胃黏膜組織解痙多肽表達化生的研究進展

司小北 ，石巖巖，丁士剛

(1. 北京大學第三醫院 a.消化科; b. 臨床流行病學研究中心, 北京 100191; 2. 北京積水潭醫院 消化內科, 北京 100035)

解痙多肽表達化生(spasmolytic polypeptide expressing metaplasia, SPEM)最早由Schmidt等[1]提出，目前已被公認為與腸化生(intestinal metaplasia，IM)并列的胃黏膜化生型病變。人類SPEM發生于胃體部，其構成細胞在形態學上與深部幽門腺體或十二指腸Brunner腺細胞相似[2]，并可特征性表達GSII凝集素結合MUC6蛋白[3]、CD44v9蛋白[4]、 凝聚素蛋白[3]及三葉因子2蛋白[3]等。在幽門螺桿菌(H.pylori)感染等刺激因素作用下，胃黏膜組織可誘導黏膜組織炎癥反應應答，繼而發生以壁細胞缺損為主要特征的泌酸腺體萎縮，最終在上述病理反應基礎上發生SPEM[5-6]。近年來，SPEM被認為是可能的胃黏膜組織癌前病變之一，因此獲得了學術界廣泛的關注。

1 SPEM的發生機制

關于SPEM組織細胞的來源是SPEM發生機制中一個爭議性的話題。其中，主要包括兩種假說，即“產酶主細胞來源假說”和“增殖性干細胞來源假說”。 2010年，Nam等[7]分別采用DMP-777、L-635及H.felis感染成功誘導構建Mist1CreER/+/Rosa26RLacZ小鼠SPEM模型，細胞譜系示蹤技術分析結果顯示SPEM細胞由主細胞分化而來，作者推測SPEM的發生可能與壁細胞缺失誘發局部胃黏膜組織細胞分化轉錄物改變和重新增殖有關。2018年，Radyk等[8]的研究從另一個角度為“主細胞來源學說”提供了證據。該研究通過在對實驗小鼠注射5-氟尿嘧啶阻斷胃細胞增殖的同時加用他莫昔芬誘導SPEM，經上述處理小鼠胃黏膜組織在非增殖狀態下依然發生了SPEM，因此推測這一過程與具有增殖特性的干細胞無關。與此同時，該研究還在10例胃癌患者術后標本中檢出SPEM。免疫熒光染色結果發現，胃黏膜組織產酶主細胞僅在腺體基底發生SPEM細胞化生，而干細胞增殖區域則未見這一化生現象。相反，Hayakawa等[9]則撰文支持“增殖性干細胞來源假說”，并針對“主細胞來源假說”提出了反對意見。首先，SPEM組織具有穩定性，具有這一特性的組織往往由具備自我更新功能的干細胞增殖維持。其次，以往研究以Mist1示蹤主細胞作為主要研究對象[7, 10]，但Mist1在干/祖細胞中同樣表達，這一理論弱化了上述證據的論證強度。第三，DMP-777誘導構建SPEM模型的過程中Mist1示蹤主細胞的數量減少，這一現象甚至早于壁細胞缺失的發生[11]，這一現象與“SPEM發生于壁細胞缺失的基礎之上”的學說相左。與之類似的是，2020年，Hata等[12]通過GPR30蛋白(雌激素受體的G蛋白偶聯形式)標記主細胞，觀察其在小鼠SPEM發生過程中的數量變化。結果顯示，經過H.pylori感染或大劑量他莫昔芬/DMP-777刺激下，小鼠胃黏膜組織主細胞逐漸減少直至消失。作者認為，這一現象再次否定了 “主細胞來源假說”。

除上述關于SPEM組織細胞起源的討論之外，SPEM發生、進展的分子生物學機制是該領域另一個熱點話題。2017年，Petersen等[13]在動物模型詳細闡述了SPEM的發生機制。首先，壁細胞缺失作為組織損傷表現，可刺激上皮細胞釋放IL-33，隨后IL-33可通過信號途徑上調IL-13的表達。IL-13一方面可直接驅動SPEM的發生，另一方面可同時誘導巨細胞浸潤和極化，極化的巨噬細胞可誘導SPEM進展，并進一步分泌IL-33重復上述過程。也正因如此，推測炎癥反應可能是小鼠SPEM進展的必要條件。Choi等[14]的研究則顯示，小鼠胃黏膜主細胞表達激活Kras基因同樣可以導致SPEM的發生，由于這一過程還可誘導巨噬細胞在胃黏膜組織中浸潤，進而可能進一步導致SPEM進展以及IM的發生。然而，由于上述結論均來自于DMP-777、 L635、他莫昔芬等藥物誘導產生的小鼠SPEM模型，因此H.pylori感染所致SPEM的發生機制尚待進一步研究。

