黃懋敏,張丁丁

(1遵義醫(yī)學(xué)院免疫教研室，貴州遵義563000;2四川省醫(yī)學(xué)科學(xué)院·四川省人民醫(yī)院人類疾病基因研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；3電子科技大學(xué)醫(yī)學(xué)院)

幽門螺旋桿菌(Hp)是由1982年澳大利亞科學(xué)家Barry Marshall和 Robin Warren首次發(fā)現(xiàn)并命名的一種革蘭染色陰性微需氧螺旋桿菌，在人的胃黏膜有很強(qiáng)的定植能力。全球約50%左右成年人感染Hp，約75%胃癌與Hp感染密切相關(guān)[1]。Hp感染后可能通過誘導(dǎo)免疫細(xì)胞(包括巨噬細(xì)胞、T細(xì)胞和B細(xì)胞)活化、促炎癥因子的釋放，從而促進(jìn)慢性炎癥乃至胃癌的發(fā)生[2]，Hp的根除能有效降低炎癥反應(yīng)和胃癌的發(fā)病率[3]。1994年國際癌癥研究機(jī)構(gòu)將Hp列為Ⅰ類致癌物。

Hp相關(guān)性胃炎在臨床發(fā)病率高，雖然可以通過服用抗生素和抑酸藥物進(jìn)行治療，但易復(fù)發(fā)，其致病機(jī)制成為近年研究熱點(diǎn)。Hp感染引起的炎癥介質(zhì)在致病過程中發(fā)揮著重要作用，其中轉(zhuǎn)化生長因子β(TGF-β)是一種多效性細(xì)胞因子，可通過TGF-β相關(guān)信號(hào)通路，識(shí)別和調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)的啟動(dòng)，抑制免疫應(yīng)答和調(diào)節(jié)腫瘤的發(fā)展[4]。TGF-β是一類由多細(xì)胞分泌具有多重生物學(xué)效應(yīng)的多肽類細(xì)胞因子，1983年首次由Assoian等在人血小板中成功提取，可調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖與凋亡、傷口愈合、血管生成以及腫瘤生成轉(zhuǎn)移，介導(dǎo)組織和器官的正常生長發(fā)育、參與機(jī)體免疫反應(yīng)和炎癥過程等。本文對(duì)TGF-β在Hp感染相關(guān)性胃炎炎癥過程中的作用進(jìn)行了綜述。

1 TGF-β及其受體結(jié)構(gòu)

TGF-β超家族是由超過30種結(jié)構(gòu)相關(guān)的多肽組成，包括TGF-βs、活化素(activins)、骨形態(tài)發(fā)生蛋白、生長分化因子、膠質(zhì)細(xì)胞源性因子[5]。TGF-β是TGF-β超家族中的典型代表，在哺乳動(dòng)物中以三種亞型存在：TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3。TGF-β1是TGF-β的主要存在形式，在上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和造血細(xì)胞中表達(dá)，存儲(chǔ)在具有生物活性的物質(zhì)中，包括信號(hào)肽、潛伏相關(guān)肽和成熟肽；TGF-β2常表達(dá)于上皮細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞；TGF-β3主要在間充質(zhì)細(xì)胞中表達(dá)。TGF-β受體(TβR)是TGF-β細(xì)胞膜表面高親和力結(jié)合蛋白，根據(jù)分子結(jié)構(gòu)和功能特征分為三類，分別是Ⅰ型受體(TβR-Ⅰ)、Ⅱ型受體(TβR-Ⅱ)和Ⅲ型受體(TβR-Ⅲ，也稱為附屬受體),均屬單個(gè)跨膜α螺旋受體。其中TβR-Ⅰ和TβR-Ⅱ是信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中所必需的，TGF-βs必須同時(shí)與以上兩種受體(形成異二聚體)結(jié)合才能活化下游的效應(yīng)分子進(jìn)而激活信號(hào)傳導(dǎo)，TβR-Ⅱ可以不依賴TβR-Ⅰ直接與TGF-βs結(jié)合，但是需要TβR-Ⅰ向下游傳遞信號(hào)；TβR-Ⅲ作為協(xié)同受體不直接參與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程，主要是調(diào)節(jié)TGF-βs與信號(hào)受體結(jié)合，將TGF-β2呈遞給TβR-Ⅱ，以參與信號(hào)傳導(dǎo)。

2 TGF-β/Smad及非TGF-β/Smad信號(hào)通路

TGF-β主要激活Smad依賴信號(hào)通路和Ras/促細(xì)胞絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號(hào)通路等非Smad依賴信號(hào)通路，調(diào)節(jié)相應(yīng)的生物學(xué)反應(yīng)。

