夏晨雨，馬 強(qiáng)

(大連大學(xué)附屬中山醫(yī)院，遼寧 大連 116001)

阿爾茨海默病(AD)發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，主要臨床表現(xiàn)為進(jìn)行性認(rèn)知功能障礙和行為損害。腸道微生物在胃腸道與中樞神經(jīng)系統(tǒng)之間的雙向信息交流中發(fā)揮重要作用這一觀點(diǎn)已被廣泛認(rèn)可。幽門螺桿菌(Hp)作為感染及傳染程度均較高的致病菌，與多種胃腸道外疾患如動(dòng)脈粥樣硬化、高血壓、心腦缺血、腦卒中等密切相關(guān)，而這些均為AD發(fā)生的危險(xiǎn)因子。通過Hp與AD的研究發(fā)現(xiàn)相關(guān)機(jī)制包括幽門螺桿菌干擾腸腦軸、Aβ沉積、tau磷酸化及神經(jīng)炎性反應(yīng)等。本文將對(duì)Hp參與AD的致病機(jī)制加以總結(jié)，以期為AD提供新的診療思路。

1AD

AD是老年癡呆最常見的發(fā)病原因，是發(fā)生于老年前期和老年期的中樞神經(jīng)退行性疾病，以認(rèn)知功能障礙、日常生活自理能力受損、精神行為異常為主要表現(xiàn)。淀粉樣蛋白沉積、Tau蛋白異常磷酸化、神經(jīng)炎癥是AD發(fā)病機(jī)制的主要假說。有研究發(fā)現(xiàn)微生物感染引發(fā)的炎性反應(yīng)可導(dǎo)致Aβ合成增加,且在實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭兴拗骺垢腥镜哪芰τ兴岣遊1,2]，因此有觀點(diǎn)認(rèn)為Aβ是一種抗菌肽。同時(shí)大量證據(jù)表明，AD與皰疹病毒[3]、人類獲得性免疫缺陷病毒[4]、肺炎衣原體[5]、口腔卟啉單胞菌[6]等密切相關(guān)，表明微生物感染在AD發(fā)展過程中的作用不可小覷。作為常見的腸道致病菌：Hp，感染后不僅可造成胃腸黏膜損傷，誘導(dǎo)炎性反應(yīng)，改變胃腸道微生態(tài)平衡，還可直接侵及中樞神經(jīng)。目前已有研究證實(shí)Hp感染是AD的危險(xiǎn)因素[7]，本文就相關(guān)機(jī)制進(jìn)行闡述，相關(guān)研究均經(jīng)過醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)同意。

大多數(shù)致病機(jī)制均基于兩個(gè)基本假說:淀粉樣蛋白級(jí)聯(lián)假說和Tau過度磷酸化假說。Aβ是一種氨基酸多肽，其中Aβ42容易聚集成不溶性斑塊，在海馬體沉積，誘導(dǎo)Aβ形成更多的不溶性聚合物,造成線粒體損傷和突觸功能障礙，同時(shí)小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞也被激活并誘導(dǎo)相關(guān)的炎性反應(yīng)和氧化反應(yīng)，最終表現(xiàn)為神經(jīng)元功能障礙和凋亡，導(dǎo)致AD的發(fā)生[8]。2011年，F(xiàn)erreira首次提出[9]Aβ寡聚物致病理論，認(rèn)為Aβ寡聚物在臨床癥狀出現(xiàn)前數(shù)十年就已出現(xiàn)，通過作用于天冬氨酸(NMDA)和乙酰膽堿(α7-nACh)受體[10]，導(dǎo)致突觸功能障礙和學(xué)習(xí)和記憶受損。Aβ42寡聚物也能造成突觸膜氧化損傷進(jìn)而導(dǎo)致Tau蛋白過度磷酸化。Tau蛋白能夠?qū)⑽⒐艿鞍拙酆铣晌⒐埽⑴c維持復(fù)雜的神經(jīng)細(xì)胞微結(jié)構(gòu)，其生物活性受磷酸化狀態(tài)的調(diào)控。磷酸化Tau蛋白相互作用和聚集，可形成神經(jīng)纖維纏結(jié)(NFTs)。NFTs具有神經(jīng)毒性，使突觸數(shù)量減少，并引起細(xì)胞功能障礙[8]，導(dǎo)致AD。AD可分為家族性AD(FAD)或早發(fā)型AD和散發(fā)性AD(SAD)或遲發(fā)型AD，F(xiàn)AD的致病基因包括淀粉樣蛋白前體(APP)基因，早老素1基因(PS-1)和早老素2基因(PS-2)，分別位于21、14、1號(hào)染色體上。突變PS-1表達(dá)可增加Aβ42產(chǎn)量，促進(jìn)GSK-3β通路對(duì)Tau蛋白的磷酸化，干擾細(xì)胞內(nèi)鈣穩(wěn)態(tài)，增加神經(jīng)細(xì)胞對(duì)凋亡的易感性[11-12]。

