幽门螺杆菌与炎性肠病相关性及其可能机制的研究进展

冯 媛，姜 炅，刘 欣

(西安交通大学第二附属医院消化内科，西安 710004)

炎性肠病(inflammatory bowel disease,IBD)主要包括溃疡性结肠炎(ulcerative colitis,UC)和克罗恩病(Crohn′s disease,CD)，是一种慢性非特异性的肠道炎症性疾病，具有易复发、可癌变、好发于青壮年等特点,且发病呈逐年增长趋势，已成为全球范围内的健康负担[1]。目前其病因及发病机制尚不十分明确，普遍认为是遗传易感性、免疫、肠道微生物及环境等多种因素共同作用的结果[2]，其中肠道微生物发挥着至关重要的作用[3]。

幽门螺杆菌(Helicobacter pylori,Hp)是一种革兰阴性微需氧菌，呈螺旋状，有鞭毛。据流行病学统计，北欧和北美的感染率约为1/3，而欧洲南部、东欧、南美洲和亚洲超过1/2[4]。目前公认Hp主要定植于胃内,与慢性胃炎、消化道溃疡及肿瘤密切相关。可借助尿素酶、空泡形成细胞毒素A、细胞毒素相关基因A(cytotoxin-associated gene A,CagA)、脂多糖等致病因子损害宿主组织。随着近些年对Hp研究的不断深入，已经发现Hp与多种自身免疫性疾病(如系统性红斑狼疮、巨细胞性动脉炎、系统性硬皮病、原发性胆汁性肝硬化等)密切相关[5]，而且已证实Hp感染与哮喘、过敏和胃食管反流病呈负相关。主要机制包括T辅助细胞(helper T cell,Th)1/Th2免疫调节、调节性T细胞(regulatory T cell,Treg)增多等[6-7]。

鉴于IBD致病因素既涉及肠道微生物，又涉及免疫，因此，Hp与IBD的相关性以及产生相关性的机制得到学界的高度关注，该方面的研究也成为近年热点。目前已通过聚合酶链反应在肠黏膜及粪便中检测到Hp DNA的存在[8-9]。但是，对于Hp感染与IBD发病相关性的研究结果尚不十分一致。现就Hp感染与IBD发病的相关性及其潜在机制进行综述，以期对IBD有更加深入的认识，更好地指导临床工作。

1 Hp感染与IBD

1.1Hp感染与IBD发病无关 部分研究表明Hp感染与IBD发病不相关。Bell等[10]提取了30例IBD患者的结肠黏膜组织，基因扩增后发现螺杆菌属基因杂交均阴性。也有研究通过检测110例IBD患者和100例健康对照者血清中Hp的IgG抗体，发现IBD组Hp IgG的阳性率基本接近对照组(45%比52%)[11]。Pellicano等[12]使用13C尿素呼气试验检测20例首次确诊、未曾用抗生素的IBD患者及29例特发性便秘患者Hp感染情况，发现IBD患者中Hp的感染率与对照组比较差异无统计学意义(P=0.2)。Zhang等[13]通过聚合酶链反应检测IBD患者和对照组结肠黏膜组织中的Hp16s rDNA也得出相同结论。

1.2Hp感染与IBD发病呈正相关 亦有研究表明Hp感染与IBD发病呈正相关。Man等[9]通过检测Hp DNA发现29例CD患儿Hp阳性率远高于11例无症状健康儿童(59%比9%)。Kori等[14]也发现IBD患儿中Hp的感染率更高。另有研究发现在常规治疗的基础上根除Hp会使促炎症细胞因子下降更明显，炎症抑制更佳，间接证明了Hp能增强UC的炎症反应，与UC发病呈正相关[15]。

