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编号:10696855
幽门螺杆菌的毒力研究与分型
http://www.100md.com 2000年5月15日 《世界华人消化杂志》 2000年第5期
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    Subject headings Helicobacter pylori/pathogenicity; toxicity; gastritis; peptic ulcer; stomach neoplasms; gene expression; gastric mucosa; biopsy; urokinase; veculating cytotoxin; cytotoxin associated protein

    主题词 螺杆菌,幽门/致病力;毒性;胃炎;消化性溃疡;胃肿瘤;基因表达;胃粘膜;活组织检查;尿激酶;细胞空泡毒素;

    细胞毒素相关蛋白

    潘秀珍,陈明红. 幽门螺杆菌的毒力研究与分型. 世界华人消化杂志,2000;8(5):551-553
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    幽门螺杆菌(Helicobacter pylori, Hp)是一种生长在胃粘膜表面与粘膜层之间的微需氧菌. 自1983年Marshall et al首次从胃粘膜中分离出Hp以来,大量研究表明该 菌与慢性胃炎[1]、消化性溃疡密切相关,也与胃癌有一定关系. 但人群中Hp 感染率为50%左右,而只有少数Hp感染者发展为消化性溃疡甚至胃癌,造成这种反应的 差异有两个原因,一是Hp毒力的大小,二是人体的防御能力. 而Hp的毒力又依 Hp亚型不同而不同,故各地区感染Hp的结果也不一样. 因此,对Hp毒力的研究受到重视.

    1 Hp的毒力因子

    1.1 细胞空泡毒素(vaculating cytotoxin,VacA) VacA是能使细胞产生空泡变性的蛋白,Mr87000,具有对热的稳定性和对蛋白 的敏感性. VacA可能通过改变离子通透性导致细胞空泡形成,进而损伤胃粘膜,造成糜烂或溃疡形成.
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    1.2 细胞毒素相关蛋白(cytotoxin associated protein, CagA) CagA的Mr120000~140000,其致病作用尚未完全明确. CagA无致空泡变性的作用,但CagA与VacA之间存在良好的相关性,可视为Hp的毒力标志.

    1.3 VacA与CagA的表达 VacA与CagA作为Hp的两 种重要毒力因子已越来越受到重视. 其表达基于VacA基因和CagA基因. 分子杂交技术表明,虽然所有Hp菌株都含有VacA基因,但只有50%的菌株分泌有活性的细胞毒素,表达VacA. 但是只有60%的Hp菌株含有CagA基因,而含CagA基因的菌株,几乎都能表达CagA蛋白[2].

    1.4 鉴定产毒菌株方法 Southern杂交和Western免疫印迹法,效果都不错,但操作比较复杂. PCR技术从胃粘膜活检组织中检测Hp CagA 基因,对Hp进行基因分型,比较简便[3]. 研究提示CagA阳性Hp与十二指肠溃疡的关系比胃溃疡、慢性胃炎更为密切. PCR技术对CagA基因鉴定除了测定Hp带基因的情况外,尚可初步判断是感染复发或再感染.
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    2 Hp亚型与毒力因子的多态性

    2.1 Hp亚型与毒力关系 根据Hp可否表达CagA 和VacA,将Hp分为Ⅰ型和Ⅱ型两个亚型. Ⅰ型Hp含有CagA基因,表达CagA, 也表达VacA,为高毒力菌株. Ⅱ型Hp不含CagA基因,不表达CagA,也不表达 VacA,为低毒力菌株. 还有一些Hp为中间型. 研究还发现VacA基因有S1a, S1b和S2等三个不同信号序列(signal seguences)和m1,m2两个中间区等位基因(middle-region alleles),根据不同组合决定Hp菌株产生VacA能力的大小. 其中S1/m1型具有高细胞毒活性,S1/m2型次之,而S2/m2型则无细胞毒活性[4,5].
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    2.2 Cag致病岛 Censini et al在CagA表达阳性的Hp菌株中发现某些Hp染色体上存在特定的DNA区域,与致病相关,具有致病岛特征,称之为Cag致病岛(pathogenicity island,PAI). Cag PAI乃约40 000b长的DNA片段,含有30多个基因,初步命名为CagA,CagB,CagC,CagD,CagE…CagT等. Cag PAI 部分基因的序列与一些已知致病菌毒力基因序列有高度同源性. 所以提示Cag PAI是Hp 的主要毒力因子. Cag PAI 分成CagⅠ和CagⅡ两个部分,这两部分基因可以连续,也可以被一个插入序列所分隔. 研究认为大部分Hp菌株中的Cag PAI是连续状态存在,少部 分菌株中的Cag PAI被分隔为CagⅠ和CagⅡ,极少部分则出现CagⅠ或CagⅡ缺失. 此被分隔或缺失的Cag PAI ,其毒力呈下降趋势,从而在不同Hp菌株中形成毒力梯度. 此Cag PAI多态性与致病性的关系尚在探讨中 (file://F:\Content\Papers\Bool.htm).
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    2.3 VacA的多态性研究[6,7] 不同Hp 菌株DNA分子具有多态性,应用DNA-PCR单链构象多态性分析(PCR-SSCP)可以分析Hp vacA的多态性. 结果示vacA有两种不同产物VacA1和VacA2,提示Hp VacA基 因的变易度较大,用PCR-SSCP可将不同来源的Hp区分开来,有利于Hp流行 病学研究和治疗后随访.

