“毒力因子-先天性免疫受体”在幽门螺杆菌宿主免疫逃逸中的作用

李秋平，宫月华，袁 媛

中国医科大学附属第一医院肿瘤研究所暨普通外科研究所肿瘤病因与筛查研究室 辽宁省高校肿瘤病因与预防重点实验室，辽宁 沈阳 110001

“毒力因子-先天性免疫受体”在幽门螺杆菌宿主免疫逃逸中的作用

李秋平，宫月华，袁 媛

中国医科大学附属第一医院肿瘤研究所暨普通外科研究所肿瘤病因与筛查研究室 辽宁省高校肿瘤病因与预防重点实验室，辽宁 沈阳 110001

免疫逃逸是幽门螺杆菌(Helicobacter pylori，H.pylori)长期宿主定植的关键策略。参与H.pylori先天性免疫识别的宿主细胞表面/内部存在4种不同类型的先天性免疫受体(pattern recognition receptors，PRRs)，与PRRs相互识别的H.pylori成分称为病原体相关分子结构(pathogen-associated molecular patterns，PAMPs)。H.pylori的某些PAMPs具有逃逸免疫识别、操纵抗炎信号、避免免疫杀伤等能力，从而避免宿主先天性免疫反应的清除，有利于其在宿主体内长期生存，导致不同胃疾病的发生。本文就毒力因子及先天性免疫识别受体在H.pylori逃逸宿主免疫识别作用的研究进展作一概述。

幽门螺杆菌；毒力因子；先天性免疫受体；免疫逃逸

幽门螺杆菌(Helicobacter pylori，H.pylori)是一种重要的致病菌，几乎感染了全球一半以上的人口。H.pylori感染可引起慢性胃炎、胃溃疡、胃黏膜相关淋巴组织(MALT)淋巴瘤，也可发展为胃癌。H.pylori拥有众多毒力因子，如细胞毒素相关蛋白(cytotoxin-assosiated geng A，CagA)、脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)、肽聚糖(peptidoglycan，PGN)、空泡毒素(vacuolating cytotoxin，VacA)和γ-谷酰基转肽酶(gamma glutamyl transpeptidase)等。H.pylori感染可以引发宿主先天性免疫和适应性免疫应答，其致病作用的发挥主要依赖于毒力因子的黏附定植、免疫逃逸及毒素攻击等作用。其中，免疫逃逸是H.pylori长期感染宿主的关键策略。明确参与免疫逃逸的H.pylori毒力因子及其相关机制，对于全面理解免疫逃逸所致H.pylori相关性胃疾病及发展新的抗H.pylori胃疾病诊治新策略至关重要。

先天性免疫识别系统是宿主应对H.pylori感染的一线防御反应。参与H.pylori先天性免疫识别的宿主细胞主要包括胃上皮细胞、单核巨噬细胞、树突状细胞、粒细胞、NK细胞及NK/T细胞等。这些细胞表面/内部存在4种不同类型的先天性免疫受体(pattern recognition receptors，PRRs)，即Toll样受体(Toll-like receptors，TLRs)、C型植物血凝素受体(C-type lectin receptors，CLRs)、NOD样受体(nucleotide-binding oligomerization domain-like receptors，NLRs)及RIG样受体(RIG-like receptors，RLRs)。PRRs在胃上皮屏障功能、修复功能、免疫平衡功能等方面具有重要的调节作用。与PRR相互识别的H.pylori成分称为病原体相关分子结构(pathogen-associated molecular patterns，PAMPs)，主要包括鞭毛、PGN和LPS等。PAMPs在物种间高度保守，其微小的变异也可能导致宿主免疫反应的改变。H.pylori部分PAMPs通过逃逸免疫识别、操纵抗炎信号、避免免疫杀伤，进而避免宿主先天性免疫反应的清除，有利于其在宿主体内长期生存，最终诱发不同胃疾病。针对毒力因子及先天性免疫识别受体在H.pylori逃逸免疫识别作用中的研究进展，本文作一概述。

1 H.pylori毒力因子逃逸TLRs的免疫识别

TLRs是参与先天性非特异性免疫的一类重要蛋白质分子，属于Ⅰ型跨膜受体，具有细胞外亮氨酸富集的识别结构域、跨膜区及细胞内IL-1R样信号结构域。它们存在于免疫细胞膜上或溶酶体膜上等，在哺乳动物中存在13种不同的类型，与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。当TLRs与相应的配体结合，会激活各种各样免疫细胞的下游信号，包括产生致炎细胞因子、上调共刺激分子、增加抗菌肽分泌及促进吞噬体成熟等[1-2]以清除细菌感染。

