幽门螺杆菌感染与慢性胃炎和胃癌的致病机制研究进展*

张利红，程静静，夏和先 综述，许华斌 审校

(1.皖西卫生职业学院附属医院，安徽六安 237008；2.皖西卫生职业学院，安徽六安 237008)



·综 述·

幽门螺杆菌感染与慢性胃炎和胃癌的致病机制研究进展*

张利红1，程静静1，夏和先2综述，许华斌1审校

(1.皖西卫生职业学院附属医院，安徽六安 237008；2.皖西卫生职业学院，安徽六安 237008)

幽门螺杆菌； 慢性胃炎； 胃癌

幽门螺杆菌(HP)是医学界常见致病因子之一，基因序列分析表明人类与HP共同进化达60 000余年。大量资料表明，HP感染与胃部疾病有紧密联系。目前，HP作为胃癌最常见致病因子，占全球胃癌的5.5%[1]，HP感染与地理区域、年龄、社会经济状态、教育程度、生活环境及职业等因素相关，以发展中国家最为常见，其中80%的感染人群为中年人。相关临床研究报道称，HP是最常见细菌感染，感染全世界50%～75%的人口[2]，我国人群平均感染率高达58.08%[3]。

大多数患者感染HP后常无临床表现，基本上发展为慢性炎性反应，在感染人群中，约10%发展为消化性溃疡，1%～3%转化为胃癌，仅0.1%继而演变为黏膜相关淋巴组织瘤。目前，胃肠道恶性肿瘤成为大部分学者的研究焦点，掌握HP致癌作用的分子机制可为胃癌防治提供重要理论依据。结合现代医学对HP的认识，现将其诱导胃癌的流行病学特征、致病机制综述如下。

1 HP感染与胃部恶性肿瘤的流行病学

HP是迄今为止引发胃部恶性肿瘤最重要风险因子，其中腺癌是最常见类型，约占90%。Elzouki等[4]对利比里亚东部114例胃癌患者研究发现，HP的总感染率为63.2%，其中常见肠道类型为胃腺癌(占71.7%)和恶性淋巴瘤(占66.6%)。HP感染对胃部恶性肿瘤的影响可能与解剖位置相关，近端胃癌有不同的流行病学和病理生理特征，部分学者认为腺癌起源于胃食管结合部[5]，与HP感染及Barrett食管均不相关。

胃黏膜相关淋巴瘤是1组以外淋巴瘤为主、形态不同的B细胞淋巴瘤。目前，人们已充分认识到HP感染是胃黏膜相关淋巴瘤的重要危险因素。1项共计1 844例患者的38项系统性评价显示，胃黏膜相关淋巴瘤患者中HP感染平均患病率为79%。HP可完全缓解60%～80%的胃黏膜淋巴瘤患者， 10年以上患者可缓解率达64%[6]。因此，根治HP感染成为治疗胃黏膜淋巴瘤患者的一种标准方案。

2 HP感染诱导胃炎和胃癌发生的机制

HP可产生多种毒力因子，异常调节宿主细胞内的信号通路，降低致瘤性转换的阈值。在所有致病因子中，细胞毒性基因(CagA)、Cag致病岛(CagPAI)及空泡细胞毒素基因(vacA基因)是其主要致病因子。

2.1 CagA在胃炎和癌变中的作用 CagPAI是由27～31个基因组成、约40 kb基因座，若干个基因都会编码CagA蛋白和CagⅣ型分泌物系统(T4SS)，T4SS形成类似注射器结构，从而将CagA“射入”靶细胞。与α5β1整合蛋白相结合的胞外域是CagA易位至宿主细胞的必要步骤，一旦转移进入宿主细胞质中，CagA可能结合到细胞膜内表面上，在Src家族激酶催化下发生酪氨酸磷酸化。磷酸化和未磷酸化的CagA与多种宿主蛋白相结合，激活下游的信号通路(如Ras/MEK/ERK、NF-κB、β-catenin等通路)[6]，从而增加胃上皮细胞的增殖能力。

