基質金屬蛋白酶在壓力性尿失禁中作用的研究現狀

苗麗萍 綜述 ，金仙玉 審校

(大連中心醫院 婦產科,遼寧 大連 116032)

根據國際尿控協會定義，女性壓力性尿失禁(SUI)是由腹壓的突然增加導致尿液不自主流出，不是由逼尿肌收縮壓或膀胱壁對尿液的張力壓引起的。其特點是正常狀態下無遺尿，而腹壓突然增高使尿液自動流出，由此引發的一個社會和衛生問題。女性SUI是婦產科常見病，嚴重影響女性身心健康，且發病率隨年齡增長而增加[1]。對SUI的基礎研究證實，盆底膠原變化為SUI的重要發病機制。基質金屬蛋白酶(MMPs)作為特異性的降解膠原的降解酶，它的變化可能是SUI患者盆底膠原代謝改變的一個重要機制。

1 MMPs的分類和特性

細胞外基質(ECM)由一系列復雜的重鏈蛋白組成，都有特定的結構蛋白，包括膠原、彈性蛋白、層粘連蛋白和明膠。ECM大分子在細胞的發育和分化過程中起到提供細胞環境的重要作用。MMPs是一類參與降解ECM的蛋白水解酶。目前已經發現的MMPs有28種，迄今為止，已有24種脊椎動物的MMPs被鑒定。在這24種MMPs中，有23種在人身上可以找到。根據底物專一性、序列相似性和結構域組成，脊椎動物的MMPs可以被分成六類：①膠原酶(MMP-1,MMP-8,MMP-13,MMP-18(爪蟾屬) ;②明膠酶(MMP-2,MMP-9);③基質溶解酶(MMP-3,MMP-10);④基質分解素(MMP-7,MMP-26);⑤跨膜型MMPs(MMP-14,MMP-15,MMP-16,MMP-24,MMP-17,MMP-25);⑥其他MMPs。

MMPs可從細胞中分泌或是錨定在質膜上。在正常的生理條件下，MMPs的活性由轉錄水平、特殊的ECM組分與酶原前體的相互作用激活以及內源酶抑制劑的抑制而受到精確的調控。如調節發生紊亂，產生過多或不適時地出現，則會分解ECM，由此引發一系列病理過程。研究發現，MMPs的異常合成或活性變化與肺氣腫、動脈硬化癥、皮膚潰瘍、牙周疾病、關節炎、癌癥轉移等許多疾病有密切聯系。

2 女性SUI的發病機制

目前確切的發病機制并不清楚，有下列幾種學說：① 整體理論：由Petros 和Ulmsten于1990年提出，他們認為前恥骨肌托起陰道前壁壓迫尿道,膀胱頸被以陰道為基礎的向后向下的收縮所關閉,盆底肛提肌板在自主控制下，向上牽拉“吊床”結構關閉膀胱頸，陰道前壁的缺陷導致這些力量的消散，尿道閉合壓低于膀胱內壓力，繼而產生SUI。② 吊床理論：1994年Delancey創立，他認為尿道閉合的維持依賴于壓力沿著恥骨膀胱筋膜和陰道前壁的支撐結構向膀胱頸和尿道近端的有效傳導。肛提肌板是穩定這一結構的重要成分。如果這一結構破壞，將產生SUI。③ 尿道高活動性學說：此學說認為分娩損傷或衰老導致盆底組織薄弱，造成近端尿道下降至更低、更孤立的位置。腹部壓力增高時，壓力不能均等的傳導到膀胱和尿道近端，而是更多的傳導到膀胱，使膀胱內壓力超出尿道閉合壓，發生SUI。④ 陰部神經損傷學說：陰部神經支配外尿道括約肌，其損傷可引起尿道的失神經支配和功能紊亂，導致尿道阻力下降，引起SUI。朱蘭等[2]發現SUI患者中陰道前后壁的神經肽Y減少可能與神經損傷或退化有關，導致SUI患者血流改變，萎縮，盆底松弛。目前，比較公認的整體理論和吊床理論中主要成分均為膠原，膠原代謝改變引起支持力減弱，引發SUI。

