萝卜硫素治疗幽门螺杆菌感染的研究进展

王浩 谢庆芝

滨州医学院附属医院儿童消化与肾病科，滨州 256699

幽门螺杆菌（Helicobacter pylori，Hp）是一种定植于人体胃黏膜呈螺旋状的微需氧革兰阴性菌，主要在人与人之间传播，人类是其唯一的宿主和传染源。Hp 在所有感染对象中均可引起慢性胃炎，进而导致胃溃疡、十二指肠溃疡、黏膜相关淋巴组织淋巴瘤和胃癌［1］。由于其全球范围内的高感染率，Hp 已被世界卫生组织国际癌症研究机构定为Ⅰ类致癌物。针对Hp感染的治疗方案经过不断完善和改良，目前普遍被认可的是四联方案［质子泵抑制剂（PPI）+铋剂+两种抗生素，疗程14 d］［2］。尽管该方案的安全性和有效性在临床实践中得到了肯定，但仍存在部分不足，主要包括：（1）耐药性增加。由于抗生素的应用不规范，Hp 的耐药性问题日益突出，用于根除Hp 的抗生素包括大环内酯类（如克拉霉素）、硝基咪唑类（如甲硝唑）、β-内酰胺类（如阿莫西林）、喹诺酮类（左氧氟沙星）、四环素类等。目前最常见的耐药模式是克拉霉素、甲硝唑和喹诺酮类药物的三重耐药，据统计，在中国患者中，3 种药物的耐药率已高达24.9%［3］。（2）不良反应大。Hp 根治过程中与抗生素治疗相关最常见的胃肠道不良反应包括恶心、呕吐、腹胀和腹痛等，这些不良反应可能是由于抗生素治疗改变了肠道菌群的多样性及丰富度所导致［4］。这些不良反应也致使一部分患者停止治疗，从而导致治疗失败，同时增加了抗生素耐药性的风险。因此我们必须寻找新的治疗策略，以提高Hp 根除率，减少药物不良反应。萝卜硫素（sulforaphane，SFN）是一种主要提取于十字花科蔬菜中的异硫氰酸酯类活性物质，主要存在于西兰花、花椰菜及甘蓝菜中，是一种具有多种生物活性的植物化学物质。已有研究发现，SFN 可通过促进癌细胞凋亡、抑制转移和抗肿瘤血管生成等方式发挥抗癌作用［5-7］。除抗癌作用外，SFN 仍具有抗氧化、抗炎［8］等作用，可以通过诱导胃肠道内的抗氧化酶，保护胃肠道黏膜免受Hp 的损伤。同时在体外对Hp 具有抗菌活性［9］，可以减少Hp 在人体内的定植，因此近些年关于SFN 用于治疗Hp 感染的研究很多，本文就近些年的研究作一综述，希望为Hp感染的治疗提供新思路。

