幽门螺杆菌致病机制进展及其中医药干预

陈娅琦，许艺飞，朱理想，操红缨，黄萍

（广州中医药大学中药学院中药药理实验室，广东广州510006）

幽门螺杆菌致病机制进展及其中医药干预

陈娅琦，许艺飞，朱理想，操红缨，黄萍

（广州中医药大学中药学院中药药理实验室，广东广州510006）

综述了幽门螺杆菌（H.pylori）的流行病学特点、生存特性、致病机制及其中医药干预途径。H.pylori的感染率在世界范围内差异较大，经济条件、卫生条件、饮食习惯、年龄等都会对其造成影响。H.pylori借助自身脲酶、鞭毛、粘附素等系列因子定植于宿主，并通过T4SS注入系统、机体自噬系统以及毒力因子破坏，共同诱导机体产生胃炎、胃溃疡、胃癌等疾病。中医药对H.pylori感染过程的干预主要体现在对生存因子、运动力及趋向、粘附能力及H.pylori诱导自噬的干扰。中药在治疗H.pylori感染等慢性病上有着得天独厚的优势，对传统中药及其有效成分抗H.pylori作用的开发利用，是今后新药研制的重要方向之一。

幽门螺杆菌；脲酶；鞭毛；T4SS注入系统；自噬系统

幽门螺杆菌（Helicobacter pylori，H.pylori）是一种能够在胃中生存的弯曲杆状或球形革兰阴性微需氧细菌。1982年，马歇尔和沃伦[1]第一次在体外发现了H.pylori的存在。现代研究[2]表明，H. pylori感染是慢性胃炎、消化性溃疡和胃腺癌发生的主要诱导因素之一。H.pylori是世界范围内常见的、具有强传染性的病原菌之一，全球有超过50%的人群感染此菌。以下对H.pylori致病机制的新进展，H.pylori脲酶、运动力、趋向性、粘附性等的检测方法，以及多种中药对H.pylori感染过程的干预策略进行综述。

1 H.pylori的流行病学调查

H.pylori的感染范围较广。一般来说，在经济状况较好的国家，卫生条件较好，感染率通常比较低，但该情况并不是绝对的。日本调查了从1997年至2013年本国大于20岁年轻人的H.pylori感染率，16年间其感染率达39.9%[3]。部分欧洲发达国家意大利、波兰等，其H.pylori成人感染率依旧高于70%[4]。该结果提示，H.pylori的感染状况与多种因素有关，好的卫生条件并不是降低疾病感染率的唯一因素。

根据中国的流行病学调查结果显示，我国H. pylori的感染率呈现明显的地域关系。在东部沿海，经济水平较为发达，H.pylori感染率明显较低。而在中部和西部地区，经济水平相对较低，且生存环境相对东部沿海较差，感染率普遍偏高[5]。与发达国家相比较，我国的H.pylori感染率明显偏高[6]。不同年龄段感染率也不相同，在我国较为发达的北京和广州两个地区，青少年（6～12岁）H. pylori的平均感染率为45%。对中老年的H.pylori感染流行病学调查发现，50～60岁年龄段的中国自然人群的H.pylori的感染率在逐年降低[7]。这个调查研究的结果可能与H.pylori感染的特性类似，研究表明，在H.pylori感染发病的后期，其细菌的检出率会逐渐下降[8]。

2 H.pylori的生活特性及其致病机制

2.1 H.pylori的生存及脲酶活性检测方法脲酶是发现的第一种带有镍离子的酶[9]。H.pylori能够在pH极低的环境下生存，是因为脲酶能分解胃液中少量的尿素产生氨，在H.pylori周围形成一片“氨云”，保护细菌不被胃酸杀灭。除了可以通过利用脲酶形成利于自己生存的中性环境以外，H. pylori还可以分泌某种胃酸抑制蛋白，起到抑制胃酸分泌的作用。除此之外，H.pylori还可以充当H+-K+-ATP酶的抑制剂，起到质子泵抑制剂一般的抗酸作用[10]。

