幽门螺杆菌致病因素分析

马坦坦，徐 红，王 京

（吉林大学第一医院胃肠内科·吉林大学消化内镜诊治中心，吉林 长春 130021）

幽门螺杆菌致病因素分析

马坦坦，徐 红＊，王 京

（吉林大学第一医院胃肠内科·吉林大学消化内镜诊治中心，吉林 长春 130021）

＊通讯作者

20世纪80年代在Gaodwin等建议下幽门螺杆菌（Helicobacter pylori，Hp）有了独立的名字，国内外学者们将之认可，历经了十几年的深入透彻的临床及实验性探索及研究，1996年WHO也将Hp列为人类五大生物致癌因素之一。目前流行病学资料提示Hp感染与胃癌的发生及发展、慢性胃炎及消化性溃疡的关系极其密切。同时大量相关材料显示幽门螺杆菌全面规律治疗后，不仅可以促进胃炎及十二指肠炎症的消退、溃疡性病变的愈合，而且可以显著减少胃溃疡及十二指肠溃疡再次发生率。但是针对幽门螺杆菌的治疗，必须从分析幽门致病因素的开始，只有透彻的针对幽门螺杆菌的分析后，才能为抗Hp治疗提供了重要依据［1］。来自澳大利亚的两位学者Warren和Marsha于1983年采用微需氧技术第一次从慢性胃炎、十二指肠溃疡患者的黏膜上使幽门螺杆菌（Hp）分离出来。21世纪初，通过大量的研究发现，Hp不仅作为慢性胃炎、消化系统溃疡、胃黏膜相关淋巴组织和胃癌的主要致病因素出现，也与消化系统以外的诸多疾病密切相关，同时也是ICU的医院感染源之一。Hp的慢性感染率，在全世界的人群中占＞50%，其中我国人群高达58.07%，因此，提高Hp感染是医学界面临的重大课题。然而对于Hp的研究，更重要的是致病因素的研究。本文现将近年来幽门螺杆菌致病因素综述如下。

1 细胞空泡毒素A（VacA）

细胞空泡毒素VacA作为Hp的一种AB型毒素出现［2］，该毒素中间是具有带电氨基酸的环区（exposedloop），该环区暴露于毒素表面。VacA在中间的环区处，被降解为两个片段，一个片段是N端37kD小片段（p37，1-311氨基酸残基），该片段相当于AB毒素亚基A，该亚基具有毒素活性；另一个片段为C端58kD大片段（p58，312，821氨基酸残基），该片段相当于AB毒素的亚基B，该亚基具有与细胞结合的功能。一方面，c端58KD大片段p58的特异性抗体可以起到抑制细胞与VacA结合的作用［3］。曾有研究者通过冰冻蚀刻技术发现，C端58kD的大片段及全毒素被纯化后，二者分别与宿主的Hela细胞膜结合，两者形成的成像完全相同［4］。另一方面，丢失了6-27位氨基酸的p37N末端疏水区域，不能使细胞发生空泡样变［5］。虽然缺失6-27位氨基酸，并不影响VacA与Hela细胞膜的结合。如果将位于p37N末端疏水区域氨基酸点突变，比如说第14位甘氨酸或者第9位脯氨酸，可以使细胞空泡毒素的空泡毒性完全消失［6］，这些实验表明幽门螺杆菌的细胞空泡毒素通过p58与宿主的细跑膜结合，相反细胞的空泡毒素活性是通过p37发挥的。但也有大量的临床及实验性研究证明N端37kD小片段和C端58kD大片段最发挥作用的过程中是相辅相成，不是完全独立的。研究者们曾进行过相关研究证明p37功能所必需的功能基团中有p58N端的部分氨基酸残基［7］。他们进行的研究是一方面单独用表达p37的质粒转染Hela细胞，并不能使接受转染的Hela细胞产生空泡变性反应，相反，另一方面若利用表达N端422个氨基酸残基的质粒转染宿主细胞，则能使转染的宿主细胞显现出明显的空泡毒素活性，进而证明了上述研究结果是具有意义的。

