M M P s T I M P s 、T G F 一1 3 、细胞外基质与血管瘤湖北华中科技大学同济医学院附属协和医院整形外科( 4 3 0 0 0 0 ) 陈阳阳王玉容目前有关婴幼儿皮肤血管瘤的病因和发病机制尚未完全阐明，某些细胞因子如转化生长因子8 ( T G F -B ) 可促进问质细胞细胞外基质合成和分泌，并通过降低基质降解酶的合成，促进基质降解酶抑制物的产生而抑制已合成的细胞外基质的降解等，参与血管瘤的发生和发展。笔者就基质金属蛋白酶、组织型金属蛋白酶抑制剂、转化生长因子B 、细胞外基质与血管瘤之间的关系作一简单的综述。1I o t P s 的生物学特性基质金属蛋白酶( m a t r i xm e t a l l o p r o t e i n a s e ，删P s ) 是一类分解细胞外基质组分，具有高度同源，催化活性依赖于锌离子的蛋白水解酶家族，它们以酶原的形式分泌到胞外基质中，并且在适当的时候被裂解激活。从细胞增值，细胞分化和细胞外基质的重建，到血管新生和细胞迁移，金属蛋白酶都在发挥重要作用，而这些事件在血管瘤形成过程中是经常发生的。因为M M P s 能够降解基膜的所有组成成分，而这些成分是浸润细胞必须穿过的，所以它们在细胞外侵入和转移过程中发挥重要作用。目前已明确的人类M M P s 已有2 0余种，他们各自能降解E C M 中的一种或几种蛋白质，有的还可以降解某些非蛋白质。根据其结构和作用的底物的不同，M M P s 可分为四个亚类：明胶酶类( 包括M M P 一2 ，M M P - 9 ) ；胶原酶类( M M P l ，M M P 一8 ，M M P 一1 3 ，脚P - 1 8 ) ；基质溶素( M 胛- 3 ，砌i P - 7 ，M 肝一1 0 ) ；模型M M P s ( M T _ 埘P ，M M P 一1 4 1 7 ) ，其中M T - M M P 含有一个跨膜区，可在细胞表面固定蛋白酶，具有激发M M P 一2 酶原和降解E C M 成分的双重功效。各个M M P 之间的氨基酸序列具有一些同源序列，形成几个共同的调节区域：活性前区，多为8 0 个氨基酸的片段，有些还含有一个p r c 段，具有信号肽作用，该区主要是保持酶的稳定性，当它被外源酶切断后，酶被激活。催化基团，约1 7 0 个氨基酸，相当保守为H E X G H ，也是锌离子的结合部位。与细胞外基质蛋白同源序列区域，如M M P - 2 和M M P - 9 有一个与胶原结合z n 的相似序列，常插入酶的活性基团中。c 一末端区，主要为血红素结合蛋白序列或与玻璃结合蛋白序列，其意义尚不清楚。 这一多基因金属蛋白酶的家族均具有以下共同特点：每一种M M P 至少可降解基质的一种成分；在正常生理状态下的P H 值时具有活性；锌离子为酶活性所必须的辅助因子；可被金属螯合剂和T I M P 抑制；以酶原形式分泌，在细胞内外或细胞表面发挥蛋白溶解作用；通过蛋白水解去除氨基末端而激活。M M P s 在正常成年组织中的表达维持在较低水平，但当发生生理和病理状态下的组织重建，如胚胎发育组织修复，炎症发应和肿瘤转移过程中，M M P s 的表达会显著增。M M P s 的活性可以被体内天然的组织抑制剂( T I M P s ) 所抑制。目前所知的T I M P s 有4 种：T I M P l ，T I M P - 2 ，T I M P 一3 ，T I M P 一4 。T I M P s 是通过其N 一端与M M P s 催化域和底物结合沟的活性以非共价键1 ：1 的比例相结合，而抑制M M P s 的活性。T I M P s 作用类似，不仅可以与已经活化的M M P s 结合并抑制其活性，还可以与酶原结合，抑制酶原活性。