主動脈內(nèi)膜鈣化與金屬蛋白酶的關(guān)系

1、主動脈內(nèi)膜鈣化與金屬蛋白酶的關(guān)系【摘要】目的研究人主動脈壁內(nèi)金屬蛋白酶（MMPs）的分泌與鈣化的關(guān)系。方法對15份主動脈病理解剖標本行HE染色和免疫組織化學SP法染色，以確定鈣化及MMP-1、MMP-3在動脈壁的分布。結(jié)果15份標本中，10份鏡下可見鈣化，5份無鈣化。兩組MMP-1陽性細胞百分數(shù)無明顯差異（鈣化組83.8%5.2%，無鈣化組84.0%7.5%）。10份鈣化的主動脈中有9份MMP-3染色呈陽性，且連續(xù)切片顯示陽性部位與鈣化區(qū)域存在明顯的定位上的對應(yīng)關(guān)系。5份正常的主動脈MMP-3染色均為陰性。兩組存在非常顯著性差異。結(jié)論MMP-3的分泌與動脈壁的鈣化有定位上的密切關(guān)系，MMP-3

2、有可能參與了動脈異位鈣化的發(fā)生，而MMP-1與之無關(guān)?！娟P(guān)鍵詞】動脈干；鈣質(zhì)沉著癥；金屬蛋白酶類 Aortic calcification and matrix metalloproteinasesCUI Xiaoxuan，WANG Shiwen，GUO Aitao（Institute of Geriatric Cardiovascular Disease, Chinese PLA General Hospital, Beijing 100853, China）【Abstract】ObjectiveTo study the relationship between arterial calci

3、fication and matrix metalloproteinases including MMP-1 and MMP-3. Methods15 human aorta specimens from autopsies were stained with HE to identify calcification. Immunohistochemical method was used to determine the secretion of MMP-1 and MMP-3. ResultsAmong the 15 aorta specimens, calcification was f

4、ound in 10 and no calcification in the remaining 5. There was no significant difference in the percentage of MMP-1 positive cells between two groups, with 83.8%5.2% in calcified specimens vs 84.0%7.5% in non calcified ones. 9 of the 10 calcified aortas were positive for MMP-3 staining. Serial sectio

5、ns showed that the localization of positivity was in concordance with calcified regions. The 5 normal aortas were MMP-3 negative. The difference between the two groups was significant. ConclusionMMP-3 secretion relates closely with arterial calcification. And MMP-3 may participate in calcium mineral

6、i-zation in arteries. MMP-1 has no relation with arterial calcification.【Key words】Truncus arteriosus；Calcinosis；Metalloproteinases基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）是一組Zn2+依賴性內(nèi)肽酶1，它們參與生理和病理狀態(tài)下細胞外基質(zhì)成分的吸收。培養(yǎng)的大鼠生長板軟骨細胞的細胞外基質(zhì)小泡及來源于成骨細胞樣細胞的基質(zhì)小泡（matrix vesicles）富含MMPs。MMPs能夠降解對鈣化有抑制作用的蛋白多糖2。為了解MMPs與血

7、管鈣化的關(guān)系如何，我們采用免疫組織化學的方法來探討MMP-1和MMP-3與血管鈣化的關(guān)系。材料和方法1.標本和試劑：主動脈組織取自解放軍總醫(yī)院病理科的尸檢標本，共15份, 患者中女性4例，男性11例，年齡63.419.3歲。所有病例為1998年9月后死亡，尸檢均在死亡后48 h內(nèi)進行，標本用4%甲醛固定。SP試劑盒（包括封閉用羊血清、生物素化二抗、過氧化物酶標記的鏈霉卵白素）、3,3-二氨基聯(lián)苯胺（DAB）均購自北京中山生物技術(shù)公司，美國Zymed公司產(chǎn)品，鼠抗人MMP-1單克隆抗體和MMP-3單克隆抗體購自天津基因科技有限公司，為Oncogene公司產(chǎn)品。2.方法：組織經(jīng)石蠟包埋，連續(xù)切片后

8、行HE染色并采用SP法進行免疫組織化學染色，操作流程參照試劑盒說明。結(jié)果判斷：細胞質(zhì)內(nèi)棕黃色顆粒為陽性，不著色為陰性，MMP-1的結(jié)果以每100個細胞的陽性百分數(shù)來表示。3.統(tǒng)計分析：對MMP-1結(jié)果進行方差分析和t檢驗，對MMP-3結(jié)果進行2檢驗。結(jié)果1.HE染色：15份切片中5份主動脈壁內(nèi)無鈣化，其余10份均有不同程度的鈣化。鈣化主要出現(xiàn)于內(nèi)膜，鈣化部位被染成深紫色，呈現(xiàn)出散在的小點狀、成團的桑椹狀和堅實的大塊狀這3種形態(tài)。2.MMP-1染色：MMP-1染色陽性的細胞在15份切片中均分布散在而普遍，MMP-1陽性分布在細胞較多的部位相對集中，而在纖維多細胞少的部位相對稀少。因而我們采用陽性

