四、MMPs / TIMPs与黄体形成和退化
黄体的生命周期自始至终贯穿着广泛的组织重建,同时还涉及细胞增殖、迁移、分化、血管生成和凋亡等一系列功能活动,这其中MMPs及其抑制物发挥着重要的作用。在黄体周期的三个阶段,即黄体形成、黄体中期和黄体退化时期都能检测到MMPs系统的表达。尽管不同物种间MMPs的表达模式不尽相同,但总体来说,在排卵后的卵泡向黄体的转化过程中,因需要大量的组织重建,MMPs表达上调;黄体形成后,孕酮分泌量在黄体中期达到最高峰,此时MMPs的表达和活性处于基础水平;随着黄体结构的萎缩退化,MMPs表达再次升高以便降解黄体。
(一)黄体形成
1. 细胞迁移和增殖 MMP - 2通过降解卵泡基底膜,促进泡膜细胞迁移入黄素化的颗粒细胞层,也利于血管内皮细胞进入原来的无血管区。对许多非灵长类哺乳动物,黄体形成时发生了广泛的细胞迁移以及泡膜和颗粒细胞的重组,导致两种细胞类型在黄体中完全混合。而灵长类动物黄体形成时不同卵泡细胞的混杂作用不像其它物种那么明显,以致黄体中又分为颗粒黄体层和泡膜黄体层。在黄体发育阶段可检测到TIMP - 1和TIMP - 2的表达,它们可作为生长促进因子,对黄体血管内皮细胞和成纤维细胞的增殖具有有丝分裂样刺激作用。研究者还发现TIMP - 1基因缺陷小鼠在黄体形成期血清孕酮水平低下,推测它可能参与孕酮分泌的调节。
2. 血管生成 卵泡破裂后,毛细血管网由膜细胞层侵入颗粒层,使得黄体成为体内单位体积含血流最高的组织之一。在血管生成过程中,MMPs和TIMPs共同调控着血管内皮细胞侵入的范围和程度。使用抗MMPs水解的变异胶原或MMPs活性的抑制因子均可影响内皮细胞的迁移,抑制血管新生。
(二)黄体退化
黄体是一个暂时的内分泌器官。如果卵子未能受精,或胚胎种植失败,则启动黄体溶解过程。可将其分为两个阶段:第一阶段是黄体功能退化,以孕酮分泌的快速下降为特征;第二阶段是黄体结构的溶解,是通过凋亡机制以及MMPs对黄体ECM的蛋白水解和破坏作用实现的。而HCG可作为黄体的“挽救者” ,通过减少MMPs的产生,增加TIMP- 1的表达使黄体寿命延长。MMP - 13在大鼠卵巢中的表达模式是很独特的。只能在黄体退化阶段检测到它的表达,而在卵泡发育、排卵和黄体生成过程中均观察不到其表达。尽管尚不清楚调节MMP - 13 表达的分子机制, L iu等认为该蛋白酶可作为大鼠黄体退化的标志物。
Young等运用实时定量PCR和免疫组化技术研究恒河猴黄体期的各个时相点MMPs 的表达模式。MMP -1mRNA水平在黄体早期达到峰值,升高7倍以上,其蛋白位于早期的类固醇生成细胞。MMP - 2mRNA水平在整个黄体期没有明显改变,只在黄体晚期有升高倾向。MMP - 2抗原主要定位于晚期黄体的微血管中,而在早期黄体组织中检测不到该蛋白表达。MMP - 9mRNA在早期黄体呈低表达,在黄体极晚期表达增加了41倍。同mRNA表达类似,MMP - 9蛋白在早期黄体组织中为弱表达,而在晚期的类固醇生成细胞呈强阳性染色。这些发现使得Young和同事们推测,表达于黄体形成早期的MMP - 1,参与黄素化过程中的组织重建;而表达于黄体晚期阶段的MMP - 2 和MMP - 9,主要作用是溶解黄体。Chen等检测MMPs及其抑制物在恒河猴黄体中的时空表达,发现MMP - 2, - 9, - 14在黄体萎缩期表达最高,而TIMP - 1和TIMP - 3的表达水平以时间依赖方式从黄体早期逐渐降低,至黄体萎缩期表达最低,提示它们的协同表达共同参与黄体结构萎缩过程中的组织降解。与TIMP - 1、- 3不同的是, TIMP - 2mRNA表达从黄体早期逐渐升高,到黄体晚期表达水平最高,推测它与MMP - 14以及MMP - 2的活性前体形成三分子复合物,参与激活MMP- 2的生理过程。
五、MMPs / TIMPs与PCOS的研究现状
有关MMPs / TIMPs在PCOS发病机制中的研究,为数不多,但结果令人振奋。初步研究提示,MMPs可能通过调节卵巢内ECM 成分的降解和重建,参与PCOS的病理发生。Oksjoki对PCOS和正常排卵妇女进行卵巢组织活检,发现PCOS卵巢组织中Ⅳ型胶原和TIMP - 3的表达显著低于正常功能卵巢,还观察到两种卵巢组织中MMP - 9和TIMP - 4的免疫组化染色部位不同,提出基底膜可能与PCOS的病理发生有关。Ben - Shlomo[ 16 ]从PCOS患者黄体功能不足、流产率增高的角度出发,比较了IVF周期中来源于PCOS和正常排卵妇女的黄素化颗粒细胞,三种信号转导通路对MMP -9、TIMP - 1和孕酮分泌的影响。发现MMP - 9 / TIMP - 1比值与孕酮分泌呈负相关。Lahav - Baratz分别应用酶谱法和免疫印迹技术检测了进行IVF治疗的PCOS和正常排卵妇女卵泡液中MMP - 2和MMP - 9的明胶酶活性以及MMP -1、TIMP - 1和TIMP - 2的蛋白表达,发现PCOS组MMPs的表达和活性与对照组近似,而TIMP - 1表达明显降低。推测PCOS患者TIMP - 1的低表达可能是对卵巢被膜增厚的一种代偿机制。而Shalev[ 18 ]的研究发现, PCOS患者的卵泡液和培养的黄素化颗粒细胞中MMP - 2和MMP - 9的表达和活性均高于对照组,而TIMP - 1表达无明显差异。以上两项研究的共同之处在于,都观察到MMPs / TIMPs的平衡状态向蛋白酶的活性增强方向移动。Walch等报道了MMP - 1基因启动子- 1607GG/G的单核苷酸多态性与高加索妇女PCOS的发生显著相关,但与疾病表型无关。Lewandowski的研究发现,患PCOS的肥胖妇女血清MMP - 2和MMP - 9的浓度显著高于对照组,并且MMP - 2、9水平与肥胖或胰岛素抵抗没有关联,增高的MMPs血清水平,可能反映了PCOS群体潜在的心血管疾病风险,也可能与卵巢ECM降解异常、多囊卵泡形成以及慢性无排卵有关。我们在进一步的研究中发现, PCOS妇女血清MMP - 2水平与IGFBP - 1 呈负相关,推测MMP - 2的高表达可能通过降解IGFBP - 1,使游离IGF - Ⅰ水平升高而参与PCOS的病理生理过程。
MMPs $ TIMPs参与卵巢生殖功能的调控,对卵巢正常生理状态的维持有着极其重要的作用。在卵泡发育异常、排卵障碍和黄体功能不全等卵巢生殖功能疾病中,MMPs系统的表达模式及其与疾病的相关性需要进一步深入研究。
来源：中国优生与遗传杂志 作者：刘彬 关咏梅
