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      幽門螺桿菌及其細(xì)胞毒素相關(guān)蛋白A與胃癌形成的關(guān)系及可能機(jī)制

      2013-01-17 12:21:24汪強(qiáng)武王啟之于東紅燕善軍承澤農(nóng)
      關(guān)鍵詞:皮化生胃粘膜淺表性

      汪強(qiáng)武 王啟之* 于東紅 燕善軍 周 蕾 吳 炎 田 怡 承澤農(nóng)

      (1蚌埠醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院消化科,安徽233004;2蚌埠醫(yī)學(xué)院病理學(xué)教研室,安徽233003;3廣東省深圳市南山區(qū)中心醫(yī)院消化科,深圳518052;4上海市閔行區(qū)中心醫(yī)院消化科,上海201100)

      胃癌是最常見的惡性腫瘤,探討胃癌的病因?qū)W和發(fā)病機(jī)制一直是科研工作者研究熱點(diǎn)。幽門螺桿菌(helicobacter pylori,Hp)與胃癌發(fā)生密切相關(guān),Hp可通過誘發(fā)炎癥、調(diào)節(jié)癌基因和抑癌基因的表達(dá)、誘導(dǎo)胃粘膜上皮增殖和凋亡異常及其代謝產(chǎn)物包括一些酶類、毒素和蛋白直接損害胃粘膜等形式引起胃癌發(fā)生。本文旨在檢測(cè)胃癌、慢性淺表性胃炎和慢性萎縮性胃炎、腸上皮化生、不典型增生胃粘膜Hp及其CagA基因、P53、iNOS,探討其與胃癌的相關(guān)性。

      材料和方法

      1.材料

      標(biāo)本:胃癌、慢性淺表性胃炎和慢性萎縮性胃炎、腸上皮化生、不典型增生組織取自我院2002年3月至2003年9月、2010年9月至2012年3月胃鏡活檢標(biāo)本,胃癌377例,其中男262例,女115例;慢性淺表性胃炎306例,其中男232例,女74例;慢性萎縮性胃炎58例,其中男36例,女22例;腸上皮化生50例,其中男32例,女18例;不典型增生73例,其中男51例,女22例。所選病例胃鏡下活檢通過病理檢查進(jìn)一步證實(shí)。每例患者從病變處取六塊活檢標(biāo)本,其中四塊送病理檢查,一塊作尿素酶試驗(yàn),一塊裝于無(wú)菌進(jìn)口凍存管,冷凍于-80℃保存??焖倌蛩孛冈囼?yàn)試劑盒:三明三強(qiáng)公司;幽門螺桿菌免疫印跡試劑盒:深圳伯勞特生物制品有限公司;P53、iNOS免疫組化試劑盒:北京中山實(shí)業(yè)有限公司;UNIQ柱式臨床樣品基因組抽提試劑盒:上海生工;CagA 基因引物1序列:5′-GAT AAC AGG CAA GCT TTT GAGG-3,引 物 2 序 列:5′-CTG CAA AAG ATT GTT TGC GAGA-3,由上海生工合成。

      2.方法

      2.1快速尿素酶試驗(yàn)

      將鉗取后的活檢組織塊迅速放入快速尿素酶試劑盒中,在30℃左右條件下觀察試劑的顏色變化,如試紙由淡黃色變?yōu)榧t色,則為陽(yáng)性;試紙不變色(仍為淡黃色)為陰性。胃粘膜組織Hp感染的輕、中、重度分別以+、++、+++表示。

      2.2血清HpCagA抗體檢測(cè)

      每位患者于胃鏡檢查結(jié)束后抽取靜脈血2ml,常溫下分離血清,抗體檢測(cè)按試劑盒中所述步驟進(jìn)行,待陽(yáng)性帶顯色清楚,干燥后對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)帶判斷結(jié)果。

      2.3病理切片染色找Hp

      根據(jù)活檢標(biāo)本的病理號(hào)(見病歷或活檢標(biāo)本病理報(bào)告出來(lái)后取胃鏡報(bào)告單所登記)找到病理教研室的存檔蠟塊,并切病理薄片,行革蘭氏染色,油鏡下(×100)觀察并計(jì)數(shù),每例隨機(jī)觀察10-15個(gè)視野,分別取Hp平均數(shù),Hp均數(shù)≥20個(gè)定為陽(yáng)性,<20個(gè)或未查見Hp則為陰性,以排除因染色原因而造成的假陽(yáng)性。Hp呈螺旋形,“S”形或海鷗形。

