脓毒症、创伤、休克、重症肺炎、多次输血、机械通气均可能导致急性肺损伤，患者出现进行性低氧血症乃至呼吸窘迫，死亡率极高，对急性肺损伤的研究一直是科研中的重点。基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)是一类锌离子依赖的蛋白酶家族，包含多个亚群，其中有24种在人体表达，具有降解细胞外基质(extracelluar matrix，ECM)和免疫调节的作用，广泛参与肿瘤转移、炎症反应等多种疾病过程。近年来，基质金属蛋白酶-8被发现在急性肺损伤中具有重要地位。

一、MMP-8的特点与作用 (一) 特点

中性粒细胞胶原酶-8(neutrophil collagenase，MMP-8)，可降解Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型胶原以及聚集蛋白聚糖，主要由多形中性粒细胞(PMN)产生，间质细胞、巨噬细胞、活化的成纤维细胞等多种细胞亦可产生少量分子量较小的异构体MMP-8，与其他胶原酶不同，MMP-8并不是由成熟的PMN直接合成，而是由PMN的前体在髓内发育阶段就合成，以前体酶原(pro-MMP-8)的形式储存在PMN内的特定颗粒中^[1~3]。当PMN被激活，pro-MMP-8通过脱颗粒迅速地释放出来，pro-MMP-8具有信号肽、前肽和催化区等三个结构域，信号肽引导翻译后的肽链至胞浆内质网，脱去前肽后发挥酶活性，催化区具有Zn²⁺和Ca²⁺结合区，其中Zn²⁺位于活性中心内，参与MMP-8催化作用^{[4, 5]}。

(二) 作用

MMP-8主要催化细胞外基质中Ⅰ型胶原降解，也能分解一些非基质蛋白，如MIP-1α、TGFβ、丝氨酸蛋白酶抑制蛋白、缓激肽、血管紧张素Ⅰ，在炎症反应中起作用^{[6, 7]}。MMP-8可以加强机体对细菌的清除能力，还具有影响单核巨噬细胞分化的作用^{[8, 9]}。MMP-8参与急性脑梗死、急性心肌梗死、急性肺损伤、急性肠系膜缺血、急性肾缺血、COPD、肺结核、肿瘤等多种急慢性疾病过程，是组织损伤、改建和重塑的重要影响因素之一^[10~15]。MMP家族还参与肺的发育过程，如MMP-3、MMP-9，但MMP-8不参与肺组织的发育，而且基因敲除MMP-8的小鼠与野生型小鼠在体型、寿命、生殖能力和肺的生长发育与功能表现等各方面未见明显异常^[16]。

二、MMP-8的调节与抑制 (一) MMP-8的转录水平调节

人MMP-8基因位于人11q22.3染色体上，生长因子、癌基因、前炎症介质、MMP-8所产生的裂解产物等多种因素均可影响MMP-8的转录。前炎症介质介导MMP-8表达水平上调，而TGFβ则降低MMP-8表达水平。MMP-8的启动子与其他大部分MMP家族启动子不同，其具有TATA框，但缺少转录激活因子(transcription activator)AP-1结合位点，因此易于调节^[17]。

(二) 酶原的释放与激活

根据不同的刺激物质，PMN释放的可溶性pro-MMP-8(Mr85kDa)量也不同。前炎症介质可刺激PMN释放其总量约15%~20%的pro-MMP-8，而细胞松弛素B与PMA则可刺激PMN释放其总量约70%~80%的pro-MMP-8^[18]。pro-MMP-8经半胱氨酸开关(cysteine switch)机制激活后成为活性酶(Mr 65 kDa)，并迅速以膜结合蛋白的形式结合到PMN细胞膜上，或者以可溶性蛋白的形式分泌到细胞外发挥催化作用，膜结合形式的MMP-8更加稳定，在37℃条件下孵育18个小时后仍可保持其80%的活性。可溶性MMP-8由于自溶作用，半衰期较短^{[19, 20]}。

(三) 抑制剂

生理及病理条件下，组织及细胞中均天然表达金属蛋白酶抑制剂(tissue inhibitor of metalloproteinase, TIMP)，TIMP与MMP相互作用，在正常细胞ECM的改建和各种病理过程中发挥作用。目前发现4种TIMP，其中TIMP-1、2、4为可溶性分泌蛋白，TIMP-3为结合ECM的非可溶性蛋白。但MMP-8由于主要以膜结合的形式发挥作用，其活性难以被TIMP所抑制^[18]。一般性的MMP抑制剂如强力霉素、四环素及其衍生物也可以非特异性地抑制MMP-8^[21]。但MMP-8特异性抑制剂M8Ⅰ效果不能令人满意。Lee等人通过对M8Ⅰ化合物进行改造，发现了抑制效果更好的comp-3等化合物^[11]。Demeestere等人合成了MMP-8的纳米抗体并验证了其有效性^[22]。此外使用MMP-8shRNA沉默MMP-8的表达是一种较为可靠的抑制方式。