    3 Hp毒力因子的致病机制

    3.1 Hp诱导胃粘膜产生细胞因子 Hp感染的胃粘膜组织学特征是中性粒细胞浸润. 一些细胞因子,包括TNF-α, IFN-γ,IL-6,IL-1 ,1L-8血小板激活因子(PAI)等能启动和加强胃粘膜的炎症反应. IL-8对中性粒细胞有趋化和激活作用. IL-6可以促进中性粒细胞脱颗粒,产生氧自由基导致组织损伤. TNF-α 除抗肿瘤活性外,还能激活中性粒细胞,释放炎症递质,在炎症反应和肿瘤免疫中起重要作用. 研究认为Hp感染时胃粘膜培养上清中TNF-α,IL-8,IL-6的含量明显上升,Cag A(+) Hp组比CagA(-) Hp组IL-8的含量上升更为显著. 说明Hp能诱导胃粘膜产生TNF-α,IL-8,IL-6,而且CagA(+)Hp诱导产生IL-8的能力和胃粘膜中性粒细胞浸润程度均较Hp(-)组更为强大,说明CagA(+)Hp毒力强于CagA(-)Hp. 推测CagA(+)Hp与CagA(-)Hp致病毒力的差异除了直接损伤胃粘膜,诱导IL-8 等细胞因子能力的不同,也是原因之一[8].
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    3.2 CagA(+)Hp与细胞增殖和凋亡 Hp感染可致胃粘膜上皮细胞增殖和凋亡失衡. CagA(+)Hp感染者,胃窦上皮细胞增殖指数、增殖细胞核抗原(PCNA)标记指数和核仁组成嗜银蛋白(AgNOR)均显著增加,且明显高于CagA(-)Hp感染和无Hp感染者. 胃粘膜单位面积的PCNA免疫阳性细胞数,以慢性浅表性胃炎,慢性萎缩性胃炎、肠上皮化生、不典型增生、胃癌依次升高,提示Hp感染可能是促进胃粘膜上皮细胞增殖的一个重要因素. 而在细胞凋亡方面,在慢性浅表性胃炎,凋亡指数增加,其增殖与凋亡比例与正常对照者无差异. 而随炎症病变的发展,凋亡逐渐减少,增殖与凋亡失衡,即正常组细胞凋亡与细胞增殖成正相关关系,慢性浅表性胃炎患者虽细胞凋亡与增殖均增加,但二者仍呈正比关系,其凋亡指数(AI)/增殖指数(LI)与正常组无显著差异,而随病变进一步发展到慢性萎缩性胃炎、肠上皮化生、不典型增生等癌前病变,AI/LI比值明显降低,提示癌前病变中存在细胞增殖加速而不伴有细胞凋亡的增加,特别当发展到胃癌时,细胞凋亡与增殖呈明显的负相关. CagA(+)Hp较CagA(-)Hp具有较强的促增殖和更低的促凋亡作用. 提示CagA(+)Hp菌株对增殖和凋亡的影响加强了致病作用. Hp感染能增加有助于DNA损伤或细胞凋亡的内源性活性氮中介物的生成,从而引起胃粘膜上皮细胞凋亡[9,10].
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    3.3 Hp的炎症反应直接致胃粘膜损伤 Hp含有粘蛋白基因,产生粘蛋白,磷脂酶A2,直接损伤胃粘膜,破坏胃粘膜屏障. Hp在体内外均可刺激胃粘膜产生活性氧族(Reactive Oxygen Species,ROS),并与 Hp感染量成正比. Hp能诱导一氧化氮合成酶(induciable NO Synthease,iNOS) 产生大量NO,Hp在体内可诱导此酶活性(file://F:\content\papers\Bo19. htm).

