幽门螺杆菌感染致冠状动脉性心脏病分子机制及治疗方法研究进展

2021-01-08王卓娜朱云清郭雪艳

陕西医学杂志 2021年9期

王卓娜，朱云清，郭雪艳

(1.陕西省人民医院消化内科，陕西西安 710068;2.延安大学医学院，陕西延安 716000)

冠状动脉性心脏病(Cardiovascular heart diseases，CHD)是以冠状动脉粥样硬化(AS)为特征的心脏病。AS被认为是一种慢性血管炎症性疾病，研究[1]表明幽门螺杆菌(Helicobacter pylori，HP)所致慢性感染和炎症反应对AS的形成有影响，并加速AS进程。Stone等[2]首次提出HP感染与CHD有一定相关性。有研究[3]提示HP感染率在CHD患者中明显高于正常对照人群。然而，也有研究[4]并未发现HP感染和CHD有相关性。鉴于CHD与HP感染的关系存在争议，Liu等[5]对HP感染与CHD之间的关系进行了荟萃分析，发现HP感染会增加急性冠脉综合征的风险。大量研究表明HP感染与CHD之间存在正相关关系，因此针对HP与CHD的研究有更加深远的意义。现对HP感染与CHD的相关分子机制和治疗方法等研究进展进行综述。

1 相关分子机制

HP感染致CHD的机制与细菌毒力和宿主易感性相关，分为直接机制和间接机制。直接机制包括有病原体细菌毒力引发细胞免疫和体液免疫导致内皮细胞受损。间接机制主要有慢性HP感染诱发的炎症反应、组织因子释放激活凝血级联反应通路、脂质代谢紊乱和同型半胱氨酸升高等导致血流动力学异常、内皮损伤和粥样硬化斑块破裂。

1.1 HP毒力因子 HP是一种复杂的嗜微氧病原体，可被大气中的氧气杀死，更易存在于缺血、缺氧的环境之中。其主要毒力因子空泡毒素相关蛋白A(VacA)对免疫系统细胞有巨大的影响，因此被称为一种免疫调节毒素。VacA与T细胞表面β2整合素结合，通过网格蛋白独立途径被内化。VacA抑制T细胞激活和增殖，导致免疫清除和终生持续感染HP[6]。HP细胞毒素相关基因A(CagA)是一种高免疫原性蛋白，可在宿主胃组织中引发炎症反应，并可影响细胞形态、极性和增殖[6]。CagA还可调节免疫细胞的活性，通过自身免疫反应、炎症反应、脂质代谢、内源性凝血途径促进AS进程[7]。临床研究[8]发现CHD合并HP感染组CagA阳性率明显高于正常对照组，并且CagA阳性率越高，冠状动脉病变累及支数越多、冠状动脉狭窄程度越严重，这是由于血管壁抗原与抗CagA之间的交叉反应性抗体诱导自身免疫反应，并通过Cag致病岛编码的Ⅳ型分泌系统进入宿主细胞，启动信号传导级联，产生炎症反应，促使HP在胃外部位直接入侵细胞并由外泌体全身递送的CagA通过其羧基末端区域与低密度脂蛋白受体(LDLR) 发生相互作用，并抑制LDLR介导的低密度脂蛋白(LDL)摄入细胞，增加血浆中的LDL，从而导致高胆固醇血症和动脉粥样硬化性心血管疾病[9-10]。此外，已证实HP感染的胃上皮T细胞衍生的外泌体CagA通过下调转录因子过氧化物酶体增殖物激活受体α及肝X受体α的表达来抑制胆固醇外排转运蛋白的转录，诱导巨噬细胞泡沫细胞形成并促进AS[11]。幽门螺杆菌还可产生尿素酶，尿素酶作为一种抗原，可以刺激抗体形成。有学者提出AS与HP诱导的抗脲酶抗体有关的假说，即抗原抗体相互作用可能会加速AS病变和HP感染患者的补体依赖性组织破坏和炎症反应，促使AS发生[12]。我国学者发现在尿素酶B(UreB)成熟过程中热休克蛋白(HSP)60可能发挥分子伴侣功能，如果使尿素酶不能正确组装，HP定植和正常生长能力便会被抑制，阻止尿素酶组装有可能成为清除HP的新型治疗方案[13]。

