幽門螺桿菌感染與慢性胃炎和胃癌的致病機制研究進展*

張利紅，程靜靜，夏和先 綜述，許華斌 審校

(1.皖西衛生職業學院附屬醫院，安徽六安 237008；2.皖西衛生職業學院，安徽六安 237008)

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·綜 述·

幽門螺桿菌感染與慢性胃炎和胃癌的致病機制研究進展*

張利紅1，程靜靜1，夏和先2綜述，許華斌1審校

(1.皖西衛生職業學院附屬醫院，安徽六安 237008；2.皖西衛生職業學院，安徽六安 237008)

幽門螺桿菌； 慢性胃炎； 胃癌

幽門螺桿菌(HP)是醫學界常見致病因子之一，基因序列分析表明人類與HP共同進化達60 000余年。大量資料表明，HP感染與胃部疾病有緊密聯系。目前，HP作為胃癌最常見致病因子，占全球胃癌的5.5%[1]，HP感染與地理區域、年齡、社會經濟狀態、教育程度、生活環境及職業等因素相關，以發展中國家最為常見，其中80%的感染人群為中年人。相關臨床研究報道稱，HP是最常見細菌感染，感染全世界50%～75%的人口[2]，我國人群平均感染率高達58.08%[3]。

大多數患者感染HP后常無臨床表現，基本上發展為慢性炎性反應，在感染人群中，約10%發展為消化性潰瘍，1%～3%轉化為胃癌，僅0.1%繼而演變為黏膜相關淋巴組織瘤。目前，胃腸道惡性腫瘤成為大部分學者的研究焦點，掌握HP致癌作用的分子機制可為胃癌防治提供重要理論依據。結合現代醫學對HP的認識，現將其誘導胃癌的流行病學特征、致病機制綜述如下。

1 HP感染與胃部惡性腫瘤的流行病學

HP是迄今為止引發胃部惡性腫瘤最重要風險因子，其中腺癌是最常見類型，約占90%。Elzouki等[4]對利比里亞東部114例胃癌患者研究發現，HP的總感染率為63.2%，其中常見腸道類型為胃腺癌(占71.7%)和惡性淋巴瘤(占66.6%)。HP感染對胃部惡性腫瘤的影響可能與解剖位置相關，近端胃癌有不同的流行病學和病理生理特征，部分學者認為腺癌起源于胃食管結合部[5]，與HP感染及Barrett食管均不相關。

胃黏膜相關淋巴瘤是1組以外淋巴瘤為主、形態不同的B細胞淋巴瘤。目前，人們已充分認識到HP感染是胃黏膜相關淋巴瘤的重要危險因素。1項共計1 844例患者的38項系統性評價顯示，胃黏膜相關淋巴瘤患者中HP感染平均患病率為79%。HP可完全緩解60%～80%的胃黏膜淋巴瘤患者， 10年以上患者可緩解率達64%[6]。因此，根治HP感染成為治療胃黏膜淋巴瘤患者的一種標準方案。

2 HP感染誘導胃炎和胃癌發生的機制

HP可產生多種毒力因子，異常調節宿主細胞內的信號通路，降低致瘤性轉換的閾值。在所有致病因子中，細胞毒性基因(CagA)、Cag致病島(CagPAI)及空泡細胞毒素基因(vacA基因)是其主要致病因子。

2.1 CagA在胃炎和癌變中的作用 CagPAI是由27～31個基因組成、約40 kb基因座，若干個基因都會編碼CagA蛋白和CagⅣ型分泌物系統(T4SS)，T4SS形成類似注射器結構，從而將CagA“射入”靶細胞。與α5β1整合蛋白相結合的胞外域是CagA易位至宿主細胞的必要步驟，一旦轉移進入宿主細胞質中，CagA可能結合到細胞膜內表面上，在Src家族激酶催化下發生酪氨酸磷酸化。磷酸化和未磷酸化的CagA與多種宿主蛋白相結合，激活下游的信號通路(如Ras/MEK/ERK、NF-κB、β-catenin等通路)[6]，從而增加胃上皮細胞的增殖能力。

