幽门螺杆菌与胃癌的研究进展*

吉 祥，卞兆连，邵建国**

（1 南通大学医学院，江苏226001；2 南通大学附属南通第三医院/南通市肝病研究所）

胃癌是起源于胃黏膜上皮的恶性肿瘤，与幽门螺杆菌(Helicobacter pylori，Hp)存在密切联系，1994年WHO 将幽门螺杆菌列为Ⅰ类致癌原。中国是胃癌高发地区，患病率和死亡率远超世界平均水平，是亟需解决的重大公共卫生问题。我国胃癌发病地区分布广泛，差异明显，以西北和东南沿海地区较为集中[1]。胃癌发病率随年龄的增加逐渐升高，发病高峰年龄为40～60 岁，男性发病率约为女性2 倍[2]。本文就Hp 与胃癌的国内外研究现状和进展作一综述。

1 幽门螺杆菌

Hp 是S型或弧形微需氧菌，革兰染色阴性，广泛存在于全球一半人口的胃中，发达国家感染率明显低于发展中国家[3]。传播的确切途径尚不清楚，家庭成员间通过口—口或粪—口传播的可能性大[4-5]。Hp可以在恶劣的胃酸条件下生存，一般定植于胃窦和胃体等部位。Hp 慢性感染在慢性胃炎、萎缩性胃炎和肠化生等疾病的早期阶段起着重要作用[6]，长期感染可导致消化性溃疡(PU)、粘膜相关淋巴组织淋巴瘤(MALT)和胃癌等胃肠道疾病。Hp 分泌多种细菌定植因子和毒力因子，导致胃上皮细胞损伤。细菌定植因子包括血型抗原结合粘附素(blood group antigenbinding adhesin，BabA)，唾液酸结合粘附素(sialic acidbinding adhesin，SabA)，外炎性蛋白(outer inflammatory protein，OipA)和Hp 外膜蛋白Q(HopQ)，毒力因子包括细胞毒素相关基因A(cytotoxin-associated gene A，CagA)，细胞空泡毒素A(vacuolating cytotoxin A，VacA)，γ-谷氨酰转肽酶(gGT)，高温需求蛋白(high-temperature requirement protein A，HtrA)，尿素酶(Urease)和外膜囊泡(outer membrane vesicles，OMV)。

2 幽门螺杆菌定植因子

Hp 附着在胃粘膜表面是定植的第一步。外膜蛋白如BabA、SabA、OipA、HopQ 等与宿主上皮细胞受体相互作用，在Hp 持续性感染中起关键作用。几种外膜蛋白作为粘附素，介导Hp 粘附在上皮细胞表面，保护细菌在粘液脱落过程中不被冲走，为细菌提供营养，并促进细菌毒素和其他效应分子向宿主细胞输送。

2.1 血型抗原结合粘附素（BabA） BabA 是外膜蛋白家族中的重要蛋白质，在Hp 外膜可以检测到，分子量75～80 kDa，在细菌粘附中起着重要作用，对致病性亦有重要贡献。BabA 促进Hp 与胃上皮细胞的粘附，促进CagA 和VacA 毒力因子进入宿主细胞。BabA 与Leb(Lewis B)抗原结合可促进CagA 易位，诱导宿主细胞VacA、γ-谷氨酰转肽酶和cag 致病岛(cagPAI)非依赖性双链断裂。BabA 与Leb 的结合是可逆的，pH 降低时BabA 从配体上分离，当pH 被中和时又可重新附着，这种对酸的敏感性在偏好于胃窦或胃体定植中起作用，这种偏好随着感染多年后胃萎缩的发展而改变。具有酸敏感BabA 的Hp 主要分布在胃窦，那里没有分泌酸的壁细胞，粘液层更厚，对酸和消化酶的保护作用更强。BabA 酸敏感性也可能与全球疾病模式有关，更容易发生消化性溃疡和低胃酸人群携带高酸敏感的BabA 菌株，而那些萎缩性胃炎和胃癌风险较高的人群更经常携带耐酸的BabA 菌株[7]。研究表明，BabA 能够诱导细胞中DNA 双链断裂(DSB)，并可能引起染色体畸变，如缺失、插入和易位导致杂合性丧失，导致胃癌发生[8]。BabA 还可以作为研发抗幽门螺杆菌粘附药物的潜在靶点[9]。