SFN通过抗氧化性减轻Hp感染引起的胃肠道黏膜损伤

Hp 感染引起胃黏膜组织的慢性氧化应激被认为是胃炎、胃溃疡乃至胃癌的始动环节，Hp 通过产生多种致病因子引起胃黏膜上皮细胞的长期慢性炎症，最终导致异型增生，引发胃癌［10］。活性氧（ROS）在其中发挥重要作用，ROS是正常细胞代谢活动的副产物，适宜数量的ROS 在伤口愈合、组织修复及对抗病原体等生理过程中发挥重要作用，而ROS 生成过多则会对机体的稳态造成影响，导致组织氧化损伤［11］。在Hp 感染引发的慢性炎症中，大量中性粒细胞和∕或巨噬细胞浸润导致ROS 的增多，破坏胃黏膜上皮细胞的保护屏障，加剧了胃黏膜损伤及炎症，最终导致胃炎、溃疡及癌的发生。异硫氰酸酯（ITC）是一种植物衍生的化学保护成分，主要存在于十字花科蔬菜中。由前体化合物硫代葡萄糖苷水解而成，由于基因型的差异，不同十字花科成员的硫代葡萄糖苷含量具有很大差异，SFN 是一种重要的、经过充分研究的ITC，它在西兰花和西兰花芽中浓度最高［12］。SFN 具有抗氧化、抗增殖和抗癌等特性，其中，SFN的抗氧化性能对抗Hp 感染所致的胃肠道黏膜损伤。SFN本身不具有直接的抗氧化作用，而是通过上调核因子E2 相关因子2（Nrf2）依赖性抗氧化酶的表达保护胃肠道免受氧化应激，SFN 对抗氧化酶的激活作用可持续48～72 h，表明SFN 对氧化应激的保护作用可能强于其他抗氧化物质，如维生素C 和多酚。Nrf2 是目前发现的在内源性抗氧化应激及对抗外源性有毒物质中发挥着重要作用的转录因子，靶向激活Nrf2 可上调下游超过500 个具有细胞保护功能基因的表达，进而起到抗氧化、抗炎、增强线粒体功能以及免疫调节等功能［13］。SFN 作为自然界存在的Nrf2 最强诱导剂之一，可通过Nrf2-Keap1 通路激活下游细胞保护基因的表达［14］。 SFN 靶 向 激 活Nrf2 后 可 诱 导 血 红 素 加 氧酶-1（HMOX1）、NAD（P）H：醌氧化还原酶-1（NQO1）、谷胱甘肽-s-转移酶（GST）等酶的产生［15］，从而增强细胞中和多种自由基的能力。通过动物实验发现，给感染Hp 的NRF2 野生型小鼠喂食富含SFN 的西兰花芽可以明显减轻Hp 感染导致的胃黏膜炎症，同时抑制了肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和白细胞介素（IL）-1β等促炎细胞因子的上调，显著增加了细胞保护酶NQO1 和GST 的激活，而在Nrf2-∕-小鼠中未发现以上变化，进一步证明了SFN 对Hp感染的保护作用至少部分是通过宿主动物Nrf2信号通路诱导细胞保护酶实现的。在人体试验中亦证实，用富含SFN 的西兰花芽对感染Hp的患者进行干预，可明显减轻Hp引起的胃炎，同时减少Hp 的定植［16］。SFN 还可以通过抑制厌氧菌侵入肠道黏膜，增强了胃肠道黏膜的抗氧化活性，减轻黏膜损伤［17］。在2003年的1 份报告中显示，9 例感染Hp 的慢性活动性胃炎患者通过口服西兰花芽，有3 例暂时消除了Hp 感染［18］。而在日本的一项流行病学调查显示，男性慢性萎缩性胃炎发病率较低与是否食用西兰花无关［19］。

SFN通过灭活来自Hp的脲酶减少其体内定植

Hp 通过脲酶、细菌形状和鞭毛介导的运动等因素适应体内高酸性环境，脲酶的产生是其中重要的一环，Hp 产生大量的胞内脲酶，约占细菌总蛋白产量的10%，尿素酶催化尿素水解产生氨和氨基甲酸酯，氨基甲酸酯可自行分解生成另一分子氨和碳酸，碳酸进一步分解成二氧化碳和水。此过程生成的氨以质子化形式（NH4+）中和胃酸，二氧化碳在α-碳酸酐酶作用下转化为碳酸氢盐和H+，通过上述过程为Hp 的胃内存活生长提供良好的微环境［20-21］。当然，即使在胃内存活适应后，Hp 也需要持续表达脲酶才能成功定植，以致慢性感染所致疾病的发生［22］。除中和胃酸外，一些体外研究也揭示了脲酶的其他作用及其致病性，脲酶产生的氨破坏了细胞间的紧密连接，增加组织间通透性，进而破坏胃上皮黏膜屏障保护功能［23］。最近的研究表明，Hp 产生的脲酶可以通过激活胃细胞中的PI3K-AKT-mTOR 通路增加缺氧诱导因子1ɑ（HIF-1α）的表达［24］。此外，还发现Hp产生的脲酶通过产生ROS和激活脂氧合酶途径促进内皮细胞分化，这些因素均可促进Hp 感染进展为胃癌［25］。因此，脲酶的产生是Hp 致病的重要环节。而在一项体外试验中发现，SFN 可以通过共价结合方式不可逆性地抑制Hp 脲酶活性，同时脲酶失活速度取决于SFN 和酶的浓度。在试验中，SFN 对脲酶阳性及阴性的Hp 菌株均表现出很强的杀菌活性，这也提示我们SFN 通过抑制脲酶活性降低Hp致病性和对Hp的直接杀灭或抑制作用可能是两种不同机制，这需要通过进一步实验阐明［26］。

