幽门螺杆菌毒力因子及其致病机制研究进展

耿春雨，马智军，胡继科，李玉民

(兰州大学第二医院消化系肿瘤研究所，兰州730000)

幽门螺杆菌病是一种螺旋形、微厌氧、革兰阴性杆菌，是目前所知能够在人胃中生存的惟一微生物种类。幽门螺杆菌感染会引起不同的疾病结局，如慢性胃炎、胃溃疡、胃癌、黏膜相关淋巴组织肿瘤及胃外系统疾病。幽门螺杆菌株能产生多种细胞毒素和毒力因子，如血型抗原结合黏附因子(Bab A)、细胞毒素相关蛋白(Cag A)、空泡细胞毒素(Vac A)、上皮接触毒性蛋白(Ice A)、前炎症外膜蛋白(Oip A)、十二指肠溃疡诱导因子(Dup A)、尿素酶、黏液酶、脂多糖、脂酶、磷脂酶A、溶血素等，新的毒力因子仍不断被发现。幽门螺杆菌毒力因子在其致病过程中起重要作用，但不同的毒力因子在幽门螺杆菌致病过程所起的作用不同，导致的疾病也不同。目前对幽门螺杆菌感染结局的研究主要指向Bab A、Cag A、Vac A、Ice A、Oip A、Dup A这几种毒力因子。现就幽门螺杆菌毒力因子及其致病机制的相关研究综述如下。

1 Bab A及其致病机制

幽门螺杆菌能定植黏附于人胃黏膜表面，免于被排出体外，是其定居、生存及致病的必要条件。文献报道的幽门螺杆菌黏附素较多，如Bab A、Sab A[依附相关的脂蛋白A和B(AlpA/B)]、Oip A、Hop Z，Bab A是迄今为止惟一明确受体的幽门螺杆菌黏附素[1，2]，其同源基因有Bab B和Bab C，但均鲜见报道。Bab A能够通过与胃上皮细胞表面的血型抗原Lewis b结合而介导幽门螺杆菌与胃上皮细胞黏附。Bab A-Leb的相互作用可触发炎症因子、促肿瘤细胞因子产生。研究[3]发现，Bab A低水平表达的菌株可能与更多的黏膜炎症和严重的临床结果有关。嵌合Bab B/A的形成可导致非Leb结合菌株重新获得Leb结合活性[4]。世界各地的学者报告了不同比例的嵌合体，Bab A/B是最常见的类型[5]。据有关报道，胃上皮细胞中Bab A介导的连接可能会增强Cag A的易位和加重炎症反应[6]。此外，三阳性(Bab A、Cag A、vac A阳性)幽门螺杆菌表现出更大的定植密度，胃炎症反应加重，与CagA和(或)vacAs1阳性的菌株相比，患者肠上皮化生的发生率更高。Bab A黏附素的表达已被证实可以增强Cag-PAI依赖的幽门螺杆菌致病性。

2 Cag A及其致病机制

Cag A蛋白是幽门螺杆菌最重要的毒力因子，由Cag毒力岛(PAI)编码，Cag A基因位于其C末端，分为Ⅰ型和Ⅱ型。Ⅰ型幽门螺杆菌PAI岛编码Cag A蛋白和Ⅳ型分泌系统，Ⅱ型幽门螺杆菌PAI岛因其自身编码区不完整，并不能编码Cag A蛋白。Ⅰ型幽门螺杆菌体外及体内毒性及致病性远高于Ⅱ型幽门螺杆菌。位于Cag A蛋白羧基端(C-)EPIYA序列(Glu-Pro-Ile-Tyr-Ala motifs)能特异性连接SHP-2，使Cag A磷酸化，这是细菌进入细胞后产生毒性的必要条件。Cag-PAI可增强幽门螺杆菌的转移能力并引发宿主细胞释放前炎性细胞因子而致病[7]。细菌代谢前体脂多糖(LPS)合成后，通过Cag-PAI Ⅳ型分泌系统交付给宿主细胞，激活与TNF相互作用的蛋白质，此过程独立于幽门螺杆菌驱动的炎症感染通路之前，有助于后续炎症通路的激活。因此，幽门螺杆菌可调控DNA、蛋白质表达，通过上述通路将Cag A蛋白传递到宿主细胞的靶位点，从而致病[8]。幽门螺杆菌可通过p38MAPK通路，利用Cag-PAI Ⅳ型分泌系统和肽聚糖(PG)上调B7-H1在胃上皮细胞中的表达水平，促进单核细胞凋亡，这对幽门螺杆菌持久感染宿主起着重要作用[9]。而且，Cag A阳性的幽门螺杆菌可快速诱导细胞肌动蛋白聚合，引起细胞骨架重排，有利于其他分泌蛋白如Vac A以内吞方式进入细胞。细胞骨架的变化还可以引起宿主细胞变性乃至移行，有利于幽门螺杆菌对宿主细胞的黏附及在胃部微环境中生存。

EPIYA序列可分为A、B、C、D四种片段，根据片段的不同可将幽门螺杆菌分为东亚型(Cag A阳性)和西方型(Cag A阴性)。体外实验表明，东亚型Cag A与SHP-2结合活性更高，能合成更多毒力蛋白，更易导致细胞出现“蜂鸟”表型[10]；表达东方型(Cag A-ABDD)的小鼠比表达西方型(Cag A-ABCCC)的小鼠恶性肿瘤发生率更高[11]。

