文摘
斑块破裂的主要原因是急性心肌梗塞和中风。描述了动脉粥样硬化斑块是脆弱,更容易破裂时的特点是薄,高度发炎,和collagen-poor纤维帽和含有高浓度的蛋白酶,包括金属蛋白酶(mmp)。起始斑块间质胶原酶需要胶原蛋白分解的一个MMP的金属蛋白酶- 1组成的亚科,MMP-8, MMP-13。先前的报道表明,金属蛋白酶- 1和MMP-13可能在人类和实验性动脉粥样硬化。中性粒细胞以来直到最近报道在动脉粥样硬化斑块的作用MMP-8(原名“中性粒细胞胶原酶”)只是略微评估。在本文中,我们将更新和评论的证据最相关的监管途径和活动由MMP-8动脉粥样化形成。
1。介绍
迄今为止,MMP的家族包括25结构上和功能上相关的成员,其中24是哺乳动物中发现的。所有基质金属蛋白酶的特点是一个共享的多畴的结构,特别是一个高度保守的催化域组成的锌2 +绑定的共识序列。基于他们的主要结构和底物特异性,基质金属蛋白酶可分为五类:胶原酶(金属蛋白酶- 1、8和-13),明胶酶(MMP-2和9),stromelysins (MMP-3、-10和-11年),最小的基质金属蛋白酶(MMP-7和-26)和膜式基质金属蛋白酶(MT-MMPs)。大多数基质金属蛋白酶合成和分泌活性的酶原或发酵菌(pro-MMP)和需要蛋白水解过程变得活跃。考虑到他们有关“食人者”潜力的基质金属蛋白酶,其生物活性受到严格的控制。本条例可能发生在基因转录水平,翻译,以及酶原激活。最后,基质金属蛋白酶的活性可能是由其他抑制蛋白质,如α2-macroglobulin(血浆蛋白,作为普通蛋白酶抑制剂)和特定的基质金属蛋白酶组织抑制剂(TIMP-1 2、3和4)。生化特性和地方表达模式已经被证明积极确定净合成中MMP的活动组织,主要特点是激活基质金属蛋白酶的水平之间的平衡和TIMPs1]。
与其他溶胶原的酶(如半胱氨酸蛋白酶组织蛋白酶K和L) (2,3),基质金属蛋白酶已被证明在炎症过程发挥重要作用潜在斑块破裂。几项研究已经表明,MMP过度呈正相关,细胞外基质(ECM)的破坏在人类动脉粥样化的脆弱的肩膀4]。例如,Sukhova和同事表明collagenolysis增加动脉粥样硬化斑块是由间质胶原酶介导的金属蛋白酶- 1和MMP-135]。实际上,这些蛋白酶能够坚持三重螺旋空泡。另一个前景看好的候选人广泛调查在动脉粥样硬化的观察性研究是由MMP-9表示。有效的upregulation intraplaque MMP-9导致斑块的增加出血和断裂在小鼠模型6]。人类冠状动脉病变的分析揭示了活跃的合成MMP-9由巨噬细胞和平滑肌细胞(smc)斑块的急性冠状动脉综合征患者,但不稳定心绞痛(7]。中性粒细胞也被证明与MMP-9 colocalize鼠标根斑块,表明这些细胞的潜在来源intraplaque MMP-9 [8]。此外,外围MMP-2和9的血清水平已被证明在急性冠状动脉综合征患者增加,建议积极参与斑块不稳定(9,10]。然而,I型和II型胶原蛋白,占的承载强度斑块帽,不为MMP-9酶底物11]。在一些报道,它已经表明,高浓度的其他人明胶酶MMP-2可以降低I型胶原蛋白的在体外环境缺乏TIMPs。尽管如此,这只是可能在活的有机体内这些纤维间质胶原酶可以降解的胶原蛋白,因此必须在斑块破裂的发病机制中发挥作用。
大多数的研究提供了有说服力的证据表明,明胶酶降解至关重要的代理人保护动脉粥样化的组织学结构。本文的目的是更新的证据的直接参与中性胶原酶与动脉粥样硬化的发生MMP-8斑块脆弱性。
2。MMP-8在动脉粥样硬化斑块病理生理学中的作用
像大多数基质金属蛋白酶,MMP-8分泌活性的酶原需要激活才能发挥它的功能。MMP-8激活可以由活性氧(ROS)释放激活中性粒细胞或各种蛋白酶组织蛋白酶G,胰凝乳蛋白酶、基质金属蛋白酶(3、7、-10和-14年)。这表明MMP-8激活确实是强烈的监管,主要限于网站比体循环的炎症。一旦激活,MMP-8可以坚持广泛的底物。特别是MMP-8降解I型胶原蛋白,这是一个主要组件的纤维帽(保护血管破裂和保持动脉粥样硬化血管壁的完整性),三倍更有说服力地金属蛋白酶- 1和-1312,13]。解理发生降解的胶原蛋白分子在不同的g (775) ile(776)的位置,生成2片段通过非特异性蛋白酶进一步退化。