      2.4HpCagA基因檢測(cè)

      取活檢胃粘膜組織塊(-80℃保存),未等解凍,用研缽研碎收集到1.5ml無(wú)菌離心管中,用200μlTE懸浮,用柱式臨床樣品基因組抽提試劑盒(操作步驟詳見說明書)提取出DNA樣品-4℃或-20℃保存。反應(yīng)體系如下:10×PCR 緩沖液5μl,10μmol/L dNTP 1μl,引物1、2各取1.5μl,25mmol/L Mgcl2 3μl,TaqDNA酶1μl,Hp DNA提取液5μl,water(無(wú)核酸酶)32μl,石蠟油20μl覆蓋。于94℃預(yù)變性5min后,94℃1min(變性)55℃1min(退火)72℃1.5 min(延長(zhǎng))35個(gè)循環(huán)后,72℃延伸10min。取PCR產(chǎn)物6μl于瓊脂糖凝膠電泳。電泳條件87.5mv,30min于紫外線透射儀上觀察,于349bp處出現(xiàn)橙黃色條帶為CagA基因陽(yáng)性(如圖1所示)。

      2.5免疫組織化學(xué)檢查

      采用SP法染色程序按SP法操作常規(guī)進(jìn)行。對(duì)P53、iNOS抗原進(jìn)行微波修復(fù),同時(shí)在同一條件下以PBS代替一抗為陰性對(duì)照,以已知P53和iNOS蛋白陽(yáng)性的胃癌為陽(yáng)性對(duì)照。

      3.統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

      采用χ2檢驗(yàn)和四格表確切概率法,P<0.05為有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

      結(jié) 果

      1.Hp和CagA基因的檢測(cè)

      革蘭氏染色找Hp,結(jié)合快速尿素酶試驗(yàn)及免疫印跡試驗(yàn)檢測(cè)血清HpCagA抗體三者有兩項(xiàng)或以上陽(yáng)性診斷為Hp感染。胃癌、慢性淺表性胃炎、慢性萎縮性胃炎、腸上皮化生、不典型增生標(biāo)本中CagA基因PCR擴(kuò)增產(chǎn)物檢測(cè)結(jié)果見圖1。

      2.免疫組化SP法檢測(cè)突變P53、iNOS結(jié)果判定

      突變P53陽(yáng)性為細(xì)胞核著棕黃色細(xì)顆粒(圖2),iNOS陽(yáng)性為細(xì)胞質(zhì)著棕黃色細(xì)顆粒(圖3),>10%的病變細(xì)胞為陽(yáng)性時(shí)才判定為陽(yáng)性。

      3.不同胃疾病中Hp和CagA感染率比較

      各種組織中Hp和CagA+株感染率的結(jié)果顯示,胃癌組Hp感染率與淺表性胃炎、萎縮性胃炎和腸上皮化生組差異均無(wú)顯著性(P>0.05),胃癌組Hp感染率與不典型增生組相比差異顯著(P<0.05),而萎縮性胃炎、腸上皮化生和不典型增生組與淺表性胃炎組Hp感染率相比差異顯著(P<0.05)。而不典型增生、胃癌組CagA+株感染率則高于淺表性胃炎組(P<0.01),腸上皮化生組CagA+株感染率則高于淺表性性胃炎組(P<0.05),胃癌組CagA+株感染率則高于萎縮性胃炎組(P<0.05),萎縮性胃炎組CagA+株感染率高于淺表性胃炎組,但統(tǒng)計(jì)學(xué)無(wú)差異(P>0.05)(表1)。

