维生素D 抑制幽门螺杆菌感染作用机制的研究进展

王颖，朱莉

1 贵州医科大学，贵阳550004；2 贵阳市儿童医院

幽门螺杆菌（Hp）是一种与人类共同进化了5万余年的细菌，与慢性胃炎、消化道溃疡、胃腺癌及胃相关淋巴组织淋巴瘤相关，世界卫生组织（WHO）和国际抗癌组织（IARC）早在20世纪末就将Hp列为Ⅰ类致癌因子［1］。Hp 感染机体后分泌的毒素和酶类能损伤胃、十二指肠的黏膜细胞，从而造成局部炎症反应，其菌体成分可通过免疫应答的形式造成机体免疫损伤。活性维生素D（VD）生成过程中的限速酶是1-α 羟化酶，广泛存在于免疫系统、生殖系统及内分泌系统细胞中，催化生成的活性VD3以自分泌或者旁分泌方式作用于特定细胞，通过结合VDR/RXR 异二聚体，与位于靶基因上游启动子区或调控区域的维生素D 反应原件（VDREs）结合，进而对靶基因的转录表达进行调控，发挥骨骼外作用［2-3］。一项国内多中心研究显示，Hp阳性患者VD水平较低，VD≥10 ng/mL 是成功根除 Hp 的独立影响因素［4］。研究显示，Hp阳性患者VD水平低于阴性患者，成功根除Hp 患者的VD 水平高于根除失败者，VD 缺乏患者成功根除Hp 的概率更低［5-6］。本研究对VD 上将VD应用于Hp感染的治疗提供理论依据。

1 增强胃肠道黏膜的屏障作用

胃肠道黏膜屏障在病原菌感染过程中具有重要作用，而VD/VDR 信号通路可以调节肠道黏液层、底层上皮和微生物群组成，进而影响胃肠道屏障功能。

1.1 增强化学屏障作用 Hp的尿素酶可导致胃内pH 下降，黏蛋白黏度降低，使得细菌得以存活并在黏液层中流动，有利于Hp 附着于宿主细胞。Hp 的细胞毒性相关蛋白A（CagA）经磷酸化后与酪氨酸磷酸酶2（SHP-2）相互作用，可调节细菌迁移、扩散和黏附，并打开细胞之间紧密连接；有利于空泡毒素A（VacA）穿越上皮细胞屏障，进入胃黏膜下层，引起细胞骨架重排和细胞增殖能力改变，导致胃黏膜上皮细胞发生空泡样变，并促使其凋亡［7］。早期研究显示，胃是VD 的靶器官之一，VD 在胃表面上皮细胞的增殖和分化中发挥重要作用，同时VD 可影响颈黏液细胞分泌酸性黏液的功能，并能通过抗菌肽（AMP）作用促进黏蛋白表达［8］。

1.2 增强机械屏障作用 Hp感染可导致上皮细胞凋亡、紧密连接破环，因此黏膜的机械屏障作用受损。Hp 感染可通过改变线粒体途径中的凋亡相关蛋白（Bax、Bcl-2、Bcl-xL）表达，促进胃上皮细胞凋亡［9］。一项体外实验在基因水平验证了儿童Hp 感染后胃组织中紧密连接蛋白表达减少［10］。研究发现，在制备的Th1介导结肠黏膜炎小鼠模型中，结肠上皮细胞VDR 可通过下调p53 正向靶控凋亡调控因子（PUMA），阻断NF-κB 激活；此外还可直接与Iκ激酶β（IKKβ）相互作用而降低NF-κB 活化，抑制肠上皮细胞凋亡，增加上皮黏膜屏障作用［11］。此外，Hp 感染时VD 可调节紧密连接蛋白表达，诱导闭合小环蛋白1（ZO-1）、咬合蛋白（Occludin）和闭合蛋白（Claudins）生成，从而增加上皮细胞之间的紧密性［12］。

1.3 增强生物屏障作用 Hp感染时胃内微生物的多样性和丰度会发生变化，基因芯片技术显示Hp阳性患者胃黏膜中变形菌门和酸杆菌门相对丰度更高，而放线菌门和厚壁菌门相对丰度更低，细菌的系型也会减少［13］。德国的一项队列研究发现，VDR 位点遗传变异性可显著影响肠道微生物群组成，补充VD3可以有效增加有益菌数量［14］。一项针对口服VD对肠道不同部位微生物群影响的研究发现，口服高剂量VD 8周后，参与试验的志愿者上消化道中条件致病菌相对丰度降低，而Hp感染者经上述处理后上消化道内Hp水平显著下降［15］。研究显示，小鼠感染肠道细菌时VDR 密度增加并向隐窝区重新分布，与由管腔到上皮细胞的梯度相匹配，确保了能够杀死设法进入密集内层的微生物，同时保留住外层的微生物群［16］。