2.1 TGF-β/Smad信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路 TGF-β/Smad信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路是TGF-β經(jīng)典的信號(hào)通路，由TGF-β超家族、TGF-β受體和Smad蛋白家族組成。TGF-β與Ⅰ型受體的結(jié)合依賴于Ⅱ型和Ⅲ型受體的共同作用，活化的TGF-βRⅠ誘導(dǎo)Smad2蛋白和Smad3蛋白激活并形成Smad2/3復(fù)合物，該復(fù)合物與Smad4蛋白相互作用并進(jìn)入細(xì)胞核，開啟Smad依賴信號(hào)通路。Smads蛋白是TGF-βRⅠ的直接作用底物，參與受體和配體作用信號(hào)在細(xì)胞質(zhì)與細(xì)胞核的傳遞過程，活化后的Smads蛋白在胞核中與共激活子和共抑制子結(jié)合，從而調(diào)節(jié)靶基因的表達(dá)和轉(zhuǎn)錄，包括鋅指轉(zhuǎn)錄因子、鋅指E盒蛋白1、基質(zhì)金屬蛋白酶、纖溶酶原激活物抑制劑1、結(jié)締組織生長因子、IL-6等。

TGF-β在Smad依賴信號(hào)通路轉(zhuǎn)錄水平上通過活化因子和協(xié)同抑制因子的調(diào)節(jié)來喚起細(xì)胞反應(yīng)。環(huán)磷腺苷反應(yīng)元件蛋白結(jié)合蛋白或病毒結(jié)合蛋白P300的表達(dá)，增強(qiáng)了Smad4依賴信號(hào)通路的轉(zhuǎn)錄活性，而鋅指蛋白451在Smad3/4復(fù)合物的作用下抑制P300對(duì)TGF-β的反應(yīng)[6]。

Smad7是TGF-β1/Smad信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中的重要負(fù)性調(diào)控因子，可以與活化的TGF-β1受體(TGF-β1R)結(jié)合，阻斷Smad2和Smad3與受體相互作用以及磷酸化，從而干擾Smad2和Smad3的活化，抑制TGF-β1/Smad信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)[7]。Smad7可與一系列泛素連接酶Smurf1、Smurf2和NEDD4等相互作用，當(dāng)Smad7/Smurf復(fù)合物與TGF-β1R結(jié)合時(shí)，這些泛素連接酶可以通過蛋白酶體和溶酶體途徑來誘導(dǎo)TGF-β1R的降解[8]。泛素特異性蛋白酶4作用于泛素連接酶,保護(hù)TGF-β1R不被降解，增強(qiáng)TGF-β信號(hào)。Hp感染還可通過活化Smad7(Smad家族成員)來抑制TGF-β信號(hào)通路，在人胃腺癌(AGS)細(xì)胞中，Hp刺激固有膜中單個(gè)核細(xì)胞TGF-β信號(hào)通路，抑制Smad7的表達(dá)，Smad7與TGF-β信號(hào)通路在Hp感染情況下作用機(jī)制尚待深入研究。

2.2 非TGF-β/Smad依賴信號(hào)通路 除了經(jīng)典的TGF-β/Smad依賴信號(hào)通路，TGF-β還可以激活非TGF-β/Smad依賴信號(hào)通路，如蛋白激酶磷脂酰肌醇-3激酶/蛋白激酶B信號(hào)途徑、MAPK信號(hào)途徑、細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶信號(hào)途徑等。TGF-β也參與免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，能有效地抑制CD4+、CD25+和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Tregs)，維持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定和促進(jìn)免疫耐受，通過促進(jìn)Foxp3基因表達(dá)和Treg的產(chǎn)生，抑制淋巴細(xì)胞和單核-吞噬細(xì)胞活化。

這些Smad依賴和非Smad依賴信號(hào)通路參與調(diào)節(jié)細(xì)胞的增殖和分化，TGF-β具有調(diào)節(jié)細(xì)胞功能的作用,既可以通過Smad依賴信號(hào)通路使細(xì)胞周期停滯在G1期[9]，抑制細(xì)胞增殖，也可以通過激活非Smad依賴信號(hào)通路如p38/MAPK信號(hào)通路誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[10]。

3 TGF-β1與Hp感染相關(guān)性胃黏膜炎癥反應(yīng)的關(guān)系

由于胃黏膜中TGF-β1是TGF-β的主要存在形式，因而以TGF-β1為例，闡述TGF-β1對(duì)Hp感染相關(guān)性胃黏膜炎癥反應(yīng)的影響。

