肝纤维化与MMPs及TIMPs的研究进展

山丹1巴图德力根2*

1.内蒙古民族大学蒙医药学院，内蒙古 通辽 028000；内蒙古民族大学附属医院，内蒙古通辽028000

【摘要】肝纤维化是细胞外基质（ECM）过度沉积所致。ECM主要来源于肝星状细胞（HSC）由胶原、非胶原糖蛋白、基质金属蛋白酶（MMP）、基质金属蛋白酶抑制剂（TIMP）以及转化生长因子-β（TGF-β）等各种细胞因子组成。其中MMPS可降解ECM，抑制肝纤维化的发展，而TIMPs可抑制MMPs酶的活性从而促进肝纤维化。通过综述总结以上相关蛋白家族与肝纤维化的关联，为研究提供参考。

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关键词 肝纤维化；蛋白家族；进展

【中图分类号】R575.2【文献标志码】 A【文章编号】1007-8517(2015)05-0039-02

肝纤维化是指肝脏纤维结缔组织的过度沉积，是ECM合成与降解不平衡的结果。ECM由胶原、非胶原糖蛋白、基质金属蛋白酶（MMP）、基质金属蛋白酶抑制剂（TIMP）以及各种细胞因子组成［1］。它的合成与降解主要由基质金属蛋白酶（MMPs）与基质金属蛋白酶组织抑制剂因子（TIMPs）共同相互作用而调节［2］。

近年来对肝内ECM的降解研究较多，在这一过程中起关键作用的酶是MMPs，MMPs对ECM有广泛的降解作用，并能激活别的MMP，形成瀑布效应［3］。目前已发现的MMPs有26种，根据降解底物及功能不同又分为6大类：①胶原酶；②间质溶解酶；③明胶酶类；④膜型基质金属蛋白酶类；⑤基质水解素；⑥其他MMPs。其中与肝纤维化相关的MMPs主要有MMP-1、MMP-2、MMP-3、MMP-9、MMP-13。TIMPs具有抑制MMPs活性的作用，使ECM降解减少而导致肝纤维化、肝硬化的发生［4］。目前已发现TIMPs家族由4个成员组成，TIMP-1、2、3、4，而在肝脏中仅存在TIMP-1和TIMP-2［5］。TIMP对MMP的活性抑制因MMP的种类不同而有差异，TIMP-1主要对间质胶原酶（MMP-1），TIMP-2对明胶酶-A（MMP-2）、明胶酶-B（MMP-9）显示出极高的活性抑制［6］。因此认为MMPs和TIMPs表达的平衡统一是维持正常肝脏组织中ECM合成与降解动态平衡的关键［7］。

1MMP-1/TIMP-1蛋白

MMP-1、TIMP-1与肝纤维化发生、发展密切相关。MMP-1能降解纤维化肝组织中ECM的主要成分Ⅰ、Ⅲ型胶原，而ECM主要是Ⅰ、Ⅲ型胶原的沉积［8］。TIMP-1可抑制MMP-1的活性，导致ECM降解减少［9］。当MMP-1和TIMP-1比例失调时，Ⅰ、Ⅲ型胶原降解减少而沉积，形成肝纤维化［10］。蒋莹等［11］在肝纤维化组织中MMP-1、TIMP-1的表达及其临床意义的实验中采用链霉菌抗生物蛋白-过氧化酶联接法（S-P法）检测70例肝纤维化组织中MMP-1、TIMP-1的表达。发现在肝纤维化发生、发展中，MMP-1没有改变，而TIMP-1升高，肝脏中TIMP-1/MMP-1的比值增加，使ECM免受MMPs的降解。因此TIMP-1/MMP-1可作为肝纤维化诊断及预后的指标。罗国彪等［12］在肝纤维化大鼠血清及肝组织基质金属蛋白酶-1及其抑制因子表达的变化实验当中采用四氯化碳造模的方法，用酶联免疫吸附测定法和免疫组化染色检测血清MMP-1、TIMP-1含量及肝组织MMP-1、TIMP-1表达的变化，发现血清及肝组织MMP-1、TIMP-1与肝纤维化关系密切。史玉岭［13］使用ROC曲线评估TIMP-1诊断肝纤维化的敏感度、特异性，结果显示其明显高于肝纤维化标记物HA、PCⅢ、CⅣ、LN，提示血清TIMP-1诊断肝纤维化有较高的敏感度和特异性，其水平反映肝纤维化的程度。

