中性粒细胞浸润在幽门螺杆菌感染相关疾病中作用的研究进展

司小北 石岩岩 丁士刚

北京大学第三医院消化科1(100191) 北京大学第三医院临床流行病学研究中心2 北京积水潭医院消化内科3

幽门螺杆菌(Helicobacterpylori, Hp)是一类广泛定植于胃黏膜的微需氧革兰阴性杆菌。Hp定植已被公认与慢性胃炎、消化性溃疡、胃癌等疾病相关[1]。在Hp感染早期，中性粒细胞聚集、浸润于感染的胃黏膜组织，并在随后的急、慢性黏膜炎症反应中发挥免疫保护和炎症损伤的双重作用[2-4]。本文就中性粒细胞浸润在Hp感染相关疾病中作用的研究进展作一综述。

一、Hp感染诱导中性粒细胞浸润的趋化作用

Hp定植后，其自身表达的尿素酶(Helicobacterpyloriurease, HPU)、中性粒细胞激活蛋白(neutrophil-activating protein, NAP)、外膜蛋白(outer membrane protein, OMP)、细胞毒素相关基因A蛋白(cytotoxin-associated gene A, CagA)、空泡细胞毒素A(vacuolating cytotoxin A, VacA)以及Hp核黄素代谢途径产物等多种蛋白可作为抗原，介导中性粒细胞趋化。此后，中性粒细胞浸润胃黏膜，通过分泌细胞因子，释放活性氧(reactive oxygen species， ROS)、髓过氧化物酶(myeloperoxidase， MPO)等分子发挥黏膜免疫作用。

1. Hp的NAP与中性粒细胞浸润：NAP具有介导中性粒细胞趋化、释放ROS的作用[5]。NAP首先通过细胞内途径穿越胃上皮细胞到达上皮组织内部，随后在ERK1/2和p38 MAPK通路的参与下，诱导中性粒细胞表面的β2整合素转化为具有高亲和性配体功能的构象并上调其表达，高亲和力构象的整合素在中性粒细胞趋化过程中发挥重要作用[6]。

2. Hp的CagA、VacA与中性粒细胞浸润：CagA蛋白通过Cag致病岛编码的Ⅳ型分泌系统分泌进入胃上皮细胞。随后，CagA先后在非受体酪氨酸激酶Src和Abl的作用下发生酪氨酸磷酸化，激活p38 MAPK、NF-κB通路，刺激上皮细胞持续分泌白细胞介素(IL)-8；在IL-8的作用下，中性粒细胞浸润于胃黏膜炎症部位[7-9]。上述过程中有多种因子参与并发挥调控作用。CagA可通过上调骨桥蛋白表达进一步促进上皮细胞分泌IL-8[10]；蛋白激酶CK2可能参与NF-κB通路的调控，促进NF-κB激活和IL-8表达[11]；胃黏膜组织释放的肝癌衍生生长因子(hepatoma-derived growth factor, HDGF)可协助增强中性粒细胞的趋化性，同时诱导并放大肿瘤坏死因子(TNF)-α/环氧合酶(COX)-2炎症反应通路，加重黏膜组织的炎症损伤[12]。

与CagA相似，VacA亦可作为抗原激活胃上皮细胞和巨噬细胞释放IL-8，进而诱导中性粒细胞浸润。ERK1/2、p38 MAPK通路亦被证实参与了这一过程[7]。

3. Hp的HPU与中性粒细胞浸润：Hp定植后，HPU首先干扰胃上皮组织血管内皮钙黏蛋白(VE-cadherin)黏附连接的屏障功能，易化Hp的侵袭作用。随着Hp侵袭的加剧，HPU侵及微血管内皮，刺激内皮细胞向促炎状态转化，并导致氧化还原代谢异常，上调黏附分子E-选择素(E-selectin)和细胞间黏附分子-1(ICAM-1)表达。上述黏附分子可促进白三烯在血管内皮的黏附，进而诱导中性粒细胞趋化[3]。

