α1抗胰蛋白酶缺乏症的研究进展

被动吸烟对肺与α1-抗胰蛋白酶影响的相关性研究进展作者：姜文仪李杰来源：《医学信息》2014年第17期摘要：自1981年日本第一次公开被动吸烟的危害以来，国内外对其进行了各种研究，且逐渐认识到了被动吸烟对人体的危害，其中研究最多的是对肺组织的影响；而α1-AT缺乏直接相关的疾病有肺气肿和肝硬化。

被动吸烟与α1-抗胰蛋白酶相关性的研究尤为关键。

关键词：被动吸烟；α1-抗胰蛋白酶；研究进展吸烟是一种不好的生活行为，其对人体造成的伤害已经众所周知。

很多研究显示，吸烟可以危害人体的多个系统的多个脏器，有呼吸系统、循环系统、生殖系统，其中研究最多的是肺。

α1-抗胰蛋白酶(α1-antitrypsin，α1-AT)，又称α1-蛋白酶抑制剂（α1-protease inhibitor，α1-PI）是人体血液中蛋白酶的主要抑制剂，血液中绝大多数的蛋白酶抑制功能由它体现。

α1-AT对血管有较好的通透性，在肺组织中的含量很高，并且对弹性蛋白酶有很强的专一性，主要抑制胰蛋白酶和嗜中性粒细胞弹性蛋白酶的活性，避免人体正常组织受到蛋白酶的破坏，保障机平衡的体内环境[1]。

被动吸烟可以降低抗蛋白酶的活性从而引起肺疾病，被动吸烟和α1-抗胰蛋白酶缺乏均是慢性阻塞性肺疾病发生的危险因素。

本文就被动吸烟对肺与α1-抗胰蛋白酶影响的相关性研究进展做一综述，不妥之处，敬请指正。

1试验研究1.1被动吸烟对肺影响的研究1.1.1被动吸烟对肺组织结构及功能影响的研究目前各项研究表明吸烟量的多少，时间的长短对肺组织的影响是不一样的。

相关研究显示被动吸烟大鼠出现肺泡破裂、肺泡融合、肺大泡、肺实变等一系列肺组织的损害，而且出现了线粒体嵴消失、嗜锇性板层小体空泡变样、粗面内质网脱颗粒、高尔基复合体增大等超微结构改变，并随吸烟时间的延长越加严重[2]。

薛鹏杰等将大鼠随机分为对照组、低剂量被动吸烟组、高剂量被动吸烟组，结果显示随着被动吸烟剂量的增大肺泡壁越宽厚,炎细胞浸润越多；Ⅰ型肺泡细胞核不规则，核基质和胞质致密，细胞器扩张；Ⅱ型肺泡细胞游离面微绒毛减少，核基质和胞质致密，空泡结构增多,肺泡可见巨噬细胞；认为被动吸烟量越多，肺泡超微结构受到的伤害越大[3]。

α1-抗胰蛋白酶缺乏症的治疗
*导读：α1-抗胰蛋白酶缺乏症是血中抗蛋白酶成份-α1-
抗胰蛋白酶(简称α1-AT)缺乏引起的一种先天性代谢病，通过常染色体遗传。

临床特点为新生儿肝炎，婴幼儿和成人的肝硬化、肝癌和肺气肿等。

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α1-抗胰蛋白酶缺乏症是血中抗蛋白酶成份-α1-抗胰蛋白酶
(简称α1-AT)缺乏引起的一种先天性代谢病，通过常染色体遗传。

临床特点为新生儿肝炎，婴幼儿和成人的肝硬化、肝癌和肺气肿等。

【治疗措施】
目前尚无特效疗法，因而最好的办法是避免α1-AT缺乏症的发生。

父母为Pizz杂合子，其子女有225%的可能出现Pizz表型，在15～17周胎龄时，直接取胎儿脐血作Pizz表型分析，对具有发病危险的胎儿终止妊娠有肯定的价值，对α1-AT缺乏症患者，较有前途的治疗方法是：①肝脏移植;②利用遗传工程的方法对
患者植入Z基因，以使其产生α1-AT;③基因重组。

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α1-抗胰蛋白酶的研制的开题报告一、课题背景胰蛋白酶是一种消化酶，在小肠中分解蛋白质和胜肽，同时也可以分解人体的胰腺组织和小肠黏膜组织，引起炎症和溃疡等不良反应。

因此，抗胰蛋白酶药物的研制具有重要的临床意义。

目前市面上可见的抗胰蛋白酶药物主要有三种类型：胰蛋白酶抑制剂、胰酶改良剂和胰蛋白酶降解剂。

这些药物虽然有一定的疗效，但由于种种原因，它们都存在不同程度的局限性，比如应用范围狭窄、药物毒副作用、药物效果不佳等。

因此，研制一种高效、无毒副作用、应用范围广的抗胰蛋白酶药物的需求日益迫切。

二、研究内容和目标本项目旨在研发一种新型的抗胰蛋白酶药物 - α1-抗胰蛋白酶。

该药物是一种人源性蛋白质，是一种具有抗胰蛋白酶活性的天然抑制剂。

本项目的研究内容主要包括以下方面：1. 研究α1-胰蛋白质酶的分离和纯化方法；2. 研究α1-胰蛋白酶在体内的代谢和药效；3. 研究α1-胰蛋白酶的药物毒理学和制剂；4. 初步探索α1-抗胰蛋白酶在消化疾病等方面的药效。

