--------- 中华实用内科，2003，15（5）：38-40.

黄仲夏 综述

首都医科大学附属朝阳医院血液科 (北京市 100020)

腰腿痛是老年人的常见症状，骨痛和溶骨性骨质破坏也是多发性骨髓瘤（MM）的突出临床表现，在老年人中常被误诊。MM骨质损害的机制仍不清楚，近年来的研究发现，基质金属蛋白酶（MMPs）家族可能与MM的发病和骨质损害有关。首都医科大学附属北京朝阳医院西院血液与肿瘤科黄仲夏

MMPs是一类具蛋白溶解酶活性的锌依赖性内肽酶家族，可溶解许多细胞外基质。这些酶与骨伤愈合、骨质重吸收、和肿瘤浸润等过程有关。MMPs家族成员主要包括五类：胶原酶（MMP-1、MMP-8、MMP-13、MMP-19）、明胶酶（MMP-2、MMP-9）、基质溶解素（MMP-3、MMP-10、MMP-11）、膜型MMP（MT1-MMP、 MT2-MMP、 MT3-MMP）和其它（MMP-7等）。现已发现，在类风湿性关节炎等骨病及多发性骨髓瘤（MM）、乳腺癌、肺癌、急性淋巴细胞白血病和B细胞非何杰金氏淋巴瘤等肿瘤中MMPs均有高表达。现把MM中MMPs的研究进展综述如下。

1 MMPs与正常骨重建

在正常骨的重建过程中，破骨细胞（OC）引起的旧骨重吸收与成骨细胞（OB）引起的新骨重建维持一动态平衡。OC在溶骨的前端凿孔形成吸收小凹，而OB随后产生一种富含I型胶原但尚未矿化的骨基质称为类骨质，后者矿化后形成新骨。在类骨质形成过程中，成骨细胞分泌MMP-2、 MMP-3、 MMP-13和一些生长因子（IL-6、IL- 1等）并嵌入骨基质下。而激活的OC分泌MMP-9和CPK（组织蛋白酶）。上述MMPs和CPK促进OC充盈于吸收小凹并迁移于矿化骨表面渗入类骨质。首先MMP-1在中性PH环境下降解I型胶原（骨和骨基质层的主要结构蛋白）和II型胶原（软骨的主要成分）；接着明胶酶MMP-2和MMP-9启动并降解IV型胶原（软骨和基底膜的主要结构蛋白）并变性蛋白，引起骨质脱矿和基质溶解；MMP-3可溶解弹性硬蛋白、纤连蛋白、酪蛋白等糖蛋白，后者也是软骨的构成成分。最后CPK在适宜PH环境下溶解残余的蛋白样物质。虽然MMPs在骨质重吸收过程中的作用仍不尽清楚，但胶原酶在骨质重吸收过程中的作用非常重要，因I型胶原的天然纤维状、螺旋形结构可抵抗任何蛋白酶的溶解作用，除非有胶原酶和MMP-2的存在。此外，在上述过程中，细胞因子IL- 1、IL-6 和可溶性IL-6R可上调OC的作用及MMP-2、 MMP-3和 MMP-13的产生[1]。