一个最有趣的基质金属蛋白酶,MMP-8,也称为collagenase-2或中性粒细胞胶原酶,长期以来被认为是表示对中性粒细胞前体仅仅因为它被克隆的RNA提取外周血白细胞病人与慢性粒细胞性白血病(14]。2001年,赫尔曼和同事证明MMP-8由内皮细胞(ECs)也表示,平滑肌细胞(smc),和巨噬细胞(M)在人类动脉粥样硬化病变,从而证明MMP-8表达超出一个单细胞类型(15]。实际上,作者证明由EC MMP-8合成和释放,SMC, M需要一个长时间暴露于炎性细胞因子(如IL -β或CD40L),而中性粒细胞商店MMP-8发酵菌胞内颗粒和几乎立即释放胶原酶刺激。免疫印迹分析还表明,MMP-8 55-kDa形成的动脉粥样化对应于酶的活性形式。此外,colocalization实验证明MMP-8与裂解I型胶原蛋白表达,而不是完整的I型胶原蛋白。这些数据强烈支持积极proatherosclerotic MMP-8在动脉粥样化形成中的作用。
不久之后,Dollery和同事确认“中性粒细胞弹性蛋白酶”的存在动脉粥样硬化斑块的16]。但更准确地说,他们证明了强劲的染色MMP-8和M局部病变的肩膀,地区容易破裂,引起急性冠脉综合征。相反,拥有丰富的SMC的纤维斑块并没有免疫反应性的MMP-8内皮细胞。生化研究证实的免疫组织化学结果MMP-8增加动脉粥样化,特别是那些容易断裂的特征。因此,MMP-8八大在动脉粥样硬化斑块和纤维斑块的三倍大的比正常血管。从这项研究中,似乎产生的胶原酶MMP-8识别和斑块中可能发挥重要作用在动脉重塑或促进斑块破裂。的确,MMP-8激活其他基质金属蛋白酶(即。MMP-2 3和9)和灭活TIMP-1 [17- - - - - -19]。然而,的潜在贡献的主要来源之一MMP-8(即。,neutrophils) to atherosclerotic plaque maturation should be also considered in the different phases of atherogenesis.
事实上体外研究冠状动脉标本确认增加斑块破裂的中性粒细胞数量比完整的斑块和表明,嗜中性粒细胞浸润正积极与急性冠状动脉事件(20.,21]。体弱者这个假说,Dorweiler和同事提出了一个非常优雅的人类neointima形成模型研究人类多形核白细胞(中性粒细胞)招聘分子机制在动脉粥样硬化病变(22]。作者证明LDL-induced分泌IL8内膜SMC诱导的依从性,轮回,当地的中性粒细胞的浸润到内膜。此外,作者表明,渗透中性粒细胞释放MMP-8 LDL和青睐的内皮细胞(EC)细胞凋亡在这个实验设置。综上所述,这些研究结果表明,ECs的释放MMP-8和随后的细胞凋亡可能与纤维帽变薄和斑块破裂,促进稳定到不稳定的变换病变临床心血管疾病(21]
额外的证据在斑块破裂MMP-8莫雷和同事提出的(23]。159年一群病人,作者表明,浓度的活性形式MMP-8胶原酶在临床上显著增加定义不稳定的颈动脉斑块。此外,MMP-8蛋白质与M艾滋病领域,从而证实这些细胞是潜在intraplaque MMP-8来源。这项研究还表明,酶的活性形式中最重要的是调节斑块破裂和证实了巨噬细胞浸润在斑块不稳定的关键作用。因为没有相关的变化两种溶胶原的酶金属蛋白酶- 1和-13年观察,这些研究进一步支持了主角的MMP-8斑块破裂(24,25]。模拟结果与MMP-8被发现于150年一群在颈动脉粥样硬化斑块患者,但是作者也证明增加MMP-9活动水平在不稳定斑块和MMP-2病变稳定,分别证实颈动脉斑块之间的基质金属蛋白酶活动不同表型(26]。最后,在一群543名患者接受颈动脉内膜切除手术,此人和同事表明,与MMP-2相比,增加颈动脉斑块MMP-8和MMP-9水平与不稳定斑块表型有关。此外,增加斑块MMP-8水平与风险增加有关的发生继发动脉粥样硬化疾病的表现在跟踪(27]。这个结果推测,当地MMP-8斑块水平可能预测动脉粥样硬化性心血管事件。
