傷寒帶菌與膽囊癌形成

高詩會, 趙英偉

蘇州大學基礎醫學與生物科學學院， 蘇州 215123

傷寒是由傷寒沙門菌引起的以發熱為主的全身系統性傳染病，主要以持續性高熱起病，可出現相對緩脈、脾大等臨床特征。人群對傷寒沙門菌普遍易感，傷寒沙門菌到達膽囊能誘導局部感染(如膽囊炎)或以無臨床癥狀的慢性帶菌狀態存在于膽囊中。約5%傷寒患者發展為慢性傷寒帶菌者。研究表明，慢性傷寒帶菌者發展為膽囊癌的危險性是及時治療的急性傷寒患者的8.47倍[1]。膽囊癌是一種相對罕見的癌癥，但在某些國家和地區發病率很高[2]。因此，探究傷寒帶菌狀態與膽囊癌之間的關系尤為重要。本文就傷寒帶菌狀態與生物膜和膽結石的形成及發展為膽囊癌的相關性研究進行綜述。

1 傷寒沙門菌與傷寒

傷寒沙門菌為胞內寄生菌，細菌隨巨噬細胞入血，并隨血流進入肝、脾、腎、膽囊等器官在其中繁殖。大部分患者經抗生素治療后可痊愈，但1%～5%傷寒患者在癥狀消失1年后仍可在其糞便中檢出相應的傷寒沙門菌。

1.1 傷寒流行情況

據報道，全球每年有2 100萬例傷寒病例，其中死亡20萬例。該病在世界各地均有發生，以熱帶、亞熱帶地區多見。傷寒仍是影響健康的主要公共衛生問題之一，在發展中國家以水源和食物污染為主引發流行，而在發達國家則以國際旅游感染為主。流行病學調查顯示，拉丁美洲由于衛生設備的改善，其發病率有所下降；在歐洲，1995～2004年傷寒和副傷寒發病率較高的意大利在公共衛生措施改善后發病率也有所降低；但在撒哈拉沙漠以南的非洲大陸，由于衛生設備差、生活水平低，傷寒仍暴發流行；在亞洲，印度、巴基斯坦等國的發病率很高，中國、印度尼西亞、越南的發病率次之[3-5]。

1.2 致病物質

傷寒沙門菌的主要致病物質包括IVB型菌毛(type IVB pili)、核心多糖、莢膜多糖(Vi抗原)和沙門菌致病島。傷寒沙門菌IVB型菌毛與細菌侵襲性密切相關，其侵襲性和細胞毒性具有種屬特異性，即對人單核細胞有致病性，而對鼠巨噬細胞沒有致病性，且僅在細菌生長的穩定期合成。IVB型菌毛的存在使細菌更容易黏附在宿主細胞表面，是細菌侵襲宿主、感染宿主的第1步。

菌體O抗原多糖的存在和適宜的鏈長能使傷寒沙門菌抵抗血清補體的殺傷作用，從而增強其侵襲力。Vi抗原與毒力有關，所以也稱毒力抗原。它位于革蘭陰性桿菌O抗原外側，起抗巨噬細胞吞噬和血清補體殺菌的作用，也用于傷寒沙門菌帶菌狀態的檢測。Vi抗原在傷寒沙門菌感染宿主過程中表達，在其發病機制中起重要促進作用[6]。

沙門菌致病島也稱沙門菌毒力島，目前已發現10個，分別命名為SPI-1～ SPI-10。與傷寒沙門菌感染密切相關的是SPI-1、 SPI-2 和SPI-7。其中SPI-1編碼的Ⅲ型分泌系統(type Ⅲ secretion system，TTSS)與傷寒沙門菌對腸上皮細胞的侵襲力有關。SPI-2編碼的Ⅲ型分泌系統促進細菌在巨噬細胞中存活和繁殖，與系統性感染有關。SPI-7能編碼TviA蛋白，它是Vi抗原表達的調控蛋白，也能介導抑制鞭毛的表達，使傷寒沙門菌逃避宿主的免疫監視[6]。

1.3 疾病特點

傷寒沙門菌能引起菌血癥，細菌隨血流進入肝、脾、腎、膽囊等器官，嚴重者有出血或腸穿孔等并發癥。在5%～10%未經治療患者中，可出現復發。1%～5%傷寒患者在癥狀消失1年后仍可在其糞便中檢出傷寒沙門菌，轉變為無癥狀(健康)帶菌者。這些細菌主要留在膽囊中，有時也可出現在尿道中，成為人類傷寒病原菌的重要傳染源。年齡和性別與無癥狀帶菌關系密切。慢性傷寒帶菌狀態不僅是膽囊癌也是其他癌癥發生的危險因素[7]。