3 SUI盆底膠原代謝改變

支持盆腔器官的結締組織的作用是與盆底肌肉一道維持盆腔器官的穩定。雖然結締組織與盆腔肌肉對盆腔臟器的支持作用不同，但卻同樣重要。結締組織作為整個盆腔的連續網狀結構，在某些部分增厚而發揮特定作用。子宮主韌帶、骶韌帶、盆底筋膜在維持子宮、膀胱頸、尿道、直腸的正常位置中發揮著重要作用。對保持正常的壓力傳導，維持尿自禁至關重要。膠原纖維是韌帶、筋膜的主要成分，是連接肛提肌至尿道的主要組織。膠原蛋白主要由纖維母細胞合成、分泌，可分許多類型，以I、III型為主。I型膠原與支持作用有關，硬度較大，直徑較粗。III型膠原與組織的彈性有關，彈性大，直徑較細；其中I/III型膠原比例還決定膠原纖維的粗細。在對膠原代謝的研究中，存在許多爭議。2003年C?r A 等[3]對SUI患者和對照組盆內筋膜的彈性纖維和膠原I、膠原III的數量進行分析，免疫組化染色膠原I、膠原III。發現SUI患者和對照組盆內筋膜的橫斷面面積的彈性纖維無統計學差異，膠原I、III在SUI患者中較對照組無明顯減少，推測彈性纖維和膠原I、III在盆內筋膜中的數量對尿失禁不起主要作用。Chen Y等[4]2004年研究發現膠原III/I在纖維母細胞中的合成在SUI組和對照組沒有改變。而Trabucco E等[5]報道絕經前的SUI婦女I型膠原較對照組的膠原組成和纖維分布不規則，免疫反應性更弱，而在絕經后的SUI婦女和對照組I型膠原的強度無明顯差異。提示年齡和雌激素水平在SUI患者中的尿道支持組織形成病理狀態的作用。Goepel C等[6]通過研究SUI患者的張力正常和低張力尿道的超微結構，從張力正常的SUI獲得的尿道旁結締組織有完整的彈性纖維，與膠原纖維、平滑肌細胞、纖維細胞緊密連結，而從低張力尿道獲得的組織，檢測出不規則彈性蛋白片段的分布，由此推斷，結構上的改變導致功能的結果，女性尿道的伸展性減弱，穩定性喪失，影響尿道關閉壓降低。

Isom-Batz G等[7]通過對尿道和尿道旁手術后的女性尿失禁患者進行膠原注射，25例患者中8例患者有穩定的膠原含量，不需重復注射，改善了生活質量，對這部分病人有良好的效果。Poon CI等[8]研究具有混合性尿失禁和尿動力學顯示括約肌缺陷壓出器過度活動的患者，進行尿道旁膠原注射(PCI)，對56名患者實行PCI，平均隨訪18個月，提示PCI或許是優先選擇的方法。這些說明尿失禁婦女的盆底膠原含量減少，而對真性尿失禁婦女采用膠原注射的良好效果或許對SUI的治療提供指導作用。

對膠原的研究也研究到了基因水平和分子生物學領域，宋巖峰等[9]研究SUI和盆腔臟器脫垂(POP)患者的尿道旁結締組織的膠原III和核心蛋白多糖mRNA的改變，采用免疫化學染色測定膠原III，采用RT-PCR測定核心蛋白多糖mRNA，發現絕經前SUI患者膠原III明顯降低，在絕經前SUI組和SUI+POP組核心蛋白多糖mRNA明顯增加，表明高核心蛋白多糖活性或許伴隨著膠原III含量減低，導致SUI和POP患者結締組織的細胞外基質韌性減低。S?derberg MW等[10]對24位SUI患者的基因信號和組織定位進行調查，從尿道旁組織獲取活組織檢查，發現所有的SUI患者相對于非SUI的對照組，都有顯著的原纖維蛋白-1的mRNA表達減少，在絕經前SUI組較對照組原纖維蛋白染色減弱，原纖維蛋白-1對彈性纖維集合起重要作用，推測原纖維蛋白-1減少導致組織彈性減弱，可能導致尿道高活動性和SUI。

