郑林，肖涟波

(1上海中医药大学，上海201203;2上海市光华中西医结合医院;3上海市中医药研究院)

类风湿关节炎(RA)是一种常见的慢性、自身免疫性、炎症性疾病，多见于中年女性，主要表现为对称性、慢性、进行性关节炎。RA可造成关节滑膜的慢性炎症、增生，形成血管翳，侵犯关节软骨、软骨下骨、韧带等，造成关节软骨、骨和关节囊破坏，最终导致关节畸形和功能丧失。关节软骨和骨的破坏是RA常见的特征性表现［1］。近年研究发现，基质金属蛋白酶家族(MMPs)是一组能降解细胞外基质(ECM)的蛋白溶解酶家族，而关节软骨ECM和基底膜降解是RA病程中的一个关键环节［2］。本文结合文献就MMPs在RA关节软骨和骨破坏中的作用研究进展综述如下。

1 MMPs的分类、结构及功能

1.1 MMPs的分类及结构 MMPs属于金属内肽酶中MA簇的M10家族，是体内普遍存在的一类蛋白水解酶，结构上以活化的Zn2+为特点。MMPs在机体内对骨骼的生长和重建、伤口愈合等具有重要作用［3］。目前，已发现至少26种MMPs在人体组织中表达，它们拥有较高的蛋白序列同源性，根据其作用底物及片段同源性分为五类:①胶原酶类:包括MMP-1、MMP-8、MMP-13，能通过结合血红素结合蛋白主要区域来识别基质，从而优先降解纤维蛋白［4］;②明胶酶类:包括 MMP-2、MMP-9，可促使ECM上不同的底物发生酶促反应，如胶原Ⅰ、Ⅳ等。③间充质溶解素类:包括 MMP-3、MMP-10、MMP-11，三者均可水解胶原Ⅳ，但不会降解纤维胶原Ⅰ;④基质溶解因子类:包括MMP-7、MMP-26，两者能够降解胶原Ⅳ;⑤模型金属蛋白类:包括MMP-14、MMP-15、MMP-16、MMP-17、MMP-24、MMP-25，其 C 端共同拥有一个额外区域，N端有一个简短的胞质尾［5］。

MMPs主要由四部分基团组成，即前肽基团、催化基团、类血红素结合蛋白基团、MMP的亚单位。前肽基团由大约80个氨基酸长链和一个半胱氨酸转化基序组成。催化基团由大约170个氨基酸长链构成，含有两个与特定基序绑定的Zn2+，还包含一个“Met-turn”结构。前肽基团中的半胱氨酸残基可与催化基团中的Zn2+相互作用，从而阻止其与水分子结合。故前肽基团被移除后，MMPs就会失活。类血红素结合蛋白基团由大约200个氨基酸长链组成。MMP的亚单位是一组各个变量的粘连体。这个亚单位形成了一个螺旋结构，决定了结合底物的特异性。所有MMP起催化作用的区域是个球形结构，由3个组氨酸残基形成催化作用的Zn2+和3个组氨酸、1个天冬氨酸残基组成的结构Zn2+，以及至少2个钙原子组成。这样的组成能确保MMPs结构的稳定［6］。

1.2 MMPs的功能 MMPs可参与一系列的生理病理过程，由于MMPs能够降解细胞基膜和ECM，故往常被认为是晚期肿瘤演变的指标。此外，MMPs也能够通过蛋白酶激活来调节细胞因子和趋化因子。在正常情况下，MMPs通过降解和重塑ECM过程，使两者达到动态平衡，从而保持ECM的完整性。在病理情况下，被激活的MMPs可以导致组织破坏，肿瘤浸润、转移，血管新生以及其他炎症反应［7］。

1.2.1 降解ECM MMPs是ECM重塑过程中最主要的蛋白水解酶，能水解膜表面蛋白、非ECM相关性细胞外周分子、细胞内底物、蛋白酶抑制剂、膜相关受体和细胞ECM黏连分子等，从而调节关键的细胞行为和信号通路。MMPs对释放分子嵌入ECM这一过程至关重要，能产生ECM降解产物的激活生物分子，从而进一步降解ECM。

1.2.2 促进新生血管生成 MMPs能促进内皮细胞的迁移和新血管生成，主要机制为MMPs在降解ECM的基础上促使内皮细胞增殖、成熟和分化，并增强内皮细胞间的黏附和血管腔的形成。此外，MMPs还能促进血管内皮生长因子(VEGF)释放，促使肿瘤组织血管内皮生长，促进肿瘤新生血管形成［8］。