2 调节机体免疫反应

2.1 调节固有免疫反应 单核—巨噬细胞、自然杀伤细胞和树突状细胞等固有免疫细胞是参与机体抗Hp 的重要组成部分，Hp 感染过程后，能通过一系列机制导致固有免疫细胞凋亡和功能改变，VD能影响相应固有免疫细胞，减轻Hp引起的固有免疫反应。

2.1.1 影响单核—巨噬细胞 Hp 的VacA 蛋白会引起单核细胞凋亡，单核细胞分化受VD靶基因TNF超家族成员11 控制，单核细胞膜上的Toll 样受体1、2共同与病原菌结合后，诱导细胞内VDR和CYP2B1转录。VDR 与活性VD 结合后诱导抗菌肽的产生和细胞自噬过程，并增加识别细胞内病原菌的NOD2表达，还可以将1，25（OH）2D3从单核细胞内释放，并与免疫细胞上的VDR 结合，进一步影响固有和适应性免疫应答［17］。Hp 分泌的蛋白 HP1286 可通过 TNF和MAKP/ERK 信号通路诱导巨噬细胞凋亡。此外，Hp还可诱导巨噬细胞表达精氨酸酶Ⅱ（Arg2），限制M1巨噬细胞活化，促进巨噬细胞凋亡［18］，而VD可促进巨噬细胞的分化、成熟并增强其功能［14］。

2.1.2 影响自然杀伤细胞（NKs） Hp 的脂多糖可以减少NK 细胞增殖及细胞毒性，且Hp 感染者NK细胞亚群发生变化，表面高表达CD56，其免疫调节作用强但细胞毒性较弱［18］。1，25（OH）2D3对NK 细胞的作用存在争议，其在糖尿病患者中可促进NK细胞发育，血液透析患者中则发现其能促进NK 细胞成熟、分化并增强其细胞毒性。另有报道显示，1，25（OH）2D3可抑制NK 细胞活化、减轻其细胞毒性及IL-8分泌［19］。

2.1.3 影响树突状细胞（DCs） Hp 感染后可激活DCs，诱导初始T细胞向Th1、Th17分化以清除病原。VagA 还可诱发内质网应激反应，促进DCs 凋亡。在VD 影响免疫功能的级联反应中，DCs 是发挥主要作用的细胞。VDR、RXR 可以与 IL-12p40 的 NF-κB 位点结合，使得DCs 表达的MHC-Ⅱ类分子、共刺激因子减少，减少DCs 分泌炎性T 细胞活化所需要的IL-12，并刺激抗炎因子 IL-10 产生［20］。同时，DCs 通过影响效应T 细胞活化过程中的细胞因子、协同刺激信号和抗原递呈过程，有效降低了效应T 细胞的反应。此外，1，25（OH）2D3能通过糖酵解和氧化磷酸化的代谢途径影响转录过程，从而影响DCs 表型和反应，间接影响效应T 细胞极化，使得免疫反应由Th1、Th17型转向Th2型［20］。

2.1.4 影响AMP AMP 是先天免疫系统的重要组成部分，由多种免疫细胞分泌，是生物体内组成性或者诱导性表达的内源肽，可通过其广谱抗菌活性和免疫调节功能快速保护宿主免受感染。AMP 在固有和适应性免疫反应中有多种作用，对固有免疫反应的作用较为复杂［21］。AMP 最具特征性的作用是能和革兰氏阴性细菌细胞膜外膜上的脂多糖结合，通过NF-κB 途径产生抗菌作用，除了控制参与宿主免疫反应的细胞功能外，还可通过增加募集感染部位的白细胞来激活免疫系统。研究显示，LL-37 是惟一存在于人体Cathelicidin 家族中的因子，在Hp感染的胃黏膜组织中表达上调，提示LL-37 参与了机体的抗 Hp 感染机制［22］。AMP 可通过改变胃黏膜的pH而破环细菌细胞膜完整性，导致Hp形态改变、细胞膜破裂。此外，AMP 还能逆转黏液素基因表达，通过促进黏蛋白mRNA 表达，诱导黏液生成，增强胃黏膜的屏障功能，并能对一系列细胞因子或炎性介质进行调控［8］。体外实验证明，VD通过AMP基因启动子近端的反应原件作用而提高细胞内AMP水平，并能通过作用于位于β 防御素编码基因VDRE 相邻的 NF-κB 通过共刺激增加 β 防御素生成［21］。研究发现，VD缺乏和高脂肪饮食可促进小鼠Paneth 细胞分泌防御素、减少基质金属蛋白酶7（MMP-7）释放，导致病原菌负荷和黏膜屏障通透性增加，从而引发炎症反应［23］。