2T I M P s 的生物学特性组织型金属蛋白酶抑制剂( t r s s u ei n h i b i t o ro fm e t a u o p r ot e i n a s e ，T I M P s ) 是M M P s 的天然的特异性抑制剂，可以与M M P s 的活性部位结合，阻止M M P s 与其底物的相互作用。T I M P s 家族目前包括四个成员( T I M P 一1 T I M P 4 ) ，具有4 1 “ - - 5 2 的序列同源性。T I M P 有2 个保守的赖氨酸残基并表现M M P 抑制活性。T I M P s 除具有抑制M 肝s 的作用外，还具有生长因子的作用及抗血管生成作用。T I M P 一1 和T I M P 一2 能够抑制所有的已知的M M P s 的活性，从而在维持各种生理状态下E C M 的沉积和降解的平衡中起关键作用。E C M j 降解的加速见于各种病理过程，包括炎症，慢性退行性疾病和肿瘤侵袭等。T I 肝一1 和T I M P - 2 能抑制实验动物模型的肿瘤生长，侵袭和转移。有关T I M P s 的研究表明T I M P 一1 和T I M P - 2 是多功能蛋白。T I M P 一1 与性腺类固醇的生成有关。T I M e - 3 是在E 例中发现的惟一的T I M P 家族成员，它在某些细胞类型中以细胞周期依赖的方式被调节，可能为终末分化的标志。T I M P - 4 是从人的心脏e D N A 文库中克隆的。在成人T I M P - 4 的高表达只限于心脏。T I M P - 4 可能以组织特异性的方式在E C M 动态平衡中发挥作用。8 73T G F B 生物学特性转化生长因子( t r a n s f o r m i n gg r o w t hf a c t o rB e t a l ，T G F B ) 是一类多功能调节细胞生长，分化的细胞因子能刺激和抑制多种细胞的增殖，人体内几乎所有细胞均可产生T G F - B ，它是一个包括3 0 多种不同 分子构成的多功能能超家族成员，目前T G F _ B 至少有6 种亚型，在哺乳动物只发现3 种异构体，它的3种异构体均分活性，活性形式T G F - B 的结构为二硫键相连的两天相同多肽链的二聚体。新合成的T G F - B以潜活性复合物形式从细胞中分泌出来，以游离形式存在或结合到细胞外基质分子上，目前体内已发 现5 种T G F - B 受体，I ，I I 型受体与受体后细胞内信息传递有关，T G F B 与I ，I I 型受体结合的能力是T G F _ B 的1 0 倍。型受体膜结合型无信号传递活性，但能增加T G F _ B 与I I 型受体的亲合力，而游离型则抑制T G F - B 对靶细胞的作用，干扰T G F B 的生物学活性，V 型受体作用尚不明。T G F B 首先和I I 型受体结合，再与I 型受体结合，随后I 型受体G S 区被I I 型受体磷酸化，磷酸化的I 型受体发挥生物学活性的过程是将信号向细胞内传递，使细胞内s m a d 蛋白磷酸化，所形成的二聚体进入细胞核内，与D N A 结合蛋白结合，调节靶细胞的表达。T G F - B 通过自分泌和旁分泌发挥以下生物学功能：促进细胞肥大，T G F B能阻止细胞从G 1 期过渡到S 期，而R N A 蛋白质合成增加，表现为增殖受抑，细胞肥大。促进细胞外基质( E C M ) 含量增高，包括三方面的作用：A 促进多种E C M 成分，如I ，型胶原和蛋白多糖的合成；B抑制E C M 的降解，既抑制降解E C M 成分的酶的合成，又促进如纤溶酶原激活抑制因子( P A I ) 和金属蛋白组织抑制因子( T I M P ) 等蛋白酶抑制因子的表达；c 促进整和素表达而增强细胞基质相互作用。其他作用，包括参与炎症反应，组织修复，胚胎发育，免疫调节和肿瘤发生。 