1.3Hp感染与IBD发病呈负相关关系 丹麦的一项历史性队列研究[16]证实Hp阳性人群的CD患病率低于Hp阴性人群(OR=0.36，95%CI0.17～0.75)，且在随后6年的随访中CD发病率也同样低于Hp阴性人群(RR=0.59，95%CI0.36～0.96)，可见Hp感染可能是CD发展的保护性因素。除了丹麦地区外，针对其他地区的一些研究也得出相同结论。有研究分析了10个欧洲国家、日本、美国和澳大利亚的19份CD流行率研究资料、22份CD发病率研究资料以及Hp流行率研究资料，发现CD的患病率和发病率均与Hp感染呈负相关[17]。另有研究通过纳入159例IBD患者和1 209例非IBD患者对Hp相关性胃炎与IBD的关系进行研究，发现IBD组Hp相关性胃炎的患病率低于对照组(3.8%比13.2%),且Hp阴性的胃炎患者中患IBD者是Hp阳性胃炎患者的3.3倍，间接证实Hp感染与IBD呈负相关[18]。Basturk等[19]的一项研究也得出相同结论。国外的一项Meta分析通过检索2014年9月之前发表的文献，纳入了33项研究(4 400例IBD和4 763例对照，对照中包括1 274例健康人和3 489例非IBD患者)，也证明了Hp感染可能是IBD发展的保护性因素[20]。

周璐棉等[21]收集了58例初发型UC患者作为病例组，选择同期就诊的80例有消化道症状且肠镜检查无器质性病变的患者作为对照组，分析结果显示Hp感染与UC呈负相关，且随着UC病变程度的加重或者病变范围的增大，Hp感染率均呈下降趋势，但差异均无统计学意义。而胡爱艳[22]研究也进行了组间比较，结果却显示病变范围局限于直肠的患者Hp感染率高于病变位于广泛结肠的患者，临床缓解组、轻度活动组Hp感染率均高于重度活动组，但在病变范围相近者或病情活动程度相近者Hp感染率差异无统计学意义。说明Hp感染可能是UC的保护因素。以229例CD患者作为试验组，248例非消化系统疾病人群作为对照组的研究[23]也发现CD患者Hp的感染率明显低于对照组(27.1%比47.9%)，且亚组分析显示随着CD病变程度的加重或者病变范围的增大，Hp感染率均呈下降趋势。也有研究对UC与CD之间Hp感染率进行比较，结果显示UC与CD患者Hp感染率比较差异无统计学意义[24]。Wu等[25]通过一项纳入1 299例IBD患者和1 817例对照的Meta分析也证实IBD患者Hp感染率低于对照组(24.9%比48.3%，P<0.001),说明了亚洲人群中IBD患者的Hp感染率低于非IBD患者，最新的一项Meta分析也说明Hp感染可能对IBD发展起到保护作用[26]。

除此之外，动物实验也提示了Hp与IBD发病呈负相关。如有实验表明与单纯TNBS组相比，TNBS+NCTC 11639(Hp)组小鼠结肠壁明显增厚，炎症程度明显减轻，黏膜溃疡减少。证实Hp可以减轻TNBS引起的结肠炎的严重程度[27]。同时，流行病学资料提示经济条件好、发达国家Hp感染率低，IBD却更流行。在Hp流行的地区开始进行抗Hp治疗消化性溃疡后,IBD的发病率却呈稳步增长趋势[1]，也间接说明Hp与IBD呈负相关。

2 Hp感染与IBD相关性产生机制

2.1Hp感染与IBD正相关关系的产生机制 Hp感染与IBD的正相关关系主要有以下几方面解释：①Hp感染后通过尿素酶及细胞毒素的作用直接损伤回肠或结肠黏膜[28]；②Hp通过激活黏膜相关淋巴组织引起炎症发生并促进发展,Duchmann等[29]研究证实细菌特异性T细胞克隆可以加重IBD患者肠道黏膜的炎症；③Hp致小鼠血小板活化、聚集，导致胃及肠道上皮中微血栓形成，进一步加重梗死及溃疡[30]；④Hp的脂多糖通过上调诱导型一氧化氮合酶的表达，使一氧化氮释放增加，干扰小肠细胞DNA的修复引起IBD[31]；⑤高内皮小静脉样血管上外周淋巴结区素引起T细胞募集在UC发病机制中发挥部分作用[32]。

