黃懋敏,張丁丁

(1遵義醫(yī)學院免疫教研室，貴州遵義563000;2四川省醫(yī)學科學院·四川省人民醫(yī)院人類疾病基因研究重點實驗室；3電子科技大學醫(yī)學院)

幽門螺旋桿菌(Hp)是由1982年澳大利亞科學家Barry Marshall和 Robin Warren首次發(fā)現(xiàn)并命名的一種革蘭染色陰性微需氧螺旋桿菌，在人的胃黏膜有很強的定植能力。全球約50%左右成年人感染Hp，約75%胃癌與Hp感染密切相關[1]。Hp感染后可能通過誘導免疫細胞(包括巨噬細胞、T細胞和B細胞)活化、促炎癥因子的釋放，從而促進慢性炎癥乃至胃癌的發(fā)生[2]，Hp的根除能有效降低炎癥反應和胃癌的發(fā)病率[3]。1994年國際癌癥研究機構將Hp列為Ⅰ類致癌物。

Hp相關性胃炎在臨床發(fā)病率高，雖然可以通過服用抗生素和抑酸藥物進行治療，但易復發(fā)，其致病機制成為近年研究熱點。Hp感染引起的炎癥介質在致病過程中發(fā)揮著重要作用，其中轉化生長因子β(TGF-β)是一種多效性細胞因子，可通過TGF-β相關信號通路，識別和調節(jié)炎癥反應的啟動，抑制免疫應答和調節(jié)腫瘤的發(fā)展[4]。TGF-β是一類由多細胞分泌具有多重生物學效應的多肽類細胞因子，1983年首次由Assoian等在人血小板中成功提取，可調節(jié)細胞增殖與凋亡、傷口愈合、血管生成以及腫瘤生成轉移，介導組織和器官的正常生長發(fā)育、參與機體免疫反應和炎癥過程等。本文對TGF-β在Hp感染相關性胃炎炎癥過程中的作用進行了綜述。

1 TGF-β及其受體結構

TGF-β超家族是由超過30種結構相關的多肽組成，包括TGF-βs、活化素(activins)、骨形態(tài)發(fā)生蛋白、生長分化因子、膠質細胞源性因子[5]。TGF-β是TGF-β超家族中的典型代表，在哺乳動物中以三種亞型存在：TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3。TGF-β1是TGF-β的主要存在形式，在上皮細胞、內皮細胞和造血細胞中表達，存儲在具有生物活性的物質中，包括信號肽、潛伏相關肽和成熟肽；TGF-β2常表達于上皮細胞和神經細胞；TGF-β3主要在間充質細胞中表達。TGF-β受體(TβR)是TGF-β細胞膜表面高親和力結合蛋白，根據(jù)分子結構和功能特征分為三類，分別是Ⅰ型受體(TβR-Ⅰ)、Ⅱ型受體(TβR-Ⅱ)和Ⅲ型受體(TβR-Ⅲ，也稱為附屬受體),均屬單個跨膜α螺旋受體。其中TβR-Ⅰ和TβR-Ⅱ是信號轉導過程中所必需的，TGF-βs必須同時與以上兩種受體(形成異二聚體)結合才能活化下游的效應分子進而激活信號傳導，TβR-Ⅱ可以不依賴TβR-Ⅰ直接與TGF-βs結合，但是需要TβR-Ⅰ向下游傳遞信號；TβR-Ⅲ作為協(xié)同受體不直接參與信號轉導過程，主要是調節(jié)TGF-βs與信號受體結合，將TGF-β2呈遞給TβR-Ⅱ，以參與信號傳導。

2 TGF-β/Smad及非TGF-β/Smad信號通路

TGF-β主要激活Smad依賴信號通路和Ras/促細胞絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號通路等非Smad依賴信號通路，調節(jié)相應的生物學反應。

2.1 TGF-β/Smad信號轉導通路 TGF-β/Smad信號轉導通路是TGF-β經典的信號通路，由TGF-β超家族、TGF-β受體和Smad蛋白家族組成。TGF-β與Ⅰ型受體的結合依賴于Ⅱ型和Ⅲ型受體的共同作用，活化的TGF-βRⅠ誘導Smad2蛋白和Smad3蛋白激活并形成Smad2/3復合物，該復合物與Smad4蛋白相互作用并進入細胞核，開啟Smad依賴信號通路。Smads蛋白是TGF-βRⅠ的直接作用底物，參與受體和配體作用信號在細胞質與細胞核的傳遞過程，活化后的Smads蛋白在胞核中與共激活子和共抑制子結合，從而調節(jié)靶基因的表達和轉錄，包括鋅指轉錄因子、鋅指E盒蛋白1、基質金屬蛋白酶、纖溶酶原激活物抑制劑1、結締組織生長因子、IL-6等。