2MMP-2/TIMP-2蛋白

MMP-2是MMPs中的重要成员，而其组织抑制因子TIMP-2通过抑制MMP-2，阻止ECM的降解，从而形成或促进肝纤维化［14］。较多的研究认为MMP-2在纤维化阶段升高，而在肝硬化和肝纤维化恢复期逐渐降低［15］。张京红等［16］以76例慢性乙型肝炎患者作为研究对象，使用ELISA检测法检测慢性乙型肝炎患者血清MMP-2和TIMP-2含量，另外选取15例健康成人作为对照，分析MMP-2、TIMP-2与患者肝纤维化程度之间的关系。结果提示，随慢性乙型肝炎患者肝脏纤维化程度的增加，MMP-2、TIMP-2于血清中含量逐渐增高，幅度不断加大，二者的相关性分析说明同肝脏纤维化程度呈正相关，说明MMP-2、TIMP-2血清水平可以作为肝脏纤维化的诊断标准。

3MMP-13/TIMP-1蛋白

肝脏ECM以胶原为主要成分，主要是Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ型胶原，尤其是Ⅰ型胶原是纤维间隔的重要来源［17］，MMPs家族中的间质胶原酶MMP-13主要降解Ⅰ型胶原，而TIMPs家族中的TIMP-1是MMP-13的主要抑制因子［18］。杨莉等［19］研究提示软肝化坚颗粒可上调MMP-13 mRNA的表达，抑制TIMP-1的产生，促进Ⅰ型胶原的降解，进而促进ECM的降解，达到抗肝纤维化的目的。李志钢等［20］在肝心宁对大鼠肝纤维化α-SMA、MMP-13及TIMP-1蛋白表达影响的实验中，采用四氯化碳皮下注射并饲以高脂低蛋白饲养和30%酒精诱导大鼠肝纤维化模型，用免疫组化染色检测方法检测肝组织中α-SMA、MMP-13及TIMP-1蛋白表达情况。发现了肝心宁可能是通过降低α-SMA、TIMP-1蛋白表达并增强MMP-13蛋白表达，抑制HSC的活化及降解过度生成的胶原纤维，从而抑制肝纤维化的发生与发展。张洁等［21］在大鼠非酒精性脂肪性肝炎肝组织MMP-13、TIMP-1表达变化与肝纤维化的关系的研究中，采用非酒精性脂肪肝模型，用RT-PCR检测MMP-13 mRNA和TIMP-1 mRNA在非酒精性脂肪肝炎（NASH）肝组织的表达水平，结果显示MMP-13 mRNA在NASH初期很高，随着NASH的加重，到后期其表达明显下降。

4MMP-9蛋白

MMP-9与肝纤维化程度负相关［22］。MMP-9在肝脏中主要由库普弗细胞分泌，与MMP-2一起维持肝脏修复过程中细胞环境结构完整及肝窦基底膜的正常形态。Wang XB等［23］用DMN诱导大鼠肝纤维化时，发现正常大鼠MMP-9活性极低，在造模的第2、3天时显著升高，至1、2和4周时仍处于高水平。刘宏等［24］在膈下逐瘀汤对免疫性肝纤维化大鼠肝组织MMP-9和TIMP-2表达的影响实验中，采用猪血清腹腔注射诱导大鼠免疫性肝纤维化模型，ELISA法检测肝组织MMP-9和TIMP-2蛋白含量，RT-PCR检测肝组织MMP-9和TIMP-2 mRNA表达。发现该方是通过抑制MMP-9含量而防止肝组织正常基膜结构的破坏,阻止肝组织结构重构以及肝纤维化的进一步发展。

综上所述，肝纤维化的发生和发展与MMPs、TIMPs等蛋白家族密切相关。经过大量研究已知，肝纤维化时TIMPs的表达会升高，MMPs则表现为降低，因此发现MMPs的激活剂或者TIMPs的抑制剂就可以通过上调MMPs和下调TIMPs来降解ECM的合成继而防治肝纤维化。这为我们防治肝纤维化提供了新的研究方向，与此同时肝纤维化的实验研究可与临床医学相结合对肝纤维化病人的防治提供基因治疗的新途径。

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(收稿日期：2014.12.12)