幽门螺杆菌EPIYA多态性与胃癌关系的研究进展

林 震 郑 建

幽门螺杆菌（Hp）广泛存在于人体胃部。据统计，世界上超过半数的成年人感染Hp。Hp感染与慢性胃炎、消化性溃疡、胃腺癌及胃黏膜相关性淋巴样淋巴瘤（MALT）的形成密切相关。临床上有约75%胃溃疡和90%十二指肠溃疡伴有Hp感染［1］。根据大量前瞻性流行病学研究结果，1994年世界卫生组织（WHO）下属的国际癌肿研究机构将Hp列为第一类致癌原［2］，Hp成为迄今为止唯一获得如此危险级别定位的细菌。

自从1983年澳大利亚研究者Warren和Marshall发现Hp，其致病机制一直是研究的热点，其中研究较多的是细胞毒素相关基因A蛋白（Cag A）。Cag A蛋白是由Cag致病岛上的Cag A基因编码的一个分子量为120 000～145 000的蛋白，它是Cag致病岛的标志物，也是Hp毒力程度的标志物［3］。Cag A阳性菌株比Cag A阴性菌株的致病性强2～3倍，并与胃癌的形成有关。有研究发现，定植于胃黏膜上皮细胞表面的Hp通过其特有的Ⅳ型分泌系统（T4SS）将Cag A蛋白注入宿主细胞内，经位于宿主细胞质膜的酪氨酸激酶c－Src和Lyn将其羧基末端谷氨酸－脯氨酸－异亮氨酸－络氨酸－丙氨酸（EPIYA）重复序列中的络氨酸磷酸化，然后与蛋白酪氨酸磷酸酶SHP2结合，激活SHP2的活性，从而引发细胞内信号转导，快速引起肌动蛋白聚合及细胞骨架重排，从而引起细胞“蜂鸟”状改变［4－5］。由此可见，Cag A蛋白羧基末端EPIYA在胃癌的发生发展中起着重要的作用。

1 EPIYA基序及其多态性

最初的研究发现，不同菌株的Cag A蛋白在电泳时呈现出不同的变性凝胶迁移率，而后发现Cag A存在大量等位基因，不同的等位基因编码不同的Cag A蛋白羧基末端，表现为EPIYA重复序列的多态性。根据EPIYA基序侧翼氨基酸序列的不同，EPIYA 基 序 可 分 为 EPIYA－A、EPIYA－B、EPIYA－C和 EPIYA－D 4 种 类 型。 研 究 发 现EPIYA－A、EPIYA－B片段几乎出现在所有的Cag A阳性菌株中，而EPIYA－C片段多出现在来源于欧洲、非洲、美洲和澳大利亚等西方国家的Hp菌株中。因此，习惯性把含有EPIYA－C片段的Cag A蛋白称为Wester n Cag A；EPIYA－D片段多出现在东亚国家（如韩国、日本、印度、中国等）的Hp菌株中，故称之为East Asian Cag A。

EPIYA的4种基序随机组合、串联排列，其基序组合数目多变，变化多发生在EPIYA－C片段（0～5）［6－8］。组合出现频率最高的是 EPIYA－ABC（西方菌株）和EPIYA－ABD（东方菌株），研究显示超过60%的西方菌株是EPIYA－ABC模式，超过80%的东亚菌株是EPIYA－ABD模式。在基因库中，88.3%的东亚菌株含有1个 EPIYA－ABD［9］；针对日本胃癌患者的一项研究显示，86.9%（100／115）的菌株含有EPIYA－ABD基序［10］；韩国一项针对胃病患者的研究也显示，88.9%的菌株含有EPIYA－ABD片段［6］。相比较而言，西方菌株变化较多，东方菌株相对保守，其缺少重复的EPIYA－D片段［6，9］。保守的原因尚不清楚，可能是由于1个单独的D片段是SHP2结合的最佳模式，结合更牢固，也可能是其他模式可以改变Cag A蛋白的构象，影响了结合的稳定性，具体的原因有待进一步研究［10］。

2 EPIYA各片段的功能

Cag A蛋白被Hp特有的T4SS注入宿主细胞后，在宿主细胞质膜上酪氨酸激酶Src家族如c－Src、Lyn、Fyn、Yes等的作用下，其羧基末端的EPIYA重复序列中的酪氨酸被磷酸化。磷酸化后形成的4种片段会表现出不同的功能。

