幽門(mén)螺桿菌致病因素分析

馬坦坦，徐 紅，王 京

（吉林大學(xué)第一醫(yī)院胃腸內(nèi)科·吉林大學(xué)消化內(nèi)鏡診治中心，吉林 長(zhǎng)春 130021）

幽門(mén)螺桿菌致病因素分析

馬坦坦，徐 紅＊，王 京

（吉林大學(xué)第一醫(yī)院胃腸內(nèi)科·吉林大學(xué)消化內(nèi)鏡診治中心，吉林 長(zhǎng)春 130021）

＊通訊作者

20世紀(jì)80年代在Gaodwin等建議下幽門(mén)螺桿菌（Helicobacter pylori，Hp）有了獨(dú)立的名字，國(guó)內(nèi)外學(xué)者們將之認(rèn)可，歷經(jīng)了十幾年的深入透徹的臨床及實(shí)驗(yàn)性探索及研究，1996年WHO也將Hp列為人類(lèi)五大生物致癌因素之一。目前流行病學(xué)資料提示Hp感染與胃癌的發(fā)生及發(fā)展、慢性胃炎及消化性潰瘍的關(guān)系極其密切。同時(shí)大量相關(guān)材料顯示幽門(mén)螺桿菌全面規(guī)律治療后，不僅可以促進(jìn)胃炎及十二指腸炎癥的消退、潰瘍性病變的愈合，而且可以顯著減少胃潰瘍及十二指腸潰瘍?cè)俅伟l(fā)生率。但是針對(duì)幽門(mén)螺桿菌的治療，必須從分析幽門(mén)致病因素的開(kāi)始，只有透徹的針對(duì)幽門(mén)螺桿菌的分析后，才能為抗Hp治療提供了重要依據(jù)［1］。來(lái)自澳大利亞的兩位學(xué)者Warren和Marsha于1983年采用微需氧技術(shù)第一次從慢性胃炎、十二指腸潰瘍患者的黏膜上使幽門(mén)螺桿菌（Hp）分離出來(lái)。21世紀(jì)初，通過(guò)大量的研究發(fā)現(xiàn)，Hp不僅作為慢性胃炎、消化系統(tǒng)潰瘍、胃黏膜相關(guān)淋巴組織和胃癌的主要致病因素出現(xiàn)，也與消化系統(tǒng)以外的諸多疾病密切相關(guān)，同時(shí)也是ICU的醫(yī)院感染源之一。Hp的慢性感染率，在全世界的人群中占＞50%，其中我國(guó)人群高達(dá)58.07%，因此，提高Hp感染是醫(yī)學(xué)界面臨的重大課題。然而對(duì)于Hp的研究，更重要的是致病因素的研究。本文現(xiàn)將近年來(lái)幽門(mén)螺桿菌致病因素綜述如下。