2Hp

2.1Hp發(fā)病過程：Hp主要定植于胃型上皮，如胃黏膜、十二指腸上皮的革蘭陰性桿菌。Hp可通過口-口、糞-口途徑傳播，全球約半數(shù)以上的人口被感染。而且患者如未經(jīng)正規(guī)抗Hp治療，則會(huì)持續(xù)存在于體內(nèi)。Hp的主要致病過程如下：Hp的鞭毛運(yùn)動(dòng)有助于向宿主胃上皮細(xì)胞移動(dòng)，分泌的尿素酶可對(duì)抗胃的酸性環(huán)境，細(xì)菌黏附素與宿主細(xì)胞受體相互作用，進(jìn)而造成定植和持續(xù)感染，釋放的細(xì)胞毒素相關(guān)蛋白 A(CagA)和細(xì)胞空泡毒素 A(VacA)等效應(yīng)蛋白或毒素會(huì)導(dǎo)致宿主組織損傷。細(xì)胞毒素(CagA)、空泡毒素(VacA)、黏附素為主要致病因素， CagA是具有強(qiáng)抗原性的親水性外膜蛋白[13]，是Hp引起炎性反應(yīng)的重要效應(yīng)蛋白[14]?？张荻舅?VacA)[13]是幾乎存在于所有Hp的毒力因素，也可直接引起細(xì)胞變性，細(xì)胞骨架改變及細(xì)胞損傷。黏附素可通過分泌毒素和間接誘導(dǎo)免疫反應(yīng)導(dǎo)致上皮損傷，發(fā)揮黏附作用，同時(shí)介導(dǎo)炎性反應(yīng)。

2.2Hp與腸道微生物：Hp是常見的胃腸道致病菌，感染后不僅造成胃腸黏膜損傷，而且影響胃腸道微生態(tài)穩(wěn)定。通過建立Hp感染蒙古沙鼠模型[15]，研究胃內(nèi)菌群結(jié)構(gòu)及其與Hp定植關(guān)系，發(fā)現(xiàn)Hp的定植會(huì)引起胃內(nèi)菌群結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出抑制和促進(jìn)兩個(gè)方面的改變。通過PCR實(shí)驗(yàn)方法對(duì)比Hp陽性組與陰性組患者腸道菌群[16]，發(fā)現(xiàn)Hp陽性患者腸道菌群中的益生菌(乳酸桿菌、雙歧桿菌)明顯降低。腸道菌群作為腸道微環(huán)境的重要組成部分，通過多種途徑維持平衡，菌群成分一旦改變必然導(dǎo)致穩(wěn)態(tài)破壞，進(jìn)而導(dǎo)致疾病發(fā)生。