H.pylori鞭毛蛋白是TLR5的配体之一，二者结合后可以通过NF-κB和MAPK激酶通路激活下游炎症信号，释放致炎因子如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结构域位点的突变可以导致鞭毛蛋白与TLR5结合能力减弱，炎症通路不能激活，无法产生大量的致炎因子，故减弱了免疫细胞清除H.pylori的能力。除鞭毛蛋白外，H.pyloriLPS也能协助逃避宿主免疫识别。LPS由脂质A、核心五糖和O抗原组成，一般情况下，细菌LPS主要通过TLR4/MD-2复合物激活下游通路，刺激巨噬细胞释放致炎因子，促进宿主免疫反应清除细菌。H.pylori与其他细菌的LPS相比具有较低的内毒素活性和较弱的刺激巨噬细胞产生致炎因子的能力，且能负向调节巨噬细胞表面TLR4介导的信号转导途径。体外实验研究[4]发现，纯化的H.pyloriLPS不能被TLR4敏感地识别，且能下调细胞表面的TLR4受体表达，导致致炎因子释放减少，从而使H.pylori逃避宿主免疫监视。一些学者[5]认为H.pyloriLPS低内毒素活性菌株之间存在差异。Yokota等[5]推测，LPS O-抗原多糖区可以被分为两种抗原类型，包括高抗原活性类型(主要来自于慢性胃炎患者)及低抗原活性类型(主要来自胃癌患者)，而且低抗原活性类型比高抗原活性类型激活TLR2及MEK1/2-ERK1/2信号途径更为强烈。低抗原活性的菌株更多来自胃癌患者，引起更严重的炎症及癌变反应。目前，两种LPS抗原活性差异的分子基础仍然未知，有待进一步研究。LPS O抗原约由50个低聚糖组成，其通过增加海藻糖残基生成Lewis抗原(Le)，分为Ⅰ型(Lea和Leb)和Ⅱ型(Lex和Ley)，80%～90%H.pylori菌株表达Ⅱ型抗原且与人细胞表面的Lewis血型抗原相似。这种分子模仿机制使细菌可以逃避宿主TLR4免疫识别，获得更强的适应能力，同时这种结构相似性也可诱导宿主产生自身抗体，间接造成宿主损伤。此外，还有研究[6-7]表明，H.pyloriLPS、HSP60能激活胃上皮细胞膜上的TLR2受体，继而激活NF-κB，引起大量抗炎因子(IL-10为主)的释放，减弱宿主对H.pylori的抵御能力，最终导致H.pylori持久感染。Kim等[8]发现cag致病岛能够与TLR2相互作用促进H.pylori感染DCs细胞促炎因子IL-1β的产生，既放大了黏膜的炎症反应，同时也抑制胃酸的产生。此种情况下的胃内环境不仅有利于细菌的逃避免疫杀伤，同时也导致宿主持续的炎症及氧化应激，最终使胃癌变的风险增加。

2 H.pylori毒力因子操纵CLRs介导的抗炎信号

CLRs是一类表达在树突状细胞膜表面的受体，能够识别病原微生物细胞表面特异性的碳水化合物结构，诱导下游致炎信号通路，激活NF-κB释放大量致炎因子，以消除入侵的病原微生物。CLR家族主要包括甘露糖受体(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，最重要的是与岩藻糖基化配体结合的DC-SIGN。有研究[9]表明，结核杆菌糖基化配体与DC-SIGN结合能够激活下游致炎信号通路，导致结核杆菌被清除；而H.pylori岩藻糖基化配体能够解离DC-SIGN下游复杂通路，进而抑制致炎信号的产生，最终导致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，通过DC-SIGN/Raf-1调节TLR激活的核NF-κB的乙酰化水平，乙酰化的NF-κB p65亚单位能够促进抗炎因子IL-10转录水平的提高及转录时间的延长，增加抗炎反应能力，抑制先天性免疫。另有研究[11]发现，缺少LPS Lex或Ley的H.pylori菌株会逃避DC-SIGN的识别，从而不能通过激活DC-SIGN下游信号通路释放大量致炎因子，导致H.pylori持久感染，但这种H.pylori逃避DC-SIGN识别的机制尚不明确。

H.pyloriLPS除诱导宿主抗炎因子的产生外，也能逃避SP-D识别。SP-D是Ⅱ型肺泡和Clara细胞表面活性剂的组成部分。研究[12]证明，SP-D也存在于人胃黏膜细胞上。进一步研究表明，SP-D通过碳水化合物识别H.pyloriLPS，导致H.pylori集聚，抑制H.pylori运动性及巨噬细胞的吞噬作用。另有研究表明，H.pyloriLPS碳水化合物结构改变会减弱SP-D识别LPS的能力，从而有利于H.pylori逃避宿主先天性免疫反应。

