儿童幽门螺杆菌感染在胃肠外相关疾病中的作用机制研究进展

高俊苹 谢庆芝

幽门螺杆菌(Helicobacterpylori，H.pylori)是一种定植于人类胃黏膜表面的微需氧革兰阴性螺旋杆菌，其主要致病毒素包括细胞毒素相关基因A(cytotoxin-associated gene A，CagA)、空泡细胞毒素A(vacuolating cytotoxin A，VacA)等。H.pylori感染常发生于儿童和青少年时期，除非接受根除治疗，否则通常持续存在。最新的流行病学调查结果显示，全球大约有三分之一的儿童感染了H.pylori[1]。H.pylori感染不仅可引起胃肠道疾病，而且与部分胃肠外疾病的发生密切相关。H.pylori通过免疫反应、慢性感染,以及各种促炎细胞因子与机体相互作用，促进或阻碍胃肠外相关疾病的发生和发展。现对儿童H.pylori感染在胃肠外相关疾病中的作用机制研究进展进行综述。

1 H. pylori感染与缺铁性贫血

据调查，我国7岁以下儿童缺铁性贫血的患病率为7.8%，婴幼儿的发病率更高[2]。2017年的一项对94项观察性研究和22项临床与干预试验的meta分析显示，与未感染人群相比，有H.pylori感染证据的个体发生缺铁性贫血的风险增加(OR=1.72，95%CI为1.23～2.42，P<0.001),对年龄的亚组分析提示在儿童中有更为显著的关联(OR=2.22，95%CI为1.44～3.44，P<0.001)；根除H.pylori有利于提高铁蛋白和血红蛋白水平[3]。H.pylori感染可造成胃肠道黏膜病变，增加显性失血和隐性失血的发生风险，但大多数已发表的关于缺铁性贫血与H.pylori相关的病例在内镜检查时均未发现出血性病变，且粪便隐血试验呈阴性。因此，胃肠道黏膜出血可能并不是H.pylori感染引起缺铁性贫血的主要原因。目前认为，H.pylori感染引起缺铁性贫血的生理机制主要有以下几个方面。

1.1 降低胃酸及抗坏血酸水平，进而影响铁的吸收 抗坏血酸可促进铁还原为易吸收的亚铁形式，促进机体对铁的吸收，但抗坏血酸在pH值升高的情况下非常不稳定，因此铁的吸收需要正常浓度的胃酸及抗坏血酸。H.pylori感染可引起胃黏膜慢性炎症损伤，分泌多种炎症因子，抑制壁细胞的功能，进而造成胃酸分泌减少[4]。H.pylori感染还可降低抗坏血酸的生物利用度，加快抗坏血酸的降解，进而减少铁的吸收，引起缺铁性贫血[5]。

1.2 通过隔离和利用铁导致缺铁性贫血H.pylori通过表达与铁代谢有关的蛋白质来隔离和利用机体的铁。研究[6]发现，H.pylori可表达一种相对分子质量为19 000的铁结合蛋白，其形态和功能与铁蛋白相似，在储存细菌隔离的过量铁方面起到了作用；在铁限制的条件下，H.pylori还可表达额外的铁转运蛋白，如相对分子质量为70 000的乳铁蛋白结合蛋白；此外，H.pylori还表达铁摄取调节因子、亚铁的高亲和力转运体和非血红素含铁蛋白等蛋白质，这些蛋白质均可在铁摄取及利用中发挥作用。Flores等[7]研究观察到H.pylori感染的胃上皮细胞中的总含铁量增加，且与细胞外铁浓度无关，提示H.pylori感染可使循环中的铁转移到感染部位；并且H.pylori感染的胃上皮细胞的转铁蛋白受体重新分布到细胞表面，细胞中铁蛋白的积累是区域化的。该研究证实，H.pylori可通过影响胃上皮细胞中铁稳态及机体中铁的分布导致缺铁性贫血的发生。

1.3 影响机体铁代谢的调节H.pylori可通过调节铁调素(hepcidin)水平影响人体内的铁调节机制。铁调素是一种由肝脏合成的肽类激素，能抑制小肠上皮细胞对铁的吸收和细胞中贮存铁的活化。Sapmaz等[8]研究结果显示，H.pylori感染患者铁调素的分泌水平增高，而根除H.pylori后体内铁调素水平恢复正常，提示铁调素的水平增高与H.pylori感染有关。Mendoza等[9]研究发现，H.pylori感染的儿童铁调素的合成增多，并且在铁调素水平较高的儿童中H.pylori感染与缺铁性贫血发生相关，而在铁调素水平较低的儿童中这种相关性并无统计学意义。上述结果表明，H.pylori感染通过促进铁调素合成在缺铁性贫血发生中发挥作用。

1.4H.pylori基因多态性与缺铁性贫血有关 Kato等[10]通过比较伴有与不伴缺铁性血的H.pylori感染患儿的细菌全基因组表达谱，发现在缺铁性贫血患儿中，29个基因的表达水平显著升高，11个基因的表达水平显著降低，其中唾液酸结合黏附素(sialic acid binding adhesin，sabA)基因的高表达在缺铁性贫血的发生中起重要作用，特别是在日常铁需求量增加的患儿中，并且VacA可能与sabA在缺铁性贫血的发生中起协同作用。