1 細(xì)胞空泡毒素A（VacA）

細(xì)胞空泡毒素VacA作為Hp的一種AB型毒素出現(xiàn)［2］，該毒素中間是具有帶電氨基酸的環(huán)區(qū)（exposedloop），該環(huán)區(qū)暴露于毒素表面。VacA在中間的環(huán)區(qū)處，被降解為兩個(gè)片段，一個(gè)片段是N端37kD小片段（p37，1-311氨基酸殘基），該片段相當(dāng)于AB毒素亞基A，該亞基具有毒素活性；另一個(gè)片段為C端58kD大片段（p58，312，821氨基酸殘基），該片段相當(dāng)于AB毒素的亞基B，該亞基具有與細(xì)胞結(jié)合的功能。一方面，c端58KD大片段p58的特異性抗體可以起到抑制細(xì)胞與VacA結(jié)合的作用［3］。曾有研究者通過(guò)冰凍蝕刻技術(shù)發(fā)現(xiàn)，C端58kD的大片段及全毒素被純化后，二者分別與宿主的Hela細(xì)胞膜結(jié)合，兩者形成的成像完全相同［4］。另一方面，丟失了6-27位氨基酸的p37N末端疏水區(qū)域，不能使細(xì)胞發(fā)生空泡樣變［5］。雖然缺失6-27位氨基酸，并不影響VacA與Hela細(xì)胞膜的結(jié)合。如果將位于p37N末端疏水區(qū)域氨基酸點(diǎn)突變，比如說(shuō)第14位甘氨酸或者第9位脯氨酸，可以使細(xì)胞空泡毒素的空泡毒性完全消失［6］，這些實(shí)驗(yàn)表明幽門(mén)螺桿菌的細(xì)胞空泡毒素通過(guò)p58與宿主的細(xì)跑膜結(jié)合，相反細(xì)胞的空泡毒素活性是通過(guò)p37發(fā)揮的。但也有大量的臨床及實(shí)驗(yàn)性研究證明N端37kD小片段和C端58kD大片段最發(fā)揮作用的過(guò)程中是相輔相成，不是完全獨(dú)立的。研究者們?cè)M(jìn)行過(guò)相關(guān)研究證明p37功能所必需的功能基團(tuán)中有p58N端的部分氨基酸殘基［7］。他們進(jìn)行的研究是一方面單獨(dú)用表達(dá)p37的質(zhì)粒轉(zhuǎn)染Hela細(xì)胞，并不能使接受轉(zhuǎn)染的Hela細(xì)胞產(chǎn)生空泡變性反應(yīng)，相反，另一方面若利用表達(dá)N端422個(gè)氨基酸殘基的質(zhì)粒轉(zhuǎn)染宿主細(xì)胞，則能使轉(zhuǎn)染的宿主細(xì)胞顯現(xiàn)出明顯的空泡毒素活性，進(jìn)而證明了上述研究結(jié)果是具有意義的。

宿主細(xì)胞膜與VacA的黏附及其相互的方式，還在進(jìn)一步研究中，大量的研究結(jié)果還值得縱多學(xué)者的探究與探索。相關(guān)研究證實(shí)，利用間接免疫熒光法和流式細(xì)胞儀分析后，提示宿主的靶細(xì)胞表面存在與VacA結(jié)合的高親和力的特異性受體［8］。因?yàn)樯鲜龇治霭l(fā)現(xiàn)VacA是通過(guò)高親和力的結(jié)合方式與Hela細(xì)胞表面結(jié)合的，且該結(jié)合方式具有特異性和飽和性的特點(diǎn)?，F(xiàn)在大量的報(bào)道顯示VacA的受體中具有高親和力特點(diǎn)的很多，如表皮生長(zhǎng)因子受體（EGFR）、受體蛋白酪氨酸磷酸化酶8（RP8）、分子量為140kD的未被鑒定的蛋白等。Yahiro等研究人員曾證實(shí)分子量為140kD的蛋白存在于AGS、AZS-521、COS-細(xì)胞系細(xì)胞膜表面，但在 HL－60細(xì)胞系未能發(fā)現(xiàn)該蛋白的存在［9］。上述研究人員利用免疫沉淀法，分子量為140KD的蛋白可以與VacA連接，但未能鑒定這種蛋白。Yahiro等人隨后通過(guò)相關(guān)的研究發(fā)現(xiàn)，若要提高VacA與AZ-521細(xì)胞的結(jié)合，可以在酸性或堿性條件下使這二者結(jié)合，同時(shí)從 AZ-521細(xì)胞膜上純化出一種250 kD的 VacA 結(jié)合蛋白［10］，即 RPTPβ。后來(lái)Padilla等人的研究進(jìn)一步證實(shí)VacA與細(xì)胞結(jié)合的受體中有一種可能是RPTPβ。上述研究人員應(yīng)用佛波酯（TPA）處理HL-60細(xì)胞，從而上調(diào)蛋白R(shí)PTPβ的mRNA表達(dá)，結(jié)果使HL-60細(xì)胞對(duì)VacA的易感性顯著升高［11］。最近Yahim等人研究人的腎臟腫瘤細(xì)胞系，該系不能表達(dá)RPTPβ，但從該系的G-401中純化出一種受體蛋白，通過(guò)飛行時(shí)間質(zhì)譜儀鑒定為RPTPa，它可以與VacA結(jié)合，因而考慮它也為VacA的受體。因而可以認(rèn)為VacA的受體可能是RPTPβ和 RPTPα［12］。此外，Seto等人不僅第一次在世界上提出VacA的內(nèi)吞作用有表皮生長(zhǎng)因子（EGFR）可以作為受體參與其中［13］，而且發(fā)現(xiàn)表皮生長(zhǎng)因子的抗體（antiEGFR）也可以阻止細(xì)胞空泡毒素VacA對(duì)Hela細(xì)胞產(chǎn)生空泡毒性作用。但有研究者曾應(yīng)用經(jīng)典的配體結(jié)合法表明VacA與Hela細(xì)胞結(jié)合不僅沒(méi)有飽和性［14］，同時(shí)也沒(méi)有特異性，從而認(rèn)為VacA與Hela細(xì)胞結(jié)合是非特異性的，或是即使有親和力，也是一些親和力極低的受體，進(jìn)而顯示Hela細(xì)胞表面可能不存在VacA受體。同時(shí)研究者通過(guò)熒光顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)VacA是進(jìn)入細(xì)胞的過(guò)程似乎沒(méi)有受體的介導(dǎo)，且是以非常緩慢、溫度依賴(lài)的形式進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的［15］。還有研究者使VacA的內(nèi)化及其空泡作用受到抑制，他們是以環(huán)式糊精使中國(guó)倉(cāng)鼠卵巢細(xì)胞系CHO細(xì)胞膜［15］和Hela細(xì)胞膜［16］上的膜內(nèi)膽固醇酯除去；相反，使細(xì)胞膜內(nèi)膽固醇酯的含量增加，則可以使VacA的內(nèi)化及空泡作用增強(qiáng)，該過(guò)程可能是直接通過(guò)膜脂質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞后，從而使細(xì)胞毒素A產(chǎn)生的空泡毒性作用反應(yīng)出來(lái)。總之，細(xì)胞系不同，從而使情況有所不同，但不容質(zhì)疑的是細(xì)胞表面確實(shí)存在著位點(diǎn)，而它可供VacA識(shí)別、結(jié)合，且能引導(dǎo)著VacA進(jìn)入宿主細(xì)胞內(nèi)。