4 SUI患者盆底MMPs的改變

SUI和盆腔器官脫垂(POP)臨床上常合并存在，他們都由盆底支持組織力量薄弱造成。流行病學的調查也證實兩者的聯系密切。MMPs作為最重要的膠原降解酶，近年國內外已有很多對它們的研究。Gabriel等[11]發現POP組和對照組中子宮骶骨韌帶的MMP-1表達無差異，而在POP組MMP-2明顯高于對照組，提示MMP-2和POP相關。轉化因子結合蛋白(LTBP-1、LTBP-2)和轉化生長因子TGF-β1共同集中在彈力蛋白微纖維，原纖維蛋白-1和原纖維蛋白-2集中在ECM中。Wen Y等[12]發現SUI 患者陰道壁組織中LTBP-1 m RNA和蛋白表達在對照組比處于增生期SUI患者明顯增高，在分泌期兩組蛋白表達沒有差異，mRNA表達在SUI組更高。LTBP-2、TGF-β1和LTBP-1表現同樣的趨勢。原纖維蛋白-1 m RNA無論是在增生期還是分泌期SUI患者都較對照組增高。原纖維蛋白-1蛋白表達無論是在增生期還是分泌期SUI患者和對照組都沒有差異。原纖維蛋白-2的mRNA表達兩組無差異，總TGF-β1的蛋白表達在Western blot 分析和ELISA中都沒有差異。推測LTBP-1、LTBP-2、TGF-β1、原纖維蛋白-1和原纖維蛋白-2表達在陰道壁成纖維細胞中是受激素調節的，在SUI患者和對照組是有差異的。Chen B等[13]對SUI組和對照組尿道旁陰道壁組織培養纖維母細胞采用逐漸增加雌二醇濃度(0～500 pg/mL)測定MMP和TIMP,發現TIMP在SUI組明顯少于對照組。隨著雌二醇濃度的增加，TIMP在對照組的表達明顯增加，MMP的表達隨著雌二醇濃度的增加兩者無改變。Chen BH等[14]用QC-RT-PCR測定SUI 患者的陰道壁組織MMP-1明顯增加,TIMP-1明顯減少，MMP-2、MMP-9和TIMP-2、TIMP-3在SUI組和對照組差異無顯著性意義。MMP-1/TIMP-1比例與增加的膠原降解在SUI中是一致的。張群芳等[15]應用RT-PCR檢測SUI患者和非SUI患者陰道壁組織MMP-2和TIMP-2的表達，發現SUI患者MMP-2 mRNA增加，TIMP-2 mRNA減少，MMP-2/TIMP-2升高，使得總體上對膠原纖維的降解增強，在SUI的發病過程中可能起重要作用。Chen B等[16]通過研究絕經前SUI患者陰道壁組織的中性粒細胞彈性蛋白酶(NE)和MMP活動，采用RT-PCR和Western blot測定NE和MMP的蛋白和mRNA的表達，比較NE和MMP-2的相對促彈性組織離解的效果，在評估彈性蛋白酶活性前用它們相對的抗體去沉淀從陰道纖維組織獲取的提取物，結果發現陰道壁組織的彈性蛋白酶活性在分泌期明顯高于增生期，抗NE抗體降低了盆底組織總彈性活動的60%～70%，而抗MMP-2抗體降低盆底組織總彈性蛋白活動低于20%，推測絲氨酸蛋白酶、NE相對于MMP-2具有更明顯的調節盆底組織彈力蛋白活動的作用。