9、細胞百分數(shù)作為評估標準。10份鈣化動脈與5份無鈣化動脈陽性細胞百分數(shù)分別為83.8%5.2% 和 84.0%7.5%，二者比較差異無顯著性意義（1，2）。3.MMP-3染色：與MMP-1不同，絕大多數(shù)細胞MMP-3染色為陰性，只有個別區(qū)域呈現(xiàn)較集中的MMP-3陽性。10份鈣化的主動脈中，9份檢測到MMP-3陽性，且連續(xù)切片顯示陽性部位與鈣化區(qū)域存在明顯定位上的對應(yīng)關(guān)系，5份無鈣化主動脈未檢測到MMP-3，二者比較差異有顯著性意義（2=11.25，P0.01，3，4）。討論動脈平滑肌的主要間質(zhì)成分為、型膠原、彈力纖維、硫酸軟骨素、硫酸皮膚素以及其他蛋白多糖。成年動脈中膜，每個細胞都由一層基膜圍繞

10、，這層基膜由型膠原、層粘蛋白、硫酸乙酰肝素蛋白多糖（heparin sulfate proteoglycans）和巢蛋白（nidogen）等組成3。MMPs具有降解這些間質(zhì)成分的功能，能改變細胞外間質(zhì)成分的含量，按功能的不同可分為不同的亞組。MMP-1為間質(zhì)膠原酶，其作用底物為、和型膠原以及明膠和蛋白多糖。MMP-3為間質(zhì)溶酶1，作用底物為、型膠原、纖維粘連蛋白、彈性蛋白、明膠、蛋白多糖及層粘蛋白1，4。由于血管平滑肌細胞產(chǎn)生的膠原以型膠原為主，因此，MMP-1的激活會引起動脈壁支持成分的減少，穩(wěn)定性降低，如同時伴有膠原合成增加，則導(dǎo)致血管壁的重構(gòu)。MMP-3的激活則可引起細胞基底膜的破壞，這

11、不但可導(dǎo)致細胞的遷移，而且也會引起細胞內(nèi)環(huán)境的改變。MMPs合成和活性的增加與血管壁的重構(gòu)、粥樣斑塊的形成和破裂有關(guān)。我們用免疫組織化學的方法探討了主動脈鈣化與間質(zhì)膠原酶（MMP-1）和間質(zhì)溶酶1（MMP-3）的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)鈣化部位MMP-3明顯增多而與MMP-1無關(guān)。因此我們推測，MMP-3可能是通過破壞基膜而使血管平滑肌細胞的內(nèi)環(huán)境失衡，繼之發(fā)生表型和功能的改變，亦或通過降解鈣沉積的抑制劑蛋白多糖等機制而促進鈣化。軟骨細胞產(chǎn)生的基質(zhì)小泡中含有MMPs2，5，MMP-3可能是動脈鈣化部位基質(zhì)小泡的成分之一。我們的研究尚不能反應(yīng)MMP-3與血管鈣化的因果關(guān)系，有可能是MMP-3促進了鈣化，也可能

12、羥基磷灰石在局部組織的沉積刺激了MMP-3的合成。另外，MMP-3不但本身能夠降解間質(zhì)成分，還能激活其他MMPs，如MMP-1，從而使型膠原降解，血管壁的穩(wěn)定性降低，易于破裂，這或許也是動脈鈣化易導(dǎo)致心血管事件發(fā)生的原因之一。1無鈣化主動脈MMP-1染色，陽性染色分布廣泛，在細胞較多的部位相對密集，在纖維和間質(zhì)多細胞少的部位相對稀疏SP法2002鈣化主動脈MMP-1染色，鈣化部位有細胞浸潤，周圍纖維增生SP法2003無鈣化主動脈MMP-3染色為陰性SP法2004鈣化主動脈MMP-3染色，MMP-3為陽性，且與鈣化有定位關(guān)系SP法400基金項目：國家自然科學基金資助項目(39770869)作者單

13、位：崔曉暄（解放軍總醫(yī)院老年心血管病研究所，北京，100853）王士雯（解放軍總醫(yī)院老年心血管病研究所，北京，100853）郭愛桃（解放軍總醫(yī)院老年心血管病研究所病理科，北京，100853）參考文獻1，Nagase H. Activation mechanisms of matrix metalloproteinases. Biol Chem，1997，378:151-160.2，Dean DD, Schwartz Z, Muniz OE, et al. Matrix vesicles are enriched in metalloproteinases that degrade proteoglycans. Calcif Tissue Int, 1992,50:342-349.3，宋為. 血管平滑肌. 見：韓啟德，文允鎰，主編. 血管生理學. 北京：北京醫(yī)科大學中國協(xié)和醫(yī)科大學聯(lián)合出版社，1997.3-17.4，Matrisian LM. The matrix-degrading metalloproteinase.