基質金屬蛋白酶-9 (MMP-9)及其組織抑制因子-1 (TIMP-1)在結直腸癌治療前后的表達及其意義

張劍鋒 張 凱 侯英奎

結直腸癌是高發性消化道惡性腫瘤之一，據世界衛生組織(WHO)報道，全球每年約有120萬患者被確診為結直腸癌，超過50%的患者直接或間接死于結直腸癌[1]。研究[2]表明，腫瘤細胞一般通過降解細胞外基質，向周圍組織浸潤，侵入血管及淋巴管向遠處轉移。基質金屬蛋白酶-9(MMP-9)的主要生理功能包括降解細胞外基質的主要成分(膠原和明膠)，與腫瘤細胞浸潤密切相關，還對維持腫瘤生長微環境、促進腫瘤生長發揮重要作用[3]?；|金屬蛋白酶組織抑制因子-1(TIMP-1)主要生理功能是通過發揮對MMPS活性的抑制，制約基質降解作用。在機體內MMP-9能與TIMP-1形成復合物，兩者之間的平衡在細胞的增殖、凋亡、血管形成等過程中發揮調節作用，也在腫瘤的侵襲和轉移過程中發揮關鍵作用[4]。本研究的主要目的是探討MMP-9及TIMP-1的表達與結直腸癌的關系及手術、化療對其表達的影響。

1 材料與方法

1.1 一般資料

選取本院2015年11月至2016年11月收治的行手術治療的結直腸癌患者46例為研究對象?；颊吣挲g35～75歲，平均年齡(55.6±5.8)歲；其中男性20例，女性26例；經組織病理學確診為結腸癌27例，直腸癌19例；TNM分期：Ⅰ期11例，Ⅱ期12例，Ⅲ期18例，Ⅳ期5例；分化程度：高、中分化28例，低分化18例。患者術前均未接受放、化療。

1.2 方法

1.2.1 化療 入組患者術后均接受FOLFOX4化療方案進行治療，具體方案為：奧沙利鉑 85 mg/m2，d1；亞葉酸鈣 200 mg/m2·d，靜脈滴注，d1～2，在5-FU靜脈推注前2 h完成；5-FU 400 mg/m2·d，靜脈推注，再用5-FU 600 mg/m2·d，持續靜脈滴注22 h，d1～2；14 d為1個療程，共進行3個療程。

1.2.2 檢測方法 患者術前、術后第7天、化療后第7天，均于清晨空腹抽取靜脈血4 mL，1 500 r/min離心15 min，分離血漿，-80 ℃冰箱保存待測。Elisa法檢測血漿中MMP-9、TIMP-1水平，實驗步驟按照試劑檢測盒說明書中的步驟進行。

1.3 觀察指標

將46例結直腸癌患者按照TNM分期、組織分化程度、性別、年齡、腫瘤發生部位、腫瘤直徑等進行分組，比較各組間MMP-9、TIMP-1水平，MMP-9/TIMP-1比值。比較術前、術后第7天、化療后第7天期間血漿MMP-9、TIMP-1水平及MMP-9/TIMP-1比值。

1.4 統計學分析

2 結果

2.1 血漿MMP-9、TIMP-1水平與結直腸癌臨床病理特征的相關分析

結果顯示，不同TNM分期間，MMP-9、TIMP-1水平，MMP-9/TIMP-1比值存在明顯差異，隨著分期的增加，血漿MMP-9、TIMP-1水平及MMP-9/TIMP-1比值呈逐漸升高趨勢，差異均有統計學意義(P<0.05)。低分化組血漿MMP-9、TIMP-1水平及MMP-9/TIMP-1比值明顯高于高、中分化組，差異有統計學意義(P<0.01)。年齡、性別、腫瘤發生部位、腫瘤直徑與MMP-9、TIMP-1水平、MMP-9/TIMP-1比值無明顯相關性(P>0.05)。見表1。

2.2 手術前后血漿MMP-9、TIMP-1水平變化情況

46例結直腸癌患者術前、術后第7天、化療后第7天期間血漿MMP-9、TIMP-1水平及MMP-9/TIMP-1比值均有明顯變化。由表2可見，術后第7天、化療后第7天，血漿MMP-9、TIMP-1水平及MMP-9/TIMP-1比值均明顯低于術前，差異有統計學意義(P<0.01)；化療后第7天時，血漿MMP-9、TIMP-1水平及MMP-9/TIMP-1比值均明顯低于術后第7天，差異有統計學意義(P<0.01)?？梢娛中g及化療對結直腸癌患者血漿MMP-9、TIMP-1水平均有一定的影響。