3AD與Hp

3.1AD與腸道菌群：近年來研究通過RNA測(cè)序技術(shù)對(duì)比AD患者和認(rèn)知正常對(duì)照組糞便菌群組成，發(fā)現(xiàn)兩組存在差異，AD患者的擬桿菌、放線菌、瘤胃球菌較對(duì)照組減少[17]。另有研究也得出相似結(jié)論，且觀察到不同水平菌群和腦脊液生物標(biāo)志物Aβ42/Aβ40、Tau存在相關(guān)性，從而支持了腸道菌群影響AD的觀點(diǎn)[18]。在模仿人類AD的小鼠模型中，通過對(duì)比轉(zhuǎn)基因APP/PS1小鼠與野生型小鼠在組織學(xué)、微生物學(xué)和行為學(xué)上的差異，發(fā)現(xiàn)APP/PS1小鼠出現(xiàn)空間學(xué)習(xí)記憶障礙，并且APP/PS1小鼠中AD的組織學(xué)和行為學(xué)表現(xiàn)與腸道菌群狀態(tài)相關(guān)，隨著年齡的增長(zhǎng)，APP/PS1小鼠的腸道菌群多樣性下降，APP/PS1小鼠的螺桿菌屬豐度顯著高于野生型小鼠，而普氏菌屬偏低[19]。

腸腦軸在腸道功能中起著至關(guān)重要的調(diào)節(jié)作用[20]，不同來源的信號(hào)(如疼痛、聲音、視覺、嗅覺、軀體和內(nèi)臟感覺)可以進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)，這些輸入被記憶、認(rèn)知和情感機(jī)制改變，并能表現(xiàn)出相應(yīng)的生理特性，包括胃動(dòng)力、胃腸分泌、免疫功能和血液變化等。而邊緣葉(包括海馬、扣帶回等)作為主管情感、認(rèn)知等高級(jí)神經(jīng)功能的腦區(qū)域，則被認(rèn)為與胃腸道的關(guān)系密不可分。微生物感染和中樞神經(jīng)系統(tǒng)之間的溝通涉及多種途徑[20]，尤其在慢性感染期間，促炎細(xì)胞因子可能通過感覺神經(jīng)、腦室周圍器官和血腦屏障(BBB)向中樞神經(jīng)系統(tǒng)傳遞外周免疫信號(hào)，可誘導(dǎo)大腦內(nèi)炎性介質(zhì)觸發(fā)異常的免疫調(diào)節(jié)及炎性反應(yīng)。而且腸道微生物群失衡促進(jìn)外周免疫細(xì)胞滲透入大腦,誘導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞激活,導(dǎo)致認(rèn)知障礙和腦內(nèi)Aβ負(fù)擔(dān)[21]。由于腸道菌群失調(diào)可導(dǎo)致苯丙氨酸和異亮氨酸升高，刺激外周免疫T細(xì)胞增殖分化并滲透進(jìn)入大腦,激活小膠質(zhì)細(xì)胞,促進(jìn)Aβ相關(guān)的病理通路，中國(guó)原創(chuàng)國(guó)際首個(gè)寡糖類抗AD藥物GV-971的可能作用機(jī)制之一即腸道修復(fù)，抑制神經(jīng)炎性反應(yīng)和Aβ形成。