5 展 望

盆底MMPs增加，活性增高，及其組織抑制物的比例改變，使盆底膠原減少，導致盆底組織支持力下降，引起SUI。SUI是多因素參與的復雜的疾病，現只對有限的幾對MMP和TIMP表達改變在SUI 發病中的作用進行研究，且結果不大一致；需進一步探索該病的發病機制，以尋找更好的預防和治療方法。

[1] Song YF,Zhang WJ,song J.Prevalence and risk factors of urinary incontinence in Fuzhou Chinese women[J].Chin Med J (Engl),2005,118 (11) :887-892.

[2] Zhu L,Lang J,Jiang X,et al.Neuropeptide Y expression in vaginal epithelium of women with pelvic organ prolapse and stress urinary incontinence[J].Int J Gynaecol Obstet,2008,102(1):65-68.

[3] C?r A,Barbic M,Krali B.Differences in the quantity of elastic fibres and collagen type I and type III in the endopelvic fascia between women with stress urinary incontinence and controls[J].Urol Res,2003,31:61-65.

[4] Chen Y,DeSautel M,Anderson A,et al.Collage Synthesis Is not Altered in Women With Stress Urinary Incontinence[J].Neurourol Urodyn,2004,23:367-373.

[5] Trabucco E,Soderberg M,Cobellis L,et al.Role of proteoglycans in the organization of periurethral connective tissue in women with stress urinary incontinence[J].Maturitas,2007,58 (4):395-405.

[6] Goepel C,Thomssen C.Changes in the extracellular matrix in periurethral tissue of women with stress urinary incontinence[J].Acta Histochem,2006,108 (6):441-445.

[7] Isom-Batz G,Zimmem PE.Collagen injection for female urinary incontinence after urethral or periurethral surgery[J].J Urol,2009,181(2):701-704.

[8] Poon CI,Zimmern PE.Is there a role for periurethral collagen injection in the management of urodynamically proven mixed urinary incontinence[J].Urology,2006,67(4):725-729.

[9] Song Yf,Hong Xr,Yan Y,et al.Changes of collagen type III and decorin in paraurethral connective tissue from women with stress urinary incontinence and prolapse[J].Int Urogynecol J,2007,18:1459-1463.

[10] S?derberg MW,Bystr m B,Hammarstr m M,et al.Decreased gene expression of fibrillin-1 in stress urinary incontinence[J].Neurourol Urodyn,2010,29(3):476-481.

[11] Gabriel B,Watermann D,Hancke K,et al.Increased expression of matrix metalloproteinase 2 in uterosacral ligaments is associated with pelvic organ prolapse[J].Int Urogynecol J,2006,17:478-482.

[12] Wen Y,Polan ML,Chen B.Do extracellular matrix protein expressions change with cyclic reproductive hormones in pelvic connective tissue from women with stress urinary incontinence[J].Hum Reprod,2006,21(5):1266-1273.

[13] Chen B,Wen Y,Wang H,et al.Differences in estrogen modulation of tissue inhibitor of matrix metalloproteinase-1 and matrix metalloproteinase-1 expression in cultured fibroblasts from continent and incontint women[J].Am J Obstet Gynecol,2003,189(1):59-65.

[14] Chen BH,Wen Y,Li H,et al.Collagen metabolism and turnover in women with stress urinary incontinence and pelvic prolapse[J].Int Urogynecol J Pelvic Floor Dysfunct,2002,13:80-87.

[15] 張群芳,宋巖峰,朱忠勇.女性壓力性尿失禁患者陰道壁疏松結締組織基質金屬蛋白酶MMP-2及其組織抑制物TIMP-2的表達和意義[J].現代婦產科進展,2006，15(2):25-27.

[16] Chen B,Wen Y,Yu X,et al.The role of neutrophil elastase in elastin metabolism of pelvic tissues from women with stress urinary incontinence[J].Neurourol Urodyn,2007,26(2):274-279.