重大突破来自拉和同事的研究。他们生成的ApoE−−/MMP-8−−/老鼠支持MMP-8致病作用的发展和动脉粥样硬化的进展。MMP-8击出大大减少了在西方饮食ApoE动脉粥样硬化程度−−/老鼠。这些小鼠的动脉粥样硬化病变更少的巨噬细胞和胶原蛋白含量较高,表明这些修改可能影响动脉粥样硬化病变稳定(28]。MMP-8也拥有一些nonmatrix蛋白水解活性蛋白质如血管紧张素我(和我)29日]。在体外化验显示,MMP-8−−/Angⅱ和血压水平较低的老鼠比控制。与这些研究结果一致,作者证明了等离子体水平的和我,Angⅱ的前体,在MMP8高,血压降低−−/老鼠比对照组。以来这些结果相关的先前的研究已经表明,Angⅱ诱导粘附分子的表达,比如VCAM-1,这被证明能增加白细胞intraplaque招聘在动脉粥样化形成30.,31日]。VCAM-1等离子体水平及其表情ECs MMP-8大幅减少−−/老鼠比控制。正如预期的那样,在这些基因敲除小鼠,白细胞滚动和粘附在血管内皮是减毒与控制(28]。这种效应可能是由于减少Angⅱ和MMP-8 VCAM-1水平−−/老鼠。因此,MMP-8可能发挥作用在动脉粥样硬化的发展和发展也通过nonmatrix蛋白的降解和i .降低血压水平在MMP-8曾被观察到−−/老鼠,antiatherosclerotic机制独立于任何其他Angⅱ属性可能也会考虑。这些机制,以及确定的来源MMP-8(血管对血管外的),值得进一步调查。
3所示。流通协会MMP-8水平和动脉粥样硬化疾病
考虑到低级的系统性描述动脉粥样硬化炎症,循环介质和急性期蛋白进行了调查一起intraplaque炎症,以更好地评估全球患者脆弱性(32,33]。最广泛研究血清生物标志物c反应蛋白(CRP)在动脉粥样硬化。然而,c反应蛋白与动脉粥样硬化的预测价值只是温和的(34]。它已经表明,一些蛋白质来自不稳定斑块可以分泌到血液中。例如,增加循环水平MMP-9已报告在急性冠状动脉综合征患者中,稳定的冠状动脉疾病,颈动脉狭窄(35- - - - - -37]。另一方面,这个MMP的循环水平与心血管风险。测量血液中的基质金属蛋白酶被推荐为非侵入性诊断和监测工具(38]。不幸的是,血清和血浆浓度MMP-8只有很少的上下文中确定心血管疾病(CVD),所以循环MMP-8之间可能存在的相关性水平和心血管风险还有待评估。结果一群患者接受颈动脉内膜切除手术()有症状和无症状疾病最近发表(39]。作者表明,MMP-8等离子体水平显著高于不稳定,患者hypoechogenic斑块作为评估超声比对象与稳定,hyperechogenic斑块。此外,血浆MMP-8水平在缺血性中风后的时间有所下降。因此,等离子体浓度MMP-8被发现与颈动脉斑块不稳定,形态学,卒中后的时间。另一项研究是在接受冠状动脉造影的患者进行()对冠状动脉疾病(CAD) [40]。等离子体MMP-8浓度明显高于在CAD患者相比的主题没有疾病。此外,作者观察到逐步增加MMP-8浓度根据冠状动脉狭窄的的数量。不稳定心绞痛(UAP)患者()和稳定的CAD (),Momiyama和同事发现,等离子体MMP-8水平较高的稳定的CAD患者比控制。他们还注意到,例UAP患者MMP-8水平远高于那些稳定的CAD (41]。最近,在两个病例对照研究(和343年,分别地。)高血清浓度MMP-8和MMP-8 / TIMP1比率与急性冠脉综合征(42,43]。所以,这些“大”研究的结果表明,等离子体浓度MMP-8晚期动脉粥样硬化患者的积极与颈动脉斑块进展的存在和严重性。
决定性的一步是由潜在men-population-based Tuomainen和同事()研究与临床跟踪10年44]。作者表明,血清MMP-8浓度是一个独立的危险因素为急性心肌梗死,CAD和心血管疾病。增加心血管疾病死亡的风险尤为可观的男性患者亚临床动脉粥样硬化基线。事实上,高血清MMP-8浓度增加了三倍心血管疾病死亡的风险跟踪过程中独立于其他已知的心血管疾病的危险因素。然而,需要进一步的分析来确认MMP-8在心血管疾病的临床相关性一般人群包括女性。
目前发现循环MMP-8可能实际意义上颈动脉和冠状动脉疾病的诊断和治疗。显然,还需要更多的研究血清MMP-8水平之前验证临床有用的标记,以便更好评估急性心血管事件的风险。
4所示。在动脉粥样硬化MMP-8基因多态性