3 H.pylori毒力因子逃避NLRs的免疫杀伤

NLRs广泛存在于人类细胞的胞质内，结构特点为中间有一个NOD结构域、N端一个效应结合结构域(CARD)、C端一个富含亮氨酸重复序列的配体识别结构域(LRR)。目前，NLRs家族包括3个亚家族，分别为NALPs、IPAF/NAIP、NODs。两个已知的NODs家族成员包括NOD1(CARD4)和NOD2(CARD5)。NOD1识别细菌PGN，NOD2传递PGN合成或降解过程中的细菌分子信号[13]，激活NF-κB信号途径，诱导致炎因子如IL-1、IL-6、IL-12和TNF-α释放[14]，从而启动先天性免疫和适应性免疫。

H.pyloricag致病岛(cag pathogenicity island，cag PAI)为长度约37 kb的特殊基因片段，编码一个分泌转运系统称为Ⅳ型分泌系统(type Ⅳ secretion system，TFSS)。细菌可以把一些重要的毒力因子，如CagA、PGN等通过该分泌系统注入靶细胞，引起细胞在增殖、细胞骨架重排、细胞间连接、活化转录因子NF-κB、诱导促炎细胞因子IL-8等方面的改变，从而在H.pylori致病中起关键作用。在早期研究中，Viala等[15]证明Nod1识别PGN依赖于Cag致病岛(PAI)编码的 TFSS，并导致NF-κB激活。近期研究[16]表明，CagPAI阴性H.pylori菌株的外膜小泡(OMVs)也可以帮助Nod1识别PGN降解产物。在OMVs和T4SS帮助下，通过高胆固醇脂质筏传送PGN降解产物[17]。进一步研究[18]表明，Nod1可以通过ERK和p38途径激活AP-1，其直接结果为介导了抗微生物肽类物质β-抵抗素对H.pylori有效的杀伤。最新研究[19]发现，在氧化应激条件下，先天性免疫细胞显著表达PGN去乙酰化酶(PgdA，HP310)，它使H.pyloriPGN脱乙酰化，而Nod1受体对脱乙酰化的PGN降解产物敏感性降低，导致宿主对H.pylori产生的先天性免疫反应明显减弱。故PGN的结构性修饰可能是H.pylori逃避宿主先天性免疫的另一种机制。

4 展望

H.pylori已经与人宿主共存了约3 000年[20]。长时间内，H.pylori在宿主体内适应性生存并建立了安全的防护措施。在逃逸宿主免疫清除过程中，H.pylori的某些PAMPs在与PRR相互作用过程中具有逃逸TLRs先天性免疫识别、操纵CLRs介导的抗炎信号及逃避NLRs的免疫杀伤等能力，从而避免宿主先天性免疫反应的清除，有利于其在宿主体内长期生存，导致不同胃疾病的发生。此外，最新研究[21]发现，有一类PRRs受体分子RLRs也参与了H.pylori宿主免疫逃逸。RLRs是细胞内包含RNA螺旋的dead盒，包含RIG-Ⅰ和MDA5两种类型，以往研究发现其仅在抗病毒防御中发挥重要作用。Rad等[22]研究发现，H.pylori5’三磷酸RNA能够被RIG-Ⅰ受体识别，诱导树突细胞中非TLR依赖性Ⅰ型IFN反应。Ⅰ型IFN反应具有多种功能作用，包括抗原呈递细胞、T细胞、NK细胞及b细胞的激活。这些细胞所产生的细胞因子对细菌感染可能是有利的，也可能是有害的。这是目前仅有的1篇RLRs识别细菌来源RNA的文献报道。有学者[20]报道，MDA5 mRNA表达水平在H.pylori感染患者胃窦部表达明显升高；MDA5蛋白在炎症浸润的单核细胞中呈阳性表达；MDA5 mRNA表达与H.pylori感染胃体部腺体萎缩及肠化具有明显相关性。这些结果表明，MDA5可能参与了抗H.pylori的先天性免疫反应。然而，RLRs在H.pylori宿主免疫逃逸中的作用如何？何种H.pyloriPAMPs成分参与识别RIG-Ⅰ和MDA5尚待进一步研究。

总之，通过了解H.pylori毒力因子逃避或破坏宿主免疫反应的机制，今后有针对性地开发应对这些逃逸策略的预防措施及治疗方案，能够打破H.pylori在宿主体内持久定植的现状，对于积极有效地根治H.pylori相关性胃内、胃外疾病具有非常重要的意义。

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(责任编辑：马 军)

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，硕士研究生，研究方向：胃癌病因学。E-mail：liqiuping0122@163.com

宫月华，副教授，硕士生导师，研究方向：胃癌病因学。E-mail：Gongyueh75@163.com

10.3969/j.issn.1006-5709.2016.06.029

综述

R378

A

1006-5709(2016)06-0703-04

2015-11-18