宿主细胞膜与VacA的黏附及其相互的方式，还在进一步研究中，大量的研究结果还值得纵多学者的探究与探索。相关研究证实，利用间接免疫荧光法和流式细胞仪分析后，提示宿主的靶细胞表面存在与VacA结合的高亲和力的特异性受体［8］。因为上述分析发现VacA是通过高亲和力的结合方式与Hela细胞表面结合的，且该结合方式具有特异性和饱和性的特点。现在大量的报道显示VacA的受体中具有高亲和力特点的很多，如表皮生长因子受体（EGFR）、受体蛋白酪氨酸磷酸化酶8（RP8）、分子量为140kD的未被鉴定的蛋白等。Yahiro等研究人员曾证实分子量为140kD的蛋白存在于AGS、AZS-521、COS-细胞系细胞膜表面，但在 HL－60细胞系未能发现该蛋白的存在［9］。上述研究人员利用免疫沉淀法，分子量为140KD的蛋白可以与VacA连接，但未能鉴定这种蛋白。Yahiro等人随后通过相关的研究发现，若要提高VacA与AZ-521细胞的结合，可以在酸性或碱性条件下使这二者结合，同时从 AZ-521细胞膜上纯化出一种250 kD的 VacA 结合蛋白［10］，即 RPTPβ。后来Padilla等人的研究进一步证实VacA与细胞结合的受体中有一种可能是RPTPβ。上述研究人员应用佛波酯（TPA）处理HL-60细胞，从而上调蛋白RPTPβ的mRNA表达，结果使HL-60细胞对VacA的易感性显著升高［11］。最近Yahim等人研究人的肾脏肿瘤细胞系，该系不能表达RPTPβ，但从该系的G-401中纯化出一种受体蛋白，通过飞行时间质谱仪鉴定为RPTPa，它可以与VacA结合，因而考虑它也为VacA的受体。因而可以认为VacA的受体可能是RPTPβ和 RPTPα［12］。此外，Seto等人不仅第一次在世界上提出VacA的内吞作用有表皮生长因子（EGFR）可以作为受体参与其中［13］，而且发现表皮生长因子的抗体（antiEGFR）也可以阻止细胞空泡毒素VacA对Hela细胞产生空泡毒性作用。但有研究者曾应用经典的配体结合法表明VacA与Hela细胞结合不仅没有饱和性［14］，同时也没有特异性，从而认为VacA与Hela细胞结合是非特异性的，或是即使有亲和力，也是一些亲和力极低的受体，进而显示Hela细胞表面可能不存在VacA受体。同时研究者通过荧光显微镜观察发现VacA是进入细胞的过程似乎没有受体的介导，且是以非常缓慢、温度依赖的形式进入细胞内的［15］。还有研究者使VacA的内化及其空泡作用受到抑制，他们是以环式糊精使中国仓鼠卵巢细胞系CHO细胞膜［15］和Hela细胞膜［16］上的膜内胆固醇酯除去；相反，使细胞膜内胆固醇酯的含量增加，则可以使VacA的内化及空泡作用增强，该过程可能是直接通过膜脂质进入细胞后，从而使细胞毒素A产生的空泡毒性作用反应出来。总之，细胞系不同，从而使情况有所不同，但不容质疑的是细胞表面确实存在着位点，而它可供VacA识别、结合，且能引导着VacA进入宿主细胞内。

VacA毒性作用发挥的特点是使细胞产生细胞空泡，空泡从何而来及其是如何形成的，这些问题可以从对空泡膜的研究中得到提示。GPT结合蛋白是空泡膜上含有的一种小分子，它亦是Rab7，该结合蛋白不仅标志着内吞体膜在晚期的形成，而且调节细胞内囊泡转运过程，研究表明Rab7突变的Hela细胞，VacA不能使其产生空泡［17］。空泡不含有6－磷酸甘露糖受体［18］含有溶酶体膜上的一种糖蛋白Lgl10，上述实验表明，VacA形成的空泡具有晚期内吞体及溶酶体的特征，从而进一步提示了空泡有两种膜性细胞器融合的可能性较大。大量的研究表明，空泡形成的过程，还有其他的两种G蛋白，一种是分子量较大的参与细胞囊泡转运的G蛋白－dynamin蛋白，它在早期VacA空泡形成过程中起到重要的作用［19］。另一种是分子量较小的G蛋白－Racl蛋白，需进一步说明的是，该分子量较小的蛋白属于Rho蛋白家族，该蛋白既参与细胞内的一些信号转导过程，又参与肌动蛋白细胞骨架的重组，且通过该蛋白的表达水平，来直接调节VacA对MDCK上皮细胞系的空泡活性［20］。从而有上述研究表明，膜性囊泡在细胞内的转运、融合的机制参与到了VacA空泡形成过程，同时使上述机制得到了进一步的证实。