2.2 唾液酸结合粘附素（SabA） SabA 是唾液酸结合的粘附素，结合唾液酸化的Lewis 抗原，特别是SLeX。唾液酸化的多糖通常在胃粘膜中不明显，但是Hp 感染后细胞中的表达增加。Hp 介导的胃炎通过上调唾液酸脂抗原和促进SabA 介导的细菌粘附，改变胃粘膜的糖基化。SabA 表达与慢性胃炎、肠化生、胃体萎缩甚至胃癌的风险增加相关[10]。

2.3 外炎性蛋白（OipA） OipA 由OipA 基因编码，其表达受基因5′信号肽编码区CT 二核苷酸重复数的滑链错配系统的调节，其中“on”意味着OipA 具有功能，“off”表示OipA 不具有功能[11]。OipA 可减少IL-10 的表达和树突状细胞(DC)的成熟，从而促进慢性幽门螺杆菌感染的建立[12]。据报道，表达功能性OipA 的菌株参与细菌粘附胃上皮细胞，造成粘膜损伤，并与宿主细胞凋亡、十二指肠溃疡和胃癌发生有关[13]。另一项研究报告，感染表达OipA 蛋白菌株的患者不仅可发展为胃炎或功能性消化不良，而且其消化性溃疡和胃癌的风险更高[14]。最近研究表明，在功能性cagPAI 存在情况下，OipA 阳性菌株对上皮细胞的粘附和cagA 转位作用增强[15]。

2.4 Hp 外膜蛋白Q（HopQ） HopQ 分为Ⅰ型和Ⅱ型，Ⅰ型在携带cagPAI 和s1VacA型毒力较强的东亚毒株中最常见，而西方毒株更常见的是Ⅱ型。幽门螺杆菌诱导NF-κB 活化、CagA 移位和IL-8 分泌需要HopQ 参与[16]。幽门螺杆菌HopQ 外膜粘附素能结合癌胚抗原相关细胞粘附分子(CEACAMS)。CEACAM 1 是一种主要由活化T 细胞和NK 细胞表达的抑制性受体，HopQ 能与CEACAM 1 相互作用，同时CEACAM 1 介导的HopQ 激活可能会抑制NK 和T细胞功能[17]。HopQ 和CEACAM 的相互作用有助于幽门螺杆菌在胃内定植，并促进CagA 蛋白移位到胃上皮细胞而诱导致病性[18]。

3 胃致病所必需的毒力因子

3.1 细胞毒相关基因A（CagA） 据编码CagA 蛋白的CagA 基因存在与否，Hp 分为CagA 阳性和CagA阴性菌株两大亚群。在世界范围内，CagA 阳性菌株约占幽门螺杆菌感染的60%，然而在日本、中国和韩国等东亚国家几乎都是CagA 阳性菌株。幽门螺杆菌cagPAI(cag 致病岛)是约40 kb 长的染色体区域，包含32个基因，这些基因编码多组分细菌Ⅳ型分泌系统(T4SS)和效应蛋白(如CagA)。肠化生患者胃中含有丰富的T4SS 蛋白，这些蛋白是将CagA 从Hp转移到人胃上皮细胞中所必需的[19]。CagA 蛋白由cag-PAI 编码，通过Ⅳ型转运进入细胞质，引起细胞分裂和增殖。CagA 在宿主细胞内可以被蛋白质C 末端区域存在的谷氨酸-脯氨酸-异亮氨酸-酪氨酸-丙氨酸(EPIYA)基序上的激酶或Src 激酶磷酸化。EPIYA 氨基酸序列多样性影响CagA 的活性和作用持续时间，决定了CagA 在胃癌发展中的潜在毒力。CagA 可通过磷脂酶cγ 激活钙调磷酸酶而激活NFAT 途径，VacA 则通过介导孔蛋白减少钙流量来阻止钙调磷酸酶激活，从而抑制NFAT 途径[20]。cagPAI 可以诱导核因子(NF-kB)和活化蛋白-1(AP-1)调节多种促炎细胞因子的表达[21]。幽门螺杆菌CagA 可通过触发致癌YAP 途径，促进AGS 细胞发生胃癌[22]。Hp 氢代谢也可通过促进CagA 易位在胃癌发生中发挥作用[23]。