Src同源蛋白酪氨酸磷酸酶2(SHP)不仅是CagA的胞内靶，也是CagA诱导下游信号的关键介质。在胃腺癌细胞系中，酪氨酸磷酸化的CagA能特异性结合SHP2，引发依赖Ras和非依赖Ras的SHP2(RAS)-ERK(MAPK)级联反应。CagA介导的SHP2信号导致上皮细胞极性调节(其以细胞伸长和分散为特征，称为蜂鸟表现型)，CagA与SHP2相互作用也使FAK发生去磷酸化、黏着斑激酶失活，导致细胞伸长[7]。

未发生磷酸化的CagA有众多分子靶点。研究显示，CagA可激活肝细胞生长因子/散射因子受体c-Met和衔接蛋白Grb2，诱导PLCγ发生磷酸化，以非依赖CagA形式破坏E钙黏蛋白/β-连环蛋白络合物生成。此外，非磷酸化CagA可抑制蛋白激酶分区缺陷1b/微管亲和调节激酶2(PAR1b/MARK2)的活性，扰乱非典型蛋白激酶C信号，诱导紧密连接的破坏及细胞极性的缺失。C端结构域承担着3个EPIYA模序，在真核细胞中通过Src和Ab1激酶使酪氨酸发生磷酸化。细胞膜上非磷酸化CagA靶点的N端通过与几个连接蛋白相互作用(如E-钙黏蛋白和接合黏附分子A)，破坏上皮细胞顶端连接复合物，使细胞失去极性，引发炎性反应和有丝分裂反应，该过程被称为肠上皮化生的恶性转化和发展。此外，CagA的N端结构域与多种细胞内物质相互作用，如CagA改变凋亡刺激蛋白p53-2(ASPP2)和p53的结合，促使蛋白酶体p53降解，使胃部肿瘤抑制物Runt相关转录因子(RUNX3)失活，增强肿瘤坏死因子受体相关因子6(TRAF6)介导赖氨酸63连接转化生长因子β活化酶1(TAK1)的泛素化。CagA的N-末端结构域包含α5β1整合蛋白胞外域结合元件，并因此负责CagA向宿主细胞的易位。

2.2 VacA在胃炎和胃癌发生中的作用 VacA是由HP通过V型自动转运分泌系统所分泌的88×103蛋白质，有p33和p55 2个亚单元。p33(N末端，33×103)形成氯化物转运内在通道，而p55(C端，55×103)对于毒素结合到宿主细胞必不可少。VacA有多种生物活性，其结合到宿主细胞，内在化生成严重“空泡状态”，以大囊泡为特征，是调控晚期内涵体和早期溶酶体的标志。VacA也可转移到线粒体中，引起线粒体跨膜电位的损耗、细胞色素C的释放、促凋亡因子Bcl-2结合X蛋白(BAX)的活化，从而诱导凋亡[8]。在VacA诱导的线粒体作用中，动力相关蛋白1(DRP1)的活化可能起重要作用，由于其在VacA中毒细胞中抑制DRP1依赖的线粒体分裂，VacA中毒细胞抑制Bax的活化和线粒体外膜透化作用，阻止中毒细胞死亡。此外，VacA破坏固有层中上皮细胞的紧密结合，妨碍T淋巴细胞的活化和增殖，扰乱自噬，这可能是另外一种机制，其通过诱导胃部炎性反应，促成胃部癌症的发生[9]。

2.3 HP诱发炎性反应 炎性反应是多种类型癌症的关键风险因子，HP感染和胃黏膜产生慢性炎性反应可能会诱导胃癌的发生。HP诱导胃上皮细胞及循环免疫细胞通过多条通路定向趋化至感染部位，从而引发炎性反应。Lamb等[10]指出，HP感染会上调多种促炎因子如IL-1、IL-6、IL-8、TNF-a、NF-κB，调控T细胞的表达和分泌，上述细胞因子特别是NF-κB在胃癌病理生理过程中作用显著，且在胃炎和胃癌的发展中扮演重要角色。