三、急性肺损伤(acute lung injury, ALI) (一) ALI及其严重的形式

成人呼吸窘迫综合征ARDS(adult respiratory distress syndrome)是一组以肺换气功能及肺组织受损，导致低氧血症和肺动脉楔压增高的临床综合征，死亡率高达40%^[23]。ALI的特点如下：①肺内严重的炎症反应导致肺泡细胞及血管内皮细胞受损。②大量白细胞及炎症细胞浸润，释放炎症介质与细胞杀伤物质。③肺泡内聚集大量富含蛋白质的液体。肺泡表面活性物质合成受损，细胞代谢功能障碍。④局部高凝状态^{[24, 25]}。

(二) 治疗ALI的新思路

炎症反应是机体对侵害的有力反击，在几分钟内就召集白细胞等免疫细胞到达损伤部位，这一过程需要牺牲肺组织的完整性：在穿过血管内皮后，为了到达肺泡，白细胞只能释放大量的裂解酶来穿透细胞外基质构成的基底膜^[26]。过去对干预ALI的研究往往集中在抑制炎症反应、减轻细胞受损方面，但发现抑制早期炎症反应反而导致预后不佳。近年来，肺的自我修复功能逐渐得到重视。这些修复过程包括：水肿与炎症的消散、细胞增生、组织重塑^[27]。修复作用可能在损伤的初期就启动，并在后期的恢复阶段发挥重要作用。故一味地早期拮抗炎症反应来阻止损伤作用，可能极大地妨碍了后期修复过程。目前，对促进ALI时肺自我修复过程的研究不断增多。

(三) MMP家族与急性肺损伤

MMP家族在多种器官组织及细胞的生理、病理过程中发挥作用，尤其是在肺组织中，从气管、支气管、肺泡发育到急性、慢性多种肺疾病，MMP家族与TIMP均参与其中^[28]。MMP-1、2、3、7、8、9、12、13均被显示与急性肺损伤有关，其中对MMP-1、2、3、8、9的研究较多。

(四) MMP-8在急性肺损伤中的表达特点

近年来研究表明MMP-8在急性肺损伤中有不同于其他MMP的独特作用。MMP-8主要降解的Ⅰ型胶原，是肺ECM的主要成分。MMP-8作用于ECM后使其通透性增高，物理屏障作用减弱，易于PMN迁移，而结合在ECM上的细胞因子与炎症介质也随胶原降解释放出来，发挥免疫调节作用，例如Ⅰ型胶原分解后产生的乙酰化三肽IL-8生物学功能相似^[29]。在各种ALI中MMP-8表达均明显增高。在儿童ALI中，MMP-8与MMP-9均明显升高，但与MMP-9随着病程时间逐渐失活不同的是，MMP-8出现时间早，而且在整个疾病过程中均保持高活性，这一现象可能是在病程后期，肺泡上皮细胞、腺上皮细胞等产生的分子量较小的MMP-8异构体逐渐替代了PMN来源的MMP-8所致^{[11, 30, 31]}。在成人ALI中，亦观察到MMP-8的表达增加^[32]。脓毒症合并ARDS的患者中，LCN2, BPI, CD24, MMP-8的表达均显著增高，且MMP-8升高最为明显。同时，MMP-8的水平与患者死亡率及预后无明显相关性^{[30, 32, 33]}。

(五) MMP-8在急性肺损伤中的作用

多项研究指出MMP-8在急性肺损伤中起保护性作用^{[10, 34]}。在通过LPS、博来霉素、高氧制造的小鼠急性肺损伤动物模型研究中发现MMP-8可以减少肺内PMN浸润，抑制炎症、减轻水肿、减轻肺损伤、降低死亡率，这一现象是通过灭活巨噬细胞炎症蛋白1α(macrophage inflammatory protein-1α，MIP-1α)而实现的，MMP-8本身并不影响PMN的趋化、迁移与外周PMN计数^{[7, 34, 35]}。有争议的是，有研究发现MMP-8抑制剂可以减轻脓毒症损伤，敲除MMP-8基因的小鼠对LPS应答减弱，呼吸机所致的肺损伤小鼠模型中，MMP-8起促炎作用，敲除MMP-8基因或者使用MMP-8抑制剂可减轻小鼠肺水肿、改善气体交换^[36~38]。

MMP-8是一种多功能的蛋白分子，具有降解细胞外基质、参与肿瘤转移、调节炎症反应等多种生物学作用，其在急性肺损伤发病及修复过程中的地位逐渐得到重视，具有成为临床治疗新靶点的潜力。但MMP8在急性肺损伤中作用的具体信号通路尚不明确，其多重生物学功能尚未达成共识，有待进一步研究明确。