蘿卜硫素治療幽門螺桿菌感染的研究進展

王浩 謝慶芝

濱州醫學院附屬醫院兒童消化與腎病科，濱州 256699

幽門螺桿菌（Helicobacter pylori，Hp）是一種定植于人體胃黏膜呈螺旋狀的微需氧革蘭陰性菌，主要在人與人之間傳播，人類是其唯一的宿主和傳染源。Hp 在所有感染對象中均可引起慢性胃炎，進而導致胃潰瘍、十二指腸潰瘍、黏膜相關淋巴組織淋巴瘤和胃癌［1］。由于其全球范圍內的高感染率，Hp 已被世界衛生組織國際癌癥研究機構定為Ⅰ類致癌物。針對Hp感染的治療方案經過不斷完善和改良，目前普遍被認可的是四聯方案［質子泵抑制劑（PPI）+鉍劑+兩種抗生素，療程14 d］［2］。盡管該方案的安全性和有效性在臨床實踐中得到了肯定，但仍存在部分不足，主要包括：（1）耐藥性增加。由于抗生素的應用不規范，Hp 的耐藥性問題日益突出，用于根除Hp 的抗生素包括大環內酯類（如克拉霉素）、硝基咪唑類（如甲硝唑）、β-內酰胺類（如阿莫西林）、喹諾酮類（左氧氟沙星）、四環素類等。目前最常見的耐藥模式是克拉霉素、甲硝唑和喹諾酮類藥物的三重耐藥，據統計，在中國患者中，3 種藥物的耐藥率已高達24.9%［3］。（2）不良反應大。Hp 根治過程中與抗生素治療相關最常見的胃腸道不良反應包括惡心、嘔吐、腹脹和腹痛等，這些不良反應可能是由于抗生素治療改變了腸道菌群的多樣性及豐富度所導致［4］。這些不良反應也致使一部分患者停止治療，從而導致治療失敗，同時增加了抗生素耐藥性的風險。因此我們必須尋找新的治療策略，以提高Hp 根除率，減少藥物不良反應。蘿卜硫素（sulforaphane，SFN）是一種主要提取于十字花科蔬菜中的異硫氰酸酯類活性物質，主要存在于西蘭花、花椰菜及甘藍菜中，是一種具有多種生物活性的植物化學物質。已有研究發現，SFN 可通過促進癌細胞凋亡、抑制轉移和抗腫瘤血管生成等方式發揮抗癌作用［5-7］。除抗癌作用外，SFN 仍具有抗氧化、抗炎［8］等作用，可以通過誘導胃腸道內的抗氧化酶，保護胃腸道黏膜免受Hp 的損傷。同時在體外對Hp 具有抗菌活性［9］，可以減少Hp 在人體內的定植，因此近些年關于SFN 用于治療Hp 感染的研究很多，本文就近些年的研究作一綜述，希望為Hp感染的治療提供新思路。