三、研究方法和步骤本项目的研究方法包括以下方面：1. 分离和纯化α1-胰蛋白酶；2. 体外活性测定和体内药效测定；3. 动物毒理学试验；4. 药物制剂开发。

具体步骤如下：第一步：初始的分离和纯化α1-胰蛋白酶。

从血浆中提取α1-胰蛋白酶，通过离心、渗透、凝胶层析和高效液相色谱( HPLC)等方法进行分离和纯化。

第二步：活性测定和体内药效测定。

通过添加不同浓度的胰蛋白酶，探测α1-胰蛋白酶的抑制活性。

在小鼠体内进行动力学和药效学实验，验证其在体内的药效。

第三步：动物毒理学试验。

设计多种实验，包括急性毒性试验、亚急性毒性试验、慢性毒性试验、生殖毒性试验、基因毒性试验、致癌作用试验等，评估α1-胰蛋白酶在动物体内的毒理学安全性。

第四步：药物制剂开发。

根据临床需要，进行合适的制剂开发，包括气雾剂、注射剂、口服片剂等，以期实现α1-胰蛋白酶的有效临床应用。

四、预期结果和贡献通过相关的研究和试验，希望在以下几个方面取得预期的结果和贡献：1. 成功研制一种高效、无毒副作用、应用范围广的抗胰蛋白酶药物；2. 为临床治疗消化系统疾病提供有效的新药选择；3. 提高我国在医药领域的科技创新水平，促进医药领域的持续发展；4. 扩大我国的医药产业，推动国家经济发展。

疾病名：α1-抗胰蛋白酶缺乏症英文名：α1-antitrypsin deficiency 缩写：别名：疾病代码：ICD：K86.8概述：α1-抗胰蛋白酶缺乏症(α1-antitrypsin deficiency)是以婴儿期出现胆汁淤积性黄疸、进行性肝功能损害和青年期后出现肺气肿为主要临床表现的一种常染色体隐性遗传性疾病。

常有家族发病史。

流行病学：α1-抗胰蛋白酶缺乏症最初(1963)见于成人慢性阻塞性肺疾患。

Sharp 等(1969)报道了来自6 个不同亲缘家庭内的 10 例小儿肝硬化，经实验室检查证明均伴α1-抗胰蛋白酶(α1-AT)缺乏，从此α1-AT 缺乏与小儿肝病的关系引起注意，病例报道陆续增多。

根据遗传学研究，本症有不同的表型。

PiZZ 核型的发病率为1/4000～1/2000，在新生儿肝炎中PiZZ 大约占20%。

病因：本症为常染色体隐性遗传性疾病。

α1-AT 是一种多肽糖蛋白，分子量为5.2 万，在肝细胞中合成、分泌并释放至血清中。

维持血清正常水平。

其正常血清浓度为1.5～2.5g/L。

新生儿偏高为2.7g/L。

它是血清α1-球蛋白的主要组成部分，约占α1球蛋白的 80%。

此酶属于蛋白酶抑制系统(protease inhibitor system，Pi 系统)。

它能抑制胰蛋白酶(trypsin)，纤维蛋白溶酶(plasmin)、凝血酶 (thrombin) 、糜蛋白酶(chymotrypsin)、嗜中性白细胞弹性硬蛋白酶(neutrophilelastase)，以及细菌死亡后所释放出的蛋白溶解酶等。

在炎症、组织坏死或损伤时，血清浓度可代偿增高2～4 倍，用以清除过多的由各类细胞和细菌所释放的蛋白溶解酶，以保护正常细胞不受此类蛋白溶解酶的损害。

目前了解Pi 系统至少有33 个等位基因型，M 是最常见的基因型，正常人群中以PiMM 型最多见，在美国大约95%的人是PiMM 表现型。

其血清α1-AT 含量基本正常。

什么是α1-抗胰蛋白酶缺乏症？
一、概述
α1抗胰蛋白酶缺乏症是α1-AT基突变国购导致人类身体里面的染色体出现了隐性遗传从而使得人体里面的α1-AT含量降低而引起的疾病。