3.2 空泡细胞毒素（VacA） VacA 是幽门螺杆菌重要的成孔细胞毒素，是一种在低pH 环境中被激活的90 kDa 外毒素，与胃上皮细胞相互作用从而发挥致病作用[24]。已证实VacA 可通过线粒体途径诱导胃上皮细胞凋亡。VacA 抑制TRPML 1 活性，从而抑制溶酶体和自噬杀伤并促进细胞内生态位的发展，从而使Hp 得以生存[25]。VacA 蛋白由vac 基因编码，使胃上皮细胞空泡形成，诱发细胞凋亡。vac 基因信号区有s1 和s2 两种等位基因，中间区有m1 和m2，s1/m1 基因型与胃癌最相关。东亚地区Hp 菌株均为s1，日本和韩国以m1型多见，亚洲南部m2型较常见，胃癌发病率较低。西方人感染带有s1 或m1 区域的vacA 幽门螺杆菌，罹患胃癌的风险增加[26]。在中亚和中东，感染VacAⅠ型幽门螺杆菌与胃癌发展的高风险相关[20]。幽门螺杆菌VacA 血清学反应与结直肠癌风险增加有关，特别是非洲裔美国人[27]。抗VacA 抗体与胃癌发生的风险增加有关，最近的荟萃分析显示VacA 抗体与消化性溃疡疾病和胃癌风险之间的关联，表明VacA 作为生物标记物在预测消化性溃疡和胃癌风险中的作用[28]。

3.3 高温需求蛋白（HtrA） 蛋白质暴露于氧化和热应激下会变性，幽门螺杆菌蛋白酶HtrA 可以中和这些应激反应[29]。HtrA 对温度和pH 变化有高度的抵抗力，即使在恶劣的胃部条件下也能适应，并引起定植和持续感染[30]。HtrA 失活可减少细菌跨极化上皮细胞的迁移，不影响细菌与宿主细胞的结合，但抑制极化的Caco-2 细胞与未极化的AGS 细胞中CagA 的转位和磷酸化[31]。幽门螺杆菌HtrA 蛋白具有丝氨酸蛋白酶活性，可裂解胃上皮细胞紧密连接的蛋白，如occludin、claudin-8 和E-cadherin 分子，这些分子是重要的粘附连接蛋白和肿瘤抑制因子，它们的破坏与人类胃肿瘤的进展和转移密切相关[24]。

3.4 外膜囊泡（OMV） 外膜囊泡是直径20～300 nm的气泡，由Hp 在内的几种革兰阴性菌自然分泌[32]。Hp 各种生物活性物质存在于OMV 中，可以内化到宿主细胞中，从而影响信号通路，促进胃上皮细胞和免疫活性细胞凋亡，增强或下调导致疾病发展的免疫反应。在胃活检标本的细胞内和细胞外可检测到OMV，除保护病原体外，它们还通过免疫抑制作用促进感染，损害细胞功能并调节宿主的免疫防御能力。最近研究表明，胃癌患者胃液中幽门螺杆菌细胞和幽门螺杆菌来源的OMV 明显增多。这些幽门螺杆菌来源的OMV 可在小鼠模型中诱发炎症，从而促进胃癌发展[33]。