針對(duì)相關(guān)機(jī)制的研究[22]通過構(gòu)建淀粉樣蛋白和神經(jīng)原纖維纏結(jié)的轉(zhuǎn)基因AD小鼠模型(ADLP-APT)，發(fā)現(xiàn)其與健康野生型小鼠腸道菌群組成不同，而且ADLP -APT小鼠出現(xiàn)上皮屏障完整性喪失、慢性腸道及全身炎性反應(yīng)。移植野生型小鼠糞便微生物到ADLP -APT小鼠可改善β淀粉樣蛋白斑塊和NFTs的形成,神經(jīng)膠質(zhì)反應(yīng)和認(rèn)知障礙。因此表明微生物菌群參與了ADLP-APT小鼠AD發(fā)病機(jī)制。收集AD患者及健康人的糞便[23]，分離出外膜囊泡(OMVs由腸道微生物群產(chǎn)生的納米囊泡)，分別注入小鼠的尾靜脈，并用標(biāo)志物進(jìn)行標(biāo)記，將小鼠分為AD OMVs組、對(duì)照組、HL OMVs組，經(jīng)過訓(xùn)練試驗(yàn)后對(duì)小鼠的空間學(xué)習(xí)記憶能力進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果提示AD OMVs小鼠的逃避潛伏期，到達(dá)目的時(shí)間和到達(dá)目的距離均延長(zhǎng)。AD OMVs小鼠的海馬區(qū)tau和GSK 3β 水平均升高，且顯著增加炎性因子NF-κB,白細(xì)胞介素- 1β(IL-1β)和TNF-α的表達(dá)。而在HL OMVs和對(duì)照組小鼠之間沒有觀察到差異。以此推斷出OMVs可誘導(dǎo)炎性細(xì)胞因子的分泌,引起炎性反應(yīng)和磷酸化GSK 3β 通路,進(jìn)而損害認(rèn)知功能。相關(guān)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)[24]通過移植AD患者腸道菌群至小鼠體內(nèi)，發(fā)現(xiàn)炎性小體(NLRP3)在小鼠腸道內(nèi)表達(dá)升高，外周血炎癥因子表達(dá)水平升高，小鼠中央海馬小膠質(zhì)細(xì)胞激活，神經(jīng)炎性因子表達(dá)增加。而且相比未接受AD患者腸道菌群的小鼠認(rèn)知障礙更嚴(yán)重。通過進(jìn)一步移植健康人腸道菌群移植或口服二甲胺四環(huán)素來改善腸道菌群的組成。發(fā)現(xiàn)NLRP3的腸內(nèi)表達(dá)被下調(diào)，小鼠認(rèn)知能力得到提高，海馬中部小膠質(zhì)細(xì)胞的激活被抑制，神經(jīng)炎性因子的表達(dá)也被下調(diào)。表明AD患者腸道菌群可誘導(dǎo)小鼠腸道內(nèi)NLRP3的激活，促進(jìn)炎性因子的釋放，炎癥因子通過腸道被吸收進(jìn)入循環(huán)可加重神經(jīng)組織的炎癥和小膠質(zhì)細(xì)胞的活化[25]。

3.2Hp與AD：目前多項(xiàng)研究證實(shí)Hp感染與AD關(guān)系密切。一項(xiàng)來自美國(guó)國(guó)家健康和營(yíng)養(yǎng)機(jī)構(gòu)調(diào)查的橫斷面研究顯示[26]，在60～90歲的參與者中，Hp陽性的參與者相較于Hp陰性的參與者在語言記憶方面測(cè)試中表現(xiàn)得更差。此外20～59歲受Hp感染的非西班牙裔黑人和婦女在連續(xù)數(shù)字學(xué)習(xí)方面比未受感染的人表現(xiàn)更差。表明Hp感染會(huì)加重AD患者認(rèn)知損傷。Beydoun等人[27]通過調(diào)查Hp血清陽性率與AD癡呆發(fā)病率及AD相關(guān)死亡率之間的關(guān)系。發(fā)現(xiàn)在男性群體中，Hp血清陽性與AD發(fā)病率以及AD死亡率直接相關(guān)，其中性別和社會(huì)經(jīng)濟(jì)地位被認(rèn)為是主要影響因素。Kountouras[28-30]通過臨床研究也發(fā)現(xiàn)，AD患者Hp相關(guān)胃炎發(fā)生率較高；同時(shí)發(fā)現(xiàn)Hp特異性IgG抗體水平在AD患者腦脊液和血清中明顯升高;IgG抗體在腦脊液中的滴度可能反映了AD的嚴(yán)重程度;而且根除AD患者Hp的患者5年死亡率明顯降低; 通過對(duì)50例AD患者和30名對(duì)照組人群分別進(jìn)行快速尿素酶試驗(yàn)和血清抗體檢測(cè)，以判斷是否存在Hp感染，其中Hp陽性AD患者接受三聯(lián)根除Hp方案(奧美拉唑、克拉霉素、阿莫西林) ，同時(shí)所有受試者均給予膽堿酯酶抑制劑治療，兩年臨床終點(diǎn)發(fā)現(xiàn)在Hp根除成功的AD患者中，認(rèn)知功能狀態(tài)參數(shù)均能得到改善[31]，表明根除Hp可能對(duì)AD有積極影響，提示Hp與AD可能存在共同聯(lián)系。Han等[27,32]發(fā)現(xiàn)在男性患者中，Hp抗體血清陽性率與AD癡呆的發(fā)生率以及AD死亡率直接相關(guān)；男性患者血清中Hp IgG抗體與注意力受損相關(guān)。以上結(jié)論均證明Hp參與AD的致病進(jìn)程。

