彭世宇,高峰

【提要】 幽門螺桿菌屬于革蘭氏陰性細菌，被世界衛(wèi)生組織列為I型致癌物。幽門螺桿菌的高流行率被認為是重要的公共衛(wèi)生問題，該菌可在世界范圍內(nèi)超過50%的成年人胃上皮細胞中定殖。消化系統(tǒng)癌癥是全球常見的癌癥，每年造成重大的經(jīng)濟損失，目前的研究表明，幽門螺桿菌與消化系統(tǒng)癌癥相關(guān)。本綜述匯總幽門螺桿菌常見的毒力基因、診斷方法及該菌與消化系統(tǒng)癌癥的關(guān)系的研究進展，旨在為消化系統(tǒng)癌癥的早期診斷奠定基礎(chǔ)，也為消化系統(tǒng)癌癥診斷標記物的篩選提供思路。

幽門螺桿菌(Helicobacterpylori)是一種革蘭氏陰性細菌，是引起胃上皮化生和胃癌的最重要病原體，已被世界衛(wèi)生組織列為Ⅰ型致癌物。幽門螺桿菌的全球高流行被認為是重要的公共衛(wèi)生問題，該菌可在超過50%的成年人胃上皮細胞中定殖，感染率從發(fā)達國家的30%到發(fā)展中國家和東亞地區(qū)的90%不等。幽門螺桿菌感染通常在兒童時期獲得，如果沒有適當?shù)目股刂委?，這種感染會持續(xù)終生。消化系統(tǒng)癌癥是全球常見的癌癥，每年造成重大的經(jīng)濟損失，目前的研究表明，感染幽門螺桿菌的患者得胃癌的比例比未感染者高，且體外試驗表明，幽門螺桿菌與肝癌、胰腺癌相關(guān)。本綜述匯總幽門螺桿菌引起消化系統(tǒng)常見的毒力基因、診斷方法、導(dǎo)致胃上皮細胞損傷機制、與肝癌和胰腺癌的關(guān)系的研究進展，旨在為消化系統(tǒng)癌癥的早期診斷奠定基礎(chǔ)，也為消化系統(tǒng)癌癥診斷標記物的篩選提供思路。

1 幽門螺桿菌

1.1 毒力基因

為了在胃的惡劣環(huán)境中生存，幽門螺桿菌通過擁有各種向胃上皮移動以及附著于胃上皮細胞的毒力基因，使菌體在酸性環(huán)境中存活，維持有效的持續(xù)感染，從而引起慢性炎癥和組織損傷，最終可能導(dǎo)致消化性潰瘍和胃癌的發(fā)展[1]。目前已有幽門螺桿菌毒力基因在疾病發(fā)病機理中的流行及其作用的研究。研究表明，幽門螺桿菌通過擁有脲酶和多鞘鞭毛來抵抗胃酸，使細菌能夠向胃上皮細胞方向移動；然后，通過外膜蛋白(OMPs)和粘附素的作用來建立胃黏膜的永久定植，使菌株能夠粘附于胃上皮細胞中；最后，通過大量的毒力基因編碼的效應(yīng)蛋白，直接損害胃上皮[1-2]。通常認為幽門螺桿菌感染和疾病結(jié)果的發(fā)病機理是由宿主、環(huán)境和細菌毒力因子之間復(fù)雜的相互作用介導(dǎo)的。幽門螺桿菌的毒力因子可歸類為與3個主要的致病過程有關(guān)，包括定植、免疫逃逸和誘發(fā)疾病。其中，在幽門螺桿菌定殖過程中，脲酶的功能是中和胃酸，鞭毛趨化系統(tǒng)可用于菌體向上皮細胞和深腺移動[1-3]，粘附素相關(guān)編碼基因(如babA、sabA、lewis antigens和oipA等[4])可使菌體粘附于上皮細胞；在免疫逃逸過程中，LPS和鞭毛編碼基因(如ADP-glycero-D-manno-heptose、ADP-heptose等[5])可以降低菌體免疫原性，IV型分泌系統(tǒng)(T4SS)和cagA[6]、vacA[7]、γ-谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶(gamma-glutamyl transpeptidase)、膽固醇-α-葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶(cholesterol-α-glucosyltransferase)、精氨酸酶(catalase)可抑制宿主吞噬作用、減少抗菌肽的產(chǎn)生以、阻滯效應(yīng)T細胞反應(yīng)；在誘發(fā)疾病過程中，vacA、babA、oipA、htrA[8]、dupA[9]、iceA[10]等毒力基因的大量表達可最終導(dǎo)致宿主的消化性潰瘍病，甚至胃癌。

