“毒力因子-先天性免疫受體”在幽門螺桿菌宿主免疫逃逸中的作用

李秋平，宮月華，袁 媛

中國醫科大學附屬第一醫院腫瘤研究所暨普通外科研究所腫瘤病因與篩查研究室 遼寧省高校腫瘤病因與預防重點實驗室，遼寧 沈陽 110001

“毒力因子-先天性免疫受體”在幽門螺桿菌宿主免疫逃逸中的作用

李秋平，宮月華，袁 媛

中國醫科大學附屬第一醫院腫瘤研究所暨普通外科研究所腫瘤病因與篩查研究室 遼寧省高校腫瘤病因與預防重點實驗室，遼寧 沈陽 110001

免疫逃逸是幽門螺桿菌(Helicobacter pylori，H.pylori)長期宿主定植的關鍵策略。參與H.pylori先天性免疫識別的宿主細胞表面/內部存在4種不同類型的先天性免疫受體(pattern recognition receptors，PRRs)，與PRRs相互識別的H.pylori成分稱為病原體相關分子結構(pathogen-associated molecular patterns，PAMPs)。H.pylori的某些PAMPs具有逃逸免疫識別、操縱抗炎信號、避免免疫殺傷等能力，從而避免宿主先天性免疫反應的清除，有利于其在宿主體內長期生存，導致不同胃疾病的發生。本文就毒力因子及先天性免疫識別受體在H.pylori逃逸宿主免疫識別作用的研究進展作一概述。

幽門螺桿菌；毒力因子；先天性免疫受體；免疫逃逸

幽門螺桿菌(Helicobacter pylori，H.pylori)是一種重要的致病菌，幾乎感染了全球一半以上的人口。H.pylori感染可引起慢性胃炎、胃潰瘍、胃黏膜相關淋巴組織(MALT)淋巴瘤，也可發展為胃癌。H.pylori擁有眾多毒力因子，如細胞毒素相關蛋白(cytotoxin-assosiated geng A，CagA)、脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)、肽聚糖(peptidoglycan，PGN)、空泡毒素(vacuolating cytotoxin，VacA)和γ-谷酰基轉肽酶(gamma glutamyl transpeptidase)等。H.pylori感染可以引發宿主先天性免疫和適應性免疫應答，其致病作用的發揮主要依賴于毒力因子的黏附定植、免疫逃逸及毒素攻擊等作用。其中，免疫逃逸是H.pylori長期感染宿主的關鍵策略。明確參與免疫逃逸的H.pylori毒力因子及其相關機制，對于全面理解免疫逃逸所致H.pylori相關性胃疾病及發展新的抗H.pylori胃疾病診治新策略至關重要。

先天性免疫識別系統是宿主應對H.pylori感染的一線防御反應。參與H.pylori先天性免疫識別的宿主細胞主要包括胃上皮細胞、單核巨噬細胞、樹突狀細胞、粒細胞、NK細胞及NK/T細胞等。這些細胞表面/內部存在4種不同類型的先天性免疫受體(pattern recognition receptors，PRRs)，即Toll樣受體(Toll-like receptors，TLRs)、C型植物血凝素受體(C-type lectin receptors，CLRs)、NOD樣受體(nucleotide-binding oligomerization domain-like receptors，NLRs)及RIG樣受體(RIG-like receptors，RLRs)。PRRs在胃上皮屏障功能、修復功能、免疫平衡功能等方面具有重要的調節作用。與PRR相互識別的H.pylori成分稱為病原體相關分子結構(pathogen-associated molecular patterns，PAMPs)，主要包括鞭毛、PGN和LPS等。PAMPs在物種間高度保守，其微小的變異也可能導致宿主免疫反應的改變。H.pylori部分PAMPs通過逃逸免疫識別、操縱抗炎信號、避免免疫殺傷，進而避免宿主先天性免疫反應的清除，有利于其在宿主體內長期生存，最終誘發不同胃疾病。針對毒力因子及先天性免疫識別受體在H.pylori逃逸免疫識別作用中的研究進展，本文作一概述。