2.2Hp感染与IBD负相关关系产生机制

2.2.1基因作用 研究发现CD患者ATG16L1基因的多态性、核苷酸结合寡聚化结构域蛋白2缺陷或移码突变、Xbp1缺失将影响潘氏细胞抗菌肽，特别是α-防御素的产生和分泌，导致患者对Hp的易感性增加[33-36]。Hp基因组独特的免疫调节序列5′-TTTAGGG能通过Toll样受体(Toll-like receptor,TLR)9信号通路积极抑制树突状细胞(dendritic cell,DC)产生白细胞介素(interleukin,IL)-12和干扰素(interferon,IFN)-1，进而发挥抗炎作用[37]。同时Hp DNA可以增高免疫调节序列与免疫刺激序列的比值，抑制小鼠骨髓来源的DC产生IL-12，进而抑制早期Th细胞向Th1分化，减轻炎症反应。Hp DNA也能抑制大肠埃希菌DNA所引起IFN-1和IL-12的产生,间接减轻肠道炎症。除此之外，Hp DNA还可使DC重新转化为致耐受性DC，致耐受性DC可使幼稚T细胞转化成Treg，Treg可通过表达转化生长因子(transforming growth factor,TGF)-β、IL-10发挥抑制自身免疫反应及超敏T细胞反应的作用，进而介导外周免疫耐受[38-39]。

2.2.2环境作用 卫生环境的改善，生活水平的提高，增加了IBD发生的风险。有Meta分析显示，居住在城市环境中，UC患病的风险增加了1.2倍，CD增加了1.4倍[40]，这也验证了作为IBD的发病潜在机制之一的“卫生假说”。有证据显示卫生水平较高会减少人们接触无害微生物的机会，降低DC的成熟和T细胞调节系统的功能，当接触一些抗原时便发生异常免疫应答，引起一些诸如IBD的免疫相关性疾病[41]。还有一些学者考虑这种负相关可能受社会经济发展的影响，如Triantafillidis和Gikas[42]发现2012年49岁及以下患者比2002年同年龄段患者Hp感染率低(19%比25%,P=0.487),50岁及以上患者两个年份的Hp感染率比较得出一致结论(38%比58%，P=0.23)。这也解释了发达国家IBD发病率相对高的原因。

2.2.3免疫作用

2.2.3.1使Th1/Th17向Treg方向转换 Hp感染使宿主的免疫应答从促炎性Th1/Th17反应向增加Treg方向转换,Treg增加所产生的效应对IBD具有保护作用。

Higgins等[43]实验显示，鼠沙门菌诱导的结肠炎小鼠中Hp感染者要比未感染者的结肠炎表现轻，进一步研究显示Hp与伤寒沙门菌协同感染相对于单纯伤寒沙门菌感染能抑制盲肠IL-6和IL-17 mRNA表达，引起肠系膜淋巴结产生IL-10,而IL-10由Treg细胞产生，说明Hp感染可使宿主的免疫应答向免疫耐受方向转换。另有研究比较了TNBS+NCTC 11639组小鼠与单纯TNBS组小鼠参与Th17、Th1和Th2免疫应答的多种炎症介质mRNA的表达[27]。发现，TNBS+NCTC 11639处理的小鼠结肠组织中Th17相关细胞因子(IL-23p19、IL-17A、IL-6、IL-1β、TGF-β和信号转导及转录激活因子3)的表达明显低于仅用TNBS者。同样，Th1相关细胞因子(IL-12p35、肿瘤坏死因子-α、IFN-γ和信号转导及转录激活因子1)的表达也明显低于单用TNBS的小鼠。但Th1相关细胞因子的变化明显弱于Th17相关细胞因子的变化。经流式细胞仪检测，小鼠结肠黏膜Th17细胞水平下降。