與其他革蘭氏陰性菌相似，幽門螺桿菌還產(chǎn)生含有各種毒力因子的外膜囊泡(outer membrane vesicles，OMV)，OMV主要在定殖過程中發(fā)揮作用，也可以增加菌株在胃黏膜中的存活幾率[11]。幽門螺桿菌釋放的OMV可以穿透細胞屏障，通過胃黏膜將OMV中包裹的抗原轉(zhuǎn)運到組織當中，這種抗原轉(zhuǎn)運機制類似與T4SS分泌系統(tǒng)，能夠?qū)⒖扇苄曰衔锓置诘街車h(huán)境中[12-14]。在感染幽門螺桿菌的胃活檢和培養(yǎng)物中均通過電鏡檢測到OMV，特別是在菌株靜止生長后期和生物膜形成過程中[15-16]。有研究利用梯度密度離心分離OMV后發(fā)現(xiàn)，OMV中存在幽門螺桿菌的外膜化合物，未檢測到內(nèi)膜化合物[11]。不同幽門螺桿菌的OMV中各成分含量不同，但大致由磷脂、LPS、蛋白質(zhì)等組成，其中，磷脂主要為磷脂酰甘油(PG)，磷脂酰乙醇胺(PE)，溶血PE(LPE)，磷脂酰膽堿(PC)，溶血PC(LPC)和心磷脂[11]。LPS中的脂質(zhì)A是OMV的重要組成部分，O-抗原的組成取決鐵離子的濃度[17]。蛋白質(zhì)組成主要為Hop、Hor、Hof、Hom蛋白以及鐵調(diào)節(jié)的OMP和外排泵OMP等5個蛋白家族[18]，已經(jīng)通過試驗鑒定的蛋白包括VacA、CagA、BabA、SabA、OlipA、AlpA、脲酶和嗜中性粒細胞活化蛋白等[19]。

1.2 診斷方法

目前已有幾種檢測方法可用于幽門螺桿菌感染診斷，如利用內(nèi)鏡取胃活檢標本用于病理學(xué)診斷、細菌培養(yǎng)、快速脲酶試驗(RUT)；非侵入性獲得的樣本可用于抗原檢測、尿素呼氣試驗(UBT)、分子生物學(xué)試驗等。其中，病理學(xué)診斷的準確性取決于許多因素，例如病理學(xué)家的經(jīng)驗、胃黏膜中菌體定植的密度、臨床標本的質(zhì)量和數(shù)量以及組織變化的主觀判斷。細菌培養(yǎng)方法難度較高，且易受臨床標本的質(zhì)量、微生物共生菌群、采樣與培養(yǎng)之間的時間間隔以及運輸條件(如溫度、暴露在空氣中的持續(xù)時間等)等多種因素的影響；此外，幽門螺桿菌的培養(yǎng)需要專業(yè)的實驗室人員，并且需要長達7 d的時間才能報告樣品為陰性；由于培養(yǎng)用的樣品是通過無創(chuàng)方法(如胃液、唾液和糞便)獲得，細菌培養(yǎng)敏感度較低，因此不建議在常規(guī)診斷中使用[20-21]。RUT是一種便宜、快速、高度特異性的測定法，該方法基于檢測幽門螺桿菌產(chǎn)生的尿素，結(jié)果可在數(shù)分鐘至數(shù)小時內(nèi)獲得；如果胃活檢中存在少于104個菌體存在，則檢測的敏感性會受到影響，導(dǎo)致假陰性結(jié)果；如果胃中存在其他產(chǎn)生脲酶的細菌則會導(dǎo)致假陽性結(jié)果[22]。利用內(nèi)鏡取胃黏膜標本進行幽門螺桿菌的檢測，需將鏡檢與組織學(xué)和/或培養(yǎng)相結(jié)合，內(nèi)鏡檢查的主要局限性是其相對侵入性，并且只能探索胃黏膜的小部分，因此，為確認胃中幽門螺桿菌感染的整體情況，需要對多個胃活檢標本進行評估[23]。

對于非侵入性獲得的樣本中，抗原檢測已廣泛用于胃液、唾液、尿液和糞便等臨床標本中幽門螺桿菌的檢測[24]，但該方法的特異性和敏感性較差[25]。UBT是臨床上最常用的即時檢驗，敏感性和特異性在85%～95%[25]。以上方法的局限性在于只能檢測幽門螺桿菌，而分子生物學(xué)檢測方法中的自動化DNA提取和實時PCR分析能夠提供高度的標準化和可重復(fù)性，還能夠提供有關(guān)藥物敏感性信息。在大多數(shù)情況下，幽門螺桿菌對克拉霉素耐藥是由于23S rRNA基因中的三個單點突變(A2146C，A2146G和A2147G)導(dǎo)致的，這些突變可通過PCR準確檢測出來[26-27]。目前已有許多幽門螺桿菌和克拉霉素抗性檢測的商業(yè)化分子檢測方法，直接從糞便等標本中檢測幽門螺桿菌和克拉霉素耐藥性的敏感性取決于所用的DNA提取方法和PCR檢測方法。然而，PCR測定法的局限性在于它們只能提供幽門螺桿菌部分耐藥信息，且分子生物學(xué)檢測出的耐藥性和活檢標本培養(yǎng)獲得的耐藥性一致性較低[28]。

