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2024年12月28日发(作者：scalar opencv)
基质金属蛋白酶
细胞外基质和基底膜重塑是癌细胞侵
袭转移过程中的关键环节，需借助于蛋白降
解酶的表达和激活。基质蛋白酶主要有以下
数种：丝氨酸蛋白酶类，包括血浆酶原激活
剂；半胱氨酸蛋白酶类，包括组织蛋白酶D
在内的溶酶体酶；金属蛋白酶类
(metalloproteinases)［1］。金属蛋白酶类
在肿瘤侵袭过程中的作用近年来倍受关注，
大量证据表明基质金属蛋白酶，特别是基质
金属蛋白酶-2(matrix
metalloproteinase-2，MMP-2)在肿瘤细胞
介导的细胞外基质降解中起关键作用，临床
研究表明，MMP-2活性和表达的增加与人类
多种恶性肿瘤侵袭转移潜能及预后密切相
关［2～4］。
一. MMP-2基因及其表达和激活的调节
MMP-2基因位于人类染色体16q21，由
13个外显子和12个内含子所组成，结构基
因总长度为27kb，与其他金属蛋白酶不同，
MMP-2基因5′旁侧序列促进子区域含有2
个GC盒而不是TATA盒［5］。MMP-2以前酶
原的形式由多种细胞分泌，如成纤维细胞、
巨噬细胞、内皮细胞和恶性肿瘤细胞等。与
其他金属蛋白酶相似，MMP-2分子含有氨基
末端片段、金属结合片段及羧基末端片段，
其中带有高度保守序列PRCGV/NPD的氨基末
端具有一个不配对的半胱氨酸残基，该残基
与激活位点的锌原子相互作用介导着MMP-2
的前体状态；金属结合片段是公认的锌结合
部位，其含旁侧有2个组氨酸的保守序列
HE-GH；羧基末端具有类似凝血酶的片段，
该片段的具体功能尚未明确。此外，MMP-2
还具有一个58个氨基酸残基组成的明胶结
合片段，此片段与纤维连接素的明胶结合Ⅱ
型基元相似［6］。目前认为，MMP-2表达和
功能的调节发生于转录、分泌、前酶原的激
活、细胞表面的结合以及与来源于肿瘤或宿
主细胞的MMP抑制剂的相互作用等多个不同
的水平。
MMP-2的转录调节与其他金属蛋白酶相
比具有一定的独特性，如佛波醇酯(phorbol
ester)通过AP-1位点的介导增加MMP-9和
间质胶原酶的表达，而MMP-2基因促进子区
域未能测得AP-1位点［5］；转化生长因子
-β1(TGF-β1)通过其抑制元素TIE抑制间
质胶原酶的表达［7］，而TGF-β1却能诱导
人类细胞株转录出高水平的MMP-2信使核糖
核酸(mRNA)［8］。此外，整合素受体和
TN(Tenascin)亦能诱导MMP-2的转录表达。
MMP-2在细胞外以前酶原的状态存在，体外
实验表明有机汞化合物和蛋白酶等均可通
过干扰氨基末端不配对半胱氨酸残基与激
活位点的锌原子间的相互作用，导致前酶原
氨基末端80个氨基酸片段的自身催化降解
转化成酶原，获得胶原溶解的活性，激活的
酶原进行自身蛋白降解，最终产生具有稳定
活性62KD酶，这种激活过程被称为“半胱
氨酸开关(cysteine switch)”假说［9］。
由于膜型MMP即MT1-MMP的成功克隆和
排序，MMP-2在体内激活的受体机制已被基
本阐明。将MT1-MMP质粒转染入Cos-1细胞
株内后，MT1-MMP即表达于该细胞株的胞膜，
并导致MMP-2酶原的特异性激活［10］。研
究发现，MMP-2酶原的激活依赖于由
TIMP-2(tissue inhibitor of
metalloproteinase-2)与MT1-MMP结合始动
的一个三元复合体的形式，虽然高浓度的
TIMP-2抑制MMP-2的活性［11］。
MMPS活性调节的关键是TIMPS对其酶活
性的抑制作用。研究表明MMP-2及其前体均
可与TIMP-2结合，但结合位点并不相同。
MMP-2前体-TIMP-2复合体在不裂解的情况
下仍可被继续激活产生MMP-2活性，该活性
能被额外的TIMP-2完全抑制［12］。所以
MMP-2与TIMP-2的相对浓度最终决定MMP-2
胶原降解的能力。MMP-2的主要底物为Ⅳ型
胶原，其次还有Ⅴ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ型胶原及纤
维连接素和弹性蛋白等。
二. MMP-2与恶性肿瘤的侵袭转移
体外实验结果显示，ras基因诱导的恶
性肿瘤细胞株的MMP-2表达增加，激活MMP-2
的单克隆抗体能促进A2058细胞株的侵袭能
力，而抑制MMP-2的单抗则使A2058细胞株
穿透重组基底膜的能力明显减弱［13］。
TIMP-2对肿瘤侵袭转移的抑制是MMP-2与肿
