MMP-1、MMP-9在結核性胸腔積液中的表達及意義

余 紅，李 丹，劉維佳，葉賢偉，張湘燕

(貴州省人民醫院、貴州省呼吸疾病研究所，貴陽550002)

結核性胸膜炎是肺結核的常見類型，結核桿菌引起的變態反應性炎癥及胸膜組織破壞、纖維化是其特征性病理改變。基質金屬蛋白酶(MMPs)能降解細胞外基質組分，與組織破壞、修復及慢性炎癥調節有關，其可能是肺結核發病機制的重要參與者。為探討MMP-1、MMP-9及基質金屬蛋白酶組織抑制物-1(TIMP-1)在結核性胸腔積液(胸液)中的表達及意義，我們進行了相關研究。現報告如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 收集2007年1月～2009年8月在貴州省人民醫院呼吸科門診或住院的胸液患者91例，其中結核性胸液44例(結核組)，男24例、女20例，年齡18～59歲、平均41.9歲。診斷依據:有典型結核臨床表現，對抗結核治療有效;或痰涂片發現結核菌或胸液中檢出抗酸桿菌或胸膜活檢發現干酪樣壞死。惡性胸液30例(惡性組)，男18例、女12例，年齡38～71歲、平均62.2歲;均為肺癌合并胸液，均經病理學檢查證實。漏出性胸液17例(漏出組)，男11例、女6例，年齡41～69歲、平均62.1歲;漏出液按李特［1］標準劃分。原發病為充血性心力衰竭15例，肝硬化2例。3組均排除合并肝、腎、內分泌疾病、糖尿病及其他感染性疾病;在標本采集前均未行放化療、抗結核及抗生素治療。

1.2 方法

1.2.1 標本采集 3組均行胸腔穿刺收集胸液50 mL，1 500 r/min離心10 min，提取上清，置于－80℃冰箱中保存待檢。另取胸液100 mL行常規及生化檢測。

1.2.2 MMPs指標檢測 采用酶聯免疫吸附法、上海森雄科技實業公司提供的試劑盒，檢測各組胸水MMP-1、MMP-9、TIMP-1，計算MMP-9/TIMP-1、MMP-1/TIMP-1比值。

1.2.3 常規及生化指標檢測 采用分類計數方法檢測胸液白細胞總數及單葉核細胞計數;全自動生化分析儀、終點法和酶速率法分別檢測胸液蛋白、乳酸脫氧酶(LDH)及腺苷脫氨酶(ADA)。

1.2.4 統計學方法 采用SPSS11.5統計軟件，正態分布數據用s表示，非正態分布數據用中位數(四分位數)表示;符合正態分布且方差齊數據的組間比較用單因素方差分析，非正態分布數據用Mann-Whitney U檢驗;相關性分析用Spearman分析。P≤0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 各組胸液MMPs指標比較 見表1。與漏出組比較，結核組、惡性組胸液MMP-1、MMP-9、TIMP-1、MMP-9/TIMP-1、MMP-1/TIMP-1均明顯升高;與惡性組比較，結核組胸液MMP-1、MMP-9、MMP-9/ TIMP-1、MMP-1/TIMP-1均明顯升高，但兩組胸液TIMP-1比較無統計學差異。

2.2 各組胸液常規及生化指標比較 見表2。與惡性組和漏出組比較，結核組胸液ADA、白細胞總數、單葉核細胞計數均明顯升高;與惡性組比較，結核組胸液LDH、蛋白無統計學差異。

表1 各組胸液MMPs指標比較(s)

表1 各組胸液MMPs指標比較(s)

注:與漏出組比較，aP＜0.05;與惡性組比較，bP＜0.05

MMP-1(μg/L) 6.41± 0.88ab 4.26±0.56a ) 1.04±0.16 MMP-9(μg/L) 88.00±10.62ab 22.87±3.91a 5.98±1.17 TIMP-1(μg/L) 2 034.45±128.47a 1 878.34±98.75a 879.45±58.79 MMP-1/TIMP-1(×10－3) 3.15± 0.45ab 2.17±0.35a 1.18±0.21 MMP-9/TIMP-1(×10－3)43.59± 6.21ab 13.28±1.94a 6.64±1.01

表2 各組胸液常規及生化指標結果比較

2.3 相關性分析 相關分析顯示，結核組胸液MMP-9與TIMP-1表達呈高度正相關(r=0.561，P＜0.01);MMP-9與LDH、ADA、白細胞總數、單葉核細胞計數均呈正相關(r分別為0.632、0.435、0.544、0.437，P均＜0.01)。