1 H.pylori毒力因子逃逸TLRs的免疫識別

TLRs是參與先天性非特異性免疫的一類重要蛋白質分子，屬于Ⅰ型跨膜受體，具有細胞外亮氨酸富集的識別結構域、跨膜區及細胞內IL-1R樣信號結構域。它們存在于免疫細胞膜上或溶酶體膜上等，在哺乳動物中存在13種不同的類型，與H.pylori毒力因子相互作用的TLRs分子主要包括TLR2、TLR4、TLR5、TLR3、TLR7和TLR9等。當TLRs與相應的配體結合，會激活各種各樣免疫細胞的下游信號，包括產生致炎細胞因子、上調共刺激分子、增加抗菌肽分泌及促進吞噬體成熟等[1-2]以清除細菌感染。

H.pylori鞭毛蛋白是TLR5的配體之一，二者結合后可以通過NF-κB和MAPK激酶通路激活下游炎癥信號，釋放致炎因子如IL-1、IL-6、IL-12和TNF-α，以削弱H.pylori的生存能力。研究[3]表明H.pylori鞭毛蛋白N端D1結構域位點的突變可以導致鞭毛蛋白與TLR5結合能力減弱，炎癥通路不能激活，無法產生大量的致炎因子，故減弱了免疫細胞清除H.pylori的能力。除鞭毛蛋白外，H.pyloriLPS也能協助逃避宿主免疫識別。LPS由脂質A、核心五糖和O抗原組成，一般情況下，細菌LPS主要通過TLR4/MD-2復合物激活下游通路，刺激巨噬細胞釋放致炎因子，促進宿主免疫反應清除細菌。H.pylori與其他細菌的LPS相比具有較低的內毒素活性和較弱的刺激巨噬細胞產生致炎因子的能力，且能負向調節巨噬細胞表面TLR4介導的信號轉導途徑。體外實驗研究[4]發現，純化的H.pyloriLPS不能被TLR4敏感地識別，且能下調細胞表面的TLR4受體表達，導致致炎因子釋放減少，從而使H.pylori逃避宿主免疫監視。一些學者[5]認為H.pyloriLPS低內毒素活性菌株之間存在差異。Yokota等[5]推測，LPS O-抗原多糖區可以被分為兩種抗原類型，包括高抗原活性類型(主要來自于慢性胃炎患者)及低抗原活性類型(主要來自胃癌患者)，而且低抗原活性類型比高抗原活性類型激活TLR2及MEK1/2-ERK1/2信號途徑更為強烈。低抗原活性的菌株更多來自胃癌患者，引起更嚴重的炎癥及癌變反應。目前，兩種LPS抗原活性差異的分子基礎仍然未知，有待進一步研究。LPS O抗原約由50個低聚糖組成，其通過增加海藻糖殘基生成Lewis抗原(Le)，分為Ⅰ型(Lea和Leb)和Ⅱ型(Lex和Ley)，80%～90%H.pylori菌株表達Ⅱ型抗原且與人細胞表面的Lewis血型抗原相似。這種分子模仿機制使細菌可以逃避宿主TLR4免疫識別，獲得更強的適應能力，同時這種結構相似性也可誘導宿主產生自身抗體，間接造成宿主損傷。此外，還有研究[6-7]表明，H.pyloriLPS、HSP60能激活胃上皮細胞膜上的TLR2受體，繼而激活NF-κB，引起大量抗炎因子(IL-10為主)的釋放，減弱宿主對H.pylori的抵御能力，最終導致H.pylori持久感染。Kim等[8]發現cag致病島能夠與TLR2相互作用促進H.pylori感染DCs細胞促炎因子IL-1β的產生，既放大了黏膜的炎癥反應，同時也抑制胃酸的產生。此種情況下的胃內環境不僅有利于細菌的逃避免疫殺傷，同時也導致宿主持續的炎癥及氧化應激，最終使胃癌變的風險增加。