2 H.pylori感染與SPEM

H.pylori感染是SPEM發生、發展的重要原因[6]。2016年，Shimizu等[15]報道了H.pylori感染蒙古沙土鼠模型中SPEM發生發展過程及其形態學改變。該研究顯示，H.pylori感染6周后即可在胃黏膜組織腺管基底部發現表達GSII的SPEM腺體。在此之后，隨著H.pylori感染時程的延長，SPEM腺體出現了異形改變，包括腺體分支改變、腺體擴張改變和浸潤性腺體改變。上述異形改變均屬于進展型SPEM表現。

H.pylori感染導致SPEM的發生、發展過程受宿主、感染源等多方面因素的影響和調控。以往多項研究對此過程中的影響因素進行了探究。組織蛋白X/Z(cathepsin X/Z，Ctsz)是表達于小鼠胃黏膜組織的一種保護蛋白。當H.pylori感染發生后，H.pylori可激活ERK1/2和JNK/p38途徑以分別誘導巨噬細胞和上皮細胞中Ctsz的過表達[16]，進而發揮其針對巨噬細胞、樹突狀細胞、T細胞黏附、吞噬過程的調控作用[17]。近期研究發現，Ctsz敲除小鼠發生H.pylori感染胃黏膜組織異型增生發展迅速，SPEM的發生顯著高于普通小鼠。這一結果為Ctsz在SPEM發生發展中可能發揮保護作用這一假說提供了證據[18]。除Ctsz外，跨膜緊密連接蛋白CLDN18可能是另一種SPEM保護蛋白。Hagen等[19]研究顯示，CLDN18缺乏的小鼠在感染H.pylori7周內即可發生SPEM，且SPEM細胞增殖活躍，20～30周時上皮內瘤變突出顯現，2年時即已發現局灶性異常增生的息肉樣腫瘤。

除上述宿主因素外，H.pylori毒力因子亦可能對SPEM的發生發展造成影響。Winter等[20]依據H.pyloriVacA毒力因子等位基因變異體基因的表達差異(包括信號區域s1/s2、介導區域i1/i2和中間區域m1/m2)。其中，表達VacAi1等位基因的SS1s1i1株可明顯導致小鼠SPEM的發生，相比之下表達VacAi2等位基因的SS1s1i2株則幾乎不發生SPEM和IM。

此外，Sáenz等[21]研究構建他莫昔芬誘導SPEM的小鼠模型后予以灌胃接種H.pylori，結果顯示，SPEM腺體中H.pylori黏附蛋白SabA和sLex的分布明顯增加，最終導致胃體部H.pylori在SPEM腺體中定植深度顯著增加。這一結果提示H.pylori感染與SPEM發生發展可能互相促進，進而形成不斷胃黏膜疾病進展的惡性循環。

3 SPEM病變進展與轉歸

SPEM病變的進展與轉歸同樣是一個具有爭議的話題，只有明確這一問題的答案才能正確定義SPEM病變性質進而制定與之匹配的臨床防治策略。從基礎研究的角度，由于SPEM在黏膜損傷(特別是他莫昔芬等藥物誘導急性損傷)早期即可發生，因此可能僅是胃黏膜受損、壁細胞缺失以后出現的黏膜應答反應[3, 6]。然而，一系列研究證實，在H.pylori感染狀態下，SPEM可在慢性炎癥反應刺激下進一步向IM進展[3, 6]。這一現象使得SPEM病變組織發生癌變的風險增加，同時也成為SPEM被歸入癌前病變范疇的重要依據之一。不僅如此，早在2003年，一項來自冰島的回顧性隊列研究就曾回顧性分析了SPEM與胃癌病灶的相關性[22]。該研究回顧性分析了早期胃癌患者術前胃黏膜組織活檢標本以及胃癌切除標本，結果顯示，在術前胃黏膜組織活檢標本中，SPEM檢出率為82%，顯著高于IM的檢出率(37%)，而術中胃癌病灶周邊區域SPEM檢出率更高達100%。盡管上述結果僅僅提供了SPEM與胃癌相關的間接證據，但作者認為SPEM與早期胃癌的發生具有顯著相關性。