3.5 γ-谷氨酰转肽酶（gGT） gGT 催化谷胱甘肽和谷胱甘肽偶联化合物的γ-谷氨酰基部分转肽和水解为氨基酸。幽门螺杆菌通过改变树突状细胞诱导免疫耐受，这种免疫调节需要gGT 酶活性[34]。最近一项研究描述了幽门螺杆菌gGT 在人胃细胞自噬调节和细菌内化中的新作用，表明gGT 可能在保护细菌持续感染方面发挥作用。幽门螺杆菌gGT 诱导细胞凋亡，抑制胃细胞增殖，产生活性氧[10]。消化性溃疡和胃癌患者分离的菌株中gGT 活性显著升高，提示gGT 可能在严重致病性中起作用。最近研究显示，gGT 通过细胞外谷氨酰胺水解来释放氨，从而加强VacA 依赖的空泡化[35]。

3.6 尿素酶（Urease） Hp 产生大量尿素酶，将尿素分解成氨和二氧化碳，从而改变胃内酸性环境，利于在胃内定植。Hp 除了产生大量细胞内尿素酶，由于一些细菌在胃内的分解作用，Hp 表面还含有细胞外尿素酶[36]。尿素酶可能通过诱导血管生成或预先存在的脉管系统形成新血管，促进肿瘤的生长和转移，在胃癌进展中起关键作用[37]。Hp 尿素酶产生的氨可以增强VacA 毒性[38]。慢性Hp 感染诱导缺氧诱导因子(HIF)，促进癌症的发生和发展。最近研究表明，Hp 尿素酶激活胃细胞中PI3K-AKT-mTOR 途径，从而增加HIF-α 表达[39]。此外，Hp 尿素酶通过产生活性氧和促炎症特性激活脂氧合酶途径来驱动内皮细胞分化，从而促进Hp 感染进展为胃癌[40]。

4 幽门螺杆菌与胃蛋白酶原和胃泌素-17

幽门螺杆菌慢性感染引起胃粘膜萎缩，继而影响血清胃蛋白酶原(pepsinogen，PG)表达，当胃粘膜严重萎缩或癌变后，分泌能力明显下降，导致血清PG 水平明显减低。血清PG 作为胃黏膜萎缩的指标，可以反映胃黏膜的功能和形态。PG Ⅰ由胃底黏膜的主细胞和颈黏液细胞产生，PG Ⅱ由贲门、胃底、胃窦和十二指肠近端分泌，萎缩程度越严重，PG Ⅰ/PG Ⅱ比值(PGR)越低。目前较为广泛接受的标准值为PG Ⅰ≤70 μg/L，PGR≤3.0，PGR 是诊断萎缩性胃炎敏感的标志物。Hp 感染可能与PG 共同作用影响胃癌的发生。在日本抗Hp 抗体血清学检测和PGⅠ、PG Ⅱ检测广泛用于胃癌高危人群的分层。抗Hp IgG 阴性者，特别是“高阴性”(3～10 U/mL)者有更高的胃癌风险[41]。韩国一项研究发现，＜60 岁且无严重胃萎缩的Hp 感染患者，根除Hp 后血清PGR有可能恢复[42]。胃癌相关细菌(亚硝酸盐/硝酸盐还原菌或Ⅳ型分泌系统蛋白基因贡献菌)的相对丰度同样与抗幽门螺杆菌IgG 抗体阴性和低PG 水平有关[19]。PG 标准值以及不同PG 指标的诊断价值目前仍有争议，需要更大样本量的队列研究加以确定。