      圖1 胃癌、慢性淺表性胃炎、慢性萎縮性胃炎、腸上皮化生和不典型增生組織CagA基因PCR擴(kuò)增產(chǎn)物。圖2 胃癌細(xì)胞P53表達(dá)陽(yáng)性(細(xì)胞核呈棕黃色細(xì)顆粒狀)SP法×400圖3 胃癌細(xì)胞iNOS表達(dá)陽(yáng)性(細(xì)胞質(zhì)呈棕黃色細(xì)顆粒狀)SP法×400Fig.1The PCR amplification products of CagA gene in different stomach diseases.M:DNA分子量標(biāo)準(zhǔn);1為慢性淺表性胃炎組織CagA基因陽(yáng)性帶;2、5為CagA基因陰性;3為慢性萎縮性胃炎組織CagA基因陽(yáng)性帶;4為腸上皮化生組織CagA基因陽(yáng)性帶;6為不典型增生組織CagA基因陽(yáng)性帶;7為胃癌組織CagA基因陽(yáng)性帶Fig.2The expression of p53in carcinoma cell of stomach by immunohistochemically staining(SP method×400)Fig.3The expression of iNOS in carcinoma cell of stomach by immunohistochemically staining(SP method ×400)

      表1 不同胃疾病中Hp和CagA感染率比較Table 1 Comparisons of HP and CagA infection rates in different stomach diseases

      4.不同胃疾病中CagA感染與突變P53、iNOS的表達(dá)關(guān)系

      從慢性淺表性胃炎到胃癌演變過程中,CagA基因陽(yáng)性組中的突變P53表達(dá)逐漸升高(34.3%-76.8%),CagA基因陽(yáng)性組中的iNOS表達(dá)逐漸升高(75.5%-93.6%);除慢性淺表性胃炎外,慢性萎縮性胃炎、腸上皮化生、不典型增生和胃癌組CagA基因陽(yáng)性組突變P53表達(dá)明顯高于CagA基因陰性組突變P53表達(dá)(P<0.005-P<0.05);慢性淺表性胃炎、慢性萎縮性胃炎、腸上皮化生、不典型增生和胃癌組CagA基因陽(yáng)性組iNOS表達(dá)均高于CagA基因陰性組iNOS表達(dá)(P<0.005-P<0.05)(表2)。

      表2 不同胃疾病中CagA感染與突變P53、iNOS的表達(dá)關(guān)系Table 2 The relationship among CagA infection and expression of P53、iNOS in different stomach diseases

      討 論

      幽門螺桿菌是一種螺旋狀微需氧細(xì)菌,是慢性胃炎和消化性潰瘍的主要致病因子,并且Hp感染與胃腺癌、胃粘膜相關(guān)性淋巴組織惡性淋巴瘤的發(fā)生密切相關(guān)[1]。

      1990年,Cover等發(fā)現(xiàn)Hp培養(yǎng)液中存在相對(duì)分子量為12800的蛋白質(zhì),它雖不直接表達(dá)毒素活性,但與毒素活性表達(dá)密切相關(guān),稱為細(xì)胞毒素相關(guān)蛋白,即CagA。目前對(duì)Hp、CagA基因與胃十二指腸疾病的關(guān)系報(bào)道眾說紛紜。

      本研究發(fā)現(xiàn)淺表性胃炎Hp感染率46.7%,慢性萎縮性胃炎、腸上皮化生、不典型增生組織中Hp感染率逐漸升高。萎縮性胃炎、腸上皮化生、不典型增生是正常胃粘膜或淺表性胃炎向胃癌轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵病理形式,在它們的組織中檢測(cè)到較高的Hp感染率,從而證明Hp與胃癌前病變及胃癌形成可能存在一定關(guān)系。但胃癌Hp感染率53.8%,與淺表性胃炎組Hp感染率相比無(wú)顯著差異(P>0.05);可能是胃組織發(fā)生癌變后,胃內(nèi)環(huán)境已不適合Hp的生存,致Hp死亡或遷移。