TGF-β在Smad依賴信號通路轉錄水平上通過活化因子和協(xié)同抑制因子的調節(jié)來喚起細胞反應。環(huán)磷腺苷反應元件蛋白結合蛋白或病毒結合蛋白P300的表達，增強了Smad4依賴信號通路的轉錄活性，而鋅指蛋白451在Smad3/4復合物的作用下抑制P300對TGF-β的反應[6]。

Smad7是TGF-β1/Smad信號轉導通路中的重要負性調控因子，可以與活化的TGF-β1受體(TGF-β1R)結合，阻斷Smad2和Smad3與受體相互作用以及磷酸化，從而干擾Smad2和Smad3的活化，抑制TGF-β1/Smad信號轉導[7]。Smad7可與一系列泛素連接酶Smurf1、Smurf2和NEDD4等相互作用，當Smad7/Smurf復合物與TGF-β1R結合時，這些泛素連接酶可以通過蛋白酶體和溶酶體途徑來誘導TGF-β1R的降解[8]。泛素特異性蛋白酶4作用于泛素連接酶,保護TGF-β1R不被降解，增強TGF-β信號。Hp感染還可通過活化Smad7(Smad家族成員)來抑制TGF-β信號通路，在人胃腺癌(AGS)細胞中，Hp刺激固有膜中單個核細胞TGF-β信號通路，抑制Smad7的表達，Smad7與TGF-β信號通路在Hp感染情況下作用機制尚待深入研究。

2.2 非TGF-β/Smad依賴信號通路 除了經典的TGF-β/Smad依賴信號通路，TGF-β還可以激活非TGF-β/Smad依賴信號通路，如蛋白激酶磷脂酰肌醇-3激酶/蛋白激酶B信號途徑、MAPK信號途徑、細胞外信號調節(jié)激酶信號途徑等。TGF-β也參與免疫系統(tǒng)的調節(jié)，能有效地抑制CD4+、CD25+和調節(jié)性T細胞(Tregs)，維持內環(huán)境的穩(wěn)定和促進免疫耐受，通過促進Foxp3基因表達和Treg的產生，抑制淋巴細胞和單核-吞噬細胞活化。

這些Smad依賴和非Smad依賴信號通路參與調節(jié)細胞的增殖和分化，TGF-β具有調節(jié)細胞功能的作用,既可以通過Smad依賴信號通路使細胞周期停滯在G1期[9]，抑制細胞增殖，也可以通過激活非Smad依賴信號通路如p38/MAPK信號通路誘導細胞凋亡[10]。

3 TGF-β1與Hp感染相關性胃黏膜炎癥反應的關系

由于胃黏膜中TGF-β1是TGF-β的主要存在形式，因而以TGF-β1為例，闡述TGF-β1對Hp感染相關性胃黏膜炎癥反應的影響。

3.1 TGF-β1表達水平增加 宿主細胞通過模式識別受體(PRR)，如Toll樣受體，維甲酸誘導基因-1蛋白質和核苷酸結合寡聚化結構域樣受體，來識別病原體相關分子模式。PRR可調節(jié)信號通路的轉導，包括NF-κB信號通路，進一步上調炎癥因子的表達，最終導致免疫反應的激活。Wu等[11]通過動物實驗發(fā)現(xiàn)，在Hp感染之后TGF-β顯著增加，可能是因為存在一種蛋白因子誘導其產生，該蛋白因子還可能介導宿主免疫應答，參與Hp感染的致病機制。TGF-β增強了Hp在宿主細胞中的黏附和定植[12]。作為一種潛在的持續(xù)性炎癥介質，TGF-β1可以被巨噬細胞和淋巴細胞等多種細胞誘導。在Hp感染的非化生性萎縮性胃炎患者中，TGF-β1的表達與病情嚴重程度有關[13]。Rahimian等[14]通過觀察Hp感染陽性和陰性者胃黏膜活檢組織，發(fā)現(xiàn)TGF-β1 mRNA的表達在陽性組高于陰性組，VacA蛋白能使TGF-β1mRNA表達增加并且抑制T細胞增殖和免疫反應，TGF-β1在Tregs作用下對免疫反應起負調節(jié)作用，有利于Hp持續(xù)性黏附于胃黏膜。另外，Hp感染陽性胃炎和消化性潰瘍患者血清IL-17A、IL-23和TGF-β水平高于Hp感染陰性患者[15]，提示Hp感染相關性炎癥與這些細胞因子有關。Li等[16]在慢性胃炎患者中對增殖細胞核抗原、TGF-β、TGF-βRⅠ和Smad7蛋白進行免疫組化染色，發(fā)現(xiàn)后三者在Hp感染陽性患者中的表達高于Hp感染陰性患者，提示TGF-β1和Smad7可能在Hp感染的進展中發(fā)揮重要作用。

