基质金属蛋白酶及其在原发性开角型青光眼研究中的作用

基质金属蛋白酶及其在原发性开角型青光眼研究中的作用 【关键词】 基质金属蛋白酶；原发性开角型青光眼；细胞外基质 原发性开角型青光眼(POAG)是常见致盲性眼病之一，迄今为止，其病因及发病机制尚不清楚。小梁网组织的ECM与MMP的动态平衡改变日益受到原发性开角型青光眼研究领域学者的关注。本文就MMP与POAG关系的研究进展综述如下。 1 MMP的结构及分类 　MMP是一类锌离子依赖性内源性蛋白水解酶，主要功能是降解ECM和基底膜，除此之外在许多生理和病理过程中发挥重要作用，例如基底膜的降解，ECM的重构，结缔组织的更新，血管的发生，再生，创伤的修复，肿瘤的发展和转移。 　MMP家族在人类目前已发现了20几位成员，新成员还不断被发现。根据其底物的特异性可将其分为五类［1］:(1)胶原酶，包括从纤维细胞、巨噬细胞、上皮细胞来源的胶原酶MMP-1，从中性白细胞中得到的胶原酶MMP-8、MMP-13和MMP-18。主要水解底物是胶原纤维，如Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅶ型胶原和基底膜成分。(2)明胶酶，包括主要由结缔组织细胞来源的MMP-2和主要由中性白细胞和巨噬细胞分泌的MMP-9，即明胶酶A、B，其主要底物是明胶，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型胶原和基底膜成分，MMP-2还可以分解纤维粘连蛋白(FN)和层粘连蛋白(LN)；(3)基质降解酶类，包括MMP-3，-10，-11，其底物比较广泛，主要降解Ⅲ、Ⅳ、Ⅸ型胶原LN、FN、蛋白多糖及明胶等，并能激活某些MMP；(4)膜型酶，包括MMP-4，-15，-16，-17，-24，-25，是新发现的一类，能降解几种ECM成分，有些可激活其他MMP；(5)未分类MMP，包括MMP-6，-7，-12，-19，-26，-28等，较复杂，有些底物仍不详。 所有MMP家族成员的cDNA序列具有同源性，编码4个蛋白结构区。(1)信号肽结构，与MMP合成与分泌有关；(2)前肽结构，其中含一个高度保守的PRCGVPDV氨基酸序列，在大多数MMP酶原活化中有重要作用；(3)催化结构，在所有MMP的催化结构域中都含有一段十分保守的氨基酸序列:HE-X-GH-X-X-HS-X-M，其中的三个组氨酸被认为可以酶活性中心部位Zn2 结合而形成配位键(用H示)，从而对酶的催化活性起主要作用；(4)C-末端区，约200个氨基酸残基组成，该区调节MMP前肽与组织金属蛋白酶抑制剂(tissue inhibitors of metalloproteinase，TIMP)结合，在底物选择特异性中起作用或与特定细胞表面受体相互作用。 此外，此家族成员还均具有以下特征［2］ ：(1)是一种蛋白水解酶，可降解至少一种ECM； (2)激活部位含有锌离子，由此控制与酶的接触反应；(3)以酶原形式分泌，之后由纤溶酶和尿激酶的激活物裂解激活而发挥作用；(4)需要钙离子保持其稳定性，在中性活化的pH环境中发挥重要作用；(5) MMP的激活受TIMP或α2-巨球蛋白的抑制。 2 MMP活性的调节 MMP在正常组织中水平很低，当体内需要时，信号才传导至细胞，在细胞上转录调控，合成分泌MMP，反之酶则停止活动，MMP活性消失。故MMP在体内的调节十分严格和精密，可分为基因水平调节、酶原活化调节、活化后调节。 2.1 转录水平的调节 　　大量研究表明［3］，多数生长因子，包括表皮生长因子(EGF)、碱性成纤维细胞因子(b-FGF)、血小板源生长因子(PDGF)、肿瘤坏死因子(TNF-α)、IL-1、IL-6及激素、炎细胞因子能刺激MMP在转录水平的表达。在大多数MMP(MMP-1、MMP-3、MMP-9等)基因的调节序列中，含有TATA盒，在此TATA盒前，存在多种转录调节因子结合位点，多种原癌基因如c-fos和c-jun的表达产物，能与这些位点结合，刺激MMP的转录，也就是说，当某种刺激因子引起细胞增殖、ECM产生增多的同时，也诱导了MMP的表达，这可能是正常组织保持ECM动态平衡的重要机制之一。与其他MMP不同的是，MMP-2基因的调节序列不含TATA盒，其表达也很少受原癌基因的影响，被认为是一种典型的管家基因。MMP mRNA的表达受许多因素的影响，如神经激素、细胞因子(CK)、化学因素等，它们对MMP基因的启动区产生诱导或抑制作用，从而启动或关闭MMP mRNA的表达。