得这种病的人在北欧地区必将常见，是通过移民的方式向全世界扩展开来的。

这种病的基因突变是属于单甲基改变。

分为s型以及z型两种。

S型基因突变型的具体表现是α1-AT基因的外显子Ⅲ中发生单个碱基取代。

z型是α1-AT外显子E中发生单个碱基取代。

二、步骤/方法：
1、α1-抗胰蛋白酶缺乏症可能导致人体面色苍白全身无力，甚至喘息咳嗽等症状，这是因为α1-抗胰蛋白酶缺乏症可能会引起肺气肿病。

所以很多肺气肿病人都伴随有α1-抗胰蛋白酶缺乏症。

但是由于现有的医疗条件等原因还不能完全测定这个疾病的具体成因。

2、α1-抗胰蛋白酶缺乏症可能导致人体弹性蛋白酶的活性降低或者受到抑制，从而对人的肝细胞造成破坏。

所以有的α1-抗胰蛋白酶缺乏症患者常常伴有肝部疾病。

有一些老年人得了α1-抗胰蛋白酶缺乏症过后甚至会发生肝硬化。

3、α1-抗胰蛋白酶缺乏症最终都会表现出来肝部疾病。

特别是新生的婴儿最容易因为这个病最后发展为肝硬化或者门静脉高压等
疾病。

有的年轻患者甚至在十几岁的时候就因为这个病而死亡。

所以
不可不引起重视。

三、注意事项：
对于有α1-抗胰蛋白酶缺乏症的患者戒烟是最急迫的选择，因为戒烟可以排除外界导致人体呼吸道阻塞的诱因，同时还要积极预防支气管疾病。

㊃综述㊃D O I :10.3760/c m a .j .i s s n .1673-436X.2014.15.018作者单位:610041成都,四川省人民医院草堂病区通信作者:向征,E m a i l :y u e yi 820@s i n a .c o m 慢性阻塞性肺疾病中蛋白酶与抗蛋白酶系统的研究进展官秋玥 向征ʌ摘要ɔ C O P D 是一种以气流受限为特征,并伴有肺功能进行性降低的异常炎症反应相关的疾病㊂其主要原因是细胞外基质在气道壁过度沉积,引起气道阻塞和肺弹性基质的降解㊂C O P D 的发生中,气道炎症㊁氧化/抗氧化失衡㊁蛋白酶/抗蛋白酶失衡起着重要的作用㊂其中,α1-抗胰蛋白酶(α1-a n t i t r y p s i n ,α1-A T )缺乏症与C O P D 有着重要联系,本文主要就目前对于蛋白酶/抗蛋白酶系统中起主要作用的中性粒细胞弹性蛋白酶/α1-A T ㊁基质金属蛋白酶/基质金属蛋白酶组织抑制物的结构㊁功能㊁诊断与治疗作一综述㊂ʌ关键词ɔ 慢性阻塞性肺疾病;蛋白酶/抗蛋白酶;中性粒细胞弹性蛋白酶/α1-抗胰蛋白酶;基质金属蛋白酶/基质金属蛋白酶组织抑制物T h er e s e a r c h p r o g r e s so nt h e p r o t e a s e /a n t i p r o t e a s es y s t e mi n v o l v e di nt h ec h r o n i co b s t r u c t i v e p u l m o n a r yd i se a s e G u a nQ i u y u e ,X i a n g Z h e n g .S i c h u a nP r o v i n c i a lH o s p i t a l ,C h e n gd u 610041,C h i n a C o r re s p o n d i n g a u t h o r :X i a n g Z h e n g ,E m a i l :y u e yi 820@s i n a .c o m ʌA b s t r a c t ɔ C h r o n i co b s t r u c t i v e p u l m o n a r y d i s e a s e (C O P D )i sa na b n o r m a l i n f l a mm a t o r y re a c t i o n r e l a t e dd i s e a s e ,c h a r a c t e r i z e d b y a i rf l o w l i m i t a t i o n a n d a c c o m p a n i e d b y p r og r e s s i v e l o w e r i n g l u n g f u n c t i o n .Th e e ti o l o g y i st h ee x c e s s i v ed e p o s i t i o no fe x t r a c e l l u l a r m a t r i xi nt h ew a l lo fa i r w a y ,l e a d i n g t oa i r w a yo b s t r u c t i o n a n d d e g r a d a t i o n o fe l a s t i c m a t r i xi nl u n g .A i r w a y i n f l a mm a t i o n ,o x i d a t i o n /a n t i o x i d a t i o n d i s e q u i l i b r i u ma n d p r o t e a s e /a n t i p r o t e a s e i m b a l a n c e p l a y c r i t i c a l r o l e sd u r i n g t h ed e v e l o p m e n to fC O P D.A m o n g t h e m ,α1-a n t i t r y p s i n (α1-A T )d e f i c i e n c y h a sa ni m po r t a n tc o n n e c t i o nt o C O P D.T h e p r e s e n t a r t i c l e i s c o mm i t t e d t o r e v i e wo n t h e c u r r e n t p r o g r e s s o f t h e s t r u c t u r e ,f u n c t i o n ,d i a g n o s i s a n d t r e a t m e n t o f n e u t r o ph i l e l a s t a s e /α1-A T (N E /α1-A T )a n dm a t r i xm e t a l l o pr o t e i n a s e /t i s s u e i n h i b i t o r o f m e t a l l o p r o t e i n a s e (MM P s /T I M P )i n t h e p r o t e a s e /a n t i p r o t e a s e s ys t e m.