基質金屬蛋白酶及其抑制物在先心病繼發肺動脈高壓中的作用

作者單位：450006 河南弘大心血管病醫院

通訊作者：王正飛

【摘要】 目的 探討先天性心臟病（以下簡稱先心病）患兒血清中的基質金屬蛋白酶（MMP-1，MMP-2）、組織金屬蛋白酶抑制物（TIMP-1）水平，及其與先天性心臟病并肺動脈高壓（PAH）的關系。方法 將71例左向右分流型先天性心臟病患者，按肺動脈收縮壓（SPAP）水平分為四組:非PAH組和PAH組，PAH組又分為輕度、中度、重度PAH組；其中，24例接受手術治療。21例同齡正常體檢兒童作為對照組。用酶聯免疫吸附法（ELISA）檢測血清MMP-1、MMP-2和TIMP-1含量。結果 PAH組 MMP1、MMP-2、TIMP-1與對照組、非PAH組相比均顯著增高；在輕度PAH、中度PAH、重度PAH組MMP-1、MMP-2、TIMP-1 無顯著性差異。24例手術治療患者的MMP-l、MMP-2與術前相比顯著降低，差異有統計學意義。結論 先心病患兒血清中均存在MMP-1、MMP-2水平增高，其參與了肺血管重構的全過程；手術治療，可有效降低肺血管重構因子MMP-1、MMP-2和TIMP-1水平，其機制是手術阻斷了先心病異常的血流動力學這一肺血管重構的始動因子。

【關鍵詞】 先天性心臟病； 肺動脈高壓； MMP-1； MMP-2； TIMP-1

肺動脈高壓是一種以持續性肺血管阻力增高和右心室增生肥厚至右心衰竭甚至死亡為特征的綜合征。從組織病理學上看，血管內皮細胞的損傷與刺激性增生為其最基本的病理過程^［1］。這種致命的病癥與肺血管重構有關，基質金屬蛋白酶（MMPs）可能部分參與了其過程。

1 資料與方法

1.1 一般資料 2009年6月～2010年12月河南弘大心血管病醫院心外科收治左向右分流型先天性心臟病患兒71例。男性39例，女性32例。年齡1個月～14歲，平均3歲8個月。心血管畸形包括：動脈導管未閉（PDA）10例，房間隔缺損（ASD）11例，室間隔缺損（VSD）20例；VSD合并PDA 5例，合并ASD 13例；ASD合并PDA 2例，合并肺動脈瓣狹窄5例，合并主動脈弓發育異常4例；右室雙出口1例。71例觀察組按肺動脈高壓程度分為：非肺動脈高壓（PAH）組11例（SPAP<30 mm Hg）；PAH組進一步分為：輕度PAH組2l例（30 mm Hg70 mm Hg）。全組病例均行超聲心動圖檢測，24例行心導管檢查測肺動脈高壓。共有24例行手術治療（介入封堵術11例，外科手術13例）。并設立21例同齡正常體檢兒為對照組。觀察組與對照組患兒在年齡、性別上差異無統計學意義（P>0.05）。

1.2 方法 標本采集在先心病患兒清晨空腹狀態下抽靜脈血3 ml；分別于術前2 d、術后1周各抽靜脈血3 ml；以標上本均分兩管裝，4 ℃放置30 min， 3000 r/min離心5 min，分離血清，-20 ℃低溫冰箱中保存待測。ELISA檢測MMP-1、MMP-2；TIMP-1的檢測采用酶聯免疫吸附檢測法測定，RD（RD Research，USA）公司試劑盒。酶標儀電腦分析系統：ELX808（美國產）。操作方法嚴格按說明書進行。

1.3 統計學處理 應用SPSS 12.0統計軟件進行統計學分析，計量資料用（x±s）表示。成組設計資料的均數比較方差齊性用t檢驗，方差不齊用Wilcoxon符號秩和檢驗；P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 PAH組與對照組、非PAH組比較 先心病PAH血清MMP-1、MMP-2、TIMP-1顯著增高（表1），與對照組、非肺高壓組比較差異有統計學意義（P<0.05）。

