非酒精性脂肪性肝病(nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD)是指排除了酒精和其他肝损因素的，以肝脏实质细胞脂肪变性、脂肪储积为特点的代谢综合征。非酒精性脂肪性肝病有3种病理学改变：单纯性脂肪肝、脂肪性肝炎、脂肪性肝纤维化[1-2]。这3种病理学改变呈递进关系，单纯性脂肪肝一旦发生了脂肪性肝炎，就有50%的可能会进展为肝纤维化，甚至恶化为肝硬化、肝细胞癌[3]。此外，NAFLD还可增加高血压、糖尿病、心血管疾病的罹患率[4]。据流行病学调查显示，NAFLD发生肝细胞癌的概率高达16%，仅次于病毒性肝炎和酒精性肝病[5]。而目前为止，尚无针对NAFLD的特异性治疗措施。因此，探索NAFLD的发病机制，发现其特异的治疗措施，从而延缓病程进展、改善患者预后，具有重要的临床意义。最新研究发现MMP-9可能在NAFLD进展过程中起了重要作用。现就NAFLD发病过程中MMP-9作用的机制和相关研究做一综述。
1 NAFLD发病机制和病理过程
目前，对NAFLD的发病机制的解释还不完善，最为人所认可的是Day等[6]于1988年提出的“二次打击”学说。第一次打击，指的是多种原因诱发的肝脏脂肪储积、肝脂肪变性，在此过程中，胰岛素抵抗(insulin resistance，IR)为其中心环节。IR使机体发生高胰岛素血症，同时脂肪分解增加，大量脂肪储积在肝细胞内，使肝细胞发生脂肪变，而发生脂肪变的肝脏对炎症反应等各种损伤因素的易感性比正常肝脏明显增强。第二次打击主要为氧化应激、线粒体功能异常、铁超载、内质网应激等因素导致的脂质过氧化损伤以及肝脏炎症和纤维化。“二次打击”学说虽已得到广泛认可，但仍不足以解释NAFLD病理过程中的一些分子和代谢变化[7]。近年来，Tilg等[8]及Buzzetti等[9]提出的“多平行打击”假说，对“二次打击”学说进行了补充和延伸。“多平行打击”假说的观点是，数种不同的生理病理过程共同作用，最终导致了肝脏脂肪变性和炎症。肠道微生物具有穿肠肝轴作用，胰岛素的抗脂肪组织分泌激素的作用，共同导致能量平衡失调和全身炎症反应综合征， 并诱发内毒素血症。在肝组织中， 游离脂肪酸的溢出将导致内质网应激、线粒体功能异常并激活炎症反应， 最终导致肝细胞凋亡、再生障碍和纤维化。最新研究显示，遗传因素在NAFLD的发病过程中具有重要作用，可以从遗传学水平确定NAFLD发病高危人群，进行针对性的预防，并对已经患有NAFLD的患者进行特异性的治疗。其中，MMP-9基因是遗传学水平的重要靶点之一。
2 MMP-9与NAFLD
2.1 MMPs的分类与特征 基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)是一簇内肽酶，具有锌依赖性，这类酶的主要作用是降解细胞外的基质成分，在机体各项生理、病理过程中发挥着重要作用[10]。当前发现的MMPs有20余种，依据其自身结构和作用底物的不同特性，可将其分为以下四大类：(1)间质胶原酶：MMP-1、8、13、18，主要作用是降解Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型胶原；(2)明胶酶： MMP-2、9(明胶酶A、明胶酶B)，具有特异性降解Ⅳ型胶原的特点；(3)间质溶解素：MMP-3、7、10、11；(4)膜型基质金属蛋白酶：MMP-14、MMP-15。MMPs具有一些共同特征：(1)以酶原(ProMMPs)的形式分泌，由蛋白酶水解后在一定条件下被激活而发挥生理作用；(2)可通过降解不同的基质成分而水解细胞外基质；(3)作为锌依赖性蛋白酶，其活性中心均含Zn2+，且需要辅助因子Ca2+协助维持活性和稳定性；(4)在中性环境下发挥最大活性；(5)可被基质金属蛋白酶抑制因子(tissue inhibitor of metalloproteinases，TIMPs)特异性抑制。