ʌK e y wo r d s ɔ C h r o n i co b s t r u c t i v e p u l m o n a r y d i s e a s e ;P r o t e a s e /a n t i p r o t e a s e ;N e u t r o p h i le l a s t a s e /α1-a n t i t r y p s i n ;M a t r i xm e t a l l o p r o t e i n a s e /t i s s u e i n h i b i t o r o fm e t a l l o pr o t e i n a s e C O P D 是一种以气流受限和持续的炎症为特征,并伴有肺功能进行性降低的疾病[1]㊂吸烟是导致C O P D 发生最重要的环境危险因素,此外化学物质或非危险性粉尘污染的工作也会增加患病风险[2]㊂其主要发病机制是细胞外基质在气道壁的过度沉积引起的气道阻塞和肺弹性基质的降解㊂世界卫生组织指出,目前C O P D 在全球疾病死亡原因中与艾滋病并列第四位,到2030年将成为第三大死亡原因㊂C O P D 的发生中,气道炎症㊁氧化/抗氧化失衡㊁蛋白酶/抗蛋白酶失衡起着重要的作用,其中α1-抗胰蛋白酶(α1-a n t i t r y ps i n ,α1-A T )缺乏更与C O P D 有着重要的联系[3]㊂研究其发病机制,对诊断㊁治疗有很大益处㊂本文主要就目前对于蛋白酶/抗蛋白酶系统中起主要作用的中性粒细胞弹性蛋白酶(n e u t r o ph i l e l a s t a s e ,N E )/α1-A T ㊁基质金属蛋白酶(m a t r i x m e t a l l o pr o t e i n a s e ,MM P s )/基质金属蛋白酶组织抑制物(t i s s u e i n h i b i t o r o fm e t a l l o p r o t e i n a s e ,T I M P )的结构㊁功能㊁诊断与治疗作一综述㊂1 蛋白酶/抗蛋白酶系统对C O P D 的影响1.1 蛋白酶/抗蛋白酶失衡假说 正常情况下,构成肺泡壁的细胞外基质(e x t r a c e l l u l a r m a t r i x,E C M )处于合成-降解的动态平衡中㊂据L a u r e 和E r i k s s o n1963年提出的C O P D 发病的经典机制即蛋白酶抗蛋白酶失衡假说,当支气管㊁肺在感染㊁纸烟烟雾等有害物长期刺激下,肺泡巨噬细胞和中性㊃5811㊃国际呼吸杂志2014年8月第34卷第15期 I n t JR e s p i r ,A u gu s t 2014,V o l .34,N o .15粒细胞聚集㊁活化,释出多种蛋白酶,当蛋白酶含量和活性超过抗蛋白酶抑制效能时,蛋白酶/抗蛋白酶失衡,弹性蛋白降解,肺组织消融,肺泡间隔破坏,肺泡腔扩大,小气道在呼气时失去了周围组织支持而陷闭,`导致C O P D的发生[4]㊂纵观20112012年关于C O P D研究,主要集中在:①MM P s在C O P D中的作用越发受到重视,其中MM P-9/T I M P-1可能在吸烟导致的C O P D发病和急性发病期的肺功能影响中起重要作用;②α1-A T缺乏的机制及其制剂的研发也是近来的热点㊂1.2参与C O P D的蛋白酶/抗蛋白酶参与C O P D的蛋白酶主要由外周血中性粒细胞(p o l y m o r p h o n u c l e a rn e u t r o p h i l,P MN)㊁活化肺泡巨噬细胞(a c t i v a t e dm a c r o p h a g e s,AM)和呼吸道上皮细胞等产生分泌,其中N E和MM P s起重要作用㊂与蛋白酶相对应,肺内存在与之平衡的抗蛋白酶,起抑制蛋白酶溶解的作用,使肺内组织的降解与重建处于动态平衡,主要包括α1-A T㊁分泌型白细胞蛋白酶抑制剂㊁T I M P㊁α2巨球蛋白(α2M a c r o g l o b u l i n,α2M)和抗白细胞蛋白酶(a n t i l e u k o p r o t e a s e,A L P)等,起主要作用的是α1-A T和T I M P[5]㊂2N E2.1 N E与C O P D的研究2.1.1 N E概述 N E属于丝氨酸蛋白酶的糜蛋白酶超家族,是重要的弹性蛋白和最具破坏力的酶㊂N E含有218个氨基酸残基和4个二硫键,相对分子质量为28000~31000,其催化中心由3个氨基酸残基(组氨酸-41㊁天冬氨酸-88㊁丝氨酸-173)组成㊂N E主要来源于中性粒细胞,平时储存于嗜苯胺蓝体颗粒内[6],活化后快速释放于细胞外,是一种杂食酶,主要作用于E C M和众多血浆蛋白,如凝血因子㊁免疫球蛋白等㊂2.1.2N E与C O P D N E在细胞外主要降解E C M几乎所有的成分(如弹性蛋白㊁胶原蛋白㊁蛋白多糖等),也能降解可溶性蛋白(如凝血因子㊁补体㊁免疫球蛋白㊁细胞因子和蛋白酶抑制剂)[7]㊂这些构成级联放大网络效应,使中性粒细胞在炎症反应中杀灭外来抗原的同时,也造成了组织损伤㊂气道黏液高分泌是C