劉爽，方昌中，陳文亮

山西醫(yī)科大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院，太原030001

胃癌是世界上第四大常見(jiàn)癌癥，也是惡性腫瘤死亡的第二大原因［1］。幽門(mén)螺桿菌（HP）感染與胃癌的發(fā)生密切相關(guān)。HP是一種革蘭陰性菌，存在于黏膜深層并附著于表面，在全世界感染了50%的人口。HP 感染是已知的惡性腫瘤最強(qiáng)的危險(xiǎn)因素。此外，世界衛(wèi)生組織將HP列為1型致癌物［2］。HP選擇性地黏附在人胃黏膜上，并直接引起胃十二指腸損傷，包括慢性胃炎、消化性潰瘍、黏膜相關(guān)淋巴組織淋巴瘤和胃腺癌。人類(lèi)免疫系統(tǒng)對(duì)HP 有強(qiáng)烈的先天和適應(yīng)性反應(yīng)，但通常不能根除病原體［3］。這種失敗的免疫反應(yīng)直接導(dǎo)致慢性炎癥，HP感染引起的慢性炎癥被認(rèn)為是上皮轉(zhuǎn)化的原因。HP 感染相關(guān)的慢性炎癥可導(dǎo)致胃內(nèi)活性氧（ROS）的產(chǎn)生增多，其誘導(dǎo)胃黏膜的氧化應(yīng)激，這在觸發(fā)胃腫瘤的發(fā)生中具有重要作用［4］。ROS 誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激通常被認(rèn)為對(duì)細(xì)胞有害，且已經(jīng)表明ROS 信號(hào)通過(guò)誘導(dǎo)基因突變和激活致癌途徑來(lái)促進(jìn)腫瘤的發(fā)生［5］。這些有害結(jié)果最終導(dǎo)致胃癌的發(fā)生。現(xiàn)對(duì)HP 感染影響胃癌發(fā)生發(fā)展的氧化應(yīng)激機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 氧化應(yīng)激介導(dǎo)胃腫瘤轉(zhuǎn)化的機(jī)制

ROS有多種來(lái)源，包括炎癥細(xì)胞、致癌化學(xué)物質(zhì)及其代謝物，以及線粒體中的電子轉(zhuǎn)移鏈。據(jù)報(bào)道，HP自身可產(chǎn)生大量超氧陰離子，以抑制機(jī)體炎癥細(xì)胞合成的一氧化氮的殺菌作用［6］。內(nèi)源產(chǎn)生的ROS可以被消除以達(dá)到體內(nèi)平衡，而額外的刺激誘導(dǎo)ROS 過(guò)量產(chǎn)生，這可能超過(guò)清除能力，導(dǎo)致ROS 在人體內(nèi)積累。HP 感染過(guò)程中造成的氧化應(yīng)激可導(dǎo)致DNA 損傷，DNA 的氧化通常發(fā)生在脫氧鳥(niǎo)苷位置，生成8-羥基-20脫氧鳥(niǎo)苷。損傷后堿基的丟失會(huì)導(dǎo)致堿基位點(diǎn)的空缺，從而導(dǎo)致DNA 的單鏈斷裂，然而，缺乏修復(fù)或持續(xù)損壞可能導(dǎo)致雙鏈斷裂。如果一個(gè)細(xì)胞不能修復(fù)太多的斷裂，它可能會(huì)導(dǎo)致腫瘤前體［4］。細(xì)胞內(nèi) ROS 的積累還能誘導(dǎo) DNA 的點(diǎn)突變，從而破壞幾個(gè)腫瘤抑制基因（如p53）的表達(dá)和功能［7］。DNA 損傷后，細(xì)胞凋亡途徑被誘導(dǎo)。與此同時(shí)，基因修復(fù)和損傷耐受機(jī)制將被觸發(fā)，這是細(xì)胞存活的關(guān)鍵途徑。在活細(xì)胞中，錯(cuò)配修復(fù)、基因組不穩(wěn)定性和腫瘤發(fā)生將得到促進(jìn)［7］。研究表明，一些具有DNA 損傷的細(xì)胞不太可能會(huì)凋亡，從而增加了這些細(xì)胞發(fā)生癌變的可能性［8］。