SFN通過抗氧化性減輕Hp感染引起的胃腸道黏膜損傷

Hp 感染引起胃黏膜組織的慢性氧化應激被認為是胃炎、胃潰瘍乃至胃癌的始動環節，Hp 通過產生多種致病因子引起胃黏膜上皮細胞的長期慢性炎癥，最終導致異型增生，引發胃癌［10］?；钚匝酰≧OS）在其中發揮重要作用，ROS是正常細胞代謝活動的副產物，適宜數量的ROS 在傷口愈合、組織修復及對抗病原體等生理過程中發揮重要作用，而ROS 生成過多則會對機體的穩態造成影響，導致組織氧化損傷［11］。在Hp 感染引發的慢性炎癥中，大量中性粒細胞和∕或巨噬細胞浸潤導致ROS 的增多，破壞胃黏膜上皮細胞的保護屏障，加劇了胃黏膜損傷及炎癥，最終導致胃炎、潰瘍及癌的發生。異硫氰酸酯（ITC）是一種植物衍生的化學保護成分，主要存在于十字花科蔬菜中。由前體化合物硫代葡萄糖苷水解而成，由于基因型的差異，不同十字花科成員的硫代葡萄糖苷含量具有很大差異，SFN 是一種重要的、經過充分研究的ITC，它在西蘭花和西蘭花芽中濃度最高［12］。SFN 具有抗氧化、抗增殖和抗癌等特性，其中，SFN的抗氧化性能對抗Hp 感染所致的胃腸道黏膜損傷。SFN本身不具有直接的抗氧化作用，而是通過上調核因子E2 相關因子2（Nrf2）依賴性抗氧化酶的表達保護胃腸道免受氧化應激，SFN 對抗氧化酶的激活作用可持續48～72 h，表明SFN 對氧化應激的保護作用可能強于其他抗氧化物質，如維生素C 和多酚。Nrf2 是目前發現的在內源性抗氧化應激及對抗外源性有毒物質中發揮著重要作用的轉錄因子，靶向激活Nrf2 可上調下游超過500 個具有細胞保護功能基因的表達，進而起到抗氧化、抗炎、增強線粒體功能以及免疫調節等功能［13］。SFN 作為自然界存在的Nrf2 最強誘導劑之一，可通過Nrf2-Keap1 通路激活下游細胞保護基因的表達［14］。 SFN 靶 向 激 活Nrf2 后 可 誘 導 血 紅 素 加 氧酶-1（HMOX1）、NAD（P）H：醌氧化還原酶-1（NQO1）、谷胱甘肽-s-轉移酶（GST）等酶的產生［15］，從而增強細胞中和多種自由基的能力。通過動物實驗發現，給感染Hp 的NRF2 野生型小鼠喂食富含SFN 的西蘭花芽可以明顯減輕Hp 感染導致的胃黏膜炎癥，同時抑制了腫瘤壞死因子-α（TNF-α）和白細胞介素（IL）-1β等促炎細胞因子的上調，顯著增加了細胞保護酶NQO1 和GST 的激活，而在Nrf2-∕-小鼠中未發現以上變化，進一步證明了SFN 對Hp感染的保護作用至少部分是通過宿主動物Nrf2信號通路誘導細胞保護酶實現的。在人體試驗中亦證實，用富含SFN 的西蘭花芽對感染Hp的患者進行干預，可明顯減輕Hp引起的胃炎，同時減少Hp 的定植［16］。SFN 還可以通過抑制厭氧菌侵入腸道黏膜，增強了胃腸道黏膜的抗氧化活性，減輕黏膜損傷［17］。在2003年的1 份報告中顯示，9 例感染Hp 的慢性活動性胃炎患者通過口服西蘭花芽，有3 例暫時消除了Hp 感染［18］。而在日本的一項流行病學調查顯示，男性慢性萎縮性胃炎發病率較低與是否食用西蘭花無關［19］。

SFN通過滅活來自Hp的脲酶減少其體內定植

Hp 通過脲酶、細菌形狀和鞭毛介導的運動等因素適應體內高酸性環境，脲酶的產生是其中重要的一環，Hp 產生大量的胞內脲酶，約占細菌總蛋白產量的10%，尿素酶催化尿素水解產生氨和氨基甲酸酯，氨基甲酸酯可自行分解生成另一分子氨和碳酸，碳酸進一步分解成二氧化碳和水。此過程生成的氨以質子化形式（NH4+）中和胃酸，二氧化碳在α-碳酸酐酶作用下轉化為碳酸氫鹽和H+，通過上述過程為Hp 的胃內存活生長提供良好的微環境［20-21］。當然，即使在胃內存活適應后，Hp 也需要持續表達脲酶才能成功定植，以致慢性感染所致疾病的發生［22］。除中和胃酸外，一些體外研究也揭示了脲酶的其他作用及其致病性，脲酶產生的氨破壞了細胞間的緊密連接，增加組織間通透性，進而破壞胃上皮黏膜屏障保護功能［23］。最近的研究表明，Hp 產生的脲酶可以通過激活胃細胞中的PI3K-AKT-mTOR 通路增加缺氧誘導因子1ɑ（HIF-1α）的表達［24］。此外，還發現Hp產生的脲酶通過產生ROS和激活脂氧合酶途徑促進內皮細胞分化，這些因素均可促進Hp 感染進展為胃癌［25］。因此，脲酶的產生是Hp 致病的重要環節。而在一項體外試驗中發現，SFN 可以通過共價結合方式不可逆性地抑制Hp 脲酶活性，同時脲酶失活速度取決于SFN 和酶的濃度。在試驗中，SFN 對脲酶陽性及陰性的Hp 菌株均表現出很強的殺菌活性，這也提示我們SFN 通過抑制脲酶活性降低Hp致病性和對Hp的直接殺滅或抑制作用可能是兩種不同機制，這需要通過進一步實驗闡明［26］。