Src同源蛋白酪氨酸磷酸酶2(SHP)不僅是CagA的胞內靶，也是CagA誘導下游信號的關鍵介質。在胃腺癌細胞系中，酪氨酸磷酸化的CagA能特異性結合SHP2，引發依賴Ras和非依賴Ras的SHP2(RAS)-ERK(MAPK)級聯反應。CagA介導的SHP2信號導致上皮細胞極性調節(其以細胞伸長和分散為特征，稱為蜂鳥表現型)，CagA與SHP2相互作用也使FAK發生去磷酸化、黏著斑激酶失活，導致細胞伸長[7]。

未發生磷酸化的CagA有眾多分子靶點。研究顯示，CagA可激活肝細胞生長因子/散射因子受體c-Met和銜接蛋白Grb2，誘導PLCγ發生磷酸化，以非依賴CagA形式破壞E鈣黏蛋白/β-連環蛋白絡合物生成。此外，非磷酸化CagA可抑制蛋白激酶分區缺陷1b/微管親和調節激酶2(PAR1b/MARK2)的活性，擾亂非典型蛋白激酶C信號，誘導緊密連接的破壞及細胞極性的缺失。C端結構域承擔著3個EPIYA模序，在真核細胞中通過Src和Ab1激酶使酪氨酸發生磷酸化。細胞膜上非磷酸化CagA靶點的N端通過與幾個連接蛋白相互作用(如E-鈣黏蛋白和接合黏附分子A)，破壞上皮細胞頂端連接復合物，使細胞失去極性，引發炎性反應和有絲分裂反應，該過程被稱為腸上皮化生的惡性轉化和發展。此外，CagA的N端結構域與多種細胞內物質相互作用，如CagA改變凋亡刺激蛋白p53-2(ASPP2)和p53的結合，促使蛋白酶體p53降解，使胃部腫瘤抑制物Runt相關轉錄因子(RUNX3)失活，增強腫瘤壞死因子受體相關因子6(TRAF6)介導賴氨酸63連接轉化生長因子β活化酶1(TAK1)的泛素化。CagA的N-末端結構域包含α5β1整合蛋白胞外域結合元件，并因此負責CagA向宿主細胞的易位。

2.2 VacA在胃炎和胃癌發生中的作用 VacA是由HP通過V型自動轉運分泌系統所分泌的88×103蛋白質，有p33和p55 2個亞單元。p33(N末端，33×103)形成氯化物轉運內在通道，而p55(C端，55×103)對于毒素結合到宿主細胞必不可少。VacA有多種生物活性，其結合到宿主細胞，內在化生成嚴重“空泡狀態”，以大囊泡為特征，是調控晚期內涵體和早期溶酶體的標志。VacA也可轉移到線粒體中，引起線粒體跨膜電位的損耗、細胞色素C的釋放、促凋亡因子Bcl-2結合X蛋白(BAX)的活化，從而誘導凋亡[8]。在VacA誘導的線粒體作用中，動力相關蛋白1(DRP1)的活化可能起重要作用，由于其在VacA中毒細胞中抑制DRP1依賴的線粒體分裂，VacA中毒細胞抑制Bax的活化和線粒體外膜透化作用，阻止中毒細胞死亡。此外，VacA破壞固有層中上皮細胞的緊密結合，妨礙T淋巴細胞的活化和增殖，擾亂自噬，這可能是另外一種機制，其通過誘導胃部炎性反應，促成胃部癌癥的發生[9]。

2.3 HP誘發炎性反應 炎性反應是多種類型癌癥的關鍵風險因子，HP感染和胃黏膜產生慢性炎性反應可能會誘導胃癌的發生。HP誘導胃上皮細胞及循環免疫細胞通過多條通路定向趨化至感染部位，從而引發炎性反應。Lamb等[10]指出，HP感染會上調多種促炎因子如IL-1、IL-6、IL-8、TNF-a、NF-κB，調控T細胞的表達和分泌，上述細胞因子特別是NF-κB在胃癌病理生理過程中作用顯著，且在胃炎和胃癌的發展中扮演重要角色。