2 幽門螺桿菌與消化系統(tǒng)癌癥的關(guān)系

2.1 幽門螺桿菌與胃癌

據(jù)估計，2018年全球有超過一百萬例(1 033 701例)新的胃癌病例，占所有新癌癥病例的6.1%，胃癌在常見的惡性腫瘤中排名第五(https://www.uicc.org/new-global-cancer-data-globocan-2018)。感染幽門螺桿菌的患者發(fā)生胃癌的風(fēng)險比未感染者高3倍左右，胃癌患者幽門螺桿菌陽性率為75%～95%[29-30]。幽門螺桿菌感染后，菌體大量表達粘附素(如HopQ基因編碼)、分泌性蛋白(如VacA)以及T4SS分泌系統(tǒng)效應(yīng)蛋白(如CagA)來定殖于胃上皮細胞，細胞中的FAK、SFK和c-Abl激活，從而刺激CagA磷酸化，引起細胞骨架重排以及細胞運動/遷移；同時，CagA可以替代Gab1并刺激增殖和生存信號，該蛋白介導(dǎo)SHP2磷酸酶的募集，并通過IL-R去磷酸化阻止STAT結(jié)合；此外，幽門螺桿菌可通過c-Met依賴性信號傳導(dǎo)來誘導(dǎo)Momo-2和MMP-9的活化，從而促進運動發(fā)生反應(yīng)[31-32]。幽門螺桿菌通過抑制其內(nèi)吞作用和蛋白酶體降解來介導(dǎo)EGFR活化并穩(wěn)定其表面表達，在早期感染期間誘導(dǎo)JAK/STAT3信號傳導(dǎo)，而在持續(xù)定居期間該途徑被關(guān)閉。幽門螺桿菌感染胃上皮細胞后，能夠激活宿主巨噬細胞、T細胞、B細胞等免疫細胞，促進促炎性細胞因子的釋放和慢性炎癥，誘導(dǎo)宿主細胞連接相關(guān)基因(如E-cadherin，Vezatin，Connexin32和Connexin43)、細胞周期調(diào)控基因(如CDKN2A)、DNA修復(fù)基因(如hMHL-1)，炎癥相關(guān)基因(如TFF-2, COX)，轉(zhuǎn)錄因子(如RUNX3，F(xiàn)OXD3，USF1和USF2，GATA-4和GATA-5)和腫瘤抑制因子(如LOX和HRASLS)DNA甲基化，產(chǎn)生活性氧，最終導(dǎo)致胃上皮細胞化生和異型增生[31-33]。

2.2 幽門螺桿菌與肝癌

肝癌在世界范圍內(nèi)具有很高的患病率，目前的研究表明，幽門螺桿菌與肝癌相關(guān)，在肝癌患者的樣本中檢測到幽門螺桿菌[32-33]，對肝癌患者和幽門螺桿菌的系統(tǒng)分析表明，肝癌患者中幽門螺桿菌檢出率為53.3%，對照組為10.4%；幽門螺桿菌與肝癌風(fēng)險之間相關(guān)性比值為13.63，兩者之間正相關(guān)[34]。但是，研究結(jié)果僅表明肝癌患者的樣本中存在幽門螺桿菌。肝癌通常伴有肝纖維化、肝細胞的免疫狀態(tài)，幽門螺桿菌可能隨血液進入肝臟內(nèi)，因此，僅在肝癌患者中檢測到幽門螺桿菌無法作為兩者相關(guān)的有力證據(jù)。體外的研究表明幽門螺桿菌與肝癌之間的關(guān)聯(lián)機制，zhang等[35]的研究發(fā)現(xiàn)，幽門螺桿菌通過上調(diào)轉(zhuǎn)錄和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)的蛋白表達導(dǎo)致HepG2肝癌細胞發(fā)生病變；也能夠引起Huh7肝癌細胞的凋亡。然而，這些數(shù)據(jù)只是使用癌細胞系進行體外研究獲得的間接發(fā)現(xiàn)，目前尚無幽門螺桿菌對肝臟致癌作用的直接證據(jù)。有研究推測幽門螺桿菌可能通過促進轉(zhuǎn)化生長因子(TGF)-β1致癌途徑，擾亂了小鼠CCl4誘導(dǎo)的纖維化模型中肝細胞凋亡與增殖[36]。總之，盡管在肝癌患者樣本中經(jīng)常檢測到幽門螺桿菌，但是幽門螺桿菌與肝癌發(fā)生之間可能的相關(guān)性需進一步研究。