2 H.pylori毒力因子操縱CLRs介導的抗炎信號

CLRs是一類表達在樹突狀細胞膜表面的受體，能夠識別病原微生物細胞表面特異性的碳水化合物結構，誘導下游致炎信號通路，激活NF-κB釋放大量致炎因子，以消除入侵的病原微生物。CLR家族主要包括甘露糖受體(MR)、DEC-205(CD205)、表面活性蛋白D(surfactant protein D，SP-D)及DC-SIGN(dendritic cell-specific intercellular adhesion molecule-3-grabbing non-integrin，CD209)等。其中，最重要的是與巖藻糖基化配體結合的DC-SIGN。有研究[9]表明，結核桿菌糖基化配體與DC-SIGN結合能夠激活下游致炎信號通路，導致結核桿菌被清除；而H.pylori巖藻糖基化配體能夠解離DC-SIGN下游復雜通路，進而抑制致炎信號的產生，最終導致H.pylori不能被宿主清除。此外，也有研究[10]表明，H.pyloriLPS O抗原Lex/y作用于DC-SIGN，通過DC-SIGN/Raf-1調節TLR激活的核NF-κB的乙酰化水平，乙酰化的NF-κB p65亞單位能夠促進抗炎因子IL-10轉錄水平的提高及轉錄時間的延長，增加抗炎反應能力，抑制先天性免疫。另有研究[11]發現，缺少LPS Lex或Ley的H.pylori菌株會逃避DC-SIGN的識別，從而不能通過激活DC-SIGN下游信號通路釋放大量致炎因子，導致H.pylori持久感染，但這種H.pylori逃避DC-SIGN識別的機制尚不明確。

H.pyloriLPS除誘導宿主抗炎因子的產生外，也能逃避SP-D識別。SP-D是Ⅱ型肺泡和Clara細胞表面活性劑的組成部分。研究[12]證明，SP-D也存在于人胃黏膜細胞上。進一步研究表明，SP-D通過碳水化合物識別H.pyloriLPS，導致H.pylori集聚，抑制H.pylori運動性及巨噬細胞的吞噬作用。另有研究表明，H.pyloriLPS碳水化合物結構改變會減弱SP-D識別LPS的能力，從而有利于H.pylori逃避宿主先天性免疫反應。

3 H.pylori毒力因子逃避NLRs的免疫殺傷

NLRs廣泛存在于人類細胞的胞質內，結構特點為中間有一個NOD結構域、N端一個效應結合結構域(CARD)、C端一個富含亮氨酸重復序列的配體識別結構域(LRR)。目前，NLRs家族包括3個亞家族，分別為NALPs、IPAF/NAIP、NODs。兩個已知的NODs家族成員包括NOD1(CARD4)和NOD2(CARD5)。NOD1識別細菌PGN，NOD2傳遞PGN合成或降解過程中的細菌分子信號[13]，激活NF-κB信號途徑，誘導致炎因子如IL-1、IL-6、IL-12和TNF-α釋放[14]，從而啟動先天性免疫和適應性免疫。

H.pyloricag致病島(cag pathogenicity island，cag PAI)為長度約37 kb的特殊基因片段，編碼一個分泌轉運系統稱為Ⅳ型分泌系統(type Ⅳ secretion system，TFSS)。細菌可以把一些重要的毒力因子，如CagA、PGN等通過該分泌系統注入靶細胞，引起細胞在增殖、細胞骨架重排、細胞間連接、活化轉錄因子NF-κB、誘導促炎細胞因子IL-8等方面的改變，從而在H.pylori致病中起關鍵作用。在早期研究中，Viala等[15]證明Nod1識別PGN依賴于Cag致病島(PAI)編碼的 TFSS，并導致NF-κB激活。近期研究[16]表明，CagPAI陰性H.pylori菌株的外膜小泡(OMVs)也可以幫助Nod1識別PGN降解產物。在OMVs和T4SS幫助下，通過高膽固醇脂質筏傳送PGN降解產物[17]。進一步研究[18]表明，Nod1可以通過ERK和p38途徑激活AP-1，其直接結果為介導了抗微生物肽類物質β-抵抗素對H.pylori有效的殺傷。最新研究[19]發現，在氧化應激條件下，先天性免疫細胞顯著表達PGN去乙酰化酶(PgdA，HP310)，它使H.pyloriPGN脫乙酰化，而Nod1受體對脫乙酰化的PGN降解產物敏感性降低，導致宿主對H.pylori產生的先天性免疫反應明顯減弱。故PGN的結構性修飾可能是H.pylori逃避宿主先天性免疫的另一種機制。