同时，也有研究证实Hp感染的个体Treg细胞的表达水平升高。半成熟DC通过IL-10、TGF-β和视黄酸的产生以及程序性死亡受体的形成，提高耐受DC的耐受性，诱导Treg细胞的表达[44]。目前，利用缺乏IL-10的自发性结肠炎的小鼠模型也已经证实了Treg细胞在IBD发病机制中的重要性。

2.2.3.2下调DC免疫分子表达 许春娣等[45]将小鼠随机分为正常组、DSS(3%葡聚糖硫酸钠)组、Hp感染DSS模型组,结果显示相对于DSS组,免疫组织化学结果显示Hp感染DSS组树突细胞特异性细胞间黏附分子-3-结合非整合素分子(dendritic cell-specific intercellular adhesion molecule-3-grabbing nonintegrin，DC-SIGN)表达下调；流式细胞术也显示Hp感染的IBD小鼠模型组上皮细胞DC-SIGN、CD86、主要组织相容性复合体Ⅱ分子表达下调；脾脏树突细胞DC-SIGN、CD80、CD86、主要组织相容性复合体Ⅱ分子的表达下调。进而表明Hp感染引起IBD小鼠模型中上皮细胞和外周血DC分子的下调,可能在IBD的发病机制中发挥保护性的作用。

2.2.3.3通过TLR-2/核苷酸结合寡聚化结构域样受体家族pyrin结构域蛋白3/胱天蛋白酶1/IL-18信号轴诱导免疫耐受 TLR主要识别脂多糖，激活核因子κB(nuclear factor kappa B,NF-κB)，活化的NF-κB进入细胞核，激活与炎症有关的多种细胞因子和趋化因子的表达。Hp表达TLR-2配体，其支配细菌与DC以及其他固有免疫细胞和适应性免疫细胞包括B细胞相互作用，驱动DC产生耐受性反应，引导对Hp抗原的Treg偏倚反应，并抑制T效应反应。另外TLR-2信号是Hp诱导产生和分泌IL-10所必需的，而IL-10具有大量的抗炎和调节作用。当缺乏TLR-2时，DC不能进行核苷酸结合寡聚化结构域样受体家族pyrin结构域蛋白3的转录激活和胱天蛋白酶1的自身蛋白水解和激活，不能处理和分泌胱天蛋白酶1依赖的细胞因子IL-1β和IL-18[46-47]。另有研究显示，Hp可以引起肠道内产生大量的由MUC2组成的黏液，缓解慢性结肠炎的临床和组织病理学特征，但NLRP3-/-、IL-18-/-以及IL-18R-/-或者缺乏下游衔接蛋白髓样分化蛋白88时，小鼠对Hp提取液的治疗无反应[48]。以上证实TLR-2核苷酸结合寡聚化结构域样受体家族pyrin结构域蛋白3/胱天蛋白酶1/IL-18信号通路对Hp诱导的免疫耐受有重要作用，提示这一途径对IBD也有保护作用。

2.2.3.4调节Th1和Th2的平衡减轻炎症反应 有研究显示TNBS+NCTC 11639处理的小鼠结肠组织中Th2相关细胞因子(IL-4、IL-5、IL-10和信号转导及转录激活因子6)的表达明显高于单用TNBS者,Th1相关细胞因子(IL-12 p35、肿瘤坏死因子-α、IFN-γ和信号转导及转录激活因子1)的表达也明显降低,流式细胞仪检测也观察到Th2水平升高[27]。根除Hp后Th2细胞因子减少，Th1细胞因子上升对IBD的发展有促进作用。也有研究显示长期Hp感染会影响Th1和Th2免疫应答之间的平衡，根除Hp后Th2型细胞因子的产生(特别是IL-4、IL-5和IL-6)减少，Th1型促炎因子增加，从而触发CD的发生[49]。