SFN對Hp的直接抑制及殺滅作用

SFN 除了通過抑制脲酶活性減少Hp 的體內定植外，還表現出直接的抗生素活性，利用從西蘭花種子中提取的SFN 測定干預45 個來自胃炎和消化道潰瘍患者的Hp 臨床分離菌株和3 個參考菌株的抑制作用，結果表明SFN 對敏感菌株以及克拉霉素和甲硝唑耐藥菌株都具有高抑菌活性（平均最低抑菌濃度為2 μg∕ml），說明SFN 抑菌活性與細菌表型無關，且SFN 抑菌效應高于已測的其他天然化合物，如蒜素、白藜蘆醇等［9］。SFN 對Hp 在細胞內外均表現出殺菌效應，并且在干預24 h 內即可殺滅細胞內的Hp［9］。這為臨床上將SFN 用于抗生素耐藥的Hp 感染提供了依據。通過測定幾種不同的ITC 類化合物對Hp 的抗菌作用，我們發現SFN 對Hp 的抑制活性最高，同時達到殺菌效應所需濃度最低［27］。進一步證明了SFN 這一天然異硫氰酸酯類化合物在對抗Hp 感染中不可或缺的地位。也有研究證實，SFN 處理可以完全根除人裸鼠胃移植模型中的Hp 移植物，在11 塊SFN 干預的移植物中，有8 塊被根除［28］。一項臨床試驗中，對86 例感染了Hp 的2 型糖尿病患者分別給予標準三聯療法（奧美拉唑20 mg，克拉霉素500 mg，阿莫西林1000 mg，2 次∕d，持續14 d）、富含SFN 的西蘭花芽苗提取物（6 g∕d，持續28 d），或二者聯用，3 組Hp 的根除率分別為89.3%、56.0%、91.7%，表明SFN 聯合標準三聯療法增強了對Hp 的清除作用，同時發現二者聯用對消除心血管危險因素也有積極作用［29］。然而，目前關于SFN 滅活細胞內Hp的機制尚不清楚，需要進一步研究。

SFN的治療作用與濃度有關

SFN 發揮抗氧化等細胞保護特性需要適宜的濃度。既往研究表明，高濃度SFN（＞20 μM）對癌細胞有細胞毒性作用，可誘導人乳腺癌［30］、胰腺癌［31］和胃癌［32］等細胞凋亡和細胞周期阻滯，這也是SFN 可用于腫瘤防治的機理。SFN 已被證明可以通過下調抗凋亡因子Bcl-2和Bcl-XL 的表達以及上調促凋亡的Bax，半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3（caspase-3）的蛋白水解激活等調節細胞凋亡［33］。SFN 誘導的胃癌細胞凋亡是由ROS介導的MAPK 激活介導［34］。高濃度SFN 可引起線粒體損傷，如線粒體膜電位的破壞，可導致促凋亡因子的表達，高濃度的SFN 對正常細胞也有毒性。例如，20 μM SFN 可誘導人臍靜脈內皮細胞DNA 的單鏈斷裂［35］。低濃度的SFN 可以增強機體抗氧化應激能力和抑制ROS的形成，保護細胞線粒體，這些濃度與通過進食西蘭花或其他十字花科蔬菜可達到的血漿水平相近，約2 μM［36］。因此，為需要尋找一個合適的劑量，使SFN 在人體中發揮對Hp 的治療作用而不產生不良反應，我們需要更大規模的臨床試驗。

綜上所述，SFN 可以通過增強機體抗氧化應激的能力對抗Hp 感染所致炎癥損傷，發揮細胞保護功能，也可以通過滅活Hp 產生的脲酶抑制Hp 在人體內的生長定植，還可以通過對Hp 的直接殺傷作用等治療Hp 感染，減輕感染所致胃炎、消化道潰瘍及胃癌，有望成為一種新型抗菌劑用于Hp的治療，尤其是臨床抗生素耐藥菌株。如上文所述，SFN聯合標準三聯療法既可以提高2 型糖尿病患者Hp 感染的根除率，也可以消除患者的心血管危險因素，對減輕抗生素治療的不良反應也有積極作用［29］。而在韓國的另一項臨床研究中，排除了克拉霉素耐藥因素后，發現SFN 聯合標準三聯療法并不能明顯提高Hp的根除率，也不能減少不良反應發生［37］。這兩個臨床試驗不同的結果提示我們SFN 在對抗抗生素耐藥Hp感染中起重要作用。

根據現有的研究證據證明，SFN 這一天然活性物質用于Hp感染的治療可以提高根除率，對緩解目前日益嚴重的抗生素耐藥現象也有一定的幫助。目前關于SFN 用于治療Hp 的臨床試驗數據大部分來自國外，且大部分試驗都存在樣本量小、受試人群相對局限等缺點，因此，為更好地探究SFN 治療Hp 感染的具體方案、劑量及給藥時間，同時驗證SFN的治療效應，我們需要進行更大規模的臨床對照試驗。