2.3 幽門螺桿菌與胰腺癌

世界范圍內(nèi)與癌癥相關(guān)的死亡原因中，胰腺癌排在第8位，胰腺癌患者五年生存率低至6%[37]。目前尚無胰腺樣品中分離出幽門螺桿菌的研究，然而，盡管幽門螺桿菌無法定殖于胰腺，但該菌可以通過病理生理作用對胰腺產(chǎn)生影響[38-39]。幽門螺桿菌定殖胃上皮細胞后導(dǎo)致兩種病變：一種與導(dǎo)致胃酸過少、萎縮性胃炎、胃潰瘍和胃癌相關(guān)；另一種與導(dǎo)致胃酸過多、幽門和十二指腸潰瘍以及潛在的胰腺癌的胃竇性胃炎相關(guān)。幽門螺桿菌對胃竇的定殖減少了胃竇D細胞的數(shù)量，從而抑制了生長抑素的產(chǎn)生，導(dǎo)致胃酸過多，從而導(dǎo)致促胰液素分泌增加和胰腺碳酸氫鹽輸出增加。研究表明，促胰液素對小鼠胰腺的生長以及胰腺導(dǎo)管細胞的DNA合成均具有積極作用，并且誘導(dǎo)的導(dǎo)管上皮細胞增殖，可能會增強已知致癌物(如N-亞硝胺)的致癌作用，最終導(dǎo)致胰腺癌的發(fā)生[40]。針對幽門螺桿菌與胰腺癌風(fēng)險的相關(guān)性分析中發(fā)現(xiàn)，幽門螺桿菌陽性個體發(fā)生胰腺癌的風(fēng)險顯著性增加[41]，但cagA陽性血清與胰腺癌之間不存在顯著相關(guān)性[42]。有研究針對373例胰腺癌和690例對照的研究中發(fā)現(xiàn)，cagA陰性的幽門螺桿菌血清陽性是胰腺癌的重要危險因素，而cagA陽性血清陽性與胰腺癌無顯著相關(guān)性；此外，該研究僅在非O血型患者中觀察到了胰腺癌風(fēng)險與cagA陰性幽門螺桿菌血清陽性之間的相關(guān)性[43]。幽門螺桿菌對胰腺癌發(fā)生的影響的確切機制仍不清楚，需要進一步研究。

3 問題與展望

幽門螺桿菌毒力基因在菌株定殖及致病過程中起重要作用，針對幽門螺桿菌毒力基因的研究有助于幽門螺桿菌疫苗的開發(fā)，影響潛在的替代療法并促進新毒力基因的發(fā)現(xiàn)。同時，針對其毒力基因的研究不只集中于基因及基因組層面，還應(yīng)該關(guān)注蛋白質(zhì)表達譜的差異。在臨床中，針對感染幽門螺桿菌的患者，需要全面檢測其疾病風(fēng)險來確定其治療程度，因此，檢測強毒株有助于提高對幽門螺桿菌毒力的認知，以防造成嚴重后果。此外，僅針對單一毒力因子不利于幽門螺桿菌毒力基因的研究，因為具有不同生物學(xué)作用和意義的各種毒力因子之間存在明確的聯(lián)系，可能協(xié)同作用，從而導(dǎo)致嚴重的十二指腸病變。

目前的研究表明，幽門螺桿菌的抗生素耐藥性持續(xù)增加，這種趨勢使人們對目前采用的“試驗與治療”策略的有效性提出質(zhì)疑，并考慮在根除療法之前確定幽門螺桿菌的抗生素耐藥性，以達到更好的治療效果。為了在施用抗生素之前確定耐藥性表型，耐藥性信息必須更迅速地獲得，未來的研究應(yīng)旨在使用二代測序技術(shù)(如宏基因組測序)和/或直接從臨床標本(胃活檢或糞便)中檢測幽門螺桿菌和相關(guān)的耐藥性突變。二代測序技術(shù)不僅能夠檢測復(fù)雜的微生物群落，包括與幽門螺桿菌相關(guān)的胃腸道微生物群落開辟了新途徑，也能在幽門螺桿菌和抗藥性檢測中發(fā)揮重要作用。