MMPs中有9种是由白细胞所产生，在炎症反应中，MMPs可调节白细胞在血管外的渗出和迁移。研究表明，在新生血管的形成过程中，MMPs可降解ECM，协助内皮细胞迁徙，促进新生血管形成，调节促血管生成因子VEGF、FGF、TGF-β的活性，从而起到促进新生血管形成的重要作用[11]。
明胶酶MMP-2，MMP-9，在正常生理条件下参与基底膜基质的正常代谢，与蛋白酶抑制剂协同作用维持基质分解-合成的动态平衡。研究证实，MMP-2、MMP-9的这一生理特性可促进受损肝组织修复与再生[12]。Ⅳ型胶原是构成基底膜的主要成分，因其具有独特的螺旋结构，故多数基质金属蛋白酶无法降解Ⅳ型胶原，而MMP-2及MMP-9可以特异性地分解该螺旋结构从而降解Ⅳ型胶原，并且破坏基底膜完整性[13]。
MMP-9基因定位于20号染色体，是由13个外显子和9个内含子组成的。由MMP-9基因编码的MMP-9蛋白，是MMPs中分子质量最大的酶，由多种细胞如巨噬细胞、毛细血管内皮细胞、血管平滑肌细胞、恶性肿瘤细胞及部分正常细胞分泌[14]。MMP-9在正常组织中呈低表达，在新生血管形成等生理过程中发挥重要作用。当组织处于病理状态时，可诱导MMP-9基因的转录翻译，使MMP-9表达水平升高，因此MMP-9也参与多项病理过程，例如肥胖、心血管疾病、腰椎间盘突出、慢性阻塞性肺气肿、自身免疫性疾病、病毒性肝炎等[15-17]，其在大肠癌、肺癌、乳腺癌、肝细胞癌中的高表达也已被证实[18-20]。MMP-9以酶原形式分泌后由激活酶激活，并通过添加Zn2+等辅助因子的方式以实现转录水平的调控[21]。
2.2 MMP-9在NAFLD发病机制中的作用 在NAFLD的病程中，从单纯性脂肪肝进展为脂肪性肝纤维化的过程实质上就是肝脏内弥漫性细胞外基质(extracellular matrix， ECM)过度沉积的病理过程。ECM主要是由肝星状细胞(hepatic stellate cell，HSC)分泌的，而HSC正是肝纤维化进展过程的中心环节。HSC原本是位于Disse腔的贮脂细胞，当肝脏处于正常生理状态时，HSC 主要贮存和代谢维生素A脂滴[22-23]。当各种致病因素侵袭肝脏时，部分HSC即被激活，转化为肌成纤维细胞(myofibroblast， MFB)，转化的同时可表达多种细胞因子，这些细胞因子又进一步促进HSC增殖、合成并分泌ECM[24]。事实上，肝脏受损后，ECM的合成降解逐步失衡，肝内ECM逐渐积聚，不断积聚的ECM最终将导致肝纤维化甚至进展为肝硬化。肝纤维化时，细胞外基质沉积在Disse间隙，这些细胞间质的改变可激活HSC，并进一步影响肝细胞的功能。ECM主要由胶原、糖蛋白、糖胺多糖和蛋白聚糖等成分组成，其中胶原包含了Ⅰ、Ⅲ、Ⅵ型胶原。
由于MMP-9可特异性地降解Ⅳ型胶原，因此它是降解ECM的主要酶，多项研究证明，MMP-9在NAFLD临床患者及大鼠模型中均呈现过度表达的状态。D’amico等[25]收集了35例非酒精性脂肪肝患者肝组织和血清，免疫组化法测MMP-9的表达水平，结果显示，MMP-9在NAFLD肝组织及血浆中的表达水平比正常肝组织明显增高，进一步的免疫定位显示，MMP-9主要来源于血浆中性粒细胞。以中性粒细胞为代表的炎细胞所产生的MMP-9是NAFLD肝组织慢性炎性改变的标志物之一[26]，且中性粒细胞的趋化作用受肝脏脂质过氧化反应产物以及白介素-8的诱导调节[27]。