      本研究還發(fā)現(xiàn)慢性淺表性胃炎CagA基因表達(dá)率為34.3%,從慢性萎縮性胃炎至胃癌CagA基因表達(dá)率逐漸升高。雖CagA本身無(wú)細(xì)胞毒活性,但與VacA的轉(zhuǎn)錄、折疊、運(yùn)轉(zhuǎn)功能等有關(guān),CagA編碼的細(xì)胞毒素蛋白可致宿主出現(xiàn)嚴(yán)重的炎癥反應(yīng)[2]。長(zhǎng)期CagA+基因株感染使胃粘膜氧自由基、超氧化物生成增加,表面上皮細(xì)胞變性壞死、修復(fù)與增生、進(jìn)而使腺體發(fā)生分化障礙與萎縮,形成腸上皮化生和不典型增生,最后可能形成胃癌[3]。CagA基因在胃癌前病變及胃癌高表達(dá),機(jī)制可能為CagA+基因株產(chǎn)生多種毒素可導(dǎo)致胃粘膜細(xì)胞抑癌基因表達(dá)減弱和癌基因過度表達(dá),導(dǎo)致基因突變而發(fā)生胃癌;國(guó)外學(xué)者Yamaoka等[4]進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)CagA基因3’端的超過3個(gè)的重復(fù)區(qū)域能加重組織損害使Hp更易在酸性環(huán)境下生存,與腸化生、萎縮及腫瘤有關(guān)。Williams等[5]報(bào)道CagA陽(yáng)性Hp可能致胃炎、腸上皮化生、不典型增生和胃癌組織病理和染色體異常,通過 ROS (reactive oxygen species)介導(dǎo)腫瘤發(fā)生。各種胃疾病組織中CagA感染率逐漸升高,也說明了CagA基因參與各種胃癌前病變發(fā)生直至最后形成胃癌。

      正常野生型p53基因的蛋白產(chǎn)物不穩(wěn)定,半衰期僅20分鐘,不能用免疫組化方法可以檢測(cè)到。而突變型p53蛋白半衰期明顯延長(zhǎng),用免疫組化方法能夠檢測(cè)到的p53蛋白均為突變型[6]。

      關(guān)于Hp感染與P53突變報(bào)道不一[7]。Lima-VP等[8]研究發(fā)現(xiàn)胃癌形成機(jī)制有賴于Hp相關(guān)的凋亡參與和EB病毒參與的C-myc和Bax低表達(dá),而P53突變只是胃癌形成中的一個(gè)獨(dú)立事件。還有學(xué)者認(rèn)為僅CagA陽(yáng)性Hp感染在胃癌患者P53突變中起重要作用[9]。本研究結(jié)果表明突變P53表達(dá)在腸上皮化生和不典型增生組明顯高于慢性淺表性胃炎,說明P53基因突變已經(jīng)介入這種胃粘膜病變的形成,Hp陽(yáng)性組和Hp陰性組相比,突變P53表達(dá)無(wú)顯著差異,說明在胃粘膜病變的形成早期,P53基因突變可能與Hp感染無(wú)確定關(guān)系。本研究還顯示突變P53在胃癌表達(dá)明顯高于慢性淺表性胃炎,且胃癌CagA基因陽(yáng)性中突變P53表達(dá)率高,說明CagA基因誘導(dǎo)P53基因突變并最終可能形成胃癌。Hp的CagA蛋白可通過影響胃粘膜細(xì)胞的增生和凋亡,增加DNA損傷的可能性,DNA的損傷又可引起突變P53的高表達(dá),引起細(xì)胞增生和凋亡的失衡,進(jìn)而形成胃癌[10]。

      在慢性萎縮性胃炎、腸上皮化生、不典型增生和胃癌患者中,CagA基因陽(yáng)性組較CagA基因陰性組的突變P53檢出率高,CagA+株可能導(dǎo)致P53基因突變,細(xì)胞凋亡抑制,使慢性炎癥導(dǎo)致的細(xì)胞增生無(wú)法控制,CagA+株感染與P53突變有非常顯著的相關(guān)性,表明Hp的毒力越強(qiáng),P53基因越易突變,胃癌發(fā)生率就越高[11]。新近 Kim N[12]運(yùn)用多變量分析研究發(fā)現(xiàn)萎縮性胃炎的危險(xiǎn)因素主要是Hp、年齡大于60歲、CagA基因和VacA基因感染及P53,也支持我們的觀點(diǎn)。因此CagA基因在胃癌發(fā)生的起始階段可能起了“啟動(dòng)子”作用,Hp誘導(dǎo)P53突變參與胃癌形成屬于較晚期事件,且Hp致P53突變與CagA相關(guān)。