O P D病情和预后的独立危险因素㊂K i s h i o k a等[8]评价了4种促分泌剂,N E是其中最具潜力的促分泌剂,是慢性气道炎症黏液高分泌形成的重要始动因子㊂在所有的刺激黏液生成和分泌的因素中,75%的作用由N E发挥㊂可见N E分泌过度或者活性过度是C O P D的重要危险因素㊂S h a p i r o等[9]的研究显示由于N E和MM P-12的相互作用造成了肺脏的破坏㊂Z e i h e r等[10]对C O P D 诱导痰患者进行检测,发现尤其在急性加重期,主要分泌N E的中性粒细胞明显增加,一方面提高了机体防御能力,但同时可能间接反映N E等蛋白酶分泌增加,提示N E可能与急性加重期C O P D有着密切关系㊂2.2α1-A T2.2.1 α1-A T概述 α1-A T主要由肝细胞合成,相对分子质量为52000,能抑制丝氨酸蛋白酶㊂另外,单核细胞㊁AM和上皮细胞也可合成α1-A T㊂其活性超过N E90%,在抑制N E㊁维持机体稳态中起重要作用,并能抑制其他多种蛋白酶和激活的补体㊂其活性具有明显的p H依赖性,中性和弱碱性时抑制作用最大,当p H=4.5时活性丧失㊂此外,非特异性抑制物α2M和A L P也对N E有抑制作用㊂α1-A T通过与N E结合,在自毁模式下使之灭活,而α2M对N E则有持续性的抑制作用㊂正常情况下,三者协同保护肺和气道,防止受水解酶的破坏,以维持其正常结构和功能[11]㊂2.2.2 α1-A T与C O P D 流行病学显示吸烟是C O P D的主要风险因素,同时α1-A T的减少或活性降低也可增加吸烟人群患C O P D的风险性㊂俞小卫等[11]对102例C O P D患者的血清进行检测,结果发现α1-A T作为一种反应蛋白会随着肺部炎症反应加剧相应增加,急性期最高,缓解期相对下降,但仍高于健康对照组㊂这也说明绝大多数C O P D的发生发展并非因肺循环中α1-A T缺乏或降低所致㊂同时有研究显示,在C O P D的发生过程中,α1-A T 活性的变化受氧自由基改变影响[12]㊂可见,α1-A T 对C O P D的影响主要是由于其活性的改变,而非含量变化㊂在遗传基因方面,α1-A T缺乏是一种遗传疾病㊂α1-A T纯合子是目前唯一被证实与C O P D相关的遗传因素㊂有研究表明,α1-A T缺乏相关C O P D,在60岁以上疾病的进程中比年轻个体有更强的耐受性,同时很少引起C O P D病程在患者30岁之前的进展[13-14]㊂2.3 N E/α1-A T失衡有研究显示,急性发作期C O P D患者的N E及α1-A T水平均显著增高,但α1-A T相对于稳定期无明显差别,提示α1-A T在急性期可能存在相对分泌不足,或弹性蛋白酶使α1-A T活性减弱或丧失[15]㊂另有研究提示C O PD 患者N E血清学水平与吸烟呈明显正相关(P< 0.01),且吸烟越多N E水平越高,提示吸烟与肺气肿炎症反应的密切关系,最终N E/α1-A T平衡失调,炎症得以进行[15]㊂3MM P s与T I M P3.1 MM P s与C O P D的研究㊃6811㊃国际呼吸杂志2014年8月第34卷第15期I n t JR e s p i r,A u g u s t2014,V o l.34,N o.153.1.1 MM P s概述 MM P s也称基质素,是一组由结构功能相似㊁高度同源的基质降解蛋白酶组成的蛋白质超家族,其中锌离子是酶原活化所必需的,钙离子可让MM P s发挥最大活性并保持稳定㊂MM P s有3个主要的结构域:前肽区㊁催化区和C-末端区,以酶原形式主要由巨噬细胞㊁中性粒细胞㊁内皮细胞等合成与分泌,在人体中含量很低,在分泌前多数需要基因转录㊂MM P s依赖中性p H环境,能降解包括I型胶原蛋白在内E C M的所有成分,并能调节基质动态平衡,如修复E C M㊁分解细胞因子和激活防御素等,在肺组织生理过程中起重要作用㊂迄今发现了20余种人类MM P s,按结构和功能分成五类:胶原酶㊁明胶酶㊁基质降解素㊁膜型和其他基质金属蛋白酶[16]㊂3.1.2 MM P s与C O P D 生理情况下MM P s在肺组织表达较低,炎症等病理情况下其表达和活性出现异常,导致E C M受损或代谢紊乱㊂M a k i t a等[17]检测了吸烟者及C O P D患者MM P s强有力的激活因子细胞外基质金属蛋白酶诱导因子(e x t r a c e l l u l a r m a t r i x m e t a l l o p r o t e i n a s e i n d u c e r,E MM P R I N) C D147的表达,结果发现C O P D患者的B A L F E MM P R I N的水平明显高于吸烟组和健康对照组,提示C O P D患者MM P s分泌增多㊂弹性蛋白的破坏与胶原降解是肺气肿的重要特征㊂研究表明,N E不能分解为肺组织E C M的主要成分I型胶原蛋白的三股螺旋部分,而MM P s不仅能分泌弹性蛋白且能分解胶原以及明胶㊂且在与吸烟相关的大量肺气肿病例中,MM P s增多,而吸烟是引起C O P D最主要的环境因素,故MM P s与C O P D有重要的关系㊂MM P s可诱使单核/巨噬细胞聚集,使炎症反应加重和肺泡破坏,还能修饰细胞因子[18]㊂作为明胶酶的一种,MM P-9除有MM P s原型结构外,其催化区还有3个重复的Ⅱ型纤维连接蛋白结构域,与明胶或弹性蛋白有高度亲和力,作用底物为胶原(Ⅳ㊁Ⅴ㊁Ⅶ㊁Ⅹ㊁Ⅺ型)㊁明胶㊁纤维黏连蛋白㊁层黏连蛋白㊁弹性蛋白等㊂MM P-9主要由中性粒细胞和巨噬细胞合成并以酶原形式分泌,可经一系列蛋白酶级联而激活㊂研究发现,MM P-9不仅能降解气道和肺的E C M及基底膜,参与其重建,而且能降解抗胰蛋白酶,保护N E的活性并调节细胞因子活性[19]㊂因此,MM