由于EPIYA－C、EPIYA－D片段中存在与SHP2特异性结合的位点，磷酸化后的 EPIYA－C、EPIYA－D能够结合并激活SHP2。活化后的SHP2通过两条途径发挥作用：（1）充分激活ERK／MAPK通路，转导强烈的促有丝分裂信号；（2）通过去磷酸化的焦点黏着斑激酶促进细胞运动。进而导致细胞形态延长，形成独特的“蜂鸟”状改变。研究发现，东方特有的 EPIYA－D片段较之西方的EPIYA－C片段，与SHP2的亲和力更强，能更紧密地结合SHP2，对细胞产生更强的破坏。而具有多个EPIYA－C片段的西方菌株也比只含有1个EPIYA－C片段的 Hp 菌株毒性强［7－13］。

磷酸化后的EPIYA－A、EPIYA－B与Csk（羧基末端Src激酶）结合。Csk是具有负调节作用的Src家族激酶，它能使c－Src和其他Src家族激酶成员的羧基末端磷酸化，进而导致磷酸化残基与c－Src等的SH2域结合，形成头尾卷曲的封闭状态，使Src激酶处于抑制状态。进而抑制EPIYA的磷酸化，使依赖磷酸化发挥作用的Cag A蛋白失去功能，从而形成了EPIYA磷酸化的负反馈调节。这样就使依赖酪氨酸磷酸化形成活化的Cag A蛋白始终处于特定的范围内，这也从一定程度上解释了Hp能长期在人体胃黏膜上皮细胞内生存而不引起胃部大面积损伤的现象。同样的，具有多个EPIYA－A、EPIYA－B片段的Cag A蛋白，能更强地抑制Src活性，进而减少依赖酪氨酸磷酸化活化的Cag A蛋白，降低细胞损伤［7－13］。

3 EPIYA多态性与胃癌的关系

据研究报道，发达国家成人的Hp感染率为40%，发展中国家则高达90%。而东亚既是Hp高感染率地区，也是胃癌高发地区，对该地区EPIYA重复序列功能的研究显示，EPIYA－D基序对宿主细胞具有较强的致畸性，因此EPIYA序列多态性与胃部损伤的关系引起了研究者的兴趣。然而，迄今为止，两者之间的关系仍存在争议。由于地域不同或研究分析方法存在一定的差异，在EPIYA多态性与胃部损伤关系的研究中，得出了两种不同的结论。

3.1 EPIYA多态性与胃癌发生呈正相关

Sicinschi等［14］在哥伦比亚的两个具有不同胃癌发病率的地区收集了80例有消化不良症状的患者标本用于研究Hp Cag A蛋白羧基末端的变化与胃癌癌前损伤的关系。利用聚合酶链反应（PCR）技术检测出Cag A阳性菌株67例（其中胃癌高发病率地区35例），通过PCR技术鉴别出所有菌株都含有EPIYA－C，且不同标本含有的EPIYA－C数目不同。其中含有1个EPIYA－C片段的42株（胃癌高发病率地区21株，其中胃部重度损伤的占33.3%），含有2个EPIYA－C的23株（胃癌高发率地区13株，其中胃部重度损伤的占84.6%），含有3个EPIYA－C的3株（胃癌高发率地区1株，其中胃部重度损伤的占100%）。采用组织病理学方法鉴定标本胃部损伤程度，分为轻度损伤（非萎缩性胃炎、多灶性萎缩性胃炎）和重度损伤（肠上皮化生、异常结构），并采用统计学方法评价年龄、菌株Cag A蛋白的EPIYA基序多态性与胃部损伤的关系，结果显示只有1个EPIYA－C片段的Cag A蛋白与胃部的轻度损伤有关，而含有2个和3个EPIYA－C片段的菌株更普遍出现重度损伤。Batista等［15］在巴西的研究也证实，EPIYA－C的数目与胃癌的发病率呈明显正相关，Basso等［16］对意大利白人的研究、Yamaoka等［17］对美国德克萨斯州人群的研究也得出了相似的结论。