傷寒沙門菌在感染過程中，會改變其在宿主中的寄居部位，如肝、脾和膽囊。有研究指出，傷寒沙門菌Ⅲ型分泌受動蛋白AvrA在體內引起腸炎和慢性感染的重要性。在傷寒沙門菌感染初期，宿主的肝和脾重量有所增加。AvrA的表達能增強傷寒沙門菌的侵襲力，而慢性傷寒感染能誘導肝膿腫的發生[8]。有些細菌在侵襲宿主時能在宿主體內形成免疫適應，如結核分枝桿菌。但傷寒沙門菌侵入宿主后能在宿主體內偽裝，形成免疫逃避，從而生存下來[6]；傷寒沙門菌還可能侵襲適應性免疫系統[9]。這些可能與AvrA的表達有關。

2 腫瘤的形成

膽囊癌是一種罕見的癌癥。近十幾年來，在世界范圍內其發病率有所增加。據報道，健康人群中膽囊息肉的流行情況在丹麥、日本、中國臺灣地區分別是4.3%、5.9%、6.9%。膽囊息肉包括2種病理類型：腫瘤和假瘤。2007年，日本有16 841人死于膽管癌[10,11]。女性膽囊癌和膽結石的發病率是男性的2倍多[12]。據報道，女性膽囊癌發病率最高的地區是印度德里，其次是巴基斯坦卡拉奇和厄瓜多爾基多，發病率分別為21.5/10萬、13.8/10萬和 12.9/10萬[13]。Safaeian等在上海市進行調查，采集患者和健康者血液，其中新診斷出膽管癌627例，膽管結石1 037例，健康者959人。結果顯示，傷寒沙門菌陽性率只有0.26%，表明在上海地區未發現傷寒沙門菌感染與膽管癌之間有聯系[14]。

2.1 傷寒帶菌狀態與生物膜和膽結石的形成

細菌生物膜(bacterial biofilm)是指細菌黏附于所接觸的細胞表面，分泌多糖基質、纖維蛋白、脂質蛋白等，將其自身包繞而形成大量細菌聚集的膜樣物。它是細菌為適應自然環境以利于生存的一種生命現象，由微生物及其分泌物積聚而形成。傷寒沙門菌進入人體后，在膽結石表面形成生物膜，該過程中PhoP-PhoQ、鞭毛絲狀體(flagellar filament)、RpoS起重要作用，未成熟的脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)不影響膽結石表面生物膜的形成[15]。PhoP-PhoQ是一雙元件調節系統，其作用涉及膽汁耐受；RpoS是一整體調節因子。有研究表明，芳香族氨基酸的有無對細菌生物膜形成起重要作用[16]，它們對抗生素和宿主免疫系統具有很強的抵抗力。細菌生物膜的形態既有多樣性又具有獨特性，這不是細菌本身造成的，而是細菌所處的不同外在環境引起的，從而導致嚴重的臨床問題，帶來治療困難，還會引起許多慢性和難治性感染疾病反復發作。

Dutta等通過逐步Logistic回歸分析表明，在膽囊癌和膽結石患者中，慢性傷寒帶菌狀態是最危險的因素；而且，混合成分的膽結石患者比單一膽固醇成分的膽結石患者患膽囊癌的概率要高[7]。人類傷寒帶菌的主要部位是膽汁豐富的膽囊，細菌利用膽汁來增強抵抗機制，使其存活。膽汁能提高膽固醇表面生物膜的形成，這是增強傷寒沙門菌定植和持續存在的因素[2]。膽汁含有多種成分，包括膽汁酸、膽固醇、磷脂和膽紅素，在胃腸道中表現出強大的抗微生物作用。然而，傷寒沙門菌能抵抗其表面類似于表面活性劑的物質，表明在急性和慢性感染中，膽汁與傷寒沙門菌的相互抵抗作用起關鍵作用[2]。

細菌本身可能作為膽結石形成的孵化室或改變膽汁的成分或損害膽囊壁[17]。體外人類膽結石試驗發現，膽汁促進傷寒沙門菌生物膜的形成，奠定了膽汁在膽囊癌研究中的重要作用。Crawford等在對人和鼠某些器官的研究中發現，膽結石表面生物膜的形成有助于患者形成傷寒帶菌狀態[2]，且有利于沙門菌在宿主膽囊中持續存在[18]，菌體O抗原莢膜在膽結石表面生物膜形成過程中起關鍵作用。O抗原基因受膽汁誘導，O抗原莢膜在膽結石表面生物膜的形成中是必需的。agfD基因是傷寒沙門菌生物膜形成的重要調節子，能控制O抗原莢膜的生物合成。傷寒沙門菌缺乏O抗原莢膜就不能在膽固醇表面形成生物膜。傷寒沙門菌Vi抗原對膽結石表面生物膜的形成無作用[2]。已經證實，膽結石患者發展成傷寒帶菌狀態的危險性很高，但機制不明確。

抗生素治療對患膽結石的傷寒沙門菌帶菌者無效。研究表明，I型菌毛在激發微生物細胞膜形成和細胞與細胞相互作用過程中起介導黏附的作用，其過表達對膽固醇表面生物膜的形成不利[19]。鞭毛能介導細菌結合于膽固醇，不介導生物膜后期的生長過程，但在生物膜的早期形成階段中發揮重要作用，尤其是鞭毛中的亞單位結構Flic在細菌結合至膽固醇中起關鍵作用[19]。胞外多糖(exopolysaccharide, EPS)在膽汁誘導傷寒沙門菌形成生物膜過程中也起一定作用[2]，明確其成分將更好描述無臨床癥狀帶菌狀態的特征，也能闡明慢性病例中生物膜的形成機制。

