基質金屬蛋白酶與抗結核藥物性肝損傷的相關性研究進展

陸霓虹 楊永銳

昆明市第三人民醫(yī)院 云南省傳染性疾病臨床醫(yī)學中心，云南昆明 650041

藥物性肝損傷（drug-induced liver injury，DILI）在臨床中經常發(fā)生，其中抗結核藥物性肝損傷（anti-tuberculosis drug-induced liver injury，ATB-DILI）最常見，因ATB-DILI導致的結核病患者停藥、中斷治療情況日益增加[1]。全球各國報告的ATB-DILI發(fā)病率為2.0%～30.0%[2]，我國為8%～30%。引起差異的原因可能與種族、國家社會經濟狀況、所處地理位置、病毒性肝炎的流行以及DILI診斷標準不同有關[3]。

ATB-DILI的發(fā)病機制至今尚無定論，關于抗結核藥物導致的不同類型的DILI，各國學者在不同領域有各自的研究結論?；|金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）作為在炎癥環(huán)境下表達增加的蛋白酶，在ATB-DILI發(fā)生發(fā)展中具有重要作用。因此，本文著重闡述MMPs在ATB-DILI發(fā)生機制中的重要作用，進一步探討ATB-DILI的進展原因，并對其進行總結報告。

1 ATB-DILI的定義及發(fā)生機制

ATB-DILI是指在使用抗結核藥物治療的過程中，因藥物本身或其代謝產物對肝臟造成的肝細胞毒性損傷或變態(tài)反應所致的病理過程?？杀憩F(xiàn)為無癥狀性丙氨酸氨基轉移酶（alanine aminotransferase，ALT）升高，急、慢性肝炎，甚至暴發(fā)性肝細胞壞死[4]。研究表明，肺外結核、營養(yǎng)不良、飲酒、合并基礎肝病、乙肝感染[5]、HIV感染、較高的堿性磷酸酶（ALP）水平[6]、間歇性使用護肝藥物是ATB-DILI的獨立危險因素，而全程使用護肝藥物則是ATB-DILI的保護因素[7]。

ATB-DILI發(fā)病機制不明，目前有多種學說論證ATB-DILI的發(fā)生發(fā)展，如“炎癥機制”“遺傳學機制”“免疫功能損傷機制”等。流傳最為廣泛的理論是“炎癥機制”以及炎癥因子刺激后多種分子作用于肝細胞，導致肝細胞線粒體損傷，使肝細胞壞死凋亡，發(fā)生不同程度的肝損傷[8]。

2 MMPs在ATB-DILI發(fā)生發(fā)展中的作用

MMPs是依賴于鋅、鈣、鎂等金屬離子發(fā)揮作用的肽鏈內切酶家族，功能是降解或重塑細胞外基質（extracellular matrix，ECM），維持機體內環(huán)境穩(wěn)態(tài)[9]，在炎癥因子、生長因子、高糖和氧化應激等條件下表達上調。MMPs通過調節(jié)細胞-ECM，控制細胞-細胞間相互作用來控制細胞行為，影響細胞分化、遷移、增殖和凋亡[10]。

2.1 MMPs的結構和分類

人體內表達25種MMPs，其結構包含5個結構域：信號肽、前肽、催化結構域、鉸鏈結構域和血紅素結合蛋白樣C末端結構域[11]。MMPs基于其功能和結構可分為分泌型和膜型兩個亞家族，其中分泌型 MMPs又分為膠原酶類（MMP-1、8、13）、明膠酶類（MMP-2、9）、基質降解素類（MMP-3、10、11）、間質溶解素類（MMP-7、26）和其他類型（MMP-12、19、20、21、27、28）；膜型基質金屬蛋白酶（MT-MMPs）分為三種類型，Type Ⅰ TM（MMP-14、15、26、24），Type Ⅱ TM（MMP-23）和 GPI錨定蛋白（MMP-17、25）[12]。MMPs有不同的酶切位點和特異性結構，不同結構在各類疾病中（腫瘤、冠心病、肝損傷等）具有特異性作用[13]。

2.2 MMPs的活化及調節(jié)

MMPs常以無活性的酶原形式存在，經細胞外蛋白水解加工暴露活性催化位點。酶原的激活分兩個階段，當半胱氨酸-鋅相互作用被破壞時，蛋白部分活化，允許其他蛋白酶（如纖溶酶、胰蛋白酶、激肽釋放酶、類胰蛋白酶和胃促胰酶等）和非蛋白水解化合物（如硫醇反應劑和變性劑）切割原結構域[14-15]，導致構象變化。蛋白酶自身被催化或前肽區(qū)被外源性切割時可完全活化[16]。此外，MMP-11和MT-MMPs具有弗林蛋白酶識別序列，可以在細胞內通過弗林蛋白酶活化[17]。