常见的脲酶活性检测方法主要有3种：（1）利用快速尿素酶检测脲酶活性；（2）通过Berthelot比色法，利用紫外分光光度计对脲酶活性进行检测[11]；（3）利用Christensen’sureaagar，与H.pylori混悬液共培养3～5h，以培养基颜色变化来反映脲酶活性[12]。

2.2 H.pylori的运动能力及其评价方法H.pylori的运动能力是其能够在胃中生存的重要因素之一。而H.pylori的运动能力主要体现在两个方面，一是H.pylori本身的形态特性，另一方面是H.pylori菌体每侧有4～7根鞭毛，鞭毛的协调运动为细菌前行提供了足够的动力[13]。H.pylori的鞭毛由外部鞘膜和内部蛋白组成，鞘膜是由部分蛋白和脂多糖构成的保护结构，而内部的结构蛋白是由FlaA和FlaB两个重要部分组成的。研究[14]发现FlaA和FlaB基因的正常表达对H.pylori的运动能力有较大的影响。临床调查研究[15]发现，运动能力强的H.pylori可以增加细菌在贲门处的聚集密度，并且可以诱发更加严重的胃炎，同时萎缩性胃炎的发病几率也会上升。

常见的对H.pylori运动能力进行评价的方法有3种：（1）以运动圈直径的大小评定细菌的运动能力半固体培养基穿刺法[16]；（2）用倒置相差显微镜，并用C-Imaging C-MEN软件对细菌运动数据进行采集和分析[17]；（3）利用扫描电镜直接观察药物对H.pylori鞭毛形成的影响。

2.3 H.pylori的趋向性研究方法H.pylori需要在胃液中准确定位能够定植的胃上皮细胞。位于H.pylori细胞膜表面的传感样蛋白（transducer-like proteins，Tlps）能够接受到细胞外的化学信号，识别配合基是否具有可以结合的结构域，准确调控H. pylori的鞭毛，定向地诱导H.pylori接触胃上皮细胞外的配合基团[18]。

利用定量共聚焦显微镜能够对H.pylori在胃中的定植过程进行3D重建，是目前常用来评价细菌趋向性的方法[19]。

2.4 H.pylori的粘附及细菌粘附性评价方法H.pylori定植的成功不仅在其能够利用自己的运动能力穿越胃黏膜，还能够分泌多种粘附因子，从而粘附在胃上皮细胞表面。糖蛋白分子血型抗原结合粘附因子（blood group antigen binding adhesin，BabA），能够与胃上皮细胞上的LewisB（Leb）血型抗原产生牢固的结合，并能通过分泌毒力因子引起DNA损伤，增加炎症反应[20]。粘附脂蛋白A（adherenceassociated lipoprotein A，AlpA）和粘附脂蛋白B（adherence-associated lipoprotein B，AlpB）构建的粘附系统，是与BabA独立开来的，AlpA、AlpB能够与胃上皮细胞上的粘连层蛋白相结合，调节炎症因子级联反应，引起胃部损伤[21]。其他粘附因子如唾液酸结合粘附素（sialic acid-binding adhesin，SabA），也能够影响H.pylori的定植。SabA与其在胃上皮细胞上的配体唾液酸化二聚Lex相互作用，提高H.pylori的定植密度。

常用的对细菌的粘附能力进行评价的方法主要有菌落计数法[22]、光镜计数法[23]、电镜扫描法[24]及荧光标记法[25]4种。

2.5 H.pylori的毒力破坏

2.5.1 基于胞吞作用破坏宿主的毒力因子H.pylori作为异己侵入机体会引起一系列免疫损伤，而其分泌的多数毒力因子，可以借助细胞的胞吞作用诱发机体炎症。H.pylori产生的脂多糖（lipopolysaccharides，LPS）可以激活体内的巨噬细胞，促使巨噬细胞产生肿瘤坏死因子-α及白细胞介素-1β等炎症因子诱发炎症。H.pylori中性粒细胞激活蛋白（Helicobacter pylori neutrophil-activating protein，HP-NAP）[26]能够激活多种内源性白细胞，如中性粒细胞、单核细胞和肥大细胞。HP-NAP能够激活G蛋白偶联受体，引起细胞内蛋白激酶磷酸化产生大量活性氧簇（ROS），最终导致中性粒细胞在胃上皮细胞的聚集和粘附，产生炎症。