2.2 傷寒帶菌狀態與膽囊癌的關系

膽囊癌是惡性膽管癌中最常見的一種，由于發現晚、無有效治療方案，其患病率與病死率都很高[17]。目前，膽囊癌的危險因素有慢性感染、慢性膽囊炎、肥胖、激素、環境暴露的特殊變異、遺傳傾向和傷寒帶菌狀態[17]；而且，慢性傷寒帶菌狀態與膽囊癌和膽結石有緊密關系[7]。科學家們推測細菌引發癌癥的可能機制：一是細菌持續感染引發的慢性炎癥可能導致癌癥形成；二是細菌慢性感染產生的細菌毒素和次級代謝產物可能誘導癌癥發生。細菌毒素能殺死細胞或修飾細胞的程序，即控制DNA損傷、增殖、凋亡和分化。因此，膽囊癌的發病機制已成為研究熱點。

盡管傷寒帶菌狀態與膽囊癌的關系已被廣泛研究，但尚未完全證實。Kumar等對傷寒和膽囊癌高發地區進行了病例-對照研究，在膽囊疾病病例和健康對照人群中檢測傷寒帶菌狀況，利用間接血細胞凝集試驗(indirect hemagglutination test, IHA)處理抗體，并以高純度的傷寒沙門菌Vi抗原與抗體相結合為對照。結果在29.4%膽囊癌患者中檢測到相當高的Vi抗原效價，健康對照者為5%，膽結石患者為10.7%[7]，顯示膽囊癌患者中傷寒沙門菌的檢出率較高。另外，Nath等對52例膽囊癌患者、223例膽囊疾病早期患者、508名健康對照者和424例死亡病例進行了研究。為了檢出傷寒沙門菌，對標本進行DNA提取，用特殊的套式聚合酶鏈反應(polymerase chain reaction, PCR)擴增傷寒沙門菌的鞭毛基因。用IHA方法從患者血清中檢測出抗Vi抗原的抗體，其中67.3%(35/52)膽囊癌患者的傷寒沙門菌鞭毛基因PCR擴增陽性，明顯高于早期膽囊疾病患者(95/223，42.6%)和死亡病例(35/424，8.2%)[20]。利用特殊套式PCR擴增傷寒沙門菌鞭毛基因法比檢測血清中抗Vi抗原的抗體濃度要敏感得多。以高靈敏度的PCR對大量膽囊癌患者的組織樣品進行確切研究，為傷寒沙門菌的存在提供了直接的證據；但也有一些研究者對用血清學方法檢測膽囊中存在傷寒沙門菌的靈敏度和特異度產生懷疑[1]。如果傷寒沙門菌與膽囊癌的這種關系存在，那么對傷寒帶菌者的診斷、發現和治療可能對減少傷寒患者發展成膽囊癌有重要作用。目前認為膽囊癌的產生有2種途徑：其一，患有膽結石并隨之產生的膽囊炎引起膽囊癌，這是主要途徑，女性發病率要比男性高得多；其二，先天性膽管畸形引起膽囊癌，在日本、韓國，甚至中國某些地區發病率很高，女性和男性的發病率差不多。這與膽結石和膽囊炎病史是膽囊癌的主導危險因素，而在患膽囊癌的韓國和日本人中可能是例外相吻合[13]。

傷寒沙門菌感染人類，使其成為慢性帶菌者的概率較大。研究表明，慢性傷寒帶菌狀態發展成為膽囊癌的概率也較大，這給治療帶來難題。盡管Gonzalez-Escobedo等研究表明，膽囊中存在傷寒沙門菌，膽囊可能是其儲存場所[21]；但研究者在對慢性帶菌者的膽囊進行傷寒沙門菌的分離和培養時發現，傷寒沙門菌數量通常很少[20]，而且對慢性帶菌患者進行膽囊切除并不能根除其帶菌狀態。這使得研究者推測，傷寒沙門菌持續存在的主要器官并不是膽囊，而可能是肝臟，在慢性感染過程中，肝臟不斷向膽囊排入傷寒沙門菌[22]。

3 結語

傷寒沙門菌感染易使人類成為慢性傷寒帶菌者，這種傷寒帶菌狀態與生物膜的形成和膽結石之間的關系密不可分，傷寒帶菌者甚至會發展成膽囊癌患者。目前對于傷寒帶菌是否一定會發展成膽囊癌尚不明確。因此，進一步搞清傷寒沙門菌引起膽囊癌的機制，確定慢性帶菌狀態與膽囊癌之間的具體關系，可對傷寒感染者尤其是慢性傷寒帶菌者進行及時診斷、治療，有利于早期預防膽囊癌的發生。對膽結石患者應盡快排石，甚至切除膽囊，這將為膽囊癌的預防、臨床診斷與治療帶來新方案。

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