MMP-2、TIMP-1、TIMP-2的表达与星形细胞肿瘤生物学行为的演进
【关键词】 明胶酶A；基质金属蛋白酶抑制剂；星形细胞瘤
The relationship between expression of MMP-2，TIMP-1，TIMP-2 and the development of the invasion activity in human astrocytoma
【Abstract】 Objective To study the expressions of metalloproteinase-2 ( MMP-2 )，tissue inhibitor of metalloproteinase-1( TIMP-1 ) and tissue inhibitor of metalloproteinase-2(TIMP-2) in astrocytoma and their ralationship to the development of the invasion activity of human astrocytoma.Methods Expression of MMP-2，TIMP-1 and TIMP-2 were detected in 10 normal brain cases and 52 cases of astrocytoma by immunonhistochemical(SP)staining using monoclonal mouse.Results Positive staining for MMP-2，TIMP-1 and TIMP-2 were localized both inside the cytoplasm of part of tumor cells and endothelial cells.In normal brain，MMP-2，TIMP-1 and TIMP-2 were only detected primarily in endothelial cells.The difference of the expression rate （χ2＝6.222～10.185，P<0.05） and expression level （H=7.966～10.353，P<0.05）of MMP-2，TIMP-1 and TIMP-2 among astropcyuoma，anaplantic astrocytoma and glioblastoma were significant.Conclusion The overexpression of MMP-2，TIMP-1 and TIMP-2 are closely correlated to development of the invasion activity of human astrocytoma.
【Key words】 gelatinase A；tissue inhibitor of metalloproteinase；astrocytoma
侵袭性生长是星形细胞来源的肿瘤重要恶性特征，其恶性生物学潜能的不断演进往往是患者肿瘤复发、失败和死亡的重要原因。基质金属蛋白酶（MMPs）与基质金属蛋白酶抑制剂（TIMPs）是维系细胞外基质平衡状态的重要酶系，在肿瘤侵袭转移中发挥重要作用［1］。本文对52例不同级别的颅内星形细胞肿瘤组织MMP-2、TIMP-1和TIMP-2的表达情况进行观察和分析。
1 材料与方法
1.1 材料 本研究选择52例不同级别星形细胞肿瘤，均系源自青岛大学医学院附属病理科病理确诊的手术病例，发病部位均位于大脑。1993年和2000年WHO中枢神经系统肿瘤分类标准分类：星形细胞肿瘤14例、间变性星形细胞肿瘤20例、胶质母细胞瘤18例。另外取正常脑组织10例作为研究对照。
1.2 方法 标本均石蜡包埋，5μm连续切片，1张HE染色，余者采用免疫组织化学S-P三步法，以PBS代替一抗做阴性对照，已知阳性切片作为阳性对照。试剂购自美国Santa Cruz公司TIMP-1、MMP-2，TIMP-2鼠抗人单克隆抗体，北京中山生物试剂公司SP9000试剂盒。免疫组化结果判定MMP-2，TIMP-1和TIMP-2阳性染色均为细胞浆内或细胞膜上出现棕黄色颗粒。随机选取5个高倍镜视野，计数阳性细胞数<5％为（-）；5%～25%为弱阳性（+）；25%～50%中强阳性（++）；>50％为强阳性（+++）。
1.3 统计学方法 采用SPSS11.0软件进行等级秩和检验和χ2检验。
2 结果
正常脑组织中，MMP-2、TIMP-1、TIMP-2均有表达，阳性着色位于血管内皮细胞胞浆和基底膜；在星形细胞肿瘤中，阳性表达除见于血管基底膜和血管内皮细胞，还表达于部分瘤细胞的胞浆和细胞膜，其中瘤巨细胞和血管周围组织呈现较强的阳性表达。MMP-2、TIMP-1、TIMP-2在星形细胞肿瘤组织中的表达情况见表1。
表1 星形细胞肿瘤组织MMP-2、TIMP-1、TIMP-2的表达 （例）
注：χ2=6.222，*P<0.05；χ2=10.185，**P<0.01；χ2=8.888，***P<0.05；H=7.966，*P<0.05；H=10.199，**P<0.01；H=10.353，***P<0.01
3 讨论