4 删P s T I M P s ，T G F - 8 ，细胞外基质与血管瘤血管瘤是一种婴幼儿最常见的血管良性肿瘤，占所有良性肿瘤的7 左右，其发生机制目前不清楚，但多数研究认为它是以毛细血管内皮细胞增生为主要特征，在血管瘤发生发展过程中，血管生成增多是被公认的关键环节。血管生成是指从已存在的微血管上芽出生新的毛细血管的过程。生理情况下发生的血管生成是一严格受控的过程，只见于发育，再生和创伤修复等情况下；而病理性的血管生成则是一持续的、无控性的过程。这种持续无规则的新血管生成推动了疾病的发展。已知血管生成是一个有复杂的形态学变化与多种成分参与，受严格调控的过程，它需要原有血管扩张、通透性增加、细胞外基质( E C M ) 降解、内皮细胞增生、迁移，形成管状结构。而其中细胞外基质降解是血管生成的关键一步，M M s 是参与基质降解的最重要的酶它可降解已知的所存在的基质成分。细胞外基质( e x t r a c e l l u l a rM a t r i k ，E C M ) 作为一种非弥散的固相介质，调节细胞的增生分泌各种活性产物，对细胞的增殖、分化和基质合成等生物功能具有重要的协调作用。细胞外基质主要包括：型胶原( _ v O L ) 、纤维连接蛋白( f i b r o n e c t i o n ，F N ) 、层粘连蛋白( 1 a m i n i n ，L N ) 、细胞黏附分子( i n t e r c e l l u l a ra d h e s i o nm o l e c u l e 。I C A M ) 、玻基结合素等。型胶原、层粘连蛋白是细胞外基质的主要成分，是决定细胞形态、维持细胞功能和组织完整性不可缺少的基质成分。林晓萍等研究发现：在婴幼儿血管瘤组织中I V - V O L 、L N 的表达水平高于正常组织。I V V O L 、L N 在过度增生的内皮细胞中大量合成，又会促使内皮细胞的黏附、移动、生长和分化，这种正反馈不断地进行，可导致细胞外基质堆积，为血管瘤增殖创造基础。细胞黏附分子( c e l la d h e s i o nm o l e c u l e s ，C A M s ) 是一类介导细胞与细胞或细胞外基质发生相互作用的转膜糖蛋白，按其化学结构和功能特征分为六大类：钙依赖黏附素族、整合素族、选择素族、免疫球蛋白超家族、透明质酸受体类( C D 4 4 ) 、其他C A M s 等。J a n g 等研究血管瘤细胞外基质组成变化发现，增殖期血管瘤皮下又有大量的玻基结合素表达，而消退期血管瘤，血管畸形则没有表达，而且在含玻基结合素的培养基上生长的微血管内皮细胞合成F G F R 一1 和F G F R 一2 蛋白增加。这说明玻基结合素可能参与调节新生血管形成。在增殖期高表达的还有E - s e l e c t i o n 、V E 一钙黏连素、I C A M 一3 、结合素，以及I V 型胶原酶、尿激酶一1 和这些酶的底物。细胞外基质的降解过程都是由酶来催化的，这些蛋白酶属于锌内肽酶，因而称为基质金属蛋白酶( M 肝，m a t r i xm e t a l l o p r o t e i n a s e ) 。基质金属蛋白酶来源于多种类型的细胞，且有多种不同的酶蛋白分子，其中，间质性胶原酶被称为M M P - 1 ，中性粒细胞胶原酶类为删P 一8 ，他们的作用底物为I ，I I 和I 型胶原蛋白，而且M 职一1 是组织细胞中惟一可以裂解I ，I I 型胶原纤维的金属蛋白酶。但是，它却不能降解，V 型胶原。基质裂解素I 称为M M P - 3 ，删P 一3 是基质金属蛋白酶家族中重要成员，M M P - 3 主要来源于激活的结梯组织细胞，如巨噬细胞，中性粒细胞，成纤维细胞等。M M P - 3 可以降解I I 、及型胶原蛋白多糖及层黏连蛋白等。此外，它还可以激活和增强其他删P s 如( 删P 一1 ，M M P - 9 ) 的水解作用，这使M M P - 3 在血管形成的过程中，处于一个极重要的位置。它只存在于细胞外基质中，是一种结