶原酶（collagenases）包括MMP-1、MMP-8、MMP-13，对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型胶原三级螺旋结构有初始分解功能。该酶的催化区与血凝酶样区域是其分解胶原的重要组成结构。MMP-1首先分解稳定、致密的三联纤维网状结构，使之断裂成胶原片段，MMP-2等才能进一步降解胶原片段，是启动胶原降解的唯一酶。MMP-8又称为多形核细胞胶原酶，分解能力强，是其他胶原的3倍多。MMP-8可调节细胞因子IL-1β、IL-8、TNF-α和T细胞膜蛋白CD2、4、8的表达，活化MMP-2、-3、-9，促进基质降解。
明胶酶（gelatinases）由MMP-2和MMP-9（明胶酶A和明胶酶B）组成，两者有相似的蛋白水解活性，可分解天然Ⅳ、Ⅴ、Ⅺ型胶原蛋白，层粘连蛋白和聚集蛋白聚糖核心蛋白。研究发现MMP-2分解位点与胶原酶的相同，可以分解Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型胶原，根据此特点可与MMP-9相区别。但MMP-2的溶胶原活性远低于MMP-1。
间质溶解素（stromelysins）有MMP-3、MMP-10、MMP-11。它们与胶原酶有相同的排序，但不能分解间质胶原。与MMP-11不同，MMP-3与MMP-10有相似的结构和底物特异性，且对细胞外基质成份的降解活性比MMP-11高。另外，MMP-11与其他基质降解酶不同，它以有活性的酶的形式释放，在细胞内被弗林蛋白酶活化。
MT-MMPs（membrane-type MMPs）包括MT1-MMP，MT2-MMP，MT3-MMP，MT4-MMP，MMP-17和MMP-25，结构与可溶性MMPs相似。在前肽和催化区域之间还包含一个短的氨基酸序列，进行细胞间的活化。除了MT4-MMP，其他MT-MMPs均能激活MMP-2酶原。在细胞表面，MT1-MMP可激活MMP-13酶原。
其他基质金属蛋白酶如MMP-7称为基质溶解因子（matrilysin）是一种硫酸软骨素蛋白多糖，没有血凝酶样结构，在MMPs家族中分子量最小。MMP-7主要表达于上皮细胞，基质细胞中不表达，对TIMPs的易感性相对较低。除能降解ECM成分外，MMP-7还能修饰细胞表面分子，如Fas配体、TNF-α（tumor necrosis factorα）前体、钙粘素Ｅ等[3]。MMP-12为22 KDa的金属弹性蛋白酶，最早发现于巨噬细胞，消化弹性蛋白。MMP-20主要存在于新生成的牙釉质中，消化牙釉蛋白。
细胞外基质（extracellular matrix，ECM）是存在于细胞间的动态网状结构，正常动脉壁与动脉粥样硬化损伤处的平滑肌细胞均可分泌多种细胞外基质。ECM对细胞的迁移、分化、增殖等生理过程和炎症、肿瘤浸润、转移、血管生成等病理过程发挥重要作用。在动脉粥样硬化易损斑块中，Ⅰ型、Ⅲ型、Ⅳ型、Ⅴ型、Ⅷ型胶原蛋白（collagen）和弹性蛋白（elastin）曾现出高表达状态。在参与ECM的降解的六大酶系中，MMPs被认为是最重要的一类。
2 MMPs活性的调节
MMPs的活性调节可从其基因调节、酶原激活、抑制物调节几个方面加以阐述。
2.1 MMPs的基因调节
在MMPs酶原合成阶段中，生长因子、细胞因子和激素等因素均会影响MMPs mRNA的转录水平。肿瘤坏死因子α（TNF-α）、干扰素β（IFN-β）、巨噬细胞集落刺激因子、血小板衍生生长因子（PDGF）等促进MMPs mRNA的转录；而转化生长因子β（TGF-β）、地塞米松、类固醇（包括糖皮质激素）等抑制MMPs mRNA的转录。Benbow等[4]证实，MMPs基因启动子含有转录因子复合物活化结合蛋白-1（AP-l）的结合位点——一个特定的顺式作用元件即佛波醇酷反应元件（TRE），一些促进AP-1表达的因素如PKC、EGF、PDGF、IL-1等均可增强MMPs mRNA转录。胰岛素通过影响AP-1的结合从而刺激MMP-12的表达[5]。有研究表明，在VSMC中AngⅡ通过AT1和AT2促进了NF-κB核因子的转化，增加了MMP-9和AT1的表达。高同型半胱氨酸能通过线粒体介导的Akt/NF-kappaB信号通路二氧化锰超氧化歧化物的间接活化作用增强MMP-2的表达。MMP-2 mRNA水平也受缺氧时间长短的调节，内皮细胞短暂持续的缺氧（6 h）可抑制MMP-2 mRNA的转录，而长时间缺氧（24 h）则起促进作用[6]。过度机械应激可促进MMP-1、-3、-9mRNA的转化，且MMP-3在24 h内持续高表达[7]。