1.2 HP感染与炎症反应 HP感染会产生一种低等级炎症状态，释放促炎因子白细胞介素(IL)-1、IL-6、IL-8、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、C反应蛋白、纤维蛋白原等，使细胞内Ca2+浓度大幅升高，从而导致心肌收缩，血管释放活性物质，引起局部或全身炎症反应，破坏内皮细胞张力及功能，引起动脉粥样硬化斑块形成。另一方面，炎症因子诱导P-选择素、E-选择素和L-选择素直接导致血管壁及内皮功能障碍和血小板聚集，并且诱导单核细胞分化为吞噬细胞，增加吞噬细胞的聚集与黏附，加速AS进程[1]。纤维蛋白原作为主要炎症标志物参与动脉粥样硬化浸润动脉壁的早期形成和生长，同时也是血管壁纤维蛋白血栓的前体，影响血液流变学和血小板聚集，产生促进血栓形成的高凝状态[14]。此外，细胞因子的释放还刺激金属蛋白酶的产生，研究[15]表明在CHD中高表达的基质金属蛋白酶-9可水解弹性蛋白和胶原等细胞外基质成分，导致动脉粥样硬化帽破裂，引起急性冠状动脉综合征。CHD患者处于炎症、低氧、缺血的环境中会影响血管内皮生长因子(VEGF)的合成及分泌，研究[16]发现心肌缺血、缺氧程度与血清中低氧诱导因子(HIF-1α)、VEGF表达水平呈正相关，低氧诱导分子在CHD的每一个发病环节中均发挥作用，尤其在炎症反应、泡沫细胞及新生血管形成中作用显著。在CHD心肌缺血、缺氧时HIF-1α可通过调节多个基因加速新生血管形成，促进红细胞生成[17]。为进一步证实血清VEGF水平与HP感染的关系，相关学者通过一项临床实验发现[18]与未感染患者相比HP感染组VEGF水平明显升高，究其原因是HP感染会导致局部甚至全身炎症，炎症因子刺激不仅增加血清VEGF分泌及合成，而且HP长期感染对血管内皮细胞造成了不可修复的损伤，VEGF不仅与HP所致炎症反应相关，也与CHD病情危重程度相关，因此进一步研究对于CHD患者实现VEGF基因疗法具有重要意义。HP感染可引起慢性炎症反应，几丁质酶3(CHI3L1)是一种新的炎症标志物，与内皮功能障碍的发病机制有关。Chi 等[19]采用HP CagA+和 CagA-感染人脐静脉内皮细胞，发现在HP CagA+小鼠动脉中GATA结合蛋白3(GATA3)的CHI3L1的水平升高，显著抑制人脐静脉内皮细胞的增殖、迁移和管形成，当GATA3基因敲除后HP诱导的人脐静脉内皮细胞无功能障碍，其机制可能与HP CagA+菌株感染后诱导的GATA3表达增加以及GATA3介导的CHI3L1上调和p38 MAPK通路的激活有关。另有学者[20]通过建立小鼠CagA+HP感染模型证实炎症反应与内皮细胞损伤的关系，发现HP感染显著减轻了乙酰胆碱引起的主动脉松弛，根除HP可改善感染HP小鼠的内皮依赖性血管舒张作用，这些结果强烈表明HP感染通过外泌体机制损害了小鼠内皮功能并在体外减少了细胞迁移和增殖。HP感染可能成为CHD新的危险因素，还需进一步研究以阐明两者之间的机制。