MMP-9被激活后，便可分解细胞及其周边的基底膜基质，细胞与细胞之间原本的稳定状态被打破了，同时HSC赖以维持静止状态所需的基质环境也被破坏。Ljumovic等[28]通过RT-PCR检测NAFLD患者肝组织 MMPs mRNA的表达，结果发现MMP-9 mRNA呈现过表达。另外有研究显示，在肝纤维化过程中MMP-2、9 mRNA的转录活性随时间的延长而不断增加，并且与HSC的活化程度呈正相关[29]。Lichtinghagen等[30]则认为，MMP-9及其mRNA 的增高是由于肝脏组织的脂肪变以及纤维化的过程中，积累了大量Ⅳ型胶原后发生的代偿机制。Wu等[31]采用聚合酶链反应-限制性片段长度多态性(PCR-RFLP)了解MMP-9-1562C/T(rs3918242)与中心性肥胖在非酒精性脂肪肝中的作用，结果发现，MMP-9基因的rs3918242片段与NAFLD患病风险率密切相关。被激活的HSC与细胞因子共同作用，可负反馈调节MMPs的活性，使ECM降解减少，大量积聚在肝内。 Greenwel等[32]使用小鼠和猪诱导肝硬化动物模型，结果表明胶原酶与胶原失去正常比例，被降解的胶原与总胶原的比值有明显下降，通过该研究可以得出这样一个结论，肝细胞外基质的合成超过降解的综合作用的结果导致了肝纤维化的形成。另外，金属蛋白酶组织抑制物(tissue inhibitor of metalloproteinases， TIMPs)也与肝纤维化的形成有密切的相关性，TIMPs能与MMPs结合，是MMPs的特异性抑制剂，与被激活的MMPs结合后，能抑制MMPs对ECM的降解活性，导致过剩的ECM逐渐积累，从而造成肝纤维化。
MMP-9是通过两种不同途径，在促进NAFLD的形成以及肝纤维化的进展过程中起着重要作用。其一，MMP-9分解胶原，阻止胶原在肝脏中过度沉积；其二，MMP-9又能降解正常肝细胞的内皮下基质。MMP-9在促进炎细胞局部浸润的同时，也影响了肝脏细胞-细胞、细胞-基质的相互作用，干扰HSC的活化、增殖及ECM的形成。此外，MMP-9的过表达又能破坏HSC的正常基质环境，致使HSC被活化，活化的HSC表达大量的炎症介质和致纤维化细胞因子，例如转化生长因子，刺激ECM的大量合成，从而促进肝纤维化的发生发展。
3 结 论
MMP-9在NAFLD的发生发展中起作用，可能是通过促进降解ECM、破坏HSC的细胞基质环境，并且在HSC、TIMP、细胞因子的调节下，使得ECM合成大于分解，最终导致肝脏纤维化的结局。众所周知，目前诊断NAFLD的可靠方法是肝穿刺取活组织检查，然而这类患者多数尚无明显临床表现，故组织学标本难以获得，因此该方法具有一定局限性，这给诊断过程造成了一定的困难。而MMP-9的发现为我们的诊断和治疗提供了新思路，例如我们可以诱导或促进MMP-9基因的高表达，人为调控ECM的降解，维持细胞外基质的合成/分解动态平衡，从而阻断肝纤维化的进程。也可以通过检测MMP-9基因及其蛋白酶的高表达从而间接诊断NAFLD。随着对MMP-9作用于NAFLD机制的不断深入，有望将MMP-9作为抗NAFLD的特异性治疗靶点，为临床工作提供更加方便、有效的诊断方法和治疗手段。
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