Jones等［18］在韩国的一项关于Cag A蛋白羧基末端EPIYA多态性与胃癌之间关系的分子流行病学研究也发现，感染Hp的胃癌患者出现EPIYA－ABD的概率（100%）显著高于胃炎患者（80.6%，P＝0.004）和十二指肠溃疡患者（83.3%，P＝0.014），因此得出EPIYA－ABD与胃癌发生呈正相关的结论。

3.2 EPIYA多态性与胃癌发生无明确相关性

同样是对哥伦比亚人群进行的研究，Acosta等［19］对培养出的106例Hp进行PCR和基因测序研究，结果显示含有至少2个EPIYA－C片段的菌株有35株，其中胃炎7株（20%）、萎缩性胃炎5株（14.2%）、十二指肠溃疡8株（22.8%）、肠上皮化生9株（25.7%）、胃癌6株（17.1%），用卡方检验得出EPIYA－C基序数目与胃病致病机制无直接相关性（P＝0.52），采用logistic回归分析得出 EPIYA－C基序数目与疾病类型也无关系。Shokrzadeh等［20］对92例伊朗患者的Hp Cag A阳性菌株的研究、Chattopadhyay等［21］在 印 度 的 研 究、Sch midt等［22］对马来西亚和新加坡不同种族人群感染Hp的EPIYA基序的研究以及Qadri等［23］对荷兰阿什米尔族的研究均得出同样的结论。此外，Chen等［24］对中国江苏地区、Zhou等［25］对中国北京地区的研究均表明，EPIYA－ABD型与胃十二指肠疾病的类型无正相关性。

3.3 存在争议的可能原因

综合分析发现，存在争议的可能原因是：（1）Hp菌株存在地域性差异。欧洲、非洲、美洲和澳大利亚等西方国家是以含EPIYA－C片段为主的Wester n Cag A菌株，而东亚如韩国、日本、印度、中国等国家则是以EPIYA－D片段为主的East Asian Cag A菌株；另外不同菌株Cag致病岛的完整性不一，有研究显示至少62.3%的伊朗菌株拥有部分缺失的Cag致病岛［26］，Cag致病岛不完整可能导致T4SS缺失，使Cag A蛋白不能进入细胞，从而影响Hp的致病性［20］；（2）与 Cag A 蛋白的致病机制有关。Püls等［27］应用基因定点突变技术，发现在EPIYA－C／D基序内发生的酪氨酸磷酸化是激活易位的Cag A蛋白的充分而不必要条件，意味着除EPIYA－C／D基序外，可能还存在其他可以磷酸化Cag A蛋白的基序，这些基序对胃癌的形成也会产生不同程度的影响；（3）与宿主有关。Cag A蛋白进入宿主细胞后，需宿主细胞质膜的c－Src和Lyn激酶激活方能发生磷酸化，而宿主基因或宿主细胞内外环境的个体性差异可能影响Cag A蛋白的活性，进而对疾病的发展产生影响；（4）与研究方法有关。其一可能与样本量有关，得出两者关系不确定的研究的样本量明显较少，尤其是比较严重的疾病（如肠上皮化生、异常结构、胃癌）的样本量更少，这会使结果分析产生一定程度的偏倚；其二可能与实验方法不同有关，在相关文献中共有3种鉴别EPIYA基序类型的方法，这些方法的特异性之间存在一定程度的差异，因此不可避免地产生一定的差异。

4 结语

由于大量等位基因的存在，Cag A编码的Cag A蛋白的羧基末端EPIYA序列呈现多态性，这种多态性与人种有关，随人种分布的地域不同而呈现规律性变化。在欧洲、非洲、美洲和澳大利亚等西方国家是以含EPIYA－C片段为主的 Wester n Cag A菌株；而在东亚如韩国、日本、印度、中国等国家则是以EPIYA－D片段为主的East Asian Cag A菌株。尽管目前的前瞻性研究对于Cag A蛋白EPIYA序列的多态性与胃癌发生之间的关系存在争议，但大量的大标本研究仍趋向于胃癌发生与Cag A蛋白EPIYA－C和EPIYA－D片段的存在以及重复显著相关。存在这种争议的具体原因及分子学机制需要进一步研究。Cag A蛋白作为Hp致病的主要蛋白之一，是Hp相关研究的热点。明确EPIYA基序与胃癌的关系及其在胃癌发生机制中的作用，为深入研究胃癌的发病机理、预测评估胃癌患病风险及寻找新的胃癌防治靶点提供可能。

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