3.1 TGF-β1表達(dá)水平增加 宿主細(xì)胞通過模式識(shí)別受體(PRR)，如Toll樣受體，維甲酸誘導(dǎo)基因-1蛋白質(zhì)和核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體，來識(shí)別病原體相關(guān)分子模式。PRR可調(diào)節(jié)信號(hào)通路的轉(zhuǎn)導(dǎo)，包括NF-κB信號(hào)通路，進(jìn)一步上調(diào)炎癥因子的表達(dá)，最終導(dǎo)致免疫反應(yīng)的激活。Wu等[11]通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在Hp感染之后TGF-β顯著增加，可能是因?yàn)榇嬖谝环N蛋白因子誘導(dǎo)其產(chǎn)生，該蛋白因子還可能介導(dǎo)宿主免疫應(yīng)答，參與Hp感染的致病機(jī)制。TGF-β增強(qiáng)了Hp在宿主細(xì)胞中的黏附和定植[12]。作為一種潛在的持續(xù)性炎癥介質(zhì)，TGF-β1可以被巨噬細(xì)胞和淋巴細(xì)胞等多種細(xì)胞誘導(dǎo)。在Hp感染的非化生性萎縮性胃炎患者中，TGF-β1的表達(dá)與病情嚴(yán)重程度有關(guān)[13]。Rahimian等[14]通過觀察Hp感染陽性和陰性者胃黏膜活檢組織，發(fā)現(xiàn)TGF-β1 mRNA的表達(dá)在陽性組高于陰性組，VacA蛋白能使TGF-β1mRNA表達(dá)增加并且抑制T細(xì)胞增殖和免疫反應(yīng)，TGF-β1在Tregs作用下對(duì)免疫反應(yīng)起負(fù)調(diào)節(jié)作用，有利于Hp持續(xù)性黏附于胃黏膜。另外，Hp感染陽性胃炎和消化性潰瘍患者血清IL-17A、IL-23和TGF-β水平高于Hp感染陰性患者[15]，提示Hp感染相關(guān)性炎癥與這些細(xì)胞因子有關(guān)。Li等[16]在慢性胃炎患者中對(duì)增殖細(xì)胞核抗原、TGF-β、TGF-βRⅠ和Smad7蛋白進(jìn)行免疫組化染色，發(fā)現(xiàn)后三者在Hp感染陽性患者中的表達(dá)高于Hp感染陰性患者，提示TGF-β1和Smad7可能在Hp感染的進(jìn)展中發(fā)揮重要作用。

3.2 TGF-β1表達(dá)水平降低 Jo等[12]發(fā)現(xiàn)，在Hp感染引起的胃黏膜炎癥中TGF-β1的表達(dá)低于由非甾體類抗炎藥物引起相同程度的胃炎患者，且炎癥程度與胃黏膜中TGF-β1的表達(dá)水平呈負(fù)相關(guān)。在細(xì)胞試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，感染Hp之后TGF-β1表達(dá)下降，24 h后開始升高，但持續(xù)時(shí)間不長，在48 h恢復(fù)到感染前狀態(tài)，該研究小組指出TGF-β1表達(dá)下降可能通過宿主產(chǎn)生的防御機(jī)制，以避免Hp在胃黏膜上附著。TGF-β1還可通過抑制H2O2的釋放來抑制巨噬細(xì)胞呼吸爆發(fā)，故TGF-β1的表達(dá)下調(diào)使巨噬細(xì)胞呼吸爆發(fā)，產(chǎn)生氧化應(yīng)激反應(yīng)導(dǎo)致萎縮性胃炎的發(fā)生及其他嚴(yán)重的臨床后果[12]。Jo等[12]還報(bào)道在Hp感染陽性患者中TβRⅠ和TβRⅡ的表達(dá)較Hp感染陰性組顯著降低，TβRⅠ和TβRⅡ的表達(dá)降低，削弱了TGF-β對(duì)細(xì)胞增殖的抑制作用，使胃黏膜細(xì)胞大量增生[17]。