3 Vac A及其致病机制

Vac A是幽门螺杆菌重要的毒力因子之一，所有的幽门螺杆菌菌株均含有Vac A基因，但只有40%～50%的幽门螺杆菌表达有空泡毒性的Vac A蛋白[12]，后者通过诱发靶细胞溶酶体及内质网损伤，导致靶细胞中明显空泡的形成。Vac A基因包含至少两个可变区域，是信号肽(s)区域和中间(m)区域。s区域有两个子类型s1和s2，而m区域有m1和m2[13]。m1型和m2型均对细胞有空泡毒作用，由于受体不同具体表现不同。产生细胞毒素含量最高的是Vac A s1m1等位基因，其次是Vac A s1m2。关于Vac A的致病机制主要有以下几种推论：①Vac A可松弛组织细胞之间的紧密连接，削弱胃黏膜屏障；②Vac A抑制B细胞的抗原呈递作用，下调IL-2转录，减弱T细胞增殖与活化，削弱宿主免疫反应，延长毒性感染；③Vac A能够干扰细胞表皮生长因子介导的细胞信号转导通路，损坏上皮细胞的正常细胞骨架，对胃黏膜造成直接伤害并影响后者正常的修复和分化。

4 Ice A及其致病机制

Ice A基因也是幽门螺杆菌基因组中潜在的毒力因子。当幽门螺杆菌与黏膜上皮细胞接触后，可诱导菌株的Ice A表达上调。完整的Ice A基因全长约684 bp，是一种NlaIIIR样限制性核酸内切酶，能特异性作用于DNA链上的CATG序列。Ice A分为Ice A1和Ice A2，但Ice A2不能编码有功能的蛋白质，属于无功能基因。研究发现，Ice A1阳性菌株不直接参与细胞损伤的病理过程，而是通过胃黏膜上皮内中性粒细胞浸润，增高IL-8浓度，导致黏膜炎症加重及消化性溃疡病的发生。最近的一项关于伊朗人群的研究[14]显示，Ice A1可能与胃癌发展关系更为密切，而不是消化性溃疡。与不表达Ice A1的菌株相比，表达Ice A1的菌株中Cag A基因阳性表达率更高，这或许可以解释Ice A1与一些严重疾病的关系[15]。

5 Oip A及其致病机制

Oip A是幽门螺杆菌感染过程中的一种较强的致病因子，与十二指肠溃疡和胃癌有关。Oip A基因存在两种状态即功能态和非功能态，其中功能态Oip A基因与幽门螺杆菌感染后的临床症状、细菌定植密度、中性粒细胞浸润及黏膜IL-8高表达密切相关[16]。Oip A能影响细胞内信号转导，调节信号通路功能。Oip A蛋白可诱导胃上皮细胞促炎信号产生和IL-8分泌，还可引起中性粒细胞浸润，活化磷酸核糖焦磷酸激酶，重新组织细胞骨架和抑制树突状细胞[15～17]。OipA可通过内在途径触发宿主胃黏膜细胞凋亡[18]。幽门螺杆菌的定植能力和定植密度与OipA、Hop Z、Hop O、Hop P的开关状态有关。与基因全部开放状态相比，当有两个或两个以上基因处于关闭状态时，幽门螺杆菌的定植率显著下降。同时，Oip A基因突变的菌株感染后胃黏膜炎症反应较未突变的菌株轻[19]。进一步研究发现，Oip A及Cag A的开放状态与Bab A2具有协同作用，这几个基因共表达菌株感染者肠化生风险大大增加[20]。

6 Dup A及其致病机制

Zhang等[21]研究认为，Dup A可导致十二指肠溃疡，但在一定程度上可抑制胃癌和胃溃疡的发生。Amchchi等[22]研究表明，在北印度人群，Dup A与十二指肠溃疡密切相关，可作为其特异性标志。Hussein等[23]分析认为Dup A阳性的幽门螺杆菌株感染与消化性溃疡相关，但未发现胃癌与该基因的关系。研究[24]表明，当Dup A基因与周围的Vir B基因均存在并形成完整的结构单位时，Dup A才可发挥作用。Jung等[25]发现，Vir B8、Vir B9、Vir B10可形成穿膜通道，构成转运系统的结构基础；Vir B4、Vir B11、vir D4编码具有ATP酶活性的蛋白，为分泌系统提供能量。完整型Dup A基因簇在核靶向信号的传递与细胞获得性DNA的人核转移中也发挥作用。还有研究发现高水平的IL-8有助于Dup A基因的表达，IL-8的表达与Dup A表达阳性的幽门螺杆菌量呈正相关[25]。Dup A可激活p53基因，抑制肿瘤细胞增殖；也有研究表明Dup A的缺失可激活Ets-1/PEA3基因，此基因参与肿瘤血管生成及肿瘤细胞增殖。有学者发现，Dup A阳性的幽门螺杆菌株感染的胃黏膜上皮淋巴滤泡数量较少，Dup A可通过抑制淋巴滤泡的形成，减缓慢性胃炎组织学改变，抑制胃癌的进展[26]。

以上几种基因及其编码蛋白并非幽门螺杆菌致病的全部因素。幽门螺杆菌致病的更多因素尚需进一步研究探索。通过对幽门螺杆菌毒力因子的研究，有助于预测毒力因子和免疫基因，了解新发现蛋白质的功能和结构，从而有利于靶向治疗新药和疫苗的研发，更好地防治幽门螺杆菌感染。

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