    4 Hp的其他毒力因子

    不论毒力大或小的Hp,要损伤胃粘膜组织,都必需进入人体并定植,有关的因子有:

    4.1 尿激酶 是Hp最重要的定植因子,Mr 550000,可以水解尿素,释放氨和二氧化碳. Hp系非嗜酸菌,在体外低pH条件 下不能存活. 在体内,Hp靠尿素酶分解尿素产生的氨来中和胃酸,这种一过性的低酸和高pH使细菌能顺利穿过胃粘液层到达近中性的粘膜表面,有利于定植. 氨与水化合生成的羟基有细胞毒作用,铵离子会干扰胃粘膜的正常H+反渗,导致组织损伤. 尿素酶还激活单核细胞,导致细胞因子和氧自由基的分泌,介导胃粘膜上皮炎症反应和空泡形成 [11].
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    4.2 抑酸蛋白 Hp产生抑酸蛋白,可使胃粘膜上皮的质子泵失活而抑制胃酸分泌,产生热休克蛋白,维持其活性蛋白的稳定性.

    4.3 Hp的超氧化物歧化酶、脂多糖(Lps)等是维持因子,躲避宿主的免疫反应,维持其生存[12]. 由于Hp含与不含毒力因子及其毒力因子的多态性,致使Hp感染与Hp相关性疾病的关系及如何处理Hp等问题各地区不同. 例如亚洲国家Hp感染与慢性胃炎的关系也很密切,而欧洲国家仅与消化性溃疡关系较大. 因而存在着根除Hp的不一致看法. 所以,进一步研究Hp毒力及其分型,对研究Hp的流行病学、Hp相关性疾病和治疗方案均有很大的实际意义.

    5 参考文献

    1 Eurogast study group: An international association between Helicoba cter pylori infection and gastric cancer. 
, 百拇医药
    Lancet, 1993;341:1359-1362

    2 Atherton JC, Peek RM, Tham KT, Cover TL, Blaser MJ. Clinical and pathologi cal importance of heterogeneity in vacA, the

    vacuolating cytotoxin gene of Helicobacter pylori. Gastroenterology, 1997;112:92-99

    3 陈明红, 潘秀珍, 彭孝纬, 林棱, 吴芳. CagA基因型Hp与上消化道疾病的关系. 中华消化内镜杂志, 1999;16:22-23

    4 Xiang Z, Censini S, Bayeli PF, Telford JL, Figura N, Rappuoli R, Covacci A. Analysis of expression of CagA and VacA virulence factors
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    in 43 strains of Helicobacter pylori reveals that clinical isolates can be divided into two major types and that CagA is

    not necessary for expression of the vacuolating cytotoxin. Infect Immun, 1995;63:94-98

    5 Atherton JC, Cao P, Peek RM Jr, Tummuru MK, Blaser MJ, Cover TL. Mosaicism in vacuolating cytotoxin alleles of 

    Helicobacter pylori. Association of spe cific vacA types with cytotoxin production and peptic ulceration. 
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    J Biol Chem, 1995;270:17771-17777

    6 彭惠, 潘国宗, 曹世植, 方福德. 幽门螺杆菌空泡毒素基因的单链构象多态性研究. 中华医学杂志, 1999;79:181

    7 Fujimoto S, Marshall B, Blaser MJ. PCR-based restriction fragment le ngth polymorphism typing of Helicobacter pylori.

    J Clin Microbiol, 1994;32:331-334

    8 陈明红, 潘秀珍, 彭孝纬, 林棱, 吴芳. cagA基因与细胞因子在幽门螺杆菌致病中的作用. 中华内科杂志, 1998;37:547-548
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    9 卢世云, 潘秀珍, 彭孝纬, 施作霖. 幽门螺杆菌感染对胃病细胞动力学的影响. 世界华人消化杂志, 1999;7:760-762

    10 Mannick EE, Bravo LE, Zarama G, Realpe JL, Zhang XJ, Ruiz B, Fontham ETH, Mera R, Miller MJS, Correa P. Inducible nitric

    oxide synthase, nitrotyrosine, and apoptosis in Helicobacter pylori gastritis: effect of antibiotics and antioxidants. 

    Cancer Res, 1996;56:3238-3243

    11 Dunn BE, Cohen H, Blaser MJ. Helicobacter pylori. Clin Microbiol Rev, 1997;10:720-741

    12 Appelmelk BJ, Negrini R, Moran AP, Kuipers EJ. Molecular mimicry betwe en Helicobacter pylori and the host. 

    Trends Microbiol, 1997;5:70-73, http://www.100md.com(潘秀珍 陈明红)