2.2.3.5上调嗅素结构域家族蛋白4(olfactomedin-4，OLFM4)的表达 OLFM4是一种糖蛋白，属于嗅素家族，在小肠、结肠和前列腺中表达较强。动物实验表明Hp感染可以通过NF-κB依赖的方式上调OLFM4的表达，而OLFM4具有负反馈效应，使Hp诱导的NF-κB活化下调。同时OLFM4通过与核苷酸寡聚结构域1/2直接相关，抑制核核苷酸结合寡聚化结构域蛋白1/2介导的NF-κB活化及随后的细胞因子和趋化因子的产生，下调抗Hp感染的免疫应答[50]。进一步研究表明OLFM4的缺失将导致肠内隐窝发生增生和炎症[51]。因此，OLFM4作为Hp特异性免疫应答的负调节因子，在IBD的黏膜防御中起重要作用。

2.2.3.6Hp CagA阳性抑制T细胞增殖 另有研究显示通过对212例CD、235例UC和257例非IBD患者进行研究，发现CagA阳性与CD呈负相关。这一效应似乎对CD具有特异性，因为在UC中未观察到这种相关性。可见CagA阳性能预防CD的发生发展，但对UC作用不明显[52]，其机制可能为CagA可通过干扰T细胞受体、IL-2信号通路抑制T细胞增殖，降低IL-2水平，进而控制炎症[53]。

2.2.4抑制其他细菌感染 Hp的脂多糖和胞壁酰二肽可刺激潘氏细胞产生和分泌α-防御素，通过自身的杀菌和诱导局部免疫反应来调节胃肠道菌群，抑制因其他致病菌引发的IBD发生[36]。同时，Hansen等[54]研究发现Hp感染者对其他抗原产生的特异性黏膜抗体反应明显提高，且可产生一些具有抗原交叉反应性的特异性抗体，对其他细菌的感染起到一定的抑制作用，如空肠弯曲菌[55]和其他致病螺杆菌[56]。Hp还可以通过产生抗Lewis X或Y抗体在胃部诱导一种类自身免疫反应，从而影响CD的进程[57]。除此之外，Hp还与一些细菌存在生态位点的竞争关系。

2.2.5抗氧化作用 IBD的发病与氧化应激有关[58-59]，过氧化氢酶是Hp的代谢产物，动物试验显示Hp过氧化氢酶可以通过分解机体细胞酶代谢过程中产生的自由氧基、降低肠黏膜炎症介质的表达来减轻大鼠UC的临床症状及肠道病理学改变[60]，避免IBD进一步发展。同时，蛋白组学分析显示Hp还可分泌一种微型过氧化氢酶[61-62]，这种酶的表达在氧化应激时会明显上调[63]，进而还原过氧化氢，发挥抗氧化作用。此外，Hp还可以恢复结肠炎大鼠结肠黏膜中谷胱甘肽过氧化物酶、超氧化物歧化酶的含量[64],间接发挥抗氧化作用。

2.2.6药物作用 针对以上研究得出的负相关结论，有些学者认为可能受既往用药的影响，如Pellicano等[12]认为Luther等[65]所做的研究中由于没有排除既往服用抗生素的患者，影响Hp的检出率，所以所得结论存在偏倚。也有研究者对药物的影响进行了分析，如Sonnenberg和Genta[66]证实IBD患者Hp感染率的检测结果受甲硝唑和环丙沙星的影响，而与柳氮磺吡啶、5-氨基水杨酸、激素、免疫抑制剂无明显关系。另有研究也得出相同的结论[16,67]。同时，另一些研究却显示氨基水杨酸制剂对Hp具有杀伤作用[48,68]。

3 小 结

目前对于Hp与IBD相关性的研究结果包括3种：不相关、正相关和负相关，其中，绝大多数研究显示Hp与IBD呈负相关，Meta分析也得出相同结论。且随着IBD病变范围的增大、严重程度的增加，Hp的感染率呈下降趋势，差异是否有统计学意义目前研究结果尚不一致。对于负相关的机制，目前主要考虑是通过基因、环境、免疫、抗氧化等多途径来实现，但确切机制仍不十分明确。因此，对于Hp与IBD的相关性及其机制仍需大样本的临床及基础研究来证实，从而加深对两者之间关系的认识，更好地指导临床工作。