3.3 TGF-β1參與免疫逃逸 Hp的毒力因子有多種方式來逃避宿主的免疫應(yīng)答反應(yīng)，參與胃黏膜慢性炎癥反應(yīng)。一旦感染Hp，胃黏膜就會(huì)有T細(xì)胞浸潤，包括CD4+T細(xì)胞[18]，幼稚的CD4+T細(xì)胞分化為Th1、Th2、Th17和Treg亞群[19]。CD4+T細(xì)胞優(yōu)先分化為Th17細(xì)胞，產(chǎn)生IL-6和TGF-β1[20]，TGF-β通過上調(diào)轉(zhuǎn)錄因子Foxp3的表達(dá)來增加Treg，從而抑制有抗原特異性的調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的活化增殖，發(fā)揮抗炎作用。Hp感染使TGF-β1和TGF-β2表達(dá)增加，進(jìn)一步誘Treg抑制免疫反應(yīng)，有利于Hp的定植和炎癥的持續(xù)[21]，根除Hp毒力因子CagA和VacA之后這種情況消失[20]。然而，胃上皮細(xì)胞和單核細(xì)胞通過CagA和VacA獨(dú)立機(jī)制優(yōu)先分泌TGF-β[15]。在Hp相關(guān)性消化性潰瘍和胃炎患者中可能通過上調(diào)與TGF-β有關(guān)的Th17細(xì)胞從而產(chǎn)生相應(yīng)的作用[19]，另外，炎癥反應(yīng)會(huì)根據(jù)細(xì)胞因子的類型和其分泌水平而發(fā)生變化[15]。

TGF-β超家族的成員參與胚胎干細(xì)胞和癌癥干細(xì)胞的維持和分化作用，與胃癌、乳腺癌、結(jié)腸癌等的發(fā)生過程也有關(guān)。激活的TGF-β/Smad信號(hào)通路可以誘導(dǎo)上皮-間質(zhì)化轉(zhuǎn)變，從而啟動(dòng)腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移[22],也可以通過血管內(nèi)皮生長因子介導(dǎo)細(xì)胞凋亡從而誘導(dǎo)腫瘤血管形成[23]。

4 展望

TGF-β是一種多功能細(xì)胞因子，在Hp感染的致病過程中可通過調(diào)節(jié)自身及其相應(yīng)受體的表達(dá)來參與胃黏膜慢性炎癥反應(yīng)。TGF-β在炎癥反應(yīng)、免疫反應(yīng)和腫瘤的發(fā)生以及轉(zhuǎn)移中都發(fā)揮著重要作用，在Hp感染相關(guān)性炎癥過程中，可出現(xiàn)表達(dá)增加、降低以及參與免疫逃逸等不同效應(yīng)。TGF-β的效應(yīng)不僅取決于該家族成員自身特性，還與受體、配體等靶細(xì)胞的類型和特征有關(guān)，在不同的信號(hào)通路、不同反應(yīng)階段，產(chǎn)生不同生物學(xué)效應(yīng)，其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)也會(huì)出現(xiàn)不同的調(diào)控機(jī)制。

在對(duì)信號(hào)通路和機(jī)制的研究過程中，不僅需要對(duì)信號(hào)通路組分的改變進(jìn)行研究，還需要考慮對(duì)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控失衡以及形成對(duì)細(xì)胞增殖分化異常有關(guān)的影響。TGF-β在腫瘤的發(fā)生中也呈現(xiàn)雙重效應(yīng)。腫瘤早期,TGF-β具有腫瘤抑制作用，而在進(jìn)展期，隨著TGF-β合成的增加,TGF-β抑制免疫反應(yīng)刺激腫瘤血管生成,為腫瘤細(xì)胞的生長和轉(zhuǎn)移提供合適的微環(huán)境,從而起著腫瘤促進(jìn)作用。

深入了解TGF-β在Hp感染相關(guān)疾病中的調(diào)節(jié)機(jī)制，在胃黏膜感染Hp早期對(duì)患者進(jìn)行臨床治療，減輕慢性炎癥反應(yīng)，防止胃黏膜發(fā)生萎縮、腸上皮化生甚至癌變等病理改變，為臨床診治提供幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1] Herrero R, Park JY, Forman D. The fight against gastric cancer—the IARC Working Group report [J]. Best Pract Res Clin Gastroenterol, 2014,28(6):1107-1114.

[2] Cadamuro AC, Rossi AF, Maniezzo NM, et al. Helicobacter pylori infection: host immune response, implications on gene expression and microRNAs[J]. World J Gastroenterol, 2014,20(6):1424-1437.

[3] Tsukamoto T, Nakagawa M, Kiriyama Y, et al. Prevention of gastric cancer: eradication of Helicobacter pylori and beyond [J]. Int J Mol Sci, 2017,18(8):1699.

[4] Li N, Xie C, Lu NH. Transforming growth factor-beta: an important mediator in Helicobacter pylori-associated pathogenesis[J]. Front Cell Infect Microbiol, 2015,5(276):77.