2.4 NF-κB在HP誘導胃炎和胃癌發生中的作用 NF-κB的活化及IL-8的上調是HP引起慢性炎性反應和胃癌發生的關鍵機制。HP對于不同細胞類型可通過經典或者旁路途經激活NF-κB通路。HP感染在胃上皮細胞中誘導NF-κB活化主要通過經典途徑，依賴CagPAI的參與。在該條通路中，CagA可與TAK1相結合，增強TAK1活性，然后通過TRAF6介導的賴氨酸63聯TAK1泛素化激活NF-κB通路[11]。除此之外，依賴CagA參與的NF-κB活化可能會介導PI3K/Akt活化，繼而通過TAK1激活NF-κB激酶抑制劑(IKK)，PI3K信號在CagA誘導NF-κB活化和炎性反應中起作用，可通過觀察PI3K抑制劑或者siRNA介導NF-κB p65基因敲除來抑制HP誘導IL-8表達。

與胃上皮細胞不同，HP可在B淋巴細胞中通過經典途徑或者旁路途經激活NF-κB通路。旁路途經中，HP激活NF-κB通路以非依賴CagA的方式，TLR4介導HP脂多糖的識別，p100的后續處理可能發揮作用。

2.5 干細胞在HP誘導胃炎和胃癌中的作用 腫瘤干細胞(CSCs)是具有自我更新能力并分化為成熟腫瘤細胞的1組細胞。多數學者認為，CSCs在胃癌等眾多癌癥的發展中起重要作用。胃部CSCs的起源并不完全清楚，目前認為其主要來源于胃黏膜分化的胃上皮細胞、本地祖細胞或骨髓衍生細胞(BMDCs)。動物研究表明[12]，在胃黏膜中HP誘導慢性炎性反應可誘導BMDCs的招募、歸巢、分化和轉化，表明胃部CSCs參與HP感染致胃癌的發生發展過程。HP的某些已知致病因素如CagA蛋白、T4SS、毒素蛋白可能不參與胃部CSCs動員，而是被感染的上皮細胞(如TNF)分泌的某些未知毒力因子或細胞因子所替代。在HP誘導胃癌過程中，HP菌株能夠將BMDCs招募到胃黏膜，可能發展成胃腺與潛在向化生、發育不良演變[13]。

2.6 氧化應激和DNA損傷在HP誘導胃炎和胃癌中的作用 人體胃部細胞內活性氧ROS和反應形態氮的生成、氧化應激和DNA損傷關鍵腫瘤抑制因子(如p53)，與HP誘導胃癌相關。HP會刺激宿主胃上皮細胞和炎性細胞(中性粒細胞)中ROS的生成；此外，體內外研究(小鼠、沙鼠、人類)顯示，通過胃上皮細胞中精胺氧化酶(SMO)的聚胺精胺氧化作用[14]，在CagA誘導細胞凋亡和DNA損傷中起重要作用。例如，在HP感染的沙鼠和小鼠模型中，DNA損傷需要CagA參與，目前僅存在于SMO表達的上皮細胞中，抑制劑或siRNA介導的SMO基因敲除試驗能阻止胃上皮細胞中CagA誘導的凋亡和DNA損傷。可見，HP誘導的氧化應激和DNA損傷也是胃癌發生過程的重要步驟。

2.7 p53在HP感染誘導胃炎和胃癌中的作用 p53是主要的腫瘤抑制物基因，與肝癌和胃癌等多種實體瘤的發展相關，HP可通過突變和非突變機制調控p53的表達。通過突變導致p53失活占胃癌的40%，其在HP感染CagA陽性菌株的個體中尤為常見。HP能夠有效地改變體內p53雙峰水平。蒙古沙土鼠模型中，HP感染后4～6 h，誘導胃黏膜中p53急性累積，隨后幾周相對降低，然后出現第2個峰值，動力學改變可能依賴于HP誘導p53的下調及胞內自身防衛間平衡。致癌基因的異常活化、DNA損傷和HP感染引起的高水平炎性反應可能啟動細胞固有保護機制，上調p53表達。與此同時，HP可以激活絲氨酸/蘇氨酸激酶Akt，然后激活泛素連接酶，從而導致泛素化和蛋白酶體p53的降解。此外，CagA會以依賴ASPP2的方式降低p53活性，p53表達降低與受損細胞凋亡機制相關，胃上皮細胞存活的增加會導致持續DNA損傷。

HP誘導p53功能障礙可能是由于異構體特異性的存在。△133p53是人類p53腫瘤抑制基因主要同工型，該同工型在多種腫瘤中表達均有所升高[15]。CagPAI會上調△133p53和△160p53[16]，上述亞型會增加NF-κB轉錄，上調NF-κB靶基因(即促炎細胞因子)和抗凋亡Bcl-2家族蛋白的表達，抑制p53轉錄活性，從而增加HP感染導致的上皮細胞存活。