MMPs的 活 性 受 到α2巨 球 蛋 白（α2-macroglobulin，α2-MG）和基質金屬蛋白酶組織抑制劑（tissue inhibitor of metalloproteinase，TIMPs）兩種內源性抑制劑的調節(jié)。α2-MG主要由肝細胞和巨噬細胞合成，可調控細胞外蛋白酶的水解，因此可降解MMPs，但其作用不具有特異性。TIMPs家族包含四個成員 TIMP-1、2、3、4，其表達具有組織特異性。TIMP-1、2、4以可溶形式分泌，TIMP-3與細胞外基質結合。TIMPs對MMPs的親和力各有不同，TIMP-1優(yōu)先結合pro-MMP-9，而TIMP-2則對pro-MMP-2更具親和力[18]。TIMPs與MMPs的C末端區(qū)域內的pro-MMP結合，可穩(wěn)定MMPs并延遲pro-MMP活化，限制MMPs的活性。即便MMPs被激活，TIMPs仍可以1∶1的比率結合MMPs，抑制MMPs介導的ECM降解[19]。

2.3 MMPs與ATB-DILI的相關性研究

MMPs家族成員在炎癥環(huán)境及炎癥因子刺激下，可活化ECM結構蛋白，參與機體炎癥反應。據文獻報道，MMPs在DILI中發(fā)揮重要作用。MMPs降解ECM、激活人類肝星狀細胞，ECM的降解和重塑是肝硬化和肝癌等疾病發(fā)生的重要因素。機體在炎癥條件下，微循環(huán)中募集的免疫細胞（如T淋巴細胞）通過分泌炎癥因子和血管細胞黏附分子1，黏附至內皮細胞表面，誘導內皮細胞表達MMPs，促進免疫細胞跨內皮遷移，增加MMPs酶活性[20]。MMPs酶活性增加可使炎癥因子的分泌增加，對肝細胞和血管有殺傷作用，加重ATB-DILI臨床癥狀，促進疾病進展。

MMP-2又稱明膠酶A或V型膠原酶，可促進肝細胞毛細血管新生，導致炎癥進展。MMP-2在多種腫瘤及炎癥反應下的組織器官中均有表達[21]。MMP-2在肝臟發(fā)生缺血/再灌注損傷時表達上調。MMP-2在炎癥環(huán)境下容易發(fā)生調控失常，反應性的表達上調，可與MMPs家族中多類蛋白酶共同作用，促進炎癥進展，加重ATB-DILI。

MMP-9又稱明膠酶B，可降解大部分細胞外基質成分。ATB-DILI患者血清中MMP-9明顯升高。在ATB-DILI大鼠模型中，損傷的肝組織中可以檢測到IL-6與MMP-9表達增加，提示ATB-DILI進展與炎癥刺激下的MMPs分泌增加密切相關[22]。MMPs可與炎癥因子（如IL-6、IL-11）相互作用，加重肝細胞、血管損傷，導致ATB-DILI發(fā)生。

MMP-14又稱膜型基質金屬蛋白酶-1（MT1-MMP），具有跨膜序列，是單核細胞和巨噬細胞中的主要MT-MMPs。MMP-14是 MMP-2前體（pro-MMP-2）的細胞表面激活因子，其可介導MMP-2的激活，促進血管內皮生長因子分泌，促進血管生成、生長，MMP-2被激活后也具備降解ECM的能力，加速肝損傷后肝纖維化的發(fā)生[23-24]。MMP-14在高侵襲性肝細胞癌和肝纖維化中表達升高。上調MMP-14表達可觸發(fā)MMPs的瀑布式激活，加重炎癥反應，溶解細胞周圍纖維蛋白。MMP-14作為MMPs家族的重要一員，參與了細胞外基質的降解、肝血管的生成、促進炎癥因子產生等各個過程，是導致ATB-DILI中肝血管損傷發(fā)生發(fā)展的重要因素，也是導致肝血管增生，促進ATB-DILI后期肝纖維化發(fā)生發(fā)展的重要因素[25]。

此外，MMP-13可促進急性肝損傷，加速肝纖維化；MMP-19可促進肝纖維化進展中的TGF-p信號傳導；MMP-1在肝臟中過度表達可有效減輕纖維化并使肝細胞增殖。MMP-3、MMP-10在肝細胞癌中表達上調；MMP-16在肝炎、肝硬化和肝細胞癌中呈高表達；MMP-7在膽道纖維化閉鎖的患者中呈高表達；MMP-11在常溫條件下的缺血損傷中呈高表達；MMP-15在肝部分切除術后表達顯著下調，與之相反，MMP-24在肝部分切除術后表達上調；MMP-8可促進腫瘤壞死因子誘導的急性肝炎白細胞浸潤[26]。

3 總結

ATB-DILI的發(fā)生率逐年升高，但其發(fā)病機制至今未明。在“炎癥機制”學說中，藥物及其活性代謝產物誘導肝細胞線粒體受損和氧化應激，從而產生炎癥反應。炎癥環(huán)境下肝細胞炎癥因子分泌增加，進一步促進MMPs表達增加。多種不同亞型的MMPs（MMP-2、9、14等）在炎癥環(huán)境下通過不同分子機制，包括加速細胞凋亡、壞死，促進細胞自噬的發(fā)生等方式，導致肝細胞的損傷和凋亡。進一步研究MMPs與ATB-DILI的關系對揭示ATB-DILI發(fā)病機制具有重要作用。