      研究亦顯示,在慢性淺表性胃炎、慢性萎縮性胃炎、腸上皮化生、不典型增生和胃癌組CagA基因陽(yáng)性組iNOS檢出率明顯高于CagA基因陰性組iNOS檢出率。

      iNOS為一種誘生型酶,在大多數(shù)組織中不表達(dá),但在一些炎性細(xì)胞因子、生長(zhǎng)因子、內(nèi)毒素作用下,呈高表達(dá)并發(fā)揮病理作用[13]。Hp感染可上調(diào)iNOS的表達(dá),iNOS的表達(dá)與胃粘膜的炎癥程度密切相關(guān)。Cho SO等[14]研究發(fā)現(xiàn),在胃上皮細(xì)胞中,通過Ras介導(dǎo),經(jīng)AP-1活化,Hp可誘導(dǎo)COX-2和iNOS的表達(dá),致使胃粘膜內(nèi)NO含量增多。

      Kaise等[15]發(fā)現(xiàn),Hp感染在iNOS啟動(dòng)子長(zhǎng)鏈CCTTT基因攜帶者中導(dǎo)致iNOS mRNA的高表達(dá),故長(zhǎng)鏈CCTTT基因攜帶者發(fā)生胃癌的危險(xiǎn)性高。有學(xué)者認(rèn)為萎縮性胃炎的腺體的消失是由于NO介導(dǎo)細(xì)胞凋亡所致,但損傷的細(xì)胞如逃避了凋亡機(jī)制,則可能發(fā)生癌變。

      研究進(jìn)一步表明,各種胃粘膜病變因CagA基因陽(yáng)性引起iNOS升高,產(chǎn)生大量NO,NO參與胃癌的形成。NO可引起IL-8的產(chǎn)生;NO可直接損傷DNA;NO轉(zhuǎn)化成硝酸鹽和亞硝胺,對(duì)胃癌形成有一定作用;NO可通過VEGF促腫瘤血管形成,參與腫瘤的侵襲、生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移[16]。

      HpCagA+株感染導(dǎo)致萎縮性胃炎、腸上皮化生、胃癌的過程中,首先激活了胃上皮細(xì)胞炎癥細(xì)胞,產(chǎn)生大量活性氧、COX-2、iNOS、IL-6、IL-8等,這些炎癥介質(zhì)活化NF-KB;HpCagA的過度表達(dá),增強(qiáng)胃粘膜細(xì)胞中iNOS和VEGF的表達(dá),促進(jìn)胃粘膜細(xì)胞癌基因c-erbB-2和ras的 活 化[17];HpCagA 的 表 達(dá),致iNOS高表達(dá),演變?yōu)槟c化,最終形成腸型胃癌[18]。

      趙亞剛等[19]研究發(fā)現(xiàn),iNOS也可通過硝酸鹽類、炎癥介質(zhì)、p53癌基因參與胃癌形成,增強(qiáng)胃癌的侵襲和轉(zhuǎn)移力。

      Perfetto B研究發(fā)現(xiàn)Th1類細(xì)胞因子如IFN-r表達(dá)iNOS基因,在P53、bax基因參與下,致Hp感染引起胃粘膜損害,同時(shí)避免宿主的防御反應(yīng)[20]。Hp感染特別是CagA陽(yáng)性患者胃粘膜iNOS增多和氧自由基釋放,進(jìn)而引起DNA損傷和P53基因突變。隨著P53突變基因表達(dá)量的積累及其它致癌因素的共同作用,細(xì)胞便無(wú)限生長(zhǎng)。進(jìn)一步揭示了P53基因突變?cè)谖赴┬纬芍袑偻砥谑录?dāng)然亦不能忽視CagA基因、iNOS和氧自由基等因素在胃癌形成中作用。

      胃癌的形成機(jī)制非常復(fù)雜,決不可能由一種因素引起或一個(gè)基因控制。Hp可能通過多種毒力因素及未發(fā)現(xiàn)的其它基因的綜合作用促進(jìn)突變P53過度表達(dá)致癌[21]。另一方面,Hp感染致胃癌在某些情況下缺乏生物學(xué)依據(jù),且一部分胃癌組織CagA基因不表達(dá),甚至Hp檢測(cè)也為陰性,說明癌變機(jī)制有CagA基因外的其他機(jī)制參與,如P53、iNOS等基因。

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