2 H. pylori感染与特发性血小板减少性紫癜(idiopathic thrombocytopenic purpura，ITP)

ITP是抗血小板自身抗体介导的自身免疫性疾病。越来越多的证据表明，ITP与H.pylori感染有关，且根除H.pylori能有效地提高一部分ITP患者的血小板计数。一项针对平均年龄为11.4岁的85例慢性ITP患儿进行的前瞻性研究[11]结果表明，根除H.pylori感染对儿童ITP有益处。H.pylori感染导致ITP的机制可以总结为以下3个方面。

2.1 分子模拟 细菌等病原微生物可利用蛋白质序列或结构的相似来模拟宿主细胞某些分子的功能,从而协助其入侵与存活，是病原体适应宿主机体、避免其免疫应答机制的常用策略，这可能导致宿主发生免疫反应,产生自身反应性抗体，促进自身免疫性疾病的发展。Cheng等[12]以血小板洗脱液为探针进行免疫印迹分析，发现H.pylori的CagA抗原与血小板糖蛋白(glycoprotein，GP)Ⅱb/Ⅲa或GP Ⅰb之间发生交叉反应可能导致ITP发生。但Michel等[13]的研究却未发现H.pylori感染与ITP之间存在关联的证据。出现这种差异可能有两个原因:一是CagA阳性的H.pylori分布具有地域性，东亚国家人群中H.pylori分离株CagA蛋白阳性率高于欧美国家人群[14]；二是有实验证明抗CagA抗体仅与相对分子质量为55 000的血小板抗原发生交叉反应，从而解释了为什么只有一部分CagA阳性的H.pylori感染患者会发生ITP[15]。此外，体内产生的抗H.pylori脲酶B抗体与血小板表面表达的GPⅡb/Ⅲa也能发生交叉反应，从而促进ITP的发生和发展[16]。

2.2 调节单核和(或)巨噬细胞的Fcγ受体(Fc gamma receptor，FCGR)平衡 有学者提出ITP患者体内存在不断产生抗血小板自身抗体免疫球蛋白(Ig)G的“致病环”，H.pylori通过下调单核和(或)巨噬细胞的抑制性FCGR参与ITP的“致病环”形成[17]。 Wu等[18]研究结果显示，H.pylori感染患者体内FCGRⅡB的表达水平降低，提示H.pylori感染通过改变单核和(或)巨噬细胞的FCGR 平衡，下调FCGRⅡB的表达，在ITP发病中起重要作用。Liu等[19]研究结果显示，ITP患者经大剂量地塞米松治疗后，FCGRⅡB mRNA和蛋白质表达量均增加，间接证明了FCGRⅡB在ITP中的关键作用，同时也为ITP的治疗提供了新的靶点。

2.3H.pylori基因多态性与ITP有关 研究[20]发现，H.pylori阳性的ITP患者的HLA-DRB1*11、HLA-DRB1*14和HLA-DQB1*03频率高于H.pylori阴性的ITP患者，而HLA-DRB1*03频率低于H.pylori阴性患者；此外，HLA-DQB1*03频率与根除H.pylori后血小板计数增高的有关。

3 H. pylori感染与哮喘

哮喘是儿童期最常见的慢性呼吸道疾病。现有的研究结果表明，H.pylori是儿童哮喘的保护性因素。van Wijck等[21]用卵清蛋白或屋尘螨对C57BL/6小鼠进行致敏，结果表明H.pylori提取物可以有效减少小鼠气道高反应性、组织炎症和杯状细胞化生等发生，并发现小鼠在新生期感染H.pylori对哮喘的保护作用最强。H.pylori感染对哮喘的保护机制可以总结为以下6个方面。

3.1 诱导特异性免疫耐受 机体缺乏免疫耐受可导致辅助性T(Th)2细胞反应增强，Th2型细胞因子促进气道IgE产生，进而导致气道过敏炎症的发生。Oertli等[22]的实验证明，H.pylori中的γ-谷氨酰转肽酶和VacA可独立干扰树突状细胞(DC)的成熟，且通过对DC的耐受性重编程来诱导机体的特异性免疫耐受。DC来源的IL-10、IL-18是H.pylori诱导免疫耐受的关键介质，高水平的IL-10、IL-18在体外和体内都能促进叉状头/翅膀状螺旋转录因子(Foxp3)阳性调节性T细胞(regulatory T cell，Treg)分化和诱导特异性免疫耐受。该研究还发现在新生小鼠中可以成功诱导免疫耐受，而在成年小鼠中免疫耐受不明显，这可能与未成熟的新生小鼠免疫系统中Treg与效应T细胞比值较高有关。