胃泌素(gastrin)在血液循环中具有生物活性的成分主要有大分子胃泌素-34(G-34)和小分子胃泌素-17(G-17)，其中G-17 占胃泌素总量90%以上。G-17 是由胃窦G 细胞合成和分泌的α-酰胺化胃泌素，主要生理功能为刺激胃酸分泌、促进胃黏膜细胞增殖和分化。G-17 被认为是胃黏膜“血清学活检”指标，在以炎症、萎缩和恶性为特征的胃粘膜病变不同阶段，G-17 水平会随着Hp 感染状态的不同而呈现不同的变化趋势[43]。胃窦萎缩患者G 细胞数量减少，G-17 分泌通常处于较低水平，胃体萎缩患者由于泌酸腺减少，胃内呈低胃酸状态，导致G-17 分泌升高。随着组织病理的逐渐进展，G-17 水平呈逐渐增加趋势。研究报道胃癌发生时血清G-17 水平升高，患者表现为高胃泌素血症[44]。慢性胃炎中，胃体萎缩者血清G-17 水平升高，PGⅠ或PGR 降低；胃窦萎缩者G-17 降低，PGⅠ或PGR 正常；全胃萎缩者则两者均降低。因此，血清G-17、PGⅠ和PGⅡ有助于判断胃黏膜有无萎缩和萎缩部位[45]。然而影响G-17 水平的因素很多，国外诊断标准值在中国临床应用中尚缺乏足够依据。

5 幽门螺杆菌和微生物群

胃腔内幽门螺杆菌与其他细菌一起共同构成定植于胃黏膜的微生物群落，根除Hp 治疗有可能使胃微生物区系恢复到与未感染相似的状态，并对肠道微生物区系产生有利影响[20]，但不能保证所有萎缩性胃炎、肠上皮化生等癌前病变患者避免胃癌的发生。由此可见，Hp 之外的细菌在胃癌发生发展中也发挥一定的作用。采用16S rRNA 基因图谱比较54 例胃癌和81 例慢性胃炎患者胃粘膜组织中的微生物区系，发现胃癌患者胃粘膜微生物多样性明显降低，表现为变形杆菌过度表达。提示Hp 以外细菌的定植，改变了常驻胃微生物区系和宿主间的平衡，可能会增加Hp 相关癌症的风险[46]。Hp 也可以通过影响胃内微生物群的组成而促进癌变[47]。胃肠道内共生菌群的精确平衡在调节宿主黏膜免疫应答、有效杀灭潜在病原体和致癌方面发挥着重要作用[10]。研究表明，一些微生物，包括大肠杆菌、乳酸杆菌属、硝化螺旋菌属、梭菌属、韦氏杆菌属、嗜血杆菌属和葡萄球菌属，可以将胃液中的氮化合物转化为N-亚硝基化合物，从而促进癌症的发展[48-49]。口腔共生菌，如链球菌属、普雷维菌属和奈瑟菌属与较低的胃癌风险有关[50]。最近研究发现，在胃癌患者中乳酸杆菌属、大肠埃希菌属、志贺氏菌属、硝化螺旋菌属、真菌伯克霍尔德菌属大量存在，在所有胃癌患者中都观察到硝化螺旋菌属，在慢性胃炎患者中未发现[51]。最近一项研究描述了Hp 阳性胃癌前病变患者粪便微生物群中优势类杆菌门、厚壁菌门和变形杆菌相对丰度的变化，可能与Hp 相关胃癌的进展有关[52]。迄今为止，尽管健康人、慢性胃炎和胃癌患者之间胃微生物区系组成存在差异，但尚缺乏令人信服的证据证明幽门螺杆菌以外的细菌与人类胃癌的发生密切相关。

6 小结

本文主要总结幽门螺杆菌主要毒力因子、胃特异性标志物和微生物群与胃癌的关系，虽然目前对幽门螺杆菌与胃癌的研究越来越深入，但仍有许多问题不清楚，如各毒力因子及微生物群与胃肠道疾病之间的特异性关系。未来需要开展更多分子水平的流行病学研究、临床及动物实验，进一步证实某种毒力因子或肠道微生物在胃癌发生过程中的确切作用。随着相关研究的不断深入及临床数据的逐渐积累，必将为胃癌的早期诊断及精确靶向治疗提供新的理论依据。