体外研究发现，被HPU激活的中性粒细胞中Bcl-2基因家族具有促凋亡作用的Bad基因表达水平降低，具有抑制凋亡作用的Bcl-xL基因表达水平增高[13]。

4. 黏膜相关恒定T细胞(mucosal-associated invariant T cells, MAIT)、核黄素代谢途径产物与中性粒细胞浸润：MAIT是一群进化保守的T细胞，通过识别微生物核黄素合成通路代谢产物发挥免疫作用，具有固有免疫和适应性免疫的双重特征[14]。Hp中存在的核黄素代谢途径产物可被呈递、识别,进而激活MAIT[15-16]。2018年发表的D’Souza等[16]的研究首次证实，经该途径激活的MAIT可引起中性粒细胞、巨噬细胞、树突细胞、嗜酸性粒细胞以及非MAIT细胞聚集浸润，参与Hp相关萎缩性胃炎的发生。由于MAIT与细胞毒性T细胞(Tc)1/Tc17表型相似，推测其可能通过合成、分泌干扰素(IFN)-γ等细胞因子发挥趋化作用。

5. Hp的OMP与中性粒细胞浸润：OMP是一类表达于Hp表面的膜蛋白家族。近年来，炎性外膜蛋白 A(outer inflammatory protein A, OipA)、血型抗原结合黏附素(blood group antigen-binding adhesin, BabA)、唾液酸结合黏附素(sialic acid-binding adhesin，SabA)以及Hp外膜蛋白B(HomB)等多种OMPs的免疫功能已得到初步确认，被认为与Hp的黏附定植、毒力因子表达、诱导持续感染等作用有关[17]。黏附素AlpAB[18]、OipA[19]可能通过激活MAPKs、AP-1、NF-κB等信号通路诱导胃上皮细胞释放IL-8，推测两者参与了中性粒细胞的趋化。2015年发表的Shan等[20]的研究发现，外膜蛋白18(Omp18)同样可能与中性粒细胞浸润相关。体内实验显示，Omp18可上调小鼠胃黏膜组织巨噬细胞炎性蛋白2(macrophage inflammatory protein-2， MIP-2)表达，促进中性粒细胞浸润；体外实验显示，Omp18+Hp菌株可促进胃癌细胞株AGS的IL-8表达，诱导中性粒细胞趋化。

二、Hp感染与中性粒细胞分化

2017年发表的Whitmore等[21]开展的体外研究将Hp与人中性粒细胞共培养，结果显示中性粒细胞出现了核分叶增多以及CD62L-、CD16+、CD11b+、CD66b+、CD63+的特征性表型，核分叶数量以及CD11b、CD66b、 CD63阳性表达率较对照组(非共培养干预中性粒细胞)显著增高。由于上述表型的中性粒细胞与肿瘤相关中性粒细胞(tumor-associated neutrophils, TANs)表型相近，且具有类似的释放ROS、分泌某些细胞因子(包括MIP-1、IL-6、IL-8、CXCL1、IL-1b等)等作用，因而推测其同样具有肿瘤抑制作用。由此，作者首次提出了Hp感染状态下“中性粒细胞表型可塑性(neutrophil phenotypic plasticity)”假说，推测Hp具有促进中性粒细胞分化为特殊表型的作用。

2019年发表的Liu等[22]的研究发现，Hp CagA可通过Src/ERK信号通路和JAK/STAT3信号通路下调胃上皮细胞的组织蛋白酶C(cathepsin C, CtsC)表达，此作用可导致中性粒细胞活化减少，进而影响机体对Hp的免疫清除。经CtsC蛋白诱导浸润的中性粒细胞CD11b表达增高，CD62L表达降低，与Whitmore等[21]的研究结果一致，亦为“中性粒细胞表型可塑性”假说提供了一种可能的解释。

三、中性粒细胞浸润在Hp宿主免疫反应中的作用

1. 中性粒细胞的再趋化作用：中性粒细胞浸润胃黏膜后可分泌MIP-1、IL-6、IL-8、CXCL1、IL-1b等多种细胞因子，进一步诱导中性粒细胞、单核细胞、树突细胞、淋巴细胞等炎性细胞浸润[21]。这一再趋化作用加强了中性粒细胞主导的黏膜固有免疫反应，亦参与了宿主细胞-体液免疫的诱导和调控过程。

2. ROS的分泌：中性粒细胞是细胞外ROS的主要来源[23]。首先，NAP与百日咳毒素敏感G蛋白耦联受体特异性结合，随后激活PI3K、Src家族酪氨酸激酶、ERK1/2和p38 MAPK，导致细胞内钙离子水平升高，最终使还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶(NADPH oxidase, NOX)在细胞质内亚基磷酸化，释放ROS。此外，Uberti等[13]的研究证实HPU亦可刺激中性粒细胞产生ROS，但具体机制尚需进一步探索。