2.4 NF-κB在HP诱导胃炎和胃癌发生中的作用 NF-κB的活化及IL-8的上调是HP引起慢性炎性反应和胃癌发生的关键机制。HP对于不同细胞类型可通过经典或者旁路途经激活NF-κB通路。HP感染在胃上皮细胞中诱导NF-κB活化主要通过经典途径，依赖CagPAI的参与。在该条通路中，CagA可与TAK1相结合，增强TAK1活性，然后通过TRAF6介导的赖氨酸63联TAK1泛素化激活NF-κB通路[11]。除此之外，依赖CagA参与的NF-κB活化可能会介导PI3K/Akt活化，继而通过TAK1激活NF-κB激酶抑制剂(IKK)，PI3K信号在CagA诱导NF-κB活化和炎性反应中起作用，可通过观察PI3K抑制剂或者siRNA介导NF-κB p65基因敲除来抑制HP诱导IL-8表达。

与胃上皮细胞不同，HP可在B淋巴细胞中通过经典途径或者旁路途经激活NF-κB通路。旁路途经中，HP激活NF-κB通路以非依赖CagA的方式，TLR4介导HP脂多糖的识别，p100的后续处理可能发挥作用。

2.5 干细胞在HP诱导胃炎和胃癌中的作用 肿瘤干细胞(CSCs)是具有自我更新能力并分化为成熟肿瘤细胞的1组细胞。多数学者认为，CSCs在胃癌等众多癌症的发展中起重要作用。胃部CSCs的起源并不完全清楚，目前认为其主要来源于胃黏膜分化的胃上皮细胞、本地祖细胞或骨髓衍生细胞(BMDCs)。动物研究表明[12]，在胃黏膜中HP诱导慢性炎性反应可诱导BMDCs的招募、归巢、分化和转化，表明胃部CSCs参与HP感染致胃癌的发生发展过程。HP的某些已知致病因素如CagA蛋白、T4SS、毒素蛋白可能不参与胃部CSCs动员，而是被感染的上皮细胞(如TNF)分泌的某些未知毒力因子或细胞因子所替代。在HP诱导胃癌过程中，HP菌株能够将BMDCs招募到胃黏膜，可能发展成胃腺与潜在向化生、发育不良演变[13]。

2.6 氧化应激和DNA损伤在HP诱导胃炎和胃癌中的作用 人体胃部细胞内活性氧ROS和反应形态氮的生成、氧化应激和DNA损伤关键肿瘤抑制因子(如p53)，与HP诱导胃癌相关。HP会刺激宿主胃上皮细胞和炎性细胞(中性粒细胞)中ROS的生成；此外，体内外研究(小鼠、沙鼠、人类)显示，通过胃上皮细胞中精胺氧化酶(SMO)的聚胺精胺氧化作用[14]，在CagA诱导细胞凋亡和DNA损伤中起重要作用。例如，在HP感染的沙鼠和小鼠模型中，DNA损伤需要CagA参与，目前仅存在于SMO表达的上皮细胞中，抑制剂或siRNA介导的SMO基因敲除试验能阻止胃上皮细胞中CagA诱导的凋亡和DNA损伤。可见，HP诱导的氧化应激和DNA损伤也是胃癌发生过程的重要步骤。

2.7 p53在HP感染诱导胃炎和胃癌中的作用 p53是主要的肿瘤抑制物基因，与肝癌和胃癌等多种实体瘤的发展相关，HP可通过突变和非突变机制调控p53的表达。通过突变导致p53失活占胃癌的40%，其在HP感染CagA阳性菌株的个体中尤为常见。HP能够有效地改变体内p53双峰水平。蒙古沙土鼠模型中，HP感染后4～6 h，诱导胃黏膜中p53急性累积，随后几周相对降低，然后出现第2个峰值，动力学改变可能依赖于HP诱导p53的下调及胞内自身防卫间平衡。致癌基因的异常活化、DNA损伤和HP感染引起的高水平炎性反应可能启动细胞固有保护机制，上调p53表达。与此同时，HP可以激活丝氨酸/苏氨酸激酶Akt，然后激活泛素连接酶，从而导致泛素化和蛋白酶体p53的降解。此外，CagA会以依赖ASPP2的方式降低p53活性，p53表达降低与受损细胞凋亡机制相关，胃上皮细胞存活的增加会导致持续DNA损伤。