4 展望

H.pylori已經與人宿主共存了約3 000年[20]。長時間內，H.pylori在宿主體內適應性生存并建立了安全的防護措施。在逃逸宿主免疫清除過程中，H.pylori的某些PAMPs在與PRR相互作用過程中具有逃逸TLRs先天性免疫識別、操縱CLRs介導的抗炎信號及逃避NLRs的免疫殺傷等能力，從而避免宿主先天性免疫反應的清除，有利于其在宿主體內長期生存，導致不同胃疾病的發生。此外，最新研究[21]發現，有一類PRRs受體分子RLRs也參與了H.pylori宿主免疫逃逸。RLRs是細胞內包含RNA螺旋的dead盒，包含RIG-Ⅰ和MDA5兩種類型，以往研究發現其僅在抗病毒防御中發揮重要作用。Rad等[22]研究發現，H.pylori5’三磷酸RNA能夠被RIG-Ⅰ受體識別，誘導樹突細胞中非TLR依賴性Ⅰ型IFN反應。Ⅰ型IFN反應具有多種功能作用，包括抗原呈遞細胞、T細胞、NK細胞及b細胞的激活。這些細胞所產生的細胞因子對細菌感染可能是有利的，也可能是有害的。這是目前僅有的1篇RLRs識別細菌來源RNA的文獻報道。有學者[20]報道，MDA5 mRNA表達水平在H.pylori感染患者胃竇部表達明顯升高；MDA5蛋白在炎癥浸潤的單核細胞中呈陽性表達；MDA5 mRNA表達與H.pylori感染胃體部腺體萎縮及腸化具有明顯相關性。這些結果表明，MDA5可能參與了抗H.pylori的先天性免疫反應。然而，RLRs在H.pylori宿主免疫逃逸中的作用如何？何種H.pyloriPAMPs成分參與識別RIG-Ⅰ和MDA5尚待進一步研究。

總之，通過了解H.pylori毒力因子逃避或破壞宿主免疫反應的機制，今后有針對性地開發應對這些逃逸策略的預防措施及治療方案，能夠打破H.pylori在宿主體內持久定植的現狀，對于積極有效地根治H.pylori相關性胃內、胃外疾病具有非常重要的意義。

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(責任編輯：馬 軍)

The role of “virulence factors-congenital immune receptors” in Helicobacter pylori host immune evasion

LI Qiuping, GONG Yuehua, YUAN Yuan

Tumor Etiology and Screening Department of Cancer Institute and General Surgery, the First Affiliated Hospital of China Medical University, and Key Laboratory of Cancer Etiology and Prevention (China Medical University), Liaoning Provincial Education Department, Shenyang 110001, China

Immune evasion is a key strategy of Helicobacter pylori (H.pylori) host engraftment for a long time. Four different types of congenital immune receptors-pattern recognition receptors (PRRs), which participate inH.pyloricongenital immune recognition, and also exist in the host cell surface/internal.H.pyloricomponents recognized by PRRs are referred to as pathogen-associated molecular patterns (PAMPs). SomeH.pyloriPAMPs have ability to escape immune recognition, manipulation of anti-inflammatory signals, avoid immune killing and so on, which protectH.pylorifrom the elimination of host congenital immune response and they are conducive to the long-term survival in the host, leading to different stomach diseases. In this paper, the role of virulence factors and congenital immune receptors inH.pylorihost immune recognition evasion was reviewed.

Helicobacter pylori; Virulence factors; Congenital immune receptors; Immune evasion

李秋平，碩士研究生，研究方向：胃癌病因學。E-mail：liqiuping0122@163.com

宮月華，副教授，碩士生導師，研究方向：胃癌病因學。E-mail：Gongyueh75@163.com

10.3969/j.issn.1006-5709.2016.06.029

綜述

R378

A

1006-5709(2016)06-0703-04

2015-11-18