1.3 HP感染与自身免疫反应 HP细胞壁的特征成分脂多糖具有免疫调节作用，通过干扰固有和适应性免疫细胞活性减弱炎症反应，影响适应性T淋巴细胞反应，抑制HP在胃黏膜的清除，从而促进慢性感染发展。临床研究[21]发现，CHD患者感染HP的频率高于非CHD患者，这是由于CHD患者长期接触HP蛋白抗原(如HSP)产生HP HSP60 IgG抗体，激活机体体液免疫反应，引起抗自身HSP60的交叉反应，从而使特异性抗HP IgG2和IgA水平及总IgA水平升高，增加HP感染CHD患者发生血管病变的风险。抗HSP60 IgG参与CHD相关过程可以通过抗原模拟和补体依赖性细胞损伤来解释，这可能是由这些抗体诱导的。同时，Thiruvelselvan等[22]对CHD组及健康对照组抗体分析后发现，CHD患者HSP60抗体水平低于健康个体，而这些患者的HSP60循环抗原水平则明显更高，抗体水平与Th17细胞和血清中IL-17浓度呈负相关，表明炎症反应降低了抗体水平，较低的血清抗体可能作为了解炎症状态减轻的替代生物标志物，炎症相关的生物标志物可以用于鉴定对抗炎疗法有反应个体的标志物，这同样也是免疫调节治疗中的主要挑战。基于以上证据，HP作为外源性抗原激活机体免疫系统，诱导血管内皮损伤。AS是冠状动脉性心脏病的根本原因，被认为是由抗原抗体反应引起的自身免疫性疾病。邵光威[23]研究发现，在HP感染条件下，相比于CagA抗体阴性组，CagA抗体阳性组急性心肌梗死患者的发病率更高，并且在众多危险因素中造成急性心肌梗死发病的独立危险因素是CagA抗体阳性及长期吸烟史，CagA抗体阳性在预测急性心肌梗死发病方面具有一定临床价值。

1.4 HP感染与代谢危险因素近年来，关于HP感染与CHD高危因素相关研究越来越多。黄勇等[24]证实HP感染与脂代谢密切相关，合并有HP感染的CHD患者血清中总胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇较HP阴性者升高，高密度脂蛋白胆固醇水平下降进一步加剧CHD患者脂质代谢紊乱，从而扩大斑块体积，降低斑块稳定性。Krupa等[25]在HP感染和高脂饮食动物中观察到炎症细胞渗入血管内皮并伴有炎症标志物水平升高。这些动物的动脉弹性较小，提示HP在动脉硬化中有致病作用。可溶性HP成分诱导巨噬细胞向体外泡沫细胞转化并影响内皮细胞寿命，这与胶原Ⅰ上调相关，这些结果足以支持HP抗原与高脂饮食在致AS条件发展中具有协同作用。此外，HP还引起萎缩性胃炎与维生素B12、维生素B6和叶酸吸收不良有关，缺乏这些维生素可导致再甲基化途径中断，引起高同型半胱氨酸(Hcy)血症。Hcy可以通过氧自由基增多、血管内皮细胞损伤及凋亡、脂代谢紊乱、平滑肌细胞增殖及机体凝血与纤溶平衡破坏等多种途径促使AS发生。席新龙等[26]通过对535例行冠状动脉造影的患者进行研究后发现，CHD组Hcy平均水平高于非CHD组，并且Hcy水平与狭窄冠状动脉支数以及狭窄冠状动脉分级呈正相关。因此，Hcy是CHD的独立风险因子，是否可以通过控制血液中Hcy水平而预防CHD的发生和发展还需要进一步证实。最新研究指出胆红素是一种有效的内源性抗氧化剂，与代谢综合征、AS等炎性疾病呈负相关。胆红素能降低人与动物AS和高血压的风险。有研究[27]表明，HP感染者血清直接胆红素浓度明显较低。胆红素具有抗氧化、抗炎和抗脂肪形成的作用，已经阐明胆红素可保护内皮细胞和血管平滑肌细胞并减少免疫细胞活化，从而减少全身性炎症。然而，胆红素是否可以作为慢性炎性疾病的治疗靶标还有待进一步研究。