另外，一些因子可抑制MMPs的表达。小檗碱可抑制MMP-9与细胞外基质金属蛋白酶诱导剂（EMMPRIN，又称CD147）的mRNA與蛋白水平[8]。依沙贝尔可降低炎症浸润，增加胶原蛋白并通过诱导COX-2/PGE的表达下调了PGE2依赖的金属蛋白酶[9]。在TNF刺激下，MMP-1、-3、-9的mRNA及蛋白量均上调，MMP-2 mRNA表达却下降，而MMP-7、13、14无影响。
翻译后MMPs活性受到过氧亚硝基（ONOO-）的调控。所有的MMPs的肽结构域中都含有PRCGVPD序列的S-谷胱甘肽，在ONOO-存在下，能够增强其蛋白水解活性。有研究表明，在抑制肽结构域的情况下,能活化MMP-1、-8。Viappiani等[10]还发现全长重组人MMP-2可被低浓度的ONOO-（0.3～10μM）)激活，而在高浓度（＞100μM）时，则抑制其活性。Sariahmetoglu等[11]用蛋白酶C磷酸化MMP-2，使其活性显著降低。
2.2 MMPs的酶原激活
MMPs是以无活性酶原形式分泌到ECM中。水解去除前肽区，暴露出Zn2+活性中心，激活后的MMPs才能降解ECM。MMPs主要生理活化剂是纤溶酶，可直接激活MMPs酶原。MMPs间可以逐级激活。如纤溶酶、组织蛋白酶G等作用下激活滑膜细胞分泌的MMP-3酶原，活化的MMP-3又可通过正反馈途径活化MMP-1前体生成MMP-1，顺序地活化MMP-9前体。MT-MMPs在丝氨酸蛋白酶（furin）作用下可被激活。而MT-MMPs主要激活MMP-2，MMP-2又可激活MMP-9。此外，肥大细胞分泌的类胰蛋白酶和糜蛋白酶，可激活MMPs酶原。其中，纤溶系统和Furin在MMPs酶原激活过程中起最主要作用。
2.3 MMPs的抑制物调节
MMPs的生理抑制物为组织特异性抑制剂（TIMPs）。所有TIMps分子都包含6个二硫键，1个三环状的N-末端区，以及1个交互作用的C-亚区。TIMPs通过N-末端半胱氨酸残基与活化酶的Zn2+活性中心相结合，其C-末端与MMPs的其他部位相结合，从而阻断了酶与底物结合，抑制其活化。MMPs与TIMPs按1∶1同时分泌。TIMP-l主要抑制MMP-1的活性，也可以抑制MMP-3、-9的活性；TIMP-2随MMP-2的表达而表达。TIMP-2与TIMP-1相比，仅有42%的氨基酸序列具有同源性，但对MMPs活性的抑制是相似的。TIMP-3与TIMP-1相比，只有37%的氨基酸具有序列同源性。TIMP-3仅存在于ECM，能与MMP-1、-2、-3、-9、-13结合。TIMP-4具有器官特异性，能抑制MMP-1、-3、-7、-9的活性。有报道称，在正常组织中，TIMPs与MMPs保持着动态平衡。而在AS斑块破裂处，MMPs的水平显著增加，TIMPs水平降低。由肝脏产生的巨球蛋白是一种非特异性蛋白酶抑制因子，能抑制 MMPs的活性。在循环中，MMP-9活性主要受α2巨球蛋白抑制，一旦与α2巨球蛋白结合，MMP-9就不能结合底物，并被迅速清除。
3 MMPs与AS斑块稳定性的关系
AS斑块纤维帽的主要成分是胶原纤维和平滑肌细胞。在AS的各个时期，都可以见到血管平滑肌细胞（VSMCs）的增生。内皮损伤能够诱导VSMCs分化，随着病变的进展，VSMCs迁移至内膜，形成斑块。与此同时，MMPs的表达及活性并增加，降解ECM，削弱纤维帽，使AS斑块不稳定而破裂，导致急性ACS疾病的发生。Lancelot等[12]证实，MMP-1、-2、-3、-7、-9可在人颈动脉斑块局部表达，其中MMP-3显著表达。在动物小鼠基因敲除载脂蛋白E模型中，由于缺乏MMP-9，AS斑块损害明显减少。在AMI、UA患者中，Chen F等[13]从病理学角度证明了MMP-9水平明显高于正常对照组。Inokubo等[14]在检测急性冠脉综合征（ACS）和正常对照组的外周血MMPs后发现，ACS患者的MMP-2、-9的水平均明显增高，也间接证实了MMPs与AS不稳定斑块的关系。因此，认为MMP-9在ACS的发病中起重要作用。