氧化應(yīng)激可激活致癌途徑來(lái)促進(jìn)腫瘤的發(fā)生。PI3K/Akt 信號(hào)通路對(duì)于維持細(xì)胞基本過(guò)程、細(xì)胞生長(zhǎng)、存活、死亡和新陳代謝的完整性至關(guān)重要。PI3K/Akt信號(hào)通路的過(guò)度激活在許多類(lèi)型的人類(lèi)癌癥中都有報(bào)道［9］。PI3K/Akt 信號(hào)通路被發(fā)現(xiàn)在體內(nèi)和體外都被HP 感染激活，HP 增加了Ser380/Thr382/383 殘基的 PTEN 磷酸化，從而激活了 PI3K/Akt 通路，促進(jìn)了細(xì)胞存活。ROS 不僅直接激活PI3K 來(lái)放大其下游信號(hào)，而且同時(shí)失活PTEN，從而負(fù)向調(diào)節(jié)Akt 的激活［10］。低濃度的 HP 感染會(huì)輕微增加 ROS水平，導(dǎo)致PI3K/Akt 通路的持續(xù)激活，導(dǎo)致p-Akt（Ser473）和下游蛋白p-GSK-3β（Ser9）的激活，這可能與細(xì)胞增殖和胃癌的發(fā)生有關(guān)［11］。

NOX1/ROS信號(hào)的激活也可能與TLR/MyD88信號(hào)誘導(dǎo)的胃黏膜干細(xì)胞和腫瘤的發(fā)生有關(guān)，雖然NOX1/ROS 信號(hào)介導(dǎo)細(xì)胞增殖和存活的機(jī)制尚不清楚，但NOX 衍生的ROS信號(hào)通過(guò)滅活蛋白酪氨酸磷酸酶（PTPs）激活受體酪氨酸激酶（RTK）的自磷酸化［12］。研究表明，破壞 Noxo1 基因可以顯著抑制COX-2/PGE2 通路誘導(dǎo)的胃增生。因此，NOX1/ROS信號(hào)可能通過(guò)抑制PTP 功能而激活EGFR 信號(hào)，這可能是NOX1/ROS信號(hào)促進(jìn)腫瘤的主要機(jī)制。

2 HP對(duì)胃內(nèi)氧化應(yīng)激環(huán)境形成的作用

HP 菌株含有可導(dǎo)致胃上皮細(xì)胞氧化應(yīng)激的毒性因子。細(xì)胞毒素相關(guān)基因A（CagA）陽(yáng)性HP 可誘導(dǎo)高水平的過(guò)氧化氫（H2O2）產(chǎn)生和 DNA 損傷［13］。據(jù)報(bào)道，HP 通過(guò)T4SS 將癌蛋白CagA 送入胃上皮細(xì)胞，并驅(qū)動(dòng)多條致癌信號(hào)通路的激活。通過(guò)將CagA基因轉(zhuǎn)染到胃上皮細(xì)胞中，CagA 蛋白可誘導(dǎo)細(xì)胞中ROS 的大量形成［6］。研究表明 CagA 能誘導(dǎo)線粒體產(chǎn)生ROS［13］。線粒體脫氧核糖核酸（mtDNA）比核脫氧核糖核酸更容易受到ROS 的影響，由于其非?？拷娮愚D(zhuǎn)移鏈，并且缺乏保護(hù)性組蛋白或脫氧核糖核酸結(jié)合蛋白［14］。因此，含有缺陷mtDNA 編碼蛋白亞基的呼吸酶可能表現(xiàn)出受損的電子傳遞功能，從而增加電子泄漏和ROS 的產(chǎn)生［15］，進(jìn)一步增加線粒體的氧化應(yīng)激和氧化損傷程度。

空泡細(xì)胞毒素（VacA）蛋白是由HP 產(chǎn)生的一種增強(qiáng)其定殖能力的毒性因子，并與炎癥和胃癌的風(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān)［16］。研究表明，VacA 能誘導(dǎo) Ca2+流入和ROS 的產(chǎn)生，隨后，NF-κB 的活化導(dǎo)致了 B 細(xì)胞的激活，趨化因子表達(dá)的上調(diào)增加了促炎性免疫細(xì)胞向HP 感染部位的流入。其次，研究表明VacA 能破壞人胃上皮細(xì)胞的自噬。自噬的破壞導(dǎo)致細(xì)胞ROS種類(lèi)的增加［17］。VacA 誘導(dǎo)的細(xì)胞 ROS 水平的升高可以增加氧化脫氧核糖核酸損傷并且促進(jìn)形成導(dǎo)致腫瘤轉(zhuǎn)化和癌癥分子變化的環(huán)境。

