金属蛋白酶组织抑制剂

金属蛋白酶组织抑制剂（tissue inhibitor of metalloproteinases，TIMPs）是MMPs的特异性抑制剂。迄今发现有4种TIMPs，其中，TIMP－1、TIMP－2和TIMP－4为可溶性分泌蛋白，TIMP－3是一种结合ECM的非可溶性蛋白。

（一）内源性TIMPs

TIMPs（21～29ku）具有二个功能结构域，即N－端和C－端功能结构域，分别由约≈125和65个氨基酸组成，每个结构域含有3个保守的二硫键。N－端功能结构域的半胱氨酸残基与MMPs的锌离子活性中心结合，C－端功能结构域与MMPs的其他部位结合，常以1∶1的比例形成复合体，从而阻断MMPs与底物结合。

TIMP－1是相对分子质量为28．5ku的N－乙酰糖基化蛋白，最先是从兔骨中分离出来，人类TIMP－1基因位于10q11．23～10q11．4，由巨噬细胞、角质生成细胞、成纤维细胞、平滑肌细胞和内皮细胞等合成。TIMP－1能抑制绝大多数的MMPs，可与MMP－9前体及有活性的MMP－1、MMP－3、MMP－9形成高度亲和的、非共价键结合的复合物。广泛存在于组织和体液中，能被多种细胞因子诱导产生，其表达增加能引发多种肾脏疾病。

TIMP－2是一种非糖基化蛋白，相对分子质量为21ku，最先是从黑色素瘤细胞中分离出来的，人TIMP－2基因位于17q23～17q25，与TIMP－1有40%的序列同源性。TIMP－2与MMP－2有很强的亲和力，主要抑制MMP－2活性，且随MMP－2的表达而表达，很少受细胞因子的诱导；对MMP家族其他成员的活性也有抑制作用，能阻断所有被激活的MMP的水解酶活性。在有些细胞（如成纤维细胞）中是与MMP－2酶原形成复合物的形式被分泌出来，而在另一些细胞（如肺泡巨噬细胞）中则以非结合的形式分泌出来。

TIMP－3也是相对分子质量为21ku的非糖基化蛋白，人TIMP－3基因位于22q12～22q13，是从乳腺癌cDNA文库中被克隆出来，与TIMP－1和TIMP－2仅25%的同源性。TIMP－3具有与其他3个成员不同的特性，它只存在于细胞外基质中，是一种结合ECM的非可溶性蛋白。TIMP－3是全功能型MMPs抑制剂，对MMP－1、MMP－2、MMP－9及基质溶素的抑制作用相似。TGFβ、PDGF、bFGF和EGF均可诱导TIMP－3的表达。

TIMP－4是相对分子质量为22ku的蛋白类抑制剂，是从人心脏cDNA文库中获得的，人类TIMP－4其基因位于3p25。在成人的心脏中有较高的转录水平，在肾脏、胰、结肠、睾丸有低水平的表达，它抑制MMP－2、MMP－7作用稍强于MMP－1、MMP－3、MMP－9。已证明它在体外抑制乳腺癌细胞的浸润，并能阻止新生血管的形成，在裸鼠体内抑制肿瘤细胞生长和转移具有重要的作用。

（二）TIMPs的生物学作用

TIMPs的主要功能是抑制MMPs作用，调节细胞外基质的代谢；除了抑制基质金属蛋白酶活性外，TIMPs还具有其他的生物学功能，在细胞生长、繁殖及刺激血管生成等生理和病理学方面发挥一定的作用。

TIMP－1和TIMP－2具有红细胞系增长活性（erythroid－potentiating activity，EPA），可以促进红系细胞的增长。Zhao等在纤维原细胞核中发现TIMP－1，Ritter等报道TIMP－1结合在乳腺癌细胞（MCF－7）表面，随后转移到细胞核。在肾单元形态发生过程中，TIMP－2参与了后肾间叶细胞的生长。过表达TIMP－1、TIMP－2和TIMP－3可以减少肿瘤生长。TIMP－2通过诱导碱性纤维原细胞生长因子（bFGF）抑制上皮细胞生长，而TIMP－1却没有该作用。TIMPs的这些活性与MMPs抑制活性完全不同，它们作用的机制仍有待进一步研究。

TIMP－3可诱导细胞凋亡，而TIMP－1和TIMP－2有抗凋亡作用。TIMP－3基因的突变与Sorsby基底营养不良（Sorsby’sfundus dystrophy）相关。该疾病是常染色体显性遗传，能引起失明。已发现的突变位点都发生在TIMP－3基因C－端结构域上，包括碱基替换、无义突变和剪切突变，这些突变造成突变的TIMP－3蛋白在Bruch膜上的沉积。Qi等报道S156C位点突变导致TIMP－3抑制MMPs活性下降，并认为刺激血管生成。