3 討論

近年來，西方國家結直腸癌發病率是所有新發腫瘤的10%～15%，我國每年結直腸癌的發病率以4.2%的速度逐年增加，雖然臨床診療技術已有長足進步，但患者5年生存率仍無明顯提高[5-6]。術后腫瘤的復發及轉移是治療結果欠佳的主要原因。有學者[7-8]提出，腫瘤細胞的浸潤、轉移過程大致分為三步：粘附、降解、移動，包括腫瘤細胞穿過細胞外基質屏障、基膜、血管壁等過程，及穿過血管壁進入機體微環境的過程。在上述過程中，基質金屬蛋白酶系統、粘附分子及其他生物因子對該過程發揮重要作用，其中MMP-9、TIMPs與腫瘤轉移關系的研究一直是國內外研究的熱點[9]。

腫瘤的浸潤和轉移必須先突破細胞外基質及基膜，MMPs是鋅離子依賴性內肽酶，能降解細胞外基質的所有成分。MMP-9在降解細胞外基質中發揮重要作用，病理情況下，MMP-9一方面能夠降解基膜，促進腫瘤細胞的遠處侵襲和轉移；另一方面，能夠促進周圍毛細血管增生，促進腫瘤的生長和擴散[10]；還能夠直接介導結直腸癌細胞在基膜上移行。已有研究[11]結論證實，MMP-9在多種惡性腫瘤中都存在過表達現象，腫瘤患者機體中MMP-9水平越高，生存期越短。本研究中，結直腸癌患者血漿MMP-9水平明顯高于正常范圍，且與患者性別、年齡、腫瘤發生部位、腫瘤大小等無關。不同TNM分期、不同分化程度患者間，MMP-9水平存在明顯差異，隨著腫瘤分期的增加，血漿MMP-9水平呈逐漸升高趨勢，提示結直腸癌患者血漿MMP-9過度表達與病情嚴重程度及結直腸癌的侵襲性密切相關。

表1 結直腸癌患者術前血漿MMP-9、TIMP-1水平相關因素分析

表2 手術前后血漿MMP-9、TIMP-1水平變化情況

TIMP-1能夠與活化的間質膠質酶、活化的間質溶解素、MMP-9以1∶1非共價鍵形成復合物，抑制酶原活化，在腫瘤的浸潤和轉移過程中發揮抗浸潤及轉移作用[12]。正常情況下，MMP-9與TIMP-1呈動態平衡關系，一旦平衡關系打破將導致腫瘤的浸潤和轉移。本研究中，結直腸癌患者血漿TIMP-1水平明顯高于正常水平，分析原因可能是由于機體腫瘤細胞增生后為抑制原發腫瘤的生長和轉移，代償性產生較高水平的TIMP-1以抑制該過程的發生。本研究結果雖然顯示血漿TIMP-1水平隨TNM分期及分化程度的增加而增加，但由MMP-9/TIMP-1比值的變化可以發現，兩者之間的平衡關系已被打破，不能抑制MMP-9對細胞基膜的侵襲，也就不能抑制腫瘤細胞的浸潤及轉移。因此我們認為，術前外周血MMP-9與TIMP-1濃度的檢測可作為結直腸癌輔助診斷的血清學指標。

在結直腸癌的治療方面，外科根治性手術能為患者提供長期生存的機會，至今尚無任何一種治療能夠完全取代。本研究中，結直腸癌患者術后7天進行血漿MMP-9與TIMP-1的復查，結果顯示均有不同程度的下降，分析原因可能是由于腫瘤被切除后，負荷明顯降低，導致MMP-9的分泌水平迅速減少，另一方面，MMP-9水平的下降導致機體產生TIMP-1相應下降，MMP-9/TIMP-1比值也呈下降趨勢。術后的繼續治療以化療為主，化療后復查血漿MMP-9，TIMP-1水平顯示，兩者水平明顯下降，且形成了新的MMP-9/TIMP-1平衡?？梢娦g后化療能夠通過調整MMP-9/TIMP-1比值，對腫瘤的侵襲和轉移發揮一定的抑制作用。

綜上，腫瘤的發生、發展、侵襲、轉移是涉及多個步驟的復雜過程，MMP-9/TIMP-1平衡失調是導致腫瘤侵襲轉移的條件之一。結直腸癌患者術后MMP-9，TIMP-1水平明顯下降說明手術治療仍然是患者的首選治療方案，化療后MMP-9，TIMP-1水平有下降趨勢，提示兩者可作為病情評估的重要血清學參考指標。