大量证据已隐含基质金属蛋白酶在动脉粥样硬化的作用。然而,证据表达研究和循环标记不能证明因果关系,因为变化可能继发疾病阶段。多态性的研究,与终身MMP活性的变化,提供了这样的可能性,确定真的是因果的关系。以这种方式使用的遗传变异称为孟德尔随机化,在心血管疾病(用于确定因果关系45]。几个基因关联研究特定MMP的变体在动脉粥样硬化的作用,尤其是在MMP1、MMP-3, MMP-9 [46- - - - - -48]。这些研究已经证明,例如MMP-3 6 a6a基因型建议与动脉粥样硬化有关,5 a等位基因与斑块破裂。另一方面,荟萃分析研究关联MMP-9多态性与CAD发现没有证据表明一个协会(48]。
人类MMP-8基因位于染色体11 q22.2-q22.3集群中的九MMP基因和由12个外显子(14,49,50]。对启动子的功能性质或转录调控的基因,这是最有可能的一个关键调节器一步,已经观察到其他基质金属蛋白酶。通过测序MMP-8近端启动子和编码区域和标记基因单核苷酸多态性(SNP),内含子序列上游5′和3′翻译地区CAD患者(),拉克斯和他的同事们检测冠状动脉粥样硬化的程度与SNP rs19440475 [28]。额外的基因分型的CAD患者(这个SNP)公布了一项非常重要的苏格兰民族党和冠状动脉粥样硬化的严重程度之间的联系。此外,整个人口的前瞻性研究()透露,T-allele SNP rs1940475与保护作用对颈动脉粥样硬化进展在10年的跟踪。有趣的是,在体外功能分析表明,MMP-8发酵菌(分泌MMP 8)的潜在形式Lys87(由T等位基因)不服从于激活的“本地”发酵菌Glu87(由C等位基因)28]。总之,这种基因的方法已经证明了一个重要的关系MMP-8基因多态性与动脉粥样硬化的发展。
最近,Djurić和同事调查协会两个启动子多态性,rs1125395 (-799 C / T)和rs1320632 (-381 A / G),从塞尔维亚与斑块发生在高加索人()[51]。这些多态性已发现在非洲裔美国人(),在体外数据显示,这些SNP授予MMP-8子活动增加导致不良事件与细胞外基质分解(52]。有趣的是,-381 A / G多态性的存在不是亚洲人群的研究中证实,因此建议不同的启动子调控取决于人口分析(53,54]。在初步研究中,Djurić和同事表现出显著的-381 g等位基因之间的联系和颈动脉斑块的发生在女性(51]。然而,在一个更大的人口需要进一步验证研究验证性别一基因多态性与颈动脉斑块的存在。此外,重要的高MMP-8 mRNA的表达在动脉粥样硬化斑块组织样本中发现的-381 g等位基因携带者的和-381 g / -799 t单体型。这个结果表明MMP-8启动子基因多态性影响mRNA表达在人类动脉粥样硬化斑块。然而,进一步的研究需要进一步分析功能的启动子多态性和intraplaque mRNA-protein相关性可以得出一个结论之前。
5。结论
在过去的十年中,本文提供的研究提供了新的和重要的洞察MMP-8在动脉粥样硬化的作用。事实上,由于其特定的本地化在免疫细胞和活动,MMP-8参与动脉粥样硬化斑块内的装修流程,促进其破裂。此外,MMP-8基因变异和动脉粥样硬化之间的关系在一些以人群为基础的研究验证。最后,只有少数研究表明MMP-8浓度(或MMP8 / TIMP-1比率)可能预后和诊断意义的评估患者的心血管风险。考虑到动脉粥样硬化的多因子的原因,这可能是过于简单假设单个系统或intraplaque生物标志物(即。MMP-8)就足够了,病理生理治疗和诊断的目标。所以,我们认为,未来的研究可能不仅关注MMP-8孤独,他们不得不考虑这个金属蛋白酶是一种很有前途的参数结合multimarker方法。
利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
确认
这项研究是由欧盟FP7,之下批准号201668年,博士AtheroRemo f·马赫。这项工作是由瑞士国家科学基金会也支持f·马赫(没有博士资助。310030 - 118245年)和f . Montecucco博士(没有。32003 b-134963/1)。这项研究受到了f . Montecucco博士从诺华基金会的资助。