3.3Hp與AD的機(jī)制探討：Hp可作為AD的傳染病學(xué)病因，入侵中樞神經(jīng)系統(tǒng)致病。相關(guān)通路假說包括口鼻嗅覺通路、胃腸道至大腦的快速逆行通路及血液循環(huán)通路[32-34]?？谇皇荋p主要的儲(chǔ)存地，鼻分泌物中也可能存在Hp，所以細(xì)菌可通過口鼻嗅覺途徑進(jìn)入大腦，激活免疫反應(yīng)和氧化應(yīng)激的異常調(diào)節(jié)，從而導(dǎo)致AD的發(fā)展。此外，Hp抗體可通過誘導(dǎo)釋放多種炎性介質(zhì)上調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶，或與IL-6在調(diào)節(jié)其他急性期蛋白的合成中協(xié)同作用，破壞血腦屏障(BBB)，參與AD的發(fā)病機(jī)制。Hp還可誘導(dǎo)代謝相關(guān)血小板白細(xì)胞聚集，產(chǎn)生與AD病理生理學(xué)相關(guān)的活性氧和循環(huán)脂質(zhì)過氧化物，增加同型半胱氨酸(AD的危險(xiǎn)因素)水平，通過氧化損傷參與內(nèi)皮損傷和神經(jīng)退行性變;并影響凋亡過程(AD中重要的細(xì)胞死亡形式)，而進(jìn)一步參與AD的發(fā)病機(jī)制。

Hp對(duì)腸腦軸的影響可通過感染過程和宿主的神經(jīng)內(nèi)分泌免疫反應(yīng)實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而導(dǎo)致宿主認(rèn)知功能、食物攝入和食欲、免疫反應(yīng)、癥狀敏感性閾值和神經(jīng)炎性反應(yīng)的改變[20]。機(jī)制可能如下：Hp細(xì)胞毒素VacA、Hp水通道蛋白、Hp相關(guān)的中性粒細(xì)胞活化蛋白(Hp-NAP)及人體抗原引起的自身免疫反應(yīng)可導(dǎo)致軸突損傷或神經(jīng)炎性刺激;Hp誘導(dǎo)的自由基、細(xì)胞毒素和炎癥因子可能導(dǎo)致血腦屏障的破壞;胃黏膜及脊髓神經(jīng)遞質(zhì)分泌的改變等。其中Hp誘導(dǎo)的肥大細(xì)胞(MCs)是腸腦軸的重要效應(yīng)因子，它將應(yīng)激信號(hào)轉(zhuǎn)化為可變的神經(jīng)遞質(zhì)和促炎介質(zhì)，這會(huì)強(qiáng)烈改變細(xì)胞因子，從而對(duì)腸道和大腦產(chǎn)生強(qiáng)烈的病理影響。而且，Hp的細(xì)胞毒素VacA對(duì)骨髓來源的肥大細(xì)胞(BMDMCs)表現(xiàn)出趨化作用，誘導(dǎo)BMDMCs產(chǎn)生包括上述細(xì)胞在內(nèi)的促炎細(xì)胞因子TNF-α，BMDMCs位于血液和淋巴管附近，主要位于上皮表面下，包括腸道和BBB。因此炎性反應(yīng)因子主要對(duì)腸道和中樞產(chǎn)生影響。一項(xiàng)來自法國(guó)的研究[35]驗(yàn)證了Hp可以通過增加炎癥來改變認(rèn)知的說法，對(duì)比有無Hp感染的AD患者發(fā)現(xiàn)，Hp陽性的患者認(rèn)知評(píng)估分?jǐn)?shù)更低，血漿中炎性因子白細(xì)胞介素(IL-1β)濃度更高。然而關(guān)于Hp感染對(duì)腦-腸軸直接影響的確切數(shù)據(jù)仍然缺乏，對(duì)宿主-細(xì)菌相互作用的臨床影響進(jìn)行進(jìn)一步的研究，將有助于我們更好地了解Hp感染的病理生理機(jī)制。