2.5.2 基于T4SS系统注入宿主的CagA毒力因子细胞毒素相关蛋白（cytotoxin associating gene protein，CagA）是H.pylori产生的最重要的毒力因子之一，也是目前研究最为广泛的毒性蛋白之一。CagA蛋白由CagPAⅠ基因编码区编码产生。CagPAⅠ编码区有两个主要的编码区域，命名为CagⅠ和CagⅡ，这两个编码区分别编码不同的Cag系列蛋白，包括CagA-CagI，CagL-CagR，CagS等[27]。TypeⅣSceret system（T4SS）是一种在革兰阴性菌中常见的将毒力因子注入宿主细胞的系统[28]。在H.pylori中，有两种类型的T4SS，一种用来进行水平基因传递，另一种则是Cag-T4SS，后者主要是由CagPAⅠ编码。CagPAⅠ编码区编码出的大部分的蛋白主要是用于编码一个Cag-T4SS（Cag typeⅣsecretion system）的蛋白注入系统[29]，T4SS系统就像一个穿刺的针尖，在细菌粘附于胃上皮细胞表面后，扎入细胞膜，最后将H.pylori的主要毒力蛋白CagA和肽聚糖注入到机体内。

2.5.3 基于VacA毒力因子介导的细胞自噬入侵宿主空泡毒素（vacuolating cytotoxin A，VacA）是最早发现的H.pylori的毒力因子。H.pylori可借助VacA引起的宿主细胞自噬侵入细胞内部，在成功躲避溶酶体对细菌的破坏后，H.pylori在细胞内部大量增殖从而引起细胞损伤。自噬作用原本指的是细胞将自身损坏了的线粒体运送到溶酶体内分解再利用的过程，而后续的研究发现，自噬系统还可以将外部的部分细菌吞入到细胞内部。自噬过程是多级信号转导过程，主要有3条通路：PI3K-Ⅰ通路、PI3K-Ⅲ通路和LKB1/AMPK通路。3种通路均可抑制哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mROT），抑制mROT是引起自噬过程的必要环节[30]。VacA进入细胞后可以降低细胞内谷胱甘肽的水平，从而促进活性氧簇（ROS）的产生，进而诱导蛋白激酶磷酸化。磷酸化的蛋白激酶引发双微小体-2磷酸化，并错误性地诱导抑癌蛋白p53与泛素结合，以至于p53被蛋白酶识别降解。p53蛋白含量降低抑制mROT，引发细胞自噬。

在感染前期，VacA能够引起细胞自噬，并且是引起自噬的必要条件[31]。长期受到H.pylori侵袭的细胞，其正常自噬能力减弱，受损线粒体在细胞内的堆积导致细胞正常功能被破坏；同时，H.pylori长期定植细胞内部，也会影响溶酶体的功能，使得溶酶体对CagA、VacA等毒力因子和H.pylori的清除能力减弱[32]，由此，大量的毒性因子在细胞内部继续生成，参与到破坏机体的过程。除此之外，VacA能够抑制人体T淋巴细胞的作用，这也是H. pylori能够长期定植于胃部，引起慢性胃部炎症的原因之一[33]。与CagA不同，VacA几乎表达于所有的H.pylori菌株当中，因此由该毒性蛋白引起的机体损伤更加广泛。

3 中医药对H.pylori感染过程的干预

临床上，常用中药复方联合三联或四联疗法治疗H.pylori感染相关疾病，取得了较好的疗效。半夏泻心汤、黄连解毒汤、黄芪建中汤等对H.pylori均能产生一定的抑制作用，并在联合用药中，提高了治疗效果。单味中药的主要活性成分也能够抑制H.pylori活性，降低H.pylori的感染率，提高清除率[34]。