ROS的释放一方面可进一步上调黏附分子和趋化因子表达，引起细胞骨架重排、细胞间隙产生和炎性细胞迁移，加剧炎症反应[24]；另一方面，ROS还可导致DNA损伤，发挥致癌作用[25]。

3. MPO的分泌：MPO具有催化产生超氧阴离子和次氯酸的作用，是反映中性粒细胞浸润数量的标志物之一[26]。NAP在诱导中性粒细胞浸润的同时，亦可刺激中性粒细胞脱颗粒分泌MPO[27]。MPO可催化多种具有细胞毒性的氧化剂合成，其释放增加可进一步加重胃黏膜损伤[27]。有研究发现MPO可能与消化性溃疡的发生直接相关，且其在组织中的表达活性与溃疡严重程度相关[28]。

四、中性粒细胞浸润在Hp相关胃黏膜疾病临床诊治中的应用

1. 中性粒细胞浸润对Hp感染的诊断预测价值：Hp感染常伴随活动性炎症，而中性粒细胞浸润可提示炎症活动性的严重程度[29]。基于上述理论，近年来多项研究评价了中性粒细胞浸润对Hp感染的诊断预测价值。程正位等[30]和徐小青等[31]通过观察、记录消化不良症状人群中Hp感染者与非感染者胃黏膜组织病理学中性粒细胞浸润的阳性率，评估胃黏膜组织中性粒细胞浸润与Hp感染的相关性，两项研究敏感性(Hp感染者中检出中性粒细胞浸润患者的比例)、特异性(非Hp感染患者中未见中性粒细胞浸润患者的比例)分别为0.92、0.84和0.89、0.85；进一步的分析显示，在胃黏膜中-重度中性粒细胞浸润(悉尼分级2～3级)的患者中，Hp感染阳性率显著高于轻度中性粒细胞浸润(悉尼分级1级)的患者，差异有统计学意义，提示中性粒细胞浸润程度与Hp感染相关，可用于Hp感染的预测。

2. 基于中性粒细胞浸润的药物治疗：中性粒细胞浸润难以有效清除Hp，且可能介导严重的胃黏膜炎症损伤，因此，抑制中性粒细胞浸润可能成为未来治疗Hp相关胃黏膜疾病的备选方案之一。2019年发表的Ren等[32]开展的动物实验研究发现，中草药广藿香的主要活性成分广藿香醇(patchouli alcohol, PA)可通过抑制Hp的NAP和SabA表达、降低TNF-α和IL-8水平、抑制ROS产生等途径，抑制Hp感染引起的中性粒细胞聚集和激活，改善胃黏膜炎症。该研究结果可能为中药广藿香及其活性成分在Hp感染相关疾病治疗中的应用提供了新的依据，但相应药物在抑制中性粒细胞主导的炎症反应的同时是否会影响Hp根除治疗效果，仍需进一步开展临床研究加以探索。

黄连木分泌的香脂(chios mastic gum, CMG)是另一种可能具有潜在治疗Hp感染相关疾病作用的物质。CMG提取物阿拉伯半乳聚糖蛋白(arabinogalactan protein, AGP)可能具有抑制NAP诱导的中性粒细胞激活和ROS释放的作用，此作用可能与AGP与NAP受体结合，竞争性抑制NAP对宿主的抗原刺激有关[33]。

此外，研究[34-35]发现胃黏膜保护剂瑞巴派特在治疗Hp感染相关胃炎的过程中可促进中性粒细胞浸润的消退，推测此效应可能与抑制和清除体内自由基、刺激内源性前列腺素E2(PEG2)释放等抗炎作用有关。

五、结语和展望

早在人类发现Hp之初，中性粒细胞浸润在Hp感染相关疾病中的作用即已引起学界的广泛关注。尽管这一领域的研究延续至今，但相关机制远未得到清晰阐释，尤其是“中性粒细胞表型可塑性”假说的提出，使得问题更加扑朔迷离。中性粒细胞究竟是兼具免疫保护和炎症损伤作用的 “双刃剑”，抑或是分别发挥上述作用的不同亚群的集合？其发挥免疫作用的影响因素有哪些？能否通过免疫学方法增强中性粒细胞的保护作用、同时抑制其损伤作用？或许上述问题的答案里隐含着治疗Hp感染相关疾病的新方向。