SFN对Hp的直接抑制及杀灭作用

SFN 除了通过抑制脲酶活性减少Hp 的体内定植外，还表现出直接的抗生素活性，利用从西兰花种子中提取的SFN 测定干预45 个来自胃炎和消化道溃疡患者的Hp 临床分离菌株和3 个参考菌株的抑制作用，结果表明SFN 对敏感菌株以及克拉霉素和甲硝唑耐药菌株都具有高抑菌活性（平均最低抑菌浓度为2 μg∕ml），说明SFN 抑菌活性与细菌表型无关，且SFN 抑菌效应高于已测的其他天然化合物，如蒜素、白藜芦醇等［9］。SFN 对Hp 在细胞内外均表现出杀菌效应，并且在干预24 h 内即可杀灭细胞内的Hp［9］。这为临床上将SFN 用于抗生素耐药的Hp 感染提供了依据。通过测定几种不同的ITC 类化合物对Hp 的抗菌作用，我们发现SFN 对Hp 的抑制活性最高，同时达到杀菌效应所需浓度最低［27］。进一步证明了SFN 这一天然异硫氰酸酯类化合物在对抗Hp 感染中不可或缺的地位。也有研究证实，SFN 处理可以完全根除人裸鼠胃移植模型中的Hp 移植物，在11 块SFN 干预的移植物中，有8 块被根除［28］。一项临床试验中，对86 例感染了Hp 的2 型糖尿病患者分别给予标准三联疗法（奥美拉唑20 mg，克拉霉素500 mg，阿莫西林1000 mg，2 次∕d，持续14 d）、富含SFN 的西兰花芽苗提取物（6 g∕d，持续28 d），或二者联用，3 组Hp 的根除率分别为89.3%、56.0%、91.7%，表明SFN 联合标准三联疗法增强了对Hp 的清除作用，同时发现二者联用对消除心血管危险因素也有积极作用［29］。然而，目前关于SFN 灭活细胞内Hp的机制尚不清楚，需要进一步研究。

SFN的治疗作用与浓度有关

SFN 发挥抗氧化等细胞保护特性需要适宜的浓度。既往研究表明，高浓度SFN（＞20 μM）对癌细胞有细胞毒性作用，可诱导人乳腺癌［30］、胰腺癌［31］和胃癌［32］等细胞凋亡和细胞周期阻滞，这也是SFN 可用于肿瘤防治的机理。SFN 已被证明可以通过下调抗凋亡因子Bcl-2和Bcl-XL 的表达以及上调促凋亡的Bax，半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3（caspase-3）的蛋白水解激活等调节细胞凋亡［33］。SFN 诱导的胃癌细胞凋亡是由ROS介导的MAPK 激活介导［34］。高浓度SFN 可引起线粒体损伤，如线粒体膜电位的破坏，可导致促凋亡因子的表达，高浓度的SFN 对正常细胞也有毒性。例如，20 μM SFN 可诱导人脐静脉内皮细胞DNA 的单链断裂［35］。低浓度的SFN 可以增强机体抗氧化应激能力和抑制ROS的形成，保护细胞线粒体，这些浓度与通过进食西兰花或其他十字花科蔬菜可达到的血浆水平相近，约2 μM［36］。因此，为需要寻找一个合适的剂量，使SFN 在人体中发挥对Hp 的治疗作用而不产生不良反应，我们需要更大规模的临床试验。

综上所述，SFN 可以通过增强机体抗氧化应激的能力对抗Hp 感染所致炎症损伤，发挥细胞保护功能，也可以通过灭活Hp 产生的脲酶抑制Hp 在人体内的生长定植，还可以通过对Hp 的直接杀伤作用等治疗Hp 感染，减轻感染所致胃炎、消化道溃疡及胃癌，有望成为一种新型抗菌剂用于Hp的治疗，尤其是临床抗生素耐药菌株。如上文所述，SFN联合标准三联疗法既可以提高2 型糖尿病患者Hp 感染的根除率，也可以消除患者的心血管危险因素，对减轻抗生素治疗的不良反应也有积极作用［29］。而在韩国的另一项临床研究中，排除了克拉霉素耐药因素后，发现SFN 联合标准三联疗法并不能明显提高Hp的根除率，也不能减少不良反应发生［37］。这两个临床试验不同的结果提示我们SFN 在对抗抗生素耐药Hp感染中起重要作用。

根据现有的研究证据证明，SFN 这一天然活性物质用于Hp感染的治疗可以提高根除率，对缓解目前日益严重的抗生素耐药现象也有一定的帮助。目前关于SFN 用于治疗Hp 的临床试验数据大部分来自国外，且大部分试验都存在样本量小、受试人群相对局限等缺点，因此，为更好地探究SFN 治疗Hp 感染的具体方案、剂量及给药时间，同时验证SFN的治疗效应，我们需要进行更大规模的临床对照试验。