这些中药复方或者中药活性成分能够有效抑制H.pylori，并对H.pylori的多个环节均有干扰，主要表现在以下几个方面：（1）对生存因子的干扰。中药黄芩的主要活性成分黄芩苷和野黄芩苷能够抑制H.pylori生存必需因子脲酶活性[35]。分子对接结果显示，黄芩苷与野黄芩苷能以氢键的形式与H.pylori脲酶flap区域上的必需基团结合，特别是Cys-321，影响脲酶活性构象，从而抑制H.pylori脲酶活性。（2）对运动力及趋向的干扰。索法酮是中国传统中药广豆根主要成分的衍生物。研究证实，索法酮能够降低脲酶活性，影响H.pylori的运动能力，并且妨碍H.pylori趋向因子发挥作用，导致H.pylori不能成功定植于胃部[36]。（3）对粘附能力的干扰。苦参碱、黄芩苷、大黄素、黄连素均能够抑制H.pylori荚膜的生成，从而抑制H.pylori对胃上皮细胞的粘附[37]。光果甘草的水提物及水解多糖均能有效降低H.pylori的粘附能力[38]。此外，三七水提液、厚朴酚、黄芪甲苷对H.pylori粘附于胃上皮细胞均有一定的干扰作用。（4）对H.pylori诱导自噬的干扰。中药儿茶的主要成分儿茶素和唾液酸[39]联合使用能够明显抑制诱导型一氧化氮合酶活性，降低感染的胃上皮细胞中ROS的含量，从而干扰细胞自噬过程，降低炎症反应。

4 展望

H.pylori自被澳大利亚科学家确认为是引起胃溃疡、慢性胃炎的主要因素以来，就一直是世界胃肠道研究的焦点所在，如何降低H.pylori的感染率是一个亟需解决的问题[40]。

综上所述，可以认为H.pylori致病从3个方面进行：（1）H.pylori粘附在胃上皮细胞上，分泌的毒性蛋白通过胞吞作用影响细胞，诱发了机体的一系列免疫反应而产生了胃炎等疾病；（2）H.pylori借助于T4SS注入系统，将自身的毒性蛋白CagA注入到胃上皮细胞内部，引起细胞组织破坏而诱发的疾病；（3）H.pylori借助机体自噬系统，作为一种侵入细菌进入到细胞内部，在躲避掉溶酶体的破坏后，直接在细胞内部进行繁殖，产生多种毒力蛋白破坏细胞，从而引起机体产生胃炎、胃癌等疾病。

多种中药提取物及其主要活性物质对H.pylori均表现出良好抑制作用，Wang[38]综述130种天然化合物及53种药用植物活性部位提取液对H. pylori的抑菌效应，提示天然药物是抗H.pylori药物研发的重要资源。中药活性成分对H.pylori的抑制也体现在不同环节，阿拉伯金合欢、牛角瓜、芍药等的提取物能明显影响脲酶活性；小檗碱能通过影响代谢过程，干扰葡萄糖及糖代谢过程的氧化过程，从而杀灭细菌；蜂胶中的主要活性成分咖啡酸苯乙酯能够抑制NF-κB通路，降低H.pylori诱发的炎症。中药在治疗H.pylori感染等慢性病上有着得天独厚的优势，对传统中药及其有效成分抗H.pylori作用的开发利用，是今后新药研制的重要方向之一。

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【责任编辑：贺小英】

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A

1007-3213（2016）06-0899-04

10.13359/j.cnki.gzxbtcm.2016.06.035

2016-04-25

陈娅琦（1995-），女，在读本科生；E-mail：1136177526@qq.com

黄萍（1960-），女，教授；E-mail：hping331@126.com

国家自然科学基金资助项目（编号：81374043）；广东省重大科技专项资助项目（编号：2013A022100001）；广东省自然科学基金项目（编号：2015A030310217）；广州市科技计划项目（编号：201607010336）