2 MMPs在RA关节软骨和骨破坏中的作用

2.1 MMP-1 MMP-1也被称为胶原酶Ⅰ，在正常人组织中表达水平很低。在某些病理情况下，其表达水平会明显升高。RA患者蛋白水解酶降解关节软骨的机制比较复杂。滑液中出现破坏关节软骨表面的蛋白水解酶，可与关节软骨直接接触，破坏关节软骨内的软骨细胞［9］。已有研究表明，RA患者滑膜组织中存在过量的蛋白水解酶，它们被释放到关节腔的滑液中，从而进一步降解关节软骨［10］。

2.2 MMP-2 MMP-2几乎在人体所有组织中都有表达，主要由成纤维细胞、内皮细胞和上皮细胞生成。在RA患者血清中，MMP-2通常呈高表达状态［11］。在一些动物研究中发现，MMP-2有助于RA的发展，且在其病程晚期滑液和血清中水平会明显升高［12］。

2.3 MMP-3 MMP-3又称溶基质素-1，是由成纤维细胞和滑膜细胞分泌。MMP-3是一种蛋白水解酶，是滑膜炎症的一个特殊标志物。研究表明，无论在RA早期阶段还是晚期阶段，RA患者血清中MMP-3水平均会升高。因此，MMP-3可作为预测RA早期骨破坏的指标［13］。MMP-3是参与关节软骨降解最重要的酶，不仅直接参与软骨的侵蚀，还能激活其他胶原蛋白酶，引起连锁反应，进一步加重软骨破坏和血管翳形成［14，15］。MMP-3除能降解多种ECM的蛋白外，也能激活生长因子，裂解细胞黏连分子、趋化因子、细胞因子和不同的受体等［16，17］;在肝细胞和软骨细胞的细胞核中MMP-3表达也较多，可与ras系统相关蛋白的结合，参与MMP-3催化部位核转录和迁移。无论是胞内还是胞外，MMP-3的活性都受金属蛋白酶抑制剂的调控［18，19］。总之，MMP-3 有望成为临床诊断、治疗RA及预测关节破坏程度的指标。

2.4 MMP-8 MMP-8被称为胶原酶Ⅱ，以往认为其仅在骨髓成熟晚期阶段中性粒细胞中表达。有研究表明，MMP-8在RA发病机制中具有重要作用，在RA患者血清和滑液中均有表达，来源于体外培养RA患者的滑膜细胞，经TNF-α刺激后可产生MMP-8。此外，MMP-8调控与RA相关一些趋化因子的活性，如IL-1、穿透素-3和前动力蛋白受体2等均能促进MMP-8的生成，而MMP-8能够在关节炎小鼠模型中抑制炎性滑膜炎和骨侵蚀。其保护性作用源于其能够引起关节炎小鼠模型中一系列炎症介质的变化［20］。

2.5 MMP-9 MMP-9的基质特异性与MMP-2相似，基底膜成分相同，但亲和力不同。在RA滑膜中，MMP-9局限于炎症表面，包括滑膜衬里层细胞、内皮细胞和白细胞中。MMP-9和MMP-2在RA患者关节滑膜组织中高表达，且RA患者体内MMP-9与滑液中VEGF有关。因此推断MMP-9在RA患者滑膜增生方面具有重要作用［21］。最近研究表明，抑制 MMP-9的表达能够降低 IL-1β、IL-6、IL-8和TNF-α水平，而 TNF-α、IL-6在 RA相关炎症反应、骨质侵蚀和软骨破坏方面具有决定性作用［22］。RA患者血清和滑液中MMP-9水平升高与疾病进展和严重程度有关;而大鼠MMP-9基因敲除后，由抗体诱导的关节炎严重程度可明显减轻［23，24］。

2.6 MMP-13 MMP-13在正常人组织中几乎无表达，体内出现表达表明某处组织需要修复或重塑。因MMP-13在正常组织中分布局限以及能够降解Ⅱ型胶原和其他细胞外基质成分，故成为许多疾病治疗的新靶点。在RA患者体内，一些滑膜表面可检测到MMP-13，并且其表达量与体内某些炎性指标上升有关。相关研究表明，无论是体内实验还是体外实验，MMP-13的micro-RNA抑制剂都有软骨保护作用［25，26］。

综上所述，MMPs在RA关节破坏中具有重要作用，可作为RA诊断和疗效判断的观察指标。进一步深入研究MMPs在RA患者ECM降解中的机制及其与炎症因子的关系，有助于了解RA关节软骨破坏和骨质侵蚀的病理过程，为RA的治疗提供新方法。

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