2 治疗方法

2.1 三联疗法及四联疗法传统三联疗法(奥美拉唑、阿莫西林、克拉霉素)是在马斯特里赫特会议上提出的。该方案得到共识后被普遍推荐应用于临床中。然而，根据我国情况及耐药性，基于含铋剂的四联疗法比三联疗法根除率高、应用安全性高和易获取性等优势，四联方案不断优化，目前推荐7种铋剂四联方案，这些方案的根除率均可达到85%～94%。根除HP治疗对于CHD患者而言，可以降低其危险因素如Hcy、氧化型低密度脂蛋白(oxLDL)、总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)水平来达到二级预防。相关研究[28]提示，根除HP能够降低CHD事件发生率，并且在早期根除HP的亚组中CHD和死亡的复合终点也存在统计学差异。另有临床实验[29]显示，新型钾离子竞争性酸阻滞剂代表药物沃诺拉赞可以替代质子泵抑制剂，尤其是在耐药和难以治疗的人群中，证实了基于沃诺拉赞的三联疗法的有效性。

2.2 益生菌治疗相比于HP根除疗法，益生菌疗法的优势在于其通过调节胃肠道微生态紊乱体系形成阻止HP入侵的屏障，减少根除疗法中抗生素所引起的不良反应。Crdenas等[30]研究表明，在HP感染传统三联疗法中联合益生菌治疗相比于传统三联疗法补充了链球菌CNCM I-745，增加了细菌多样性，降低了拟杆菌和梭状芽胞杆菌丰度，并且增加了肠杆菌的含量，显著降低了传统三联疗法所引起的不良反应，提高了HP根除率，因此不良反应减少和根除率升高可能与肠道菌群的变化有关。蔡博等[31]通过对比地衣芽孢杆菌联合铋剂四联疗法与铋剂四联方案发现，前者能明显缓解HP感染的不适症状，减少不良反应发生率和降低HP感染复发率。肠道微生物群失调还参与脂质代谢和炎症反应，导致AS发展。相关研究提示调节肠道菌群对CHD的治疗有积极作用，其主要以降低胆固醇和高血压为主，因此有足够证据支持HP、肠道菌群与CHD之间的关系，益生菌治疗也可等同于饮食干预措施作为预防心血管疾病的方法。

2.3 基因治疗基因调控疗法作为CHD的优化选择给我们提供了新的研究思路。Yang等[32]发现HP感染可以负调控mRNA合成。目前已经发现某些特定的miRNA与血管炎症和心血管疾病相关，如miR-21、miR-29a和miR-126 等，可作为心血管疾病的潜在诊断生物标志物。研究[33]发现miR-126通过上调VEGF水平影响新生血管生成，进一步影响CHD的形成和发展；miR-126表达量在正常人群组明显高于CHD组，在冠脉侧枝循环良好组明显高于不良组，故血浆miR-126水平可以作为冠状动脉严重狭窄患者侧枝循环形成的独立预测因子。艾世宜等[34]研究发现，血清miR-126和 miR-92a可作为诊断CHD及预测病情进展状况的可靠指标。

2.4 抗炎治疗炎症反应已经被证实是AS形成和发展的重要机制，抗炎治疗的尝试是目前进一步降低心血管风险的关键。临床试验[35]表明，积极抑制炎症也是高危患者二级预防的关键治疗靶标，其机制主要是抑制先天固有免疫的IL-1到IL-6信号通路以及抑制NLRP3炎症小体装配的能力。另外，随着对AS中炎症反应机制研究的不断深入，动脉粥样硬化的抗炎治疗迎来了新时代。血脂代谢紊乱作为AS的诱因，炎症反应不仅参与AS的病理形成过程，也影响脂质代谢。因此，脂质代谢异常和炎症反应是AS形成与发展的重要因素。除他汀类药物外，新型调脂药物如胆固醇吸收抑制剂依折麦布、前蛋白转化酶枯草溶菌素9/kexin 9型(PCSK9)抑制剂等调脂药物兼有调脂、免疫调节、抗炎以及抑制AS进展的作用。但是在控制AS进展的同时，控制其病因及诱因才是关键措施。