3 討論

目前認為，MMPs家族既是細胞外基質代謝的關鍵調節因子，也作用于眾多細胞蛋白，包括細胞因子受體、細胞黏附分子和趨化因子等，其異常表達對腫瘤轉移、組織纖維化、結締組織疾病、慢性阻塞性肺疾病等的病理過程有重要影響［2］。Kremer等［3］在不同類型的胸液中發現MMPs失調，包括結核性、惡性和肺炎旁胸液，提示MMPs與其拮抗劑TIMPs參與胸液的發病機制。目前，對MMPs的研究主要在腫瘤領域，有關MMPs與結核性胸液關系的研究很少。因此，我們檢測了結核性胸液患者的胸液MMP-1、MMP-9、TIMP-1水平，并與惡性及漏出性胸液進行對照。結果顯示，結核組胸液MMP-1、MMP-9較惡性組及漏出組升高，尤以MMP-9明顯，與以往研究［4］一致。提示結核感染引起的炎癥能刺激MMPs表達升高［5］。侵入的結核桿菌通過宿主免疫應答活化巨噬細胞，使其表達和分泌MMPs。

MMP-9是目前研究較多的MMPs，其在結核感染患者的肺組織、支氣管肺泡灌洗液、腦脊液及胸液中都有過度表達;且MMP-9啟動子區變異與肺結核播散程度有關［6］，血清MMP-9水平可反映肺結核患者的病情嚴重程度［7］。提示MMP-9在結核發病機制中起重要作用。結核性胸膜炎胸膜腔局部增加的MMP-9能降解基底膜的主要成分Ⅳ型膠原，改變胸膜間皮細胞層的完整性和血管通透性，促進胸液形成。另外，MMP-9可能是調節結核感染免疫病理機制的關鍵因子，其可增加白細胞滲出，誘導并激活IL-1β、TNF-α等促炎因子及趨化因子，促進炎癥細胞向病灶聚集。研究顯示，MMP-9基因缺陷動物感染結核后，不僅出現巨噬細胞募集障礙、肉芽腫減小，而且結核擴散明顯減輕［8］。本研究顯示，結核組胸液MMP-9升高與胸液白細胞總數、單葉核細胞計數、LDH、ADA相關。LDH活性在一定程度上反映胸膜炎癥程度;ADA與機體細胞免疫系統有重要聯系，對結核性胸膜炎有診斷價值。這些不僅支持單核巨噬細胞及淋巴細胞是結核感染MMPs主要來源的觀點，同時提示MMP-9與胸膜腔的炎癥和免疫反應有關。雖然MMP-9不是特異性指標，但鑒于其在結核性胸液中明顯升高，且與單葉核細胞計數、LDH及結核性胸膜炎標志物ADA相關，故認為檢測MMP-9表達對結核性胸膜炎的診斷和病情評估可能有一定幫助。

MMP-1又稱間質膠原酶，能特異性降解肺組織的膠原Ⅰ型膠原。以往研究發現，結核感染能刺激MMP-1基因和蛋白表達。最近，Elkington等［4］利用表達人類MMP-1轉基因鼠的研究證實，感染結核轉基因鼠的肺組織MMP-1表達上調，肺泡破壞，膠原降解增加;提示MMP-1表達與結核感染后的肺組織破壞有關。目前，對MMP-1在胸液中表達的結果尚不一致，有作者認為MMP-1在胸膜炎中是一種結構性表達，其在不同性質胸液中的表達無差異。本研究發現，結核性胸膜炎患者胸液MMP-1升高，說明MMP-1參與胸膜結核的病理過程，與Elkington等［4］研究結果一致;但未發現MMP-1與白細胞總數及生化指標有相關性。

MMPs活性主要受 TIMPs調節，局部 MMPs/ TIMPs平衡決定蛋白水解酶的活力。本研究發現，結核性胸膜炎患者的胸液TIMP-1升高程度不足以抑制MMP-1、MMP-9升高，提示局部MMPs酶活力是增高的。腫瘤細胞具有過度分泌MMPs的特性，因此，惡性胸液通常被認為伴有MMPs上調。與既往研究結果不同［9］，本研究發現，盡管 MMP-1、MMP-9與結核性、惡性胸液形成有關，但MMP-9在結核性胸液中的表達明顯高于惡性胸液;提示結核感染是誘導人類宿主發生強烈免疫反應性炎癥更有力的刺激因素，MMP-9可能更多參與炎癥的調節過程。

總之，結核性胸膜炎局部升高的MMP-1、MMP-9有利于胸液形成，可能在結核發病機制中起重要作用，有望成為肺結核的干預手段。結核性胸膜炎的病原學陽性檢出率不高，現有的生化及免疫學指標缺乏特異性和敏感性;檢測MMPs指標(特別是MMP-9)有助于結核性胸膜炎的診斷。

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