2.2 手術前后比較 24例先心病患兒經手術治療后血清MMP-1、MMP-2、TIMP-1均比治療前顯著下降，差異有統計學意義（見表2）。

表1 先心肺高壓與非肺高壓組、對照組比較（x±s）

表2 24例手術治療前后比較（x±s）

3 討論

肺動脈高壓是左向右分流型先心病常見且嚴重的并發癥，以肺血管阻力進行性升高和右心功能進行性衰竭為主要特征，是導致先心病患者死亡的重要原因之一，預后不佳。有關肺動脈高壓的發病機制研究很多，最近認為血管外基質與先心病繼發肺動脈高壓形成的關系密切。

基質金屬蛋白酶（MMPs）及其特異性抑制物（TIMPs）在細胞外基質合成與降解平衡中起重要作用。其中MMP-1和MMP-2均能降解血管基底膜的主要成份膠原及變性膠原等，在先心病繼發肺動脈高壓中起到重要的作用。TIMP-l是活性MMP-1和MMP-2的特異性抑制物，阻斷MMP-1和MMP-2與底物的結合，從而減少基質膠原的降解。MMP-1、MMP-2與TIMP-l存在動態平衡，TIMPs與MMPs之間相互制約關系的失衡，對血管的重構有重要作用^［2］。

本文結果表明，左向右分流型先心病患兒血清MMP-1、MMP-2均出現明顯增高。其機制可能在于，異常的血液動力學對血管壁剪切力作用的增強，以及肺血管壁的機械壓力的增加，使得血管內皮細胞損傷、代謝改變，也促使血管平滑肌細胞從收縮型轉為合成型，共同提高了MMP-1及MMP-2的表達。MMPs的高表達以及MMPs/TIMPs的失衡，增加了細胞外基質的降解，觸發肺血管的重構。出現PAH后，MMP-1及MMP-2協同分解變性膠原、彈性膠原，后兩者能對抗一些其它MMPs的降解，促進肺血管中層平滑肌的增殖與遷移，共同參與肺血管的重構^［3］。本文的研究結果還表明，隨著肺動脈高壓的程度加重，MMP-1、MMP-2及TIMP-1的血清水平逐步升高，而且三組具有統計學意義，推測其機理在于隨著PAH的進展，過高表達的MMP-1和MMP-2促進血管內膜增殖，促進血管中層平滑肌的增殖與遷移，從而進一步引起MMP/TIMP的失衡。^［4］這就為肺動脈高壓的程度判斷提供了一種無創性評估方法，并且在臨床上易于實施。

本文結果顯示，24例PAH經手術或介入封堵術后，可有效降低肺血管重構因子MMP-1和MMP-2的表達，并且相繼地TIMP-1的表達也顯著下降。其機制可能在于，介入封堵術和外科手術都能從根本上阻斷先心病心血管的異常血液分流這一肺動脈高壓的始動因子，既消除了異常的血流剪切力對血管內膜的不利影響，也消除了高容量的機械壓力對血管平滑肌的影響^［5］，于是PAH組MMP-2和MMP-1得以較快下降，MMP-2/TIMP-1的失衡也趨向緩解。

參考文獻

［1］ 顧虹.肺動脈高壓病因學最新研究進展.臨床兒科雜志，2009，27（5）：406－409.

［2］ 秦玉明，周愛卿，賁曉明，等. 間質膠原酶在實驗性肺高壓肺血管重建中表達的動態改變.上海醫學，2001，24（11）:667-670.

［3］ Schermuly RT，Kreisselmeier KP，Ghofrani HA，et al.Anti-remodeling effects of iloprost and the dual-selective phosphodiesterase 3/4 inhibitor tolafentrine in chronic experimental pulmonary hypertension.Circ Res，2004，94（8）：1101-1108.

［4］ Southgate KM，Davis M，Booth RFG，et al.involvement of extracellar matrix-degrading Metalloproteinases in rabbit aortic smooth muscle cell proliferation.Biochem J，2002，288:93-99.

［5］ Kolpakov V，Rekhter MD，Cordon D，et al.Effect of mechanical forces on growth and matrix protein synthesis in the in vitro pulmonary artery.Cite Res，1995，77（4）：823-831.

（收稿日期：2011-4-25）

（本文編輯：王春蕓）