2.2 调节适应性免疫反应 VD调节适应性免疫的作用取决于其对T/B 淋巴细胞增殖、分化和凋亡的直接作用［19］，VD 可使免疫反应由 Th1/Th17 向 Th2和Treg 偏移。VD/VDR 信号通路可通过磷脂酶C（PLC）影响T 淋巴细胞上TCR 的反应性，并降低促炎因子 IL-2、INF-γ 和 TNF-α 表达，从而抑制 Th1 细胞增殖和分化。1，25（OH）2D3能抑制Th17效应细胞的发育，并抑制IL-17 产生，还可以通过对DCs 的调节和对靶基因的直接作用，使免疫反应转向Treg。VD 可直接调节B 细胞中VDR 表达，抑制浆细胞和记忆细胞转化，也可以间接通过对T 细胞的调节作用，阻碍B细胞增殖和免疫球蛋白生成［24］。

固有淋巴样细胞（ILC）表面没有特异性抗原受体，但在功能上与适应性免疫细胞极为相似，依据分泌细胞因子的种类、作用的转录因子和组织分布可分为ILC1、2、3。胃内占主导地位的是ILC2，对于维持胃内稳态有重要作用［25］。在Hp感染早期，胃组织中的 IL-7 和 IL-33 表达增加，激活 ILC2 分泌 IL-5，从而促进浆细胞分化和产生IgA，介导消除Hp。在Hp感染后期，来自Th2 型CD4+T 淋巴细胞的IL-5 也促进了IgA 的产生［26］。研究显示，1，25（OH）2D3诱导上皮细胞表达胸腺基质淋巴细胞生成素（TSLP），可刺激ILC2产生，从而影响上皮细胞增殖和修复［24］。

3 影响机体自噬过程

自噬是真核生物进化过程中的高度保守过程，是机体抵抗外来刺激的保护性机制。Hp 短期感染可增强细胞自噬，从而保护机体免受毒素损害，而长期慢性感染可导致细胞自噬活性减弱，抑制宿主自噬过程是其逃避死亡的策略之一。研究发现，VacA会损害溶酶体钙通道黏脂蛋白1（MCOLN1）和阳离子通道TRPML1 的活性，导致功能失调的溶酶体和自噬体形成，使Hp逃脱根除治疗［27］。最近一项研究发现，VD3可激活 PDIA3 受体，恢复因感染 Hp 而被阻碍的溶酶体降解功能，从而促进PDIA3-STAT3 蛋白复合物的核转位和随后MCOLN3 通道激活，导致溶酶体Ca2+释放增加和溶酶体酸化的正常化，溶酶体降解功能恢复可促使Hp 通过自噬溶酶体途径被清除［6］。

4 破坏Hp细胞膜

Hp不具有合成甾醇的酶，因此外源性胆固醇对其生长至关重要。Hp 能够以不依赖cagPAI 的机制吸收游离胆固醇（FC）至细胞膜，由HP0421 基因编码的胆固醇—葡萄糖转移酶对摄入胆固醇进行糖基化，协同和/或改变VacA 和谷氨酰转肽酶（GGT）活性，从而调节人类CD4+T 淋巴细胞反应，使得Hp 能够逃避吞噬作用，同时也会导致Hp对抗生素的抵抗性增加［28］。有研究将VD3在高温高湿环境下降解，发现其代谢产物VDP1 可通过影响Hp 细胞膜脂成分中的二豆蔻酸磷脂酰乙醇胺（DMPE），导致Hp细胞膜结构崩溃、细胞裂解；这种杀菌作用起效快于阿莫西林和卡那霉素，且不依赖于细菌增殖，同时不会影响大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌、肺炎链球菌、奇异单胞菌等细菌，故其具有针对Hp 的特异性［29］。有研究化学合成上述降解产物的类似物VD2-1 和VD3-1，并证实其对Hp 具有极强的选择性杀菌作用，且不影响普通细菌的生存能力，后续研究证明其烷基基团是诱导DMPE 囊泡选择性坍塌过程的关键部位［30］。

综上所述，VD可以通过增强胃肠道黏膜的屏障作用、调节机体免疫反应、影响机体自噬过程及破坏Hp 细胞膜等机制促进机体清除Hp，但VD 对于Hp感染和根除治疗的影响、VD或其代谢产物能否用于抗Hp治疗仍需进一步验证。