P-9在C O P D的发生发展中起重要作用㊂此外,MM P-9在C O P D吸烟患者中分泌增加,而未患C O P D者没有被诱导,说明MM P-12在人类C O P D发展尤其是有过吸烟史的人群中起一定作用[20]㊂M i n e m a t s u等[21]的研究表明吸烟相关的肺气肿与MM P-9等位基因的多态性与有关㊂3.2 T I M P3.2.1 T I M P概述 T I M P是一组由巨噬细胞㊁内皮细胞㊁成纤维细胞和血管内皮细胞分泌的广泛分布于组织和体液中的内源性金属蛋白酶抑制剂㊂其有两个功能区,分别结合MM P s的羧基端及有效活性部位,形成复合物,对其蛋白水解作用具有专一的抑制性㊂目前已发现了四种T I M P:T I M P1㊁2㊁3㊁4[22]㊂3.2.2 T I M P与C O P D T I M P-1是所有亚类中活性最强的,以可溶形式存在,能与MM P-9结合,是MM P-9与多种MM P s的特异抑制因子㊂此外T I M P-2也以可溶形式存在,能和MM P-2结合; T I M P-3能和MM P-9或MM P-2结合;T I M P-4和MM P-2㊁MM P-3㊁MM P-7/MM P-9结合,分别调节MM P的活化过程㊂因此,T I M P对维持E C M的正常生理功能及其正常的循环有重要作用[23]㊂3.2.3MM P/T I M P失衡MM P/T I M P比值升高表明气道壁以炎症反应为主;比值降低则表明以修复为主[24]㊂C O P D患者痰中MM P-9/T I M P-1比值较正常人显著降低,T I M P-1在抑制MM P-1的同时,造成胶原过度沉积,引起了气道阻塞㊂而气道重塑是C O P D患者不可逆的气道阻塞的病理生理基础㊂同时也检测到MM P-9和T I M P-1显著增加,促使E C M降解过度,气道结构破坏,组织重塑,肺功能受损[25]㊂由上可见C O P D与MM P/T I M P失衡有着重要联系㊂4蛋白酶/抗蛋白酶与C O P D的检测诊断与治疗4.1蛋白酶/抗蛋白酶与C O P D检测诊断α1-A T 能容易地穿过血管,在肺组织发挥作用㊂同样,检测血液中的α1-A T的含量变化对于疾病的诊断有很大帮助㊂相对于α1-A T抑制容量试验㊁单向免疫扩散法㊁免疫比浊法等,E L I S A法利用酶的高催化效率㊁高度特异性标记抗体或抗原后检测样品中的α1-A T含量,且不需要特殊设备㊁简单易行,现在国外已有生产,但国内尚无,有较高的研究价值与市场前景㊂4.2蛋白酶/抗蛋白酶与C O P D治疗目前,C O P D治疗研究方向主要集中在如何恢复患者肺结构和功能㊂蛋白酶/抗蛋白酶系统对肺结构的正常重建起着重要的作用㊂S a t o及其同事研究发现, AM转录因子M a f B的染色强度与吸烟的C O P D患者的气流受限程度呈正相关,同时造血干细胞分化成单核细胞/巨噬细胞可由M a f B诱导,但没有检测到特定的标志物[19]㊂通过释放多种介质和蛋白酶, AM在C O P D的发病机制和病理生理学中发挥重要作用㊂所以影响巨噬细胞修饰的策略可能会有显㊃7811㊃国际呼吸杂志2014年8月第34卷第15期I n t JR e s p i r,A u g u s t2014,V o l.34,N o.15著的效果㊂α1-A T作为N E的主要抑制剂,当其不足或活性降低时,可用外源性α1-A T替代或补充来治疗C O P D㊂众多研究者用α1-A T治疗缺乏该抗蛋白酶的患者,取得良好疗效㊂虽然α1-A T的替代治疗在美国被较广泛使用,但关于治疗阈值还无统一合适的标准,也没有支持M Z或M S型或者正常肺功能α1-A T缺乏替代治疗的证据[26]㊂目前该治疗费用高昂,不便于应用推广,尚需更多临床研究㊂5小结综上,在α1-A T缺乏的患者中N E起主要作用,而MM P在C O P D患者与吸烟相关的病程中起主要作用㊂研究N E/α1-A T㊁MM P s/T I M P在C O P D中的作用机制对C O P D的预防㊁治疗有着极大的意义㊂参考文献[1]赵鸣武.关注慢性阻塞性肺疾病免疫学发病机制的研究[J].中华内科杂志,2010,49:372-373.[2] K n i g h tD A,Y a n g I A,K o F W,e ta l.Y e a r i nr e v i e w2011:a s t h m a,c h r o n i cob s t r uc t i v e p u l m o n a r yd i se a s ea n d a i r w a yb i o l o g y[J].R e s p i r o l o g y,2012,17:563-572.[3]郑灵,张劲农.阻塞性肺气肿损伤与抗损伤机制[J].国外医学(呼吸系统分册),2005,25:736-738.[4] C h u r g A,W r i g h t J L.P r o t e a s e s a n de m p h y s e m a[J].C u r rO l i nP u l m M e d,2005,11:153-159.[5]S i l l a t T,S a a t R,Pöl län e n R,e t a l.B a s e m e n t m e m b r a n ec o l l a g e nt y p eI V e x p r e s s i o n b y h u m a n m e s e n c h y m a ls t e mc e l l sd u r i n g a d i p o ge n i cd if f e r e n t i a t i o n[J].JC e l l M o l M e d,2012,16:1485-1495.