γ-谷氨酰轉(zhuǎn)移酶（GGT）作為HP 另一種毒性因子，其可誘導(dǎo)胃上皮細(xì)胞H2O2的產(chǎn)生、NF-κB的激活和 IL-8 的相應(yīng)增加［18］。研究表明，用 GGT 干預(yù)原代胃細(xì)胞和AGS 癌細(xì)胞系將導(dǎo)致細(xì)胞中8-羥基脫氧葡萄糖含量的增加［19］，這表明 DNA 受損。GGT 誘導(dǎo)ROS 的增加、促炎細(xì)胞因子產(chǎn)生和DNA 損傷為從感染進(jìn)展到癌癥創(chuàng)造了理想的條件［18］。

脲酶和中性粒細(xì)胞活化蛋白A（NapA）也是HP的毒性因子，其有助于中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)和ROS 的產(chǎn)生。重組脲酶誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)，導(dǎo)致高度炎癥和 ROS 產(chǎn)生［20］。脲酶和 NapA 聚集中性粒細(xì)胞至感染部位。一旦中性粒細(xì)胞到達(dá)后，會(huì)引發(fā)強(qiáng)烈的氧化應(yīng)激［4］。浸潤(rùn)的中性粒細(xì)胞對(duì)凋亡的抵抗力增強(qiáng)并且壽命延長(zhǎng)，這是與HP 感染相關(guān)的慢性炎癥的潛在成因。NapA 還能保護(hù)HP 免受氧自由基的侵害［21］，從而延長(zhǎng)中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)和氧化應(yīng)激的周期。

在感染過(guò)程中，HP還可利用多胺依賴(lài)的ROS合成，誘導(dǎo)NADPH 氧化酶途徑產(chǎn)生ROS，促進(jìn)胃上皮細(xì)胞的腫瘤轉(zhuǎn)化。HP 誘導(dǎo)多胺氧化、氧化應(yīng)激與DNA 損傷和潛在的致癌作用相關(guān)聯(lián)。據(jù)報(bào)道，與HP陰性受試者相比，HP感染患者胃中總多胺（主要是亞精胺）的水平增加了兩倍以上［22］，而HP 感染導(dǎo)致一種重要的多胺分解代謝酶即精胺氧化酶（SMO）的表達(dá)增加。其對(duì)精胺的氧化過(guò)程中，產(chǎn)生ROS 物質(zhì)H2O2。研究表明，在SMO 表達(dá)增加的同時(shí)，體外和體內(nèi)的氧化DNA 損傷和凋亡也相應(yīng)增加［23］，SMO表達(dá)的上調(diào)是促進(jìn)胃癌發(fā)展的潛在機(jī)制。與攜帶CagA 陰性菌株的患者相比，感染CagA 陽(yáng)性HP 的患者胃上皮細(xì)胞中SMOX mRNA 表達(dá)和SMOX 蛋白水平顯著增加［13］。哺乳動(dòng)物中的煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶（NADPH 氧化酶；NOX）是一種通過(guò)質(zhì)膜傳輸電子的酶。電子受體是氧，所以反應(yīng)產(chǎn)物是。有研究表明，NOX1 復(fù)合體成分在胃炎和胃腫瘤的上皮細(xì)胞中均上調(diào)，表明胃中NOX1/ROS 信號(hào)的炎癥依賴(lài)性激活。編碼NOX1 的基因可以在HP感染胃腺癌患者的組織中被誘導(dǎo)［24］。未轉(zhuǎn)化的原發(fā)胃竇上皮細(xì)胞和感染HP26695 的胃上皮細(xì)胞系通過(guò)涉及RAS 相關(guān)的C3 肉毒桿菌毒素底物1（Rac1）的相關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程表達(dá)NOX1 并快速瞬時(shí)產(chǎn)生ROS［20］。另外，NF-κB 可能在胃炎和胃腫瘤中對(duì)NOX1/ROS 通路的激活起重要作用，且ROS 信號(hào)已被證明能夠激活NF-κB［25］，表明 NOX1/ROS 和 NF-κB反饋環(huán)的激活對(duì)于胃腫瘤的發(fā)展是重要的。