2 MMPs与MM的溶骨性骨质破坏

1997年,Barille S[2]]等首先把MMPs应用于MM的研究中。对5个MM患者和6个人类骨髓瘤细胞系RPMI-8226、U266、SBN-1等的研究结果发现：①人类骨髓瘤细胞组成性地分泌MMP-9且不被细胞因子和糖皮质激素所调节。首先用免疫磁珠法分离MM或浆细胞白血病（PCL）患者的骨髓或外周血浆细胞，使其纯度≥99%，这些纯化的骨髓瘤细胞用无血清条件培养液培养48h后，用明胶酶谱测定出一分子量92kDa的 MMP-9。而未检测到分子量为72kDa的MMP-2。用ELISA方法也未检测到MMP-1。骨髓瘤细胞分泌的MMP-9不能被IL-6、IL-1β、TNF-α、TGF-β、1，25（OH）2-VitD3和IL-10等细胞因子及糖皮质激素地塞米松所调节。②骨髓微环境细胞分泌MMP-2和 MMP-1，MMP-1的产生可被细胞因子和糖皮质激素所调节。分离纯化后的骨髓基质细胞（BMSC）经2-3周的长期培养，可检测到72kDa的MMP-2，而无MMP-9。比较其分子量发现72kDa的MMP-2为前- MMP-2，而非激活形式的MMP-2。用ELISA方法既未检测到前-MMP-1，也未检测到活性形式的MMP-1。BMSC分泌的MMP-1可被IL-1β和TNF-α上调、被糖皮质激素地塞米松下调。作为骨髓瘤细胞生长因子的IL-6不能调节MMP-1的产生。而MMP-2的产生不受上述细胞因子和糖皮质激素的调节。③当纯化的骨髓瘤细胞与BMSC共同培养时，BMSC分泌的MMP-1可被骨髓瘤细胞上调，BMSC分泌的前MMP-2可被骨髓瘤细胞转化为活性形式的MMP-2。当在BMSC的培养体系中加入纯化的骨髓瘤细胞共同培养48h后，发现骨髓瘤细胞可触发一MMP-1产生增加，高生物活性的MMP-1可使骨髓内的I型胶原降解能力增加。用BMSC和骨髓瘤细胞共同培养的上清液进行明胶酶谱测定可发现92kDa、72 kDa 和62kDa的三条带，62kDa带经测定为活性形式的MMP-2。由此可见，骨髓瘤细胞与骨髓微环境细胞的相互作用可增强MMPs的功能，骨髓瘤细胞可增加BMSC的MMP-1产生、诱导前MMP-2的激活。此外，在上述共同培养体系中也可观察到一微弱的MMP-9产生增加。提示骨髓内的MMPs活动临近骨髓瘤细胞。上述BMSC产生的MMP-1引起临近骨髓内的I型胶原降解，骨髓瘤细胞激活前- MMP-2使其转变为活性形式的MMP-2，继续完成基质碎片的降解。且MMP-2活动与基底膜的溶解和肿瘤浸润有关，故MMP-2的激活有利于骨髓内外的肿瘤播散。因此，可以推断MM中的MMPs活动可能与MM的两种主要病理特征—过多的骨质重吸收和肿瘤播散有关。

1999年,Barille S[3]]又在MM中进行了MMP-7的研究，结果发现，骨髓瘤细胞组成性地分泌MMP-7且不被细胞因子所调节。MMP-7可激活BMSC产生的MMP-2，使其由前- MMP-2转变为活性形式的MMP-2。MMP-7有广泛的蛋白溶解活性，可溶解弹性硬蛋白、酪蛋白等糖蛋白，并降解I、III、IV型胶原，参与骨基质的降解。此外，也有研究表明MMP-7与肿瘤细胞的浸润和肿瘤进展有关[4]。

然而，在Barille S的上述研究中，对MMPs与MM的溶骨性骨质破坏的关系未作进一步的研究。

在MM中，一旦骨髓受浸犯，骨髓瘤细胞就打破了细胞因子的平衡引起OC的激活和骨质重吸收，出现临床症状。IL-6在细胞因子网络中处于中心地位，IL-6和IL-6R可激活OC，骨髓瘤细胞依赖IL-6增殖和分化，较高 的血清IL-6水平预示一个差的预后。骨髓基质细胞（BMSC）被刺激产生大量IL-6，与 IL-1、TNFα、HGF（肝细胞生长因子）、VEGF（血管内皮细胞生长因子）等细胞因子一起参与MM的溶骨性骨质破坏。激活的OC也可通过产生MMP-9 及OB产生的MMP-2等MMPs直接溶解骨基质[1]。已发现骨髓瘤细胞可产生MMP-9 [2] 、 MMP-2 [5]和 MMP-7 [3]，这些 骨髓瘤细胞来源的MMPs通过局部增强的MMPs活动引起溶骨性骨病的发生。

3 MMPs与肿瘤新生血管的形成

在肿瘤生长、浸润和播散过程中，新血管生成是必要的。肿瘤进展也往往伴随MMP-2 、MMP-9

等MMPs的分泌增多。对一些实体瘤如乳腺癌、肺癌等的研究发现，新血管生成和MMP-2 、MMP-9

等过多分泌与肿瘤浸润和播散同时发生[5]。

Vacca A等[5]首先在造血细胞肿瘤中进行了MMPs与肿瘤新生血管的形成的研究，研究对象为20例意义未明的丙种球蛋白血症（MGUS）、18例非活动期MM（治疗后有效或脱离治疗处于平台期的患者）和26例MM活动期MM患者（初发、复发和对治疗无反应病情迅速进展或进入白血病阶段的患者）。结果发现：①骨髓微血管面积测定：骨髓活检病理切片用抗VIII因子单抗M-616染色测定微血管面积，活动期MM患者的骨髓微血管面积较非活动期MM和MGUS患者高5倍（P[5]。其它进展标志如IL-6、IL-1β也可作为血管生成因子，与骨髓微血管面积相一致[6-7]。