[6] O w e n C A,C a m p b e l l MA,B o u k e d e s S S,e t a l.C y t o k i n e sr e g u l a t em e m b r a n e-b o u n d l e u k o c y t e e l a s t a s e o n n e u t r o p h i l s:an o v e lm e c h a n i s m f o re f f e c t o ra c t i v i t y[J].A m J P h y s i o l,1997,272(3P t1):L385-L393.[7] Dᶄa r m i e n t o J,D a l a l S S,O k a d a Y,e t a l.C o l l a g e n a s ee x p r e s s i o n i n t h e l u n g sof t r a n sg e n i cm i c ec a u s e s p u l m o n a r ye m p h y s e m a[J].C e l l,1992,71:955-961.[8] K i s h i o k aC,O k a m o t oK,K i mJ,e t a l.R e g u l a t i o no f s e c r e t i o nf r o m m u c o u sa n ds e r o u sc e l l si nt h ee x c i s e df e r r e tt r a c h e a[J].R e s p i rP h y s i o l,2001,126:163-171.[9]S h a p i r oS D,G o l d s t e i n NM,H o u g h t o n AM,e ta l.N e u t r o p h i le l a s t a s ec o n t r i b u t e st oc i g a r e t t eS m o k e-I n d u c e de m p h y s e m ai nm i c e[J].A mJP a t h o l,2003,163:2329-2335.[10] Z e i h e r B G,M a t s u o k a S,K a w a b a t a K,e t a l.N e u t r o p h i le l a s t a s ea n da c u t el u n g i n j u r y:p r o s p e c t sf o rs i v e l e s t a ta n do t h e rn e u t r o p h i le l a s t a s ei n h i b i t o r sa st h e r a p e u t i c s[J].C r i tC a r eM e d,2002,30(5S u p p l):S281-S287.[11]俞小卫,韦国桢,林亚媛,等.慢性阻塞性肺疾病患者血清白三烯和α1-抗胰蛋白酶的变化[J].南京医科大学学报(自然科学版),2004,24:182-184.[12] G r a n oV,D i a n oN,P o r t a c c i oM,e t a l.T h e a l p h a1-a n t i t r y p s i n/e l a s t a s e c o m p l e xa sa ne x p e r i m e n t a lm o d e lf o rh e m o d i a l y s i si n a c u t e c a t a b o l i c r e n a l f a i l u r e,e x t r a c o r p o r e a l b l o o dc i r c u l a t i o n a nd c a r d i o c i r c u l a t o r y b y p a s s[J].I n t J A r t i fO r g a n s,2002,25:297-305.[13] C a m p o s MA,A l a z e m i S,Z h a n g G,e t a l.C l i n i c a lc h a r a c t e r i s t i c s o f s u b j e c t s w i t h s y m p t o m s o f a l p h a1-a n t i t r y p s i nd e f i c i e n c y o l d e rt h a n60y e a r s[J].C h e s t,2009,135:600-608.[14] B e r n s pån g E,S v e g e rT,P i i t u l a i n e nE.R e s p i r a t o r y s y m p t o m sa n dl u n g f u n c t i o ni n30-y e a r-o l di n d i v i d u a l s w i t h a l p h a-1-a n t i t r y p s i nd e f i c i e n c y[J].R e s p i rM e d,2007,101:1971-1976.[15] W i t h e r d e n I R,V a n d e n B o n E J,G o l d s t r a w P,e ta l.P r i m a r yh u m a na l v e o l a rt y p eI Ie p i t h e l i a lc e l lc h e m o k i n e r e l e a s e:e f f e c t s o f c i g a r e t t es m o k ea n dn e u t r o p h i l e l a s t a s e[J].A m JR e s p i rC e l lM o l B i o l,2004,30:500-509.