N-乙酰半胱氨酸可以抑制ox-LDL、MMP-9、MMP-2水平，降低基质金属蛋白酶的mRNA表达，抑制动脉粥样硬化斑块的形成。MMP-1的表达及活性与冠心病的发生、发展密切相关。MMP-1在粥样硬化损伤处表达及活性增加，促进斑块破裂，还加速血小板的聚集，血栓形成。MMP-8降解I型胶原并与其分解片段共存于斑块“肩部”，使AS斑块的不稳定。CD40L刺激巨噬细胞促进MMP-1、-3、-9的表达，激活MMP-2，影响AS斑块。用免疫组化的方法检AS斑块局部单核-巨噬细胞，结果CD147、MMP-2、-9都有较高表达，siRNA沉默CD147后有效阻止了脂多糖诱导单核细胞表达MMP-9和MT1-MMP。
4 MMPs基因多态性与AS的關系
基因多态性是指自然发生的DNA序列中l个以上等位基因的变异，其在人群中的发生频率大于1%。MMPs 基因启动子区的单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism，SNPs）可能影响其基因的转录水平和蛋白质的表达。尽管大部分DNA多态性是无功能的，但有一定比例的DNA多态性在基因表达和蛋白编码的功能方面均可发挥等位基因特异的效应，因而在不同的生物学特征和疾病易感性方面存在潜在的个体差异。研究表明，MMPs基因多态性可能与多种肿瘤如肾细胞癌、乳腺癌、结直肠癌及动脉粥样硬化性疾病的易感性相关。此处，着重介绍MMP-9的基因多态性。
MM P-9 基因含13个外显子及12个内含子。外显子9中有48个残基组成的片段，其为MMP-9所独有。存在3个多态性位点：C-1562T（启动子）、R279Q（外显子）和CA-repeat多态。MMP-9-1562C/T多态位于启动子区转录起始点1562bp处，存在的Cytosine（C）被Thymidine（T）取代，为转录抑制因子的识别位点，此位点9bp序列GCGCAC/TGCC（-1567→-1559）是一个重要的调控元件区域，存在CC（无突变）、CT（突变杂合子）、TT（突变纯合子）三种基因型。该研究提示T等位基因比C等位基因有较高的活性，在TT、CT基因较CC基因型更高的MMP-9血浆浓度。MMP-9启动子-1562C/T基因多态性可能与ACS的发病相关，T型等位基因可能是冠心病患者遗传易感性的基因标志之一。Medley等[15]研究显示，携带MMP-9基因-1562T等位基因者，MMP-9蛋白表达较-1562C明显增高。C-T改变破坏了抑制因子的识别结合序列，从而显著增加了启动子的活性。Koh YS等[16]发现，急性心肌梗死患者较对照组具有明显的MMP-9基因1562C-T多态性（P=0.04)。并得出结论，MMP-9基因启动子区1562C-T多态性与AMI有较强的相关性。CA-repeat多态位于启动子区，CA序列重复次数的不同可影响与核蛋白的结合，从而影响该基因的转录水平。MMP-9启动子的-1562T和R279Q多态性可能与斑块稳定性相关，存在-1562T和279R等位基因的动脉粥样硬化斑块患者具有较高的斑块破裂的风险性。Tang等[17-18]研究认为，MMP-9基因启动子区-1562C/T基因多态性与动脉粥样硬化性疾病具有相关性，即该位点C→T后该结合区域的构型发生了变化，使基因与转录抑制蛋白结合的能力下降，从而转录抑制作用减弱，最终表现为启动子的活性增强，基因转录增强，MMP-9表达量增加，促进动脉粥样硬化的ECM降解、中膜平滑肌细胞增殖、炎性细胞浸润、斑块破裂等病理过程，加快了急性血管事件的发生。
5 展望
动脉粥样硬化斑块是由于多种危险因素诱导的血管内皮功能障碍和炎症反应相互作用引起的一个动态的、进展性的病变过程。MMPs对AS斑块局部的调控包括基因转录翻译、酶原激活、激活后的调节以及基因多态性的影响，在动脉粥样硬化进展及斑块破裂的过程中发挥重要作用。抑制MMPs成为增强AS斑块稳定性的有效途径。目前，对AS的发病机制以及易损斑块稳定性的研究取得了较大的进展，但斑块稳定性的许多病理生理学机制还没有完全阐明，在斑块破裂的防治方面也还缺乏更为有效的措施。因此，加强AS斑块稳定性的基础和临床研究，对于降低ACS发生具有十分重要的意义。
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（收稿日期：2012-03-07）