Ribatti D[8]的结果也显示，进展的MM患者骨髓内血管生成增加，肿瘤新生血管形成对骨髓瘤细胞的生长是非常重要的。

在MM中，病情的进展往往伴随着MMPs的分泌增多和肿瘤新生血管形成增多， MMPs对骨髓基质的降解为内皮细胞的进入提供了空间，而骨髓内和其它部位的肿瘤细胞土壤被浸润至骨髓的新生血管所营养。故两者均与MM的肿瘤浸润和播散有关。在一些实体瘤中已发现MMP- 7促进肿瘤生长[9-10]、MMP-9促进肿瘤浸润和播散的证据[11]。然而，在MM中未发现MMPs与骨髓瘤细胞生长、浸润和播散有关的直接证据。

4 下调MMP-9的分子开关—syndecan-1

syndecan-1（粘结蛋白聚糖-1）属粘附分子整联蛋白的跨膜硫酸蛋白多聚糖（Heparan Sulfate Proteoglycan, HSPG）的家族成员，通过其分子表面的硫酸肝素侧链与细胞外基质成分（如I、IV、V型胶原、纤连蛋白）、生长因子等结合，与共受体方式调节细胞与微环境间的相互作用，参与组织器官分化发育、血管形成、组织再生等一系列生理过程的调节，为细胞生长和行为的调节剂，可在细胞表面和ECM中表达，并从几方面影响生长因子的活动—调节细胞与基质的连接、促进生长因子与其高亲和力受体的结合。 syndecan-1在MM中高表达，在体内外实验中发现，它可从骨髓瘤细胞表面释放形成可溶性形式。可溶性syndecan-1可诱导骨髓瘤细胞凋亡、抑制体外破骨细胞的生成。然而，近年来的研究发现，MM患者血清中升高的syndecan-1水平为一较强的、独立的阴性预后指标，释放syndecan-1对MM是有害的[12]。

Dhodapkar MV[13]用ELISA方法对20例MM患者的研究发现，35%的患者血清syndecan-1水平升高，同时31%的患者血清MMP-9水平下降，两者有相关性，但syndecan-1并不能直接抑制MMP-9的水平，可能通过细胞因子等中间因素起作用。且syndecan-1水平升高与MMP-9水平下降、骨髓中高浆细胞比例、高β2微球蛋白和免疫球蛋白水平相一致。提示血清syndecan-1水平有助于测定MM患者的肿瘤负荷，且syndecan-1可能参与MM的生物学。Seidel C[12]的研究也证实了syndecan-1参与MM病理过程。

Kaushal GP[11]为研究是否syndecan-1可影响促进肿瘤浸润的蛋白酶溶解活动，分析了syndecan-1表达与非表达细胞的条件培养液，结果发现，非表达syndecan-1骨髓瘤细胞系ARH-77可测出高水平的MMP-9活动，而表达syndecan-1的ARH-77细胞仅测出较前者低2-3倍的MMP-9活动。原可浸润I型胶原的ARH-77细胞当表达syndecan-1时则失去了其浸润性。syndecan-1与MMP-9两者表现出一负相关。对六个骨髓瘤细胞系的研究也进一步证实了syndecan-1与MMP-9的上述关系。因此，在MM中，syndecan-1可能通过促进细胞与ECM的粘连和抑制浸润所需的蛋白溶解活动而阻止肿瘤的播散和浸润。

与其抗肿瘤浸润活动相一致，syndecan-1的表达总是伴随MMP-9的积累。尽管syndecan-1的表达抑制MMP-9的活动使体外实验中的骨髓瘤细胞丧失浸润性，然而溶骨过程依然继续。这一矛盾的过程可作如下解释：随着syndecan-1从细胞表面的释放，MMP-9的表达增加；且syndecan-1的大量释放使得syndecan-1与ECM中相应的效应器配体结合，促进肿瘤的浸润[1]。

综上所述， MMPs与MM的溶骨性骨质破坏、肿瘤新生血管的形成有关。高水平的syndecan-1可抑制MMP-9相关的蛋白溶解及肿瘤浸润和播散活动。syndecan-1和MMPs抑制剂及两者类似物的临床应用将为MM的治疗开辟新的途径。

参考文献

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11 Kaushal GP, Xiong X, Athota AB, et al. Syndecin-1 expression suppresses the level of myeloma Matrix Metalloproteinase –9. Br J Haematol, 1999;104:365

12 Seidel C, B rset M, Hjertner ,et al. High levels of soluble syndecan-1 in myeloma-derived bone marrow:modulation of hepatocyte growth factor activity. Blood, 2000;96(9):3139

13 Dhodapkar MV, Kelly T,Theus A, et al. Elevated levels of shed syndecin-1 correlated with tumor mass and decreased Matrix Metalloproteinase –9 activity in the serum of patients with multiple myeloma. Br J Haematol, 1997;99:368