3.2 TGF-β1表達水平降低 Jo等[12]發(fā)現(xiàn)，在Hp感染引起的胃黏膜炎癥中TGF-β1的表達低于由非甾體類抗炎藥物引起相同程度的胃炎患者，且炎癥程度與胃黏膜中TGF-β1的表達水平呈負相關。在細胞試驗中發(fā)現(xiàn)，感染Hp之后TGF-β1表達下降，24 h后開始升高，但持續(xù)時間不長，在48 h恢復到感染前狀態(tài)，該研究小組指出TGF-β1表達下降可能通過宿主產生的防御機制，以避免Hp在胃黏膜上附著。TGF-β1還可通過抑制H2O2的釋放來抑制巨噬細胞呼吸爆發(fā)，故TGF-β1的表達下調使巨噬細胞呼吸爆發(fā)，產生氧化應激反應導致萎縮性胃炎的發(fā)生及其他嚴重的臨床后果[12]。Jo等[12]還報道在Hp感染陽性患者中TβRⅠ和TβRⅡ的表達較Hp感染陰性組顯著降低，TβRⅠ和TβRⅡ的表達降低，削弱了TGF-β對細胞增殖的抑制作用，使胃黏膜細胞大量增生[17]。

3.3 TGF-β1參與免疫逃逸 Hp的毒力因子有多種方式來逃避宿主的免疫應答反應，參與胃黏膜慢性炎癥反應。一旦感染Hp，胃黏膜就會有T細胞浸潤，包括CD4+T細胞[18]，幼稚的CD4+T細胞分化為Th1、Th2、Th17和Treg亞群[19]。CD4+T細胞優(yōu)先分化為Th17細胞，產生IL-6和TGF-β1[20]，TGF-β通過上調轉錄因子Foxp3的表達來增加Treg，從而抑制有抗原特異性的調節(jié)性T細胞的活化增殖，發(fā)揮抗炎作用。Hp感染使TGF-β1和TGF-β2表達增加，進一步誘Treg抑制免疫反應，有利于Hp的定植和炎癥的持續(xù)[21]，根除Hp毒力因子CagA和VacA之后這種情況消失[20]。然而，胃上皮細胞和單核細胞通過CagA和VacA獨立機制優(yōu)先分泌TGF-β[15]。在Hp相關性消化性潰瘍和胃炎患者中可能通過上調與TGF-β有關的Th17細胞從而產生相應的作用[19]，另外，炎癥反應會根據(jù)細胞因子的類型和其分泌水平而發(fā)生變化[15]。

TGF-β超家族的成員參與胚胎干細胞和癌癥干細胞的維持和分化作用，與胃癌、乳腺癌、結腸癌等的發(fā)生過程也有關。激活的TGF-β/Smad信號通路可以誘導上皮-間質化轉變，從而啟動腫瘤的侵襲和轉移[22],也可以通過血管內皮生長因子介導細胞凋亡從而誘導腫瘤血管形成[23]。

4 展望

TGF-β是一種多功能細胞因子，在Hp感染的致病過程中可通過調節(jié)自身及其相應受體的表達來參與胃黏膜慢性炎癥反應。TGF-β在炎癥反應、免疫反應和腫瘤的發(fā)生以及轉移中都發(fā)揮著重要作用，在Hp感染相關性炎癥過程中，可出現(xiàn)表達增加、降低以及參與免疫逃逸等不同效應。TGF-β的效應不僅取決于該家族成員自身特性，還與受體、配體等靶細胞的類型和特征有關，在不同的信號通路、不同反應階段，產生不同生物學效應，其信號轉導也會出現(xiàn)不同的調控機制。

在對信號通路和機制的研究過程中，不僅需要對信號通路組分的改變進行研究，還需要考慮對信號轉導通路調節(jié)、轉錄水平的調控失衡以及形成對細胞增殖分化異常有關的影響。TGF-β在腫瘤的發(fā)生中也呈現(xiàn)雙重效應。腫瘤早期,TGF-β具有腫瘤抑制作用，而在進展期，隨著TGF-β合成的增加,TGF-β抑制免疫反應刺激腫瘤血管生成,為腫瘤細胞的生長和轉移提供合適的微環(huán)境,從而起著腫瘤促進作用。

深入了解TGF-β在Hp感染相關疾病中的調節(jié)機制，在胃黏膜感染Hp早期對患者進行臨床治療，減輕慢性炎癥反應，防止胃黏膜發(fā)生萎縮、腸上皮化生甚至癌變等病理改變，為臨床診治提供幫助。

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