[16] E u l e rHH,G u i l l e v i nL.P l a s m a p h e r e s i s a n ds u b s e q u e n t p u l s ec y c l o p h o s p h a m ide i ns e v e r es y s t e m i cl u p u se r y t h e m a t o s u s.A n i n t e r i mr e p o r t o f t h eL u p u sP l a s m a p h e r e s i sS t u d y G r o u p[J].A n n M e d I n t e r n e(P a r i s),1994,145:296-302. [17] M a k i t a H,N a s u h a r a Y,N a g a iK,e ta l.C h a r a c t e r i s a t i o no fp h e n o t y p e s b a s e d o n s e v e r i t y o f e m p h y s e m a i n c h r o n i co b s t r u c t i v e p u l m o n a r y d i s e a s e[J].T h o r a x,2007,62:932-937.[18]J o u n e a u S,K h o r a s a n i N,D e S o u z a P,e t a l.E MM P R I N(C D147)r e g u l a t i o no fMM P-9i nb r o n c h i a l e p i t h e l i a l c e l l s i nC O P D[J].R e s p i r o l o g y,2011,16:705-712.[19]赵华.蛋白酶/抗蛋白酶系统与慢性阻塞性肺疾病[J].临床肺科杂志,2010,15:1149-1151.[20] D e m e d t s I K,M o r e l-M o n t e r o A,L e b e c q u eS,e ta l.E l e v a t e dMM P-12p r o t e i n l e v e l s i n i n d u c e d s p u t u mf r o m p a t i e n t sw i t hC O P D[J].T h o r a x,2006,61:196-201.[21] M i n e m a t s u N,N a k a m u r a H,T a t e n o H,e t a l.G e n e t i cp o l y m o r p h i s mi n m a t r i x m e t a l l o p r o t e i n a s e-9a n d p u l m o n a r ye m p h y s e m a[J].B i o c h e m B i o p h y sR e sC o mm u n,2001,289:116-119.[22] N e n s e t e rM S,N a r v e r u dI,G ræs d a lA,e ta l.E l e v a t e ds e r u mMM P-9/T I M P-1r a t i o i n p a t i e n t sw i t hh o m o z y g o u sf a m i l i a lh y p e r c h o l e s t e r o l e m i a:E f f e c t s o f L D L-a p h e r e s i s[J].C y t o k i n e,2013,61:194-198.[23] M e l e n d e z-Z a j g l aJ,D e l P o z o L,C e b a l l o s G,e t a l.T i s s u ei n h i b i t o r o fm e t a l l o p r o t e i n a s e s-4.T h er o a d l e s s t r a v e l e d[J].M o l C a n c e r,2008,7:85.[24]邓星奇,陈吉泉,修清玉.基质金属蛋白酶9及其组织抑制剂在慢性阻塞性肺疾病中的作用[J].中国组织工程研究与临床康复,2007,11:725-728.[25] M e r c e rP F,S h u t e J K,B h o w m i kA,e t a l.MM P-9,T I M P-1a n di n f l a mm a t o r y c e l l si ns p u t u m f r o m C O P D p a t i e n t sd u r i n ge x a c e r b a t i o n[J].R e s p i rR e s,2005,6:1-9.[26]S a n d h a u sR A,T u r i n o G,S t o c k sJ,e ta l.A l p h a1-A n t i t r y p s i na u g m e n t a t i o n t h e r a p y f o r P I*M Zh e t e r o z y g o t e s:a c a u t i o n a r yn o t e[J].C h e s t,2008,134:831-834.(收稿日期:2013-05-06)㊃8811㊃国际呼吸杂志2014年8月第34卷第15期I n t JR e s p i r,A u g u s t2014,V o l.34,N o.15。