在動(dòng)物模型中[36]，腹腔注射Hp濾液可出現(xiàn)大鼠海馬區(qū)樹突成熟遲滯，導(dǎo)致空間學(xué)習(xí)和記憶障礙，也可顯著增加海馬和皮層區(qū)Aβ42、淀粉樣前體蛋白(APP)的表達(dá)及presenilin-2(γ-分泌酶組成成分)水平。而注射大腸桿菌濾液,則沒有出現(xiàn)對(duì)Aβ及認(rèn)知功能的影響。因而表明:Hp的表面成分可通過提高γ-secretase的表達(dá)促進(jìn)Aβ42的形成，進(jìn)而通過阻斷突觸功能引起認(rèn)知障礙。也有研究發(fā)現(xiàn)[37]在小鼠神經(jīng)母細(xì)胞瘤N2a細(xì)胞中Hp濾液可通過激活糖原合酶激酶3 (GSK-3)誘導(dǎo)多個(gè)與AD相關(guān)的Tau蛋白磷酸化位點(diǎn)(如Thr205、Thr231和Ser404)發(fā)生顯著的tau蛋白過磷酸化。GSK-3抑制劑的應(yīng)用可有效地減弱Tau蛋白過磷酸化，表明Hp感染在AD病理變化中發(fā)揮重要作用。

綜上所述，推斷Hp參與AD的機(jī)制分為兩方面。一方面，Hp通過破壞胃腸微環(huán)境穩(wěn)態(tài)，影響正常胃腸微生物及代謝產(chǎn)物功能，改變Aβ、Tau蛋白的產(chǎn)生與清除及腸腦軸相關(guān)機(jī)制，促進(jìn)AD發(fā)生。另一方面，Hp作為致病源，直接入侵神經(jīng)系統(tǒng)，誘發(fā)炎性反應(yīng)、Aβ沉積、Tau蛋白病變等AD病理機(jī)制，導(dǎo)致AD發(fā)生。AD病因機(jī)制復(fù)雜，可能受到多重因素綜合影響，因此需要進(jìn)一步的臨床和實(shí)驗(yàn)室研究。

4 展望

微生物感染在AD發(fā)病中起重要作用這一觀念近年來被逐漸認(rèn)可和重視，目前大量研究證實(shí)Hp與AD密切相關(guān)，可能途徑包括影響Aβ/Tau、腸腦軸、炎性反應(yīng)等，但鑒于動(dòng)物建模難度大、AD診療欠完善，缺乏大量的基礎(chǔ)、臨床研究，Hp致病的具體分子機(jī)制尚不明確。故今后關(guān)于Hp與AD的研究中，若能明確Hp與Aβ/Tau及炎性因子的相關(guān)性，證明Hp與AD因果關(guān)系，將有利于制定Hp在AD診療中的靶向策略。