與之相反的是，Graham等[23]發表評述提出了不同觀點，即SPEM并非癌前病變。其理由在于，一方面，以往關于SPEM進展至胃癌的研究結果并不一致，且多數為動物實驗研究，鮮見基于人胃黏膜SPEM的臨床證據；另一方面，與H.pylori感染所致SPEM和(或)IM相比，自身免疫性胃炎同樣可導致SPEM和(或)IM的發生，而后者則罕有進展至胃癌的報道。此外，還有研究顯示，H.pylori感染根除治療后SPEM也會隨著炎癥反應的消退而相應減少[24]。SPEM這一可逆現象在突出了H.pylori根除治療重要性的同時，也在動搖其在胃癌防治過程中作為“癌前病變”的地位。

4 SPEM的標志物與臨床診斷

由于人胃黏膜早期SPEM組織細胞通常發生于腺管深部，單純依靠內鏡表現難以有效對SPEM病變進行識別、診斷，因此探索敏感度、特異度更高且更為簡便的檢測方法是后續臨床干預的基礎。早在2013年，Tsai等[25]曾提出胃體為主型胃炎指數(corpus-predominant gastritis index, CGI)以期作為SPEM早期診斷的標志物。該指數以胃炎新悉尼系統為基礎，滿足下列條件之一，即被判定為CGI陽性：①胃底部急性炎癥評分和慢性炎癥評分的加和大于或等于胃竇，但上述所涉評分結果均不能為“1”；②胃體部急性炎癥評分和慢性炎癥評分的加和大于胃竇部。后續的臨床研究結果顯示，CGI陽性的患者SPEM的發生率顯著高于CGI陰性患者，提示CGI與SPEM存在相關性，且可作為胃癌前病變早期診斷的標志物[26]。在上述研究基礎上，2016年，Kuo等[27]進一步探究了血清TFF2水平對SPEM的診斷預測價值。該研究共納入119名合并H.pylori感染的胃癌患者一級親屬，采用免疫組化標記TFF2的方法作為SPEM診斷金標準。結果顯示，入組患者中，已發生胃癌的患者血清TFF2水平對SPEM及IM無診斷預測價值；對于非胃癌患者，CGI陽性患者血清TFF2水平與SPEM的發生及嚴重程度呈正相關，提示CGI陽性患者血清TFF2水平對SPEM具有較好的診斷預測價值；CGI陰性患者血清TFF2水平與SPEM的發生、發展無明顯相關性，但血清TFF2水平與H.pylori感染相關胃黏膜炎癥嚴重程度呈正相關。隨著胃粘膜炎癥加重，H.pylori感染后期發生SPEM的可能性會隨之增加。但CGI陰性患者人群TFF2水平對SPEM的預測作用尚需進一步驗證。2019年，Kuo等[24]研究還發現SPEM患者胃黏膜組織miR-21, 155和223的表達水平顯著高于非SPEM患者，且其表達水平可在H.pylori根除后隨之下降，提示上述miRNA分子可能具有診斷價值。水通道蛋白4(aquaporin-4，AQP4)是另外一種可能作為SPEM標志物的蛋白分子。以往研究顯示，該蛋白分子表達于壁細胞，并可能與胃底腺液體分泌有關[28]，由此推測AQP4能夠反映壁細胞受損、分化作用。2014年，Fukuhara等[29]研究發現，應用胃黏膜組織H2受體敲除小鼠構建H.pylori感染模型，結果顯示其SPEM發生較對照組C57BL/6J小鼠更加明顯，且胃黏膜組織AQP4和H+/K+ATP酶mRNA表達量比值亦明顯下降。該結果證實了AQP4可反映壁細胞缺失以及SPEM發生的嚴重程度，并可作為潛在的SPEM標志物分子。此外，Weis等[30]還對SPEM相關蛋白進行篩選，結果顯示凝聚素在SPEM組織中表達。這一結果在SPEM患者胃黏膜組織同樣得到了驗證，由此證實了凝聚素對于SPEM 的診斷價值。

5 展望

近年來，SPEM引起了學術界越來越多的關注。然而，相比于同屬化生性病變的IM，目前對于SPEM的認識還遠遠不足。從SPEM的來源、發生機制，再到其進展和轉歸，林林總總的問題都還有待去進一步研究。更為重要的是，由于SPEM臨床表現相對隱匿，診斷的困難成為了臨床研究的限制因素，而目前尚未見關于SPEM臨床治療的研究報告。相信隨著研究的深入，該領域的進步可能同樣是人類提高H.pylori感染相關胃黏膜疾病臨床診治能力的里程碑。