瘤侵袭转移相关性的又一佐证。TIMP-2过度
表达，能抑制转 移性ras转化小鼠胚胎成
纤维细胞裸鼠静脉注射后肺转移灶的形成，
以及体内肿瘤的生长速度和癌细胞的浸润
特性［14］。Vaisanene认为［15］MMP-2表
达是皮肤黑色素瘤的独立预后因素；Levy
［16］采用Northern印迹分析技术发现72%
的直、结肠腺癌MMP-2 mRNA水平异常增高；
Poulsom等［17］采用原位杂交技术，结果
显示结肠肿瘤组织间质细胞能合成MMP-2，
且与肿瘤细胞一起参与浸润癌特异性的组
织重塑和基底膜降解过程。Davies［18］研
究表明膀胱癌组织中MMP-2 mRNA主要位于
间质细胞而不是肿瘤上皮细胞，MMP-2表达
水平与肿瘤分化程度及浸润深度密切相关。
免疫组化染色显示MMP-2蛋白主要表达
于肿瘤细胞膜和胞浆内，而原位杂交技术则
发现MMP-2 mRNA主要存在于肿瘤细胞周围
的间质细胞如成纤维细胞和内皮细胞。两种
方法结果不一致的原因可能是(1)肿瘤细胞
摄取来源于成纤维细胞的MMP-2蛋白；(2)
肿瘤细胞与间质细胞MMP-2 mRNA翻译率及
细胞内蛋白贮存能力的不同；以及(3)原位
杂交技术和免疫组化检测阈值的不同等
［19］。多数学者认为肿瘤细胞和间质细胞
均能合成MMP-2，且肿瘤细胞可通过多种机
制诱导间质细胞MMP-2的合成和分泌。如肿
瘤细胞表达的一种与免疫球蛋白超家族同
源的细胞表面受体，胶原酶刺激因子(TCSF)
又称细胞外MMP诱导因子，能刺激成纤维细
胞的MMP-2表达［11］。
三. MMP-2与胃癌侵袭转移的关系
MMP-2与胃癌关系的研究是近年来开展
的新课题。1994年Schwart等［20］研究胃
癌细胞株SK-GT的MMP-2 mRNA表达，结果
发现浸润型细胞株SK-GT1、SK-GT5及SK-GT6
表达MMP-2，而非浸润型细胞株SK-GT2和
SK-GT4不表达MMP-2；此外，MMP-2表达阳
性细胞株来源病人的预后明显差于阴性者。
D′Erric等［21］报道正常胃黏膜上皮MMP-2
呈阴性表达，胃癌细胞MMP-2主要表达于细
胞膜，分化差的胃癌细胞MMP-2表达阳性率
显着高于分化较好者，进展期胃癌的MMP-2
阳性率高于早期胃癌。提示MMP-2表达的检
测有助于胃癌病期进展的评估。Sier等［22］
研究表明胃癌组织的MMP-2表达显着高于邻
近非癌黏膜组织，cox多因素回归分析显示
MMP-2高表达胃癌患者预后较差。后继研究
检测胃癌组织MMP-2及其非活性前体的表达
情况，发现进展期胃癌和早期胃癌MMP-2前
体的阳性率分别为67%和46%，MMP-2则仅限
于进展期胃癌，血管侵犯阳性的胃癌MMP-2
前体阳性率显着高于阴性者［23］。1996年
Nomura［24］通过采用免疫组化、三明治酶
免疫分析及明胶酶谱学等多种测检手段，研
究发现MMP-2主要表达于进展期胃癌，并与
肿瘤的血管侵犯密切相关，认为MMP-2前体
的激活是胃癌细胞扩散的关键环节。Mori
［25］通过分析MT1-MMP和MMP-2在胃癌组
织中的表达情况，认为MT1-MMP通过胃癌的
胃壁浸润和淋巴结转移影响患者的预后，
MMP-2激活与胃癌进展密切相关。Caenazzo
［26］研究胃癌组织MT1-MMP与MMP-1 mRNA
的比率，发现检测MT1-MMP与MMP mRNA的
比率可作为胃癌术前新的分子生物学预后
指标。然而，有研究表明MMP-2表达仅与胃
癌患者生存率有单因素相关的趋势，而不是
预后的独立指标，高uPA受体表达的胃癌患
者组则存在MMP-2与预后的相关性，提示仅
在MMP-2的激活酶过度表达的情况下，MMP-2
可作为胃癌的预后因素［27］。
TIMP-2与MMP-2在胃癌侵袭转移中的重
要性亦颇受关注。一项前瞻性研究表明，胃
黏膜内癌TIMP-2表达阳性率为63%，MMP-2
阳性率为19%，进展期胃癌TIMP-2表达阳性
率下降而MMP-2阳性率升高，预后分析结果
显示胃癌原发灶TIMP-2高表达而MMP-2低
表达者生存时间显着延长。所以TIMP-2和
MMP-2在胃癌的负相关作用作为整体调节胃
癌细胞的浸润转移，并可能具有重要的预后
意义［28］。
四. 小 结
MMP-2的表达、有效激活及蛋白降解功
能的发挥受诸多因素如膜激活剂、整合素受
体的表达及基质成分和TIMP-2的调控。大
多数研究表明，MMP-2表达与胃癌侵袭转移
及预后密切相关。然而，对MMP-2及其与胃
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