VacA毒性作用發(fā)揮的特點(diǎn)是使細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞空泡，空泡從何而來(lái)及其是如何形成的，這些問(wèn)題可以從對(duì)空泡膜的研究中得到提示。GPT結(jié)合蛋白是空泡膜上含有的一種小分子，它亦是Rab7，該結(jié)合蛋白不僅標(biāo)志著內(nèi)吞體膜在晚期的形成，而且調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程，研究表明Rab7突變的Hela細(xì)胞，VacA不能使其產(chǎn)生空泡［17］?？张莶缓?－磷酸甘露糖受體［18］含有溶酶體膜上的一種糖蛋白Lgl10，上述實(shí)驗(yàn)表明，VacA形成的空泡具有晚期內(nèi)吞體及溶酶體的特征，從而進(jìn)一步提示了空泡有兩種膜性細(xì)胞器融合的可能性較大。大量的研究表明，空泡形成的過(guò)程，還有其他的兩種G蛋白，一種是分子量較大的參與細(xì)胞囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)的G蛋白－dynamin蛋白，它在早期VacA空泡形成過(guò)程中起到重要的作用［19］。另一種是分子量較小的G蛋白－Racl蛋白，需進(jìn)一步說(shuō)明的是，該分子量較小的蛋白屬于Rho蛋白家族，該蛋白既參與細(xì)胞內(nèi)的一些信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程，又參與肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架的重組，且通過(guò)該蛋白的表達(dá)水平，來(lái)直接調(diào)節(jié)VacA對(duì)MDCK上皮細(xì)胞系的空泡活性［20］。從而有上述研究表明，膜性囊泡在細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)、融合的機(jī)制參與到了VacA空泡形成過(guò)程，同時(shí)使上述機(jī)制得到了進(jìn)一步的證實(shí)。

2 尿素酶（Urease，Ure）

在所已知的細(xì)菌產(chǎn)生尿素酶中，Hp產(chǎn)生的尿素酶活力約為變形桿菌尿素酶活性的20－30倍，其活力是最大的。該酶幾乎所有Hp均含有，不僅占其全菌蛋白的5%左右，而且為一種含鎳的金屬酶。尿素作為尿素酶的代謝廢物，既可以釋放氨，又可以釋放出二氧化碳，其中釋放出來(lái)的氨可以使微環(huán)境中的酸度降低，最終使幽門(mén)螺桿菌順利通過(guò)胃黏液層，使其不僅定制于粘膜表面，而且損傷胃黏膜。曾有大量研究表明，Hp在細(xì)胞膜表面的初始定植是必不可少的［13，14］。