2 尿素酶（Urease，Ure）

在所已知的细菌产生尿素酶中，Hp产生的尿素酶活力约为变形杆菌尿素酶活性的20－30倍，其活力是最大的。该酶几乎所有Hp均含有，不仅占其全菌蛋白的5%左右，而且为一种含镍的金属酶。尿素作为尿素酶的代谢废物，既可以释放氨，又可以释放出二氧化碳，其中释放出来的氨可以使微环境中的酸度降低，最终使幽门螺杆菌顺利通过胃黏液层，使其不仅定制于粘膜表面，而且损伤胃黏膜。曾有大量研究表明，Hp在细胞膜表面的初始定植是必不可少的［13，14］。

3 细胞毒素相关蛋白A（CagA）

目前，许多研究尚未完全明确CagA的功能，还需要更多的研究去创新。大量研究表明，Hp接触过的病人循环系统及胃细胞膜内都产生了滴度极高的抗CagA抗体，但上述抗体，都不能使Hp感染清除，不难看出细胞毒素相关蛋白（CagA）为Hp产生的非保护性抗原。最初研究认为VacA伴侣蛋白CagA可能为其中之一，CagA可能参与VacA的折叠、转运过程，然而后来的研究证实CagA与VacA表达和活性毫无联系［21－25］.相关研究表明，Hp暴露于pH6.0生长条件下时相应的的CagA的表达量增加，这可能为Hp酸性环境中生长的原因之一［15］。曾有对比试验以CagA（＋）和CagA（-）的两类菌株对胃粘膜的上皮细胞的增殖和凋亡影响为研究对象，结果显示CagA（-）菌株与CagA（＋）菌株相比，其诱导细胞凋亡的作用相对较弱，而增殖作用则相反［26，27］，从而不难证明提示CagA起到细胞增殖作用。CagA（＋）和CagA（－）菌株引起的c－jun磷酸化的差异，证实了无论是阳性菌株，还是阴性菌株均可以诱导ERK活性［26］。国外几个研究室于近期发表文章显示细胞毒素相关蛋白（CagA）可以通过Ⅳ型分泌系统转运入宿主细胞内，该分泌系统是有cag-PAI编码，进而引起其磷酸化位点为［RKI-X（2，3）-（DEI-X（2，3）-Y）］氨基序列中的酷氨酸残基磷酸化，磷酸化后的CagA集聚在转入进的细胞膜中，形成可以使宿主细胞膜骨架中的肌动纤维等成分积聚的圆柱状结构，这些被积聚的肌动纤维等成分，可以产生底座（ped-tnl）结构，该ped-tnl结构不仅引起所在的细胞出现一些与肝细胞生长因子作用类似的效应，如分期生长、极度延神等等，而且可以产生伴 MJ20000-130000（p120－130）和85000蛋白（p85）去磷酸化的作用，这些作用可能与CagA菌珠致胃癌作用有关。不同的Hp菌株决定了CagA分支内的磷酸化位点数量，其中一部分菌株缺如磷酸化位点是不存在的，而一部分菌株有可能因Ⅳ型系纷的作用不完善，从而不能将CagA转运入宿主细胞内（26695），上述不同的菌株可能使CagA的磷酸化，及其作用的发挥受到影响［22－25］。

4 结语

幽门螺杆菌全面规律治疗后，不仅可以促进胃炎及十二指肠炎症的消退、溃疡性病变的愈合，而且可以显著减少胃溃疡及十二指肠溃疡再次发生率。

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1007－4287（2012）07－1337－04

马坦坦（1984－），女，在读硕士，主要从事消化系统疾病的内镜下诊断研究。徐红（1963－），女，主任医师，教授，博士生导师，主要从事消化道疾病的微创诊疗研究。

2011－11－19）