本研究结果显示，随着星形细胞肿瘤病理级别的升高，瘤细胞中MMP-2、TIMP-1、TIMP-2的阳性表达率和表达强度也增高，差异具有显著性。值得关注的现象是MMP-2、TIMP-1、TIMP-2的阳性表达率和表达强度呈明显的异质性，即在不同的肿瘤、同一个肿瘤的不同区域或不同细胞表达不同，其异质性表达的程度与瘤细胞的细胞学异型性密切相关，其中瘤巨细胞和血管周围组织呈现较强的阳性表达。分析其原因，MMP-2、TIMP-1和TIMP-2在免疫学形态上的改变是星形细胞肿瘤的演进异质化的重要表现之一。而此类改变对促进星形细胞肿瘤恶性转化和恶性程度的增高有重要作用，必然会影响星形细胞肿瘤临床生物学行为的良恶程度。随着肿瘤的不断生长，因为肿瘤的遗传基因的不稳定性，新的基因突变会不断产生，一系列新的突变常常赋予新的亚克隆瘤细胞更强的生长能力和更强的侵袭能力。肿瘤这种不断的演进使肿瘤细胞群产生异质性，即肿瘤是由基因型和表现型均有差别的不同的肿瘤细胞亚群组成。这种差别可以表现在形态、细胞表面抗原和侵袭性等生物学行为上。MMP-2、TIMP-1和TIMP-2表达率和表达强度的不同提示肿瘤的侵袭性生物学行为的差别，其表达率越高、说明其侵袭力越强，恶性程度越高。本实验结果提示MMP-2、TIMP-1和TIMP-2的升高程度可以考虑作为判断星形细胞肿瘤恶性程度的评价指标。
研究表明［1］，在发生胶质瘤时基质金属蛋白酶作为细胞外基质和基底膜为主要底物的蛋白水解酶，可以降解、破坏、改建局部的细胞外基质和脉管基底膜屏障促进肿瘤细胞的侵袭和转移。本研究结果表明MMP-2阳性表达率和强度与星形细胞肿瘤恶性程度呈正比，对此结果，可理解为瘤细胞MMP-2的合成分泌增强促进了星形细胞肿瘤的侵袭性生长能力的加强。TIMPs作为MMPs的天然抑制物［2］，具有抑制星形细胞瘤侵袭能力的作用，但是，本研究中难以理解的是TIMP-1和TIMP-2在星形细胞肿瘤的阳性表达与MMP-2呈平行伴随升高的检测结果，此结果会使我们认为与其功能相悖。分析原因，可以认为MMPs与TIMPs构成的平衡系统的发生机制在恶性肿瘤仍然保留，在星形细胞肿瘤发生的过程中，因肿瘤的演进，恶性潜能增强，MMPs合成分泌增多，但是会同时激活MMPs的抑制系统，诱导TIMPs的合成和分泌也升高，以求达到新的平衡。我们认为，本研究结果中TIMPs与MMPs在星形细胞肿瘤的升高是MMPs升高的伴随现象，或者认为是一种代偿反应。本研究中的10例正常脑组织的检测结果也从另一角度验证此见解，即正常脑组织的胶质细胞MMPs不表达，同时其伴随TIMPs不表达，完全呈平行关系。由此分析，可以提升我们对检测MMPs和TIMPs的意义的认识，检测MMPs和TIMPs可能成为对监测星形细胞肿瘤生物学行为有临床意义的潜在指标。有关TIMPs在胶质瘤中的表达有不同的研究报道。Mohanam［3］报道TIMP-1和TIMP-2在肿瘤组织中表达，但低级别的中枢神经系统肿瘤比高级别的肿瘤分泌更多的TIMP，从而可以解释它们侵袭力的不同。Nakano［4］和Nuttall RK［5］等的研究结果却表明TIMP-1的表达与肿瘤的恶性程度呈正相关。本研究结果显示TIMP-1、TIMP-2与MMP-2在星形细胞瘤特别是高级别星形细胞瘤中是同时过度表达的，支持后二者的观点。
【文献】
1 Lampert K，Machein U，Machein MR，et al.Expression of matrix metalloproteinases and their tissue inhibitors in human brain tumors.Am J Pathol，1998，153(2):429-437.
2 Kachra Z，Beaulieu E，Delbecchi L，et al.Expression of matrix metalloproteinases and their inhibitors in human brain tumors . Clin Exp Metastasis， 1999，17(7):555.
3 Mohanam S，Wang SW，Rayford A，et al.Expression of tissue inhibitors of metalloproteinases:negative regulators of human glioblastoma invasion in vivo.Clin Exp Metastasis，1995，13(1):57.
4 Nakano A，Tani E，Miyazaki K，et al.Matrix metalloproteinases and tissue inhibitors of metalloproteases in human gliomas.J Neurosurg，1995，83:208.
5 Nuttall RK，Pennington CJ，Taplin J，et al.Elevated membrane-type matrix metalloproteinases in gliomas revealed by profiling proteases and inhibitors in human cancer cells.Mol Cancer Res，2003，1(5):333.