3 細(xì)胞毒素相關(guān)蛋白A（CagA）

目前，許多研究尚未完全明確CagA的功能，還需要更多的研究去創(chuàng)新。大量研究表明，Hp接觸過(guò)的病人循環(huán)系統(tǒng)及胃細(xì)胞膜內(nèi)都產(chǎn)生了滴度極高的抗CagA抗體，但上述抗體，都不能使Hp感染清除，不難看出細(xì)胞毒素相關(guān)蛋白（CagA）為Hp產(chǎn)生的非保護(hù)性抗原。最初研究認(rèn)為VacA伴侶蛋白CagA可能為其中之一，CagA可能參與VacA的折疊、轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程，然而后來(lái)的研究證實(shí)CagA與VacA表達(dá)和活性毫無(wú)聯(lián)系［21－25］.相關(guān)研究表明，Hp暴露于pH6.0生長(zhǎng)條件下時(shí)相應(yīng)的的CagA的表達(dá)量增加，這可能為Hp酸性環(huán)境中生長(zhǎng)的原因之一［15］。曾有對(duì)比試驗(yàn)以CagA（＋）和CagA（-）的兩類(lèi)菌株對(duì)胃粘膜的上皮細(xì)胞的增殖和凋亡影響為研究對(duì)象，結(jié)果顯示CagA（-）菌株與CagA（＋）菌株相比，其誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的作用相對(duì)較弱，而增殖作用則相反［26，27］，從而不難證明提示CagA起到細(xì)胞增殖作用。CagA（＋）和CagA（－）菌株引起的c－jun磷酸化的差異，證實(shí)了無(wú)論是陽(yáng)性菌株，還是陰性菌株均可以誘導(dǎo)ERK活性［26］。國(guó)外幾個(gè)研究室于近期發(fā)表文章顯示細(xì)胞毒素相關(guān)蛋白（CagA）可以通過(guò)Ⅳ型分泌系統(tǒng)轉(zhuǎn)運(yùn)入宿主細(xì)胞內(nèi)，該分泌系統(tǒng)是有cag-PAI編碼，進(jìn)而引起其磷酸化位點(diǎn)為［RKI-X（2，3）-（DEI-X（2，3）-Y）］氨基序列中的酷氨酸殘基磷酸化，磷酸化后的CagA集聚在轉(zhuǎn)入進(jìn)的細(xì)胞膜中，形成可以使宿主細(xì)胞膜骨架中的肌動(dòng)纖維等成分積聚的圓柱狀結(jié)構(gòu)，這些被積聚的肌動(dòng)纖維等成分，可以產(chǎn)生底座（ped-tnl）結(jié)構(gòu)，該ped-tnl結(jié)構(gòu)不僅引起所在的細(xì)胞出現(xiàn)一些與肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子作用類(lèi)似的效應(yīng)，如分期生長(zhǎng)、極度延神等等，而且可以產(chǎn)生伴 MJ20000-130000（p120－130）和85000蛋白（p85）去磷酸化的作用，這些作用可能與CagA菌珠致胃癌作用有關(guān)。不同的Hp菌株決定了CagA分支內(nèi)的磷酸化位點(diǎn)數(shù)量，其中一部分菌株缺如磷酸化位點(diǎn)是不存在的，而一部分菌株有可能因Ⅳ型系紛的作用不完善，從而不能將CagA轉(zhuǎn)運(yùn)入宿主細(xì)胞內(nèi)（26695），上述不同的菌株可能使CagA的磷酸化，及其作用的發(fā)揮受到影響［22－25］。

4 結(jié)語(yǔ)

幽門(mén)螺桿菌全面規(guī)律治療后，不僅可以促進(jìn)胃炎及十二指腸炎癥的消退、潰瘍性病變的愈合，而且可以顯著減少胃潰瘍及十二指腸潰瘍?cè)俅伟l(fā)生率。

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1007－4287（2012）07－1337－04

馬坦坦（1984－），女，在讀碩士，主要從事消化系統(tǒng)疾病的內(nèi)鏡下診斷研究。徐紅（1963－），女，主任醫(yī)師，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事消化道疾病的微創(chuàng)診療研究。

2011－11－19）