3.2 促进Treg激活及IL-10分泌抑制哮喘 动物实验结果显示，H.pylori的VacA及热激蛋白可直接作用于巨噬细胞并诱导其产生IL-10和TGF-β，TGF-β与维甲酸协同作用也可驱动初始T细胞表达Foxp3阳性的Treg，从而导致Treg增加[23]；Treg在肺内参与抑制过敏原特异性的Th2反应，且Treg自身也可分泌TGF-β和IL-10[24]。高水平的IL-10在哮喘的控制中起着重要作用，IL-10可以抑制肥大细胞的激活、细胞因子和嗜酸性粒细胞的产生及IgE的生成，且IL-10还可能通过抑制肥大细胞分泌IL-13减少杯状细胞化生[25]。总之，IL-10与Treg在H.pylori介导的哮喘保护中发挥重要作用。

3.3 促进IL-18表达抑制哮喘 IL-18可通过促进Foxp3阳性Treg分化和诱导特异性免疫耐受抑制哮喘的发生。H.pylori感染可激活DC中的半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-1(caspase-1，CASP1)使IL-18前体转为活化形式，并通过Toll 样受体(Toll-like receptor,TLR)2信号通路启动NOD样受体蛋白3(NLRP3)蛋白质的表达，激活的CASP1通过触发含有NLRP3的炎性小体的组装和激活，促进IL-18的加工和分泌，进而抑制哮喘的发生[26]。

3.4H.pylori中性粒细胞激活蛋白(H.pylorineutrophil-activating protein，HP-NAP)在哮喘中的作用 HP-NAP是一种相对分子质量为150 000的寡聚蛋白，可与TLR2结合作用于中性粒细胞、单核细胞和DC，诱导Th1型细胞因子(IL-12、TNF-α和干扰素-γ)上调，抑制Th2型细胞因子(IL-4、IL-5和IL-13)及IgE的下调。Amedei等[27]在过敏性哮喘患者样本中分离的T细胞系中加入HP-NAP后发现，产生干扰素-γ的T细胞急剧增加，而分泌IL-4的细胞明显减少，从而导致免疫反应从Th2型重定向至Th1型。因此，Hp-NAP 作为一种免疫调节剂，有望成为预防和治疗过敏性哮喘的药物。

3.5H.pylori的Ⅳ型分泌系统(type Ⅳ secretion system，T4SS)和p38丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)与哮喘有关 目前已在H.pylori中发现了至少3种T4SS 。Dela Pena-Ponce等[28]发现，细胞毒素相关基因致病岛(cytotoxin-associated gene pathogenicity island，CagPAI)编码的CagT4SS可在哮喘发病中发挥作用。该研究发现与H.pylori野生型菌株相比，CagPAI突变株感染婴儿期恒河猴原代气管支气管上皮细胞培养物后，IL-8的合成明显减少，证明H.pylori诱导IL-8的合成需要T4SS的参与；进一步实验发现，NOD1抑制剂ML130和NF-κB抑制剂JSH-23均不能抑制IL-8的合成，但p38 MAPK抑制剂SB203580可导致感染H.pylori后IL-8合成显著减少，证实H.pylori介导的IL-8合成不依赖于NOD1-NF-κB途径而是依赖于p38 MAPK途径。这些结果提示，H.pylori可通过p38 MAPK利用T4SS诱导气道上皮中IL-8的合成，抑制气道过敏反应。

3.6H.pylori感染可能通过抑制胃食管反流病预防哮喘的发生 Kim等[29]通过一项纵向随访研究得出，胃食管反流病患儿患哮喘的风险是对照组的1.62倍(95%CI为1.21～2.18，P=0.001)。有研究[30]结果表明，H.pylori感染与胃食管反流病的发生呈负相关。因此，推测H.pylori可能通过抑制胃食管反流病预防哮喘的发生。

4 其 他

H.pylori感染可通过影响胃肠道对营养物质及微量元素的吸收，产生炎症因子作用于机体，影响儿童的生长发育；H.pylori感染还可通过长期慢性炎症反应影响患者的免疫平衡，增加患者胃血管的通透性，增高其暴露于食物过敏原的风险，促进慢性荨麻疹发生或加重其程度[31]；H.pylori感染通过激活、操纵DC上的病原体识别受体(如TLR和C型凝集素受体)来诱导抗炎基因和细胞因子，DC则通过产生抗炎细胞因子IL-10来诱导Treg，Treg的增加可抑制脑源性Th1/Th17，对多发性硬化症起到保护作用[32]。H.pylori感染还与过敏性紫癜、口腔疾病、膜性肾病等疾病有关(表1)，但大部分致病机制尚不明确。

表1 H. pylori感染与胃肠外疾病的关系

5 结 语

儿童时期感染H.pylori可成为某些胃肠外疾病的危险因素或保护因素，其机制可总结为以下几点：①H.pylori感染增加胃黏膜的通透性，使毒素更易进入机体；②H.pylori感染可促进机体产生大量炎症因子发挥作用；③H.pylori的分泌物可作为抗原与机体发生交叉反应，进而导致自身免疫性疾病的发生；④H.pylori感染可直接影响机体的免疫系统，增强或减弱患儿的疾病易感性。儿童期感染H.pylori后是否需要及时根除，H.pylori的提取物能否用于疾病的治疗，尚需大量的实验及临床研究进一步证明。