[5] Shi M, Zhu J, Wang R, et al. Latent TGF-beta structure and activation [J]. Nature, 2011,474(7351):343-349.

[6] Feng Y, Wu H, Xu Y, et al. Zinc finger protein 451 is a novel Smad corepressor in transforming growth factor-beta signaling [J]. J Biol Chem, 2014,289(4):2072-2083.

[7] Luo L, Li N, Lv N, et al. SMAD7: a timer of tumor progression targeting TGF-beta signaling [J]. Tumour Biol, 2014,35(9):8379-8385.

[8] Farooqi AA, Waseem MS, Riaz AM, et al. SMURF and NEDD4: sharp shooters monitor the gate keepers and ion traffic controllers of lead astray cell [J]. J Membr Biol, 2011,244(1):1-8.

[9] Yellen P, Chatterjee A, Preda A, et al. Inhibition of S6 kinase suppresses the apoptotic effect of eIF4E ablation by inducing TGF-beta-dependent G1 cell cycle arrest [J]. Cancer Lett, 2013,333(2):239-243.

[10] Ferrari G, Terushkin V, Wolff MJ, et al. TGF-beta1 induces endothelial cell apoptosis by shifting VEGF activation of p38(MAPK) from the prosurvival p38beta to proapoptotic p38alpha [J]. Mol Cancer Res, 2012,10(5):605-614.

[11] Wu MS, Lin JT, Hsu PN, et al. Preferential induction of transforming growth factor-beta production in gastric epithelial cells and monocytes by Helicobacter pylori soluble proteins [J]. J Infect Dis, 2007,196(9):1386-1393.

[12] Jo Y, Han SU, Kim YJ, et al. Suppressed gastric mucosal TGF-beta1 increases susceptibility to H. pylori-induced gastric inflammation and ulceration: a stupid host defense response [J]. Gut Liver, 2010,4(1):43-53.

[13] Sun Y, Liu YQ, Feng GS, et al. Role of transforming growth factor beta1 in the development of atrophic gastritis[J]. Beijing Da Xue Xue Bao, 2009,41(6):635-639.

[14] Rahimian G, Sanei MH, Shirzad H, et al. Virulence factors of Helicobacter pylori vacA increase markedly gastric mucosal TGF-beta1 mRNA expression in gastritis patients [J]. Microb Pathog, 2014,67-68:1-7.

[15] Shamsdin SA, Alborzi A, Rasouli M, et al. Alterations in Th17 and the respective cytokine levels in helicobacter pylori-induced stomach diseases [J]. Helicobacter, 2015,20(6): 460-475.

[16] Li Z, Li J. Local expressions of TGF-beta1, TGF-beta1RⅠ, CTGF, and Smad-7 in Helicobacter pylori-associated gastritis [J]. Scand J Gastroenterol, 2006,41(9):1007-1012.

[17] Liu ZX, Chen BW, Yang GB, et al. Effect of helicobacter pylori on gastric mucosal cell proliferation in gastritis[J]. Beijing Da Xue Xue Bao, 2004,36(3):297-299.

[18] Chrisment D, Dubus P, Chambonnier L, et al. Neonatal thymectomy favors Helicobacter pylori-promoted gastric mucosa-associated lymphoid tissue lymphoma lesions in BALB/c mice [J]. Am J Pathol, 2014,184(8):2174-2184.

[19] Zhu J, Paul WE. Heterogeneity and plasticity of T helper cells [J]. Cell Res, 2010,20(1):4-12.

[20] Beswick EJ, Pinchuk IV, Earley RB, et al. Role of gastric epithelial cell-derived transforming growth factor beta in reduced CD4+T cell proliferation and development of regulatory T cells during Helicobacter pylori infection[J]. Infect Immun, 2011,79(7):2737-2745.

[21] Raitala A, Karjalainen J, Oja SS, et al. Helicobacter pylori-induced indoleamine 2,3-dioxygenase activity in vivo is regulated by TGFβ1 and CTLA4 polymorphisms [J]. Mol Immunol, 2007,44(5):1011-1014.

[22] Gao J, Zhu Y, Nilsson M, et al. TGF-beta isoforms induce EMT independent migration of ovarian cancer cells [J]. Cancer Cell Int, 2014,14(1):72.

[23] Ferrari G, Cook BD, Terushkin V, et al. Transforming growth factor-beta 1 (TGF-beta1) induces angiogenesis through vascular endothelial growth factor (VEGF)-mediated apoptosis[J]. J Cell Physiol, 2009,219(2):449-458.