2.8 HP誘導胃癌表觀遺傳學變化 重要腫瘤抑制基因的遺傳和表觀遺傳學變化是炎性反應介導癌癥的重要機制。表觀遺傳變異的常見形式包括甲基化、點突變、缺失、基因重復及重組，上述常見表觀遺傳學變化中甲基化作用通常發生在胞嘧啶-鳥嘌呤二核苷酸富集區(CpG島)，基因啟動子可能是基因沉默的最常見形式，從而誘導癌癥發生。若干種機制被用于解釋癌變中啟動子的異常甲基化，例如DNA甲基轉移酶的過表達和DNA甲基化活性的降低[17]。

HP感染誘發胃癌是炎性反應相關惡性腫瘤的典例。HP誘發慢性胃炎和癌變發生過程中，啟動子甲基化是常見腫瘤抑制基因的常見表觀遺傳學變化。例如，HP感染誘導O6-甲基鳥嘌呤DNA甲基轉移酶(MGMT)發生甲基化(而MGMT是一種用于修復O6-甲基鳥嘌呤的蛋白，可防止DNA復制中發生轉換型突變)，降低MGMT水平，增加胃上皮組織突變。異常甲基化導致的沉默也會發生在其他數個腫瘤抑制基因中，如三葉因子家族2、E-鈣黏蛋白、p16、錯配修復基因(hMLH1)叉頭框及RUNX3[18]，增加胃癌的發生風險。

近年來，miRNAs作為一類小分子非編碼RNAs[19]，與轉錄后調控相關，在HP誘發胃癌過程中得以復制。Hayashi等[20]研究顯示，CagA通過let-7(組蛋白和DNA甲基化顯著降低胃癌發生過程中的一種典型miRNA )的表達，激活胃黏膜中Ras通路。這不僅揭示了HP誘發胃癌的一種新作用機制，同時為HP相關胃癌的防治和治療提供了潛在治療靶點。

HP如何誘導上述腫瘤抑制基因發生DNA甲基化的機制仍不清楚，為此某些學者也提出了若干假設。部分學者認為，HP可調控多種DNA甲基轉移酶和T4SS，T4SS通過注入其自身的DNA甲基轉移酶，直接誘導上皮細胞基因發生甲基化。在沙土鼠的研究中發現，HP感染胃黏膜小鼠的DNA甲基化由HP誘發的炎性反應引起，而非HP本身。

2.9 其他因素 除了上述討論的機制，宿主和環境因素也會影響到HP誘導胃癌發生和發展過程。肥胖是超過20種不同類型癌癥(包括膽囊癌、肝癌和胃癌等)的重要風險因子[21]，臨床流行病學研究顯示代謝綜合征和肥胖患者HP感染發生率會增加。Buzas[22]研究揭示，HP感染和胰島素抵抗密切相關。1項日本研究中發現，高血糖癥是HP誘導胃癌發生的共同風險因子[23]，當血紅蛋白A1c水平超過6.0%并伴隨HP感染時，胃癌發生率顯著增加。代謝綜合征在HP誘發癌癥中起協同作用。

宿主方面，環境因素可能也是HP誘導胃癌發生的因素。Gaddy等[24]研究證實，高鹽飲食會刺激HP感染人群CagA的表達。

3 小 結

綜上所述，HP感染是導致慢性胃炎、胃癌發生發展的重要因素。HP感染誘發慢性炎性反應和癌前病變等各種因素(包括細菌因素、宿主因素和環境因素)相互影響，形成1個復雜網絡，炎性反應和損傷修復細胞的增殖、凋亡，某些表觀遺傳修飾可能導致腫瘤抑制基因的發生，上述變化最終導致慢性炎性反應及相關腫瘤的發生。充分認識HP相關炎性反應和癌前病變分子機制，將有可能為胃癌的基因治療提供一種新的靶基因。

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安徽省高校省級自然科學研究項目(KJ2013B327)。

10.3969/j.issn.1673-4130.2016.22.027

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1673-4130(2016)22-3165-03

2016-04-02

2016-06-08)