3 HP感染導(dǎo)致自身免疫產(chǎn)生ROS的機(jī)制

人類(lèi)免疫系統(tǒng)能對(duì)感染產(chǎn)生強(qiáng)烈的先天和適應(yīng)性免疫反應(yīng)，但通常不能完全消除HP，導(dǎo)致持續(xù)感染和慢性炎癥。HP可導(dǎo)致許多細(xì)胞類(lèi)型產(chǎn)生ROS，包括上皮細(xì)胞，而中性粒細(xì)胞貢獻(xiàn)最大［26］。中性粒細(xì)胞被認(rèn)為是ROS 的主要來(lái)源。在中性粒細(xì)胞中，NADPH 氧化酶催化細(xì)胞膜上ROS 的產(chǎn)生。病原體鑒定后，中性粒細(xì)胞立即吞噬細(xì)菌，形成吞噬細(xì)胞。在吞噬細(xì)胞中，捕獲的病原體被NOX 催化產(chǎn)生的ROS 殺死。吞噬過(guò)程中，吞噬細(xì)胞NOX 的gp91phox催化亞單位被激活［27］，并從細(xì)胞質(zhì) NADPH 接收電子。然后，吞噬細(xì)胞NOX 將該電子提供給吞噬細(xì)胞內(nèi)外的分子氧，產(chǎn)生O2-，一種殺微生物氧化劑的前體。這種在噬菌體中通過(guò)超氧化物歧化酶催化或非酶歧化作用轉(zhuǎn)化為H2O2。H2O2可以被動(dòng)滲透細(xì)胞膜，被轉(zhuǎn)化為次氯酸，次氯酸的毒性是H2O2的100倍。吞噬細(xì)胞利用這些高ROS 物種殺死致病菌。然而在HP 感染的胃黏膜中，免疫反應(yīng)不能根除細(xì)菌。因此，吞噬細(xì)胞產(chǎn)生更多ROS，ROS的過(guò)量產(chǎn)生導(dǎo)致胃上皮細(xì)胞產(chǎn)生氧化應(yīng)激。

4 HP對(duì)氧化應(yīng)激損傷的自我防御

除了可以誘導(dǎo)ROS 的產(chǎn)生，HP 對(duì)外部ROS 攻擊有各種防御機(jī)制。HP 的典型防御是其強(qiáng)脲酶活性，它催化胃中尿素轉(zhuǎn)化為氨。細(xì)菌合成精氨酸酶［28］，使用左旋精氨酸作為底物來(lái)生產(chǎn)尿素，利用脲酶將尿素轉(zhuǎn)化為氨，這可能是HP 對(duì)抗宿主細(xì)胞產(chǎn)生的一氧化氮的競(jìng)爭(zhēng)策略。此外，HP脂多糖通過(guò)誘導(dǎo)精氨酸酶和鳥(niǎo)氨酸脫羧酶刺激巨噬細(xì)胞產(chǎn)生多胺，誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞凋亡并抑制一氧化氮合酶（iNOS）表達(dá)［22］。HP誘導(dǎo)胃黏膜上皮細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞或侵襲性炎癥細(xì)胞中誘導(dǎo)型iNOS 的表達(dá)。巨噬細(xì)胞是iNOS 以左旋精氨酸作為底物誘導(dǎo)的一氧化氮的主要來(lái)源［29］。HP間接抑制了外部一氧化氮的攻擊。HP通過(guò)各種策略抑制潛在的有害ROS，從而在胃內(nèi)氧化應(yīng)激環(huán)境中存活。

5 總結(jié)與展望

綜上所述，HP感染可增加胃癌細(xì)胞中ROS的水平，并通過(guò)誘導(dǎo)胃上皮細(xì)胞中的氧化DNA 損傷以及激活多條致癌途徑來(lái)促進(jìn)腫瘤的發(fā)生。進(jìn)一步研究HP 誘發(fā)胃內(nèi)氧化應(yīng)激環(huán)境的機(jī)制對(duì)于胃癌的預(yù)防和治療是非常必要的。其次，抗氧化劑逐漸成為HP感染的潛在治療選擇。隨著腫瘤干細(xì)胞研究的進(jìn)展，研究發(fā)現(xiàn)氧化應(yīng)激對(duì)細(xì)胞凋亡和細(xì)胞增殖都有一定的促進(jìn)作用。對(duì)這一過(guò)程和由此產(chǎn)生的腫瘤轉(zhuǎn)化機(jī)制進(jìn)行持續(xù)研究，以充分理解作用機(jī)制，對(duì)更有效地預(yù)防或早期治療胃癌有重要意義。