HP诱导p53功能障碍可能是由于异构体特异性的存在。△133p53是人类p53肿瘤抑制基因主要同工型，该同工型在多种肿瘤中表达均有所升高[15]。CagPAI会上调△133p53和△160p53[16]，上述亚型会增加NF-κB转录，上调NF-κB靶基因(即促炎细胞因子)和抗凋亡Bcl-2家族蛋白的表达，抑制p53转录活性，从而增加HP感染导致的上皮细胞存活。

2.8 HP诱导胃癌表观遗传学变化 重要肿瘤抑制基因的遗传和表观遗传学变化是炎性反应介导癌症的重要机制。表观遗传变异的常见形式包括甲基化、点突变、缺失、基因重复及重组，上述常见表观遗传学变化中甲基化作用通常发生在胞嘧啶-鸟嘌呤二核苷酸富集区(CpG岛)，基因启动子可能是基因沉默的最常见形式，从而诱导癌症发生。若干种机制被用于解释癌变中启动子的异常甲基化，例如DNA甲基转移酶的过表达和DNA甲基化活性的降低[17]。

HP感染诱发胃癌是炎性反应相关恶性肿瘤的典例。HP诱发慢性胃炎和癌变发生过程中，启动子甲基化是常见肿瘤抑制基因的常见表观遗传学变化。例如，HP感染诱导O6-甲基鸟嘌呤DNA甲基转移酶(MGMT)发生甲基化(而MGMT是一种用于修复O6-甲基鸟嘌呤的蛋白，可防止DNA复制中发生转换型突变)，降低MGMT水平，增加胃上皮组织突变。异常甲基化导致的沉默也会发生在其他数个肿瘤抑制基因中，如三叶因子家族2、E-钙黏蛋白、p16、错配修复基因(hMLH1)叉头框及RUNX3[18]，增加胃癌的发生风险。

近年来，miRNAs作为一类小分子非编码RNAs[19]，与转录后调控相关，在HP诱发胃癌过程中得以复制。Hayashi等[20]研究显示，CagA通过let-7(组蛋白和DNA甲基化显著降低胃癌发生过程中的一种典型miRNA )的表达，激活胃黏膜中Ras通路。这不仅揭示了HP诱发胃癌的一种新作用机制，同时为HP相关胃癌的防治和治疗提供了潜在治疗靶点。

HP如何诱导上述肿瘤抑制基因发生DNA甲基化的机制仍不清楚，为此某些学者也提出了若干假设。部分学者认为，HP可调控多种DNA甲基转移酶和T4SS，T4SS通过注入其自身的DNA甲基转移酶，直接诱导上皮细胞基因发生甲基化。在沙土鼠的研究中发现，HP感染胃黏膜小鼠的DNA甲基化由HP诱发的炎性反应引起，而非HP本身。

2.9 其他因素 除了上述讨论的机制，宿主和环境因素也会影响到HP诱导胃癌发生和发展过程。肥胖是超过20种不同类型癌症(包括胆囊癌、肝癌和胃癌等)的重要风险因子[21]，临床流行病学研究显示代谢综合征和肥胖患者HP感染发生率会增加。Buzas[22]研究揭示，HP感染和胰岛素抵抗密切相关。1项日本研究中发现，高血糖症是HP诱导胃癌发生的共同风险因子[23]，当血红蛋白A1c水平超过6.0%并伴随HP感染时，胃癌发生率显著增加。代谢综合征在HP诱发癌症中起协同作用。

宿主方面，环境因素可能也是HP诱导胃癌发生的因素。Gaddy等[24]研究证实，高盐饮食会刺激HP感染人群CagA的表达。

3 小 结

综上所述，HP感染是导致慢性胃炎、胃癌发生发展的重要因素。HP感染诱发慢性炎性反应和癌前病变等各种因素(包括细菌因素、宿主因素和环境因素)相互影响，形成1个复杂网络，炎性反应和损伤修复细胞的增殖、凋亡，某些表观遗传修饰可能导致肿瘤抑制基因的发生，上述变化最终导致慢性炎性反应及相关肿瘤的发生。充分认识HP相关炎性反应和癌前病变分子机制，将有可能为胃癌的基因治疗提供一种新的靶基因。

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安徽省高校省级自然科学研究项目(KJ2013B327)。

10.3969/j.issn.1673-4130.2016.22.027

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1673-4130(2016)22-3165-03

2016-04-02

2016-06-08)