幽门螺杆菌毒力因子血型抗原结合黏附素在胃癌中的研究现状

俞阳 王娜 王博方 李玉民 陈昊

1兰州大学第二医院（第二临床医学院）肿瘤外科（兰州 730030）；2兰州大学第二医院甘肃省消化系肿瘤重点实验室（兰州 730030）

幽门螺杆菌（H.pylori，Hp）感染是严峻的公共卫生问题，我国人群H.pylori的流行率约为50%［1］。大量研究证据提示H.pylori感染与各类胃肠道疾病的发生存在密切联系，尤其重要的是H.pylori已被国际癌症研究机构确定为I 类致癌物，全球胃癌患者中89%与H.pylori感染有关［2］，严重影响国民的身体健康。如今，H.pylori的治疗主要以抗生素为主，但耐药菌株的广泛出现给H.pylori的防治带来了巨大挑战。因此，阐明H.pylori的致病机制，寻找新的潜在防治靶点，变得尤为重要。

血型抗原结合黏附素（blood group antigen-binding adhesion，BabA）是H.pylori最重要的黏附素，同时也是一种新识别的毒力因子，在H.pylori致病过程中发挥着重要作用。BabA 与胃癌的发生发展存在密切联系，BabA 阳性的H.pylori感染者具有更高的胃癌发生风险［3］。对BabA 的全面认识有助于H.pylori新型防治策略的研发，然而目前尚无相关综述类文献对其作用及致病性进行系统梳理。

本文系统回顾相关文献，对BabA 在胃癌中的作用及其应用进行总结，旨在为认识H.pylori致癌机制提供新的角度，并为胃癌防治提供新思路。

1 BabA 的发现

BabA 属于外膜蛋白家族（outer membrane proteins，OMPs），进一步细分属于Hop蛋白。BabA最早由ILVER 等［4］于1998年从人胃黏膜分离的H.pylori中鉴定并纯化获得，利用免疫电镜显示位于菌体的表面。BabA 具有LewisB 血型抗原结合活性，亲合实验显示两者间的结合常数（Ka）为1×1010M-1［4］。2015年，HAGE 等［5］的研究详细阐述了BabA 及其受体LewisB 间相互作用的结构基础，为开发相关靶向药物奠定了基础。

BabA 分子量约为8 000 Da，由744 个氨基酸组成［6］，其与LewisB 结合的结合域称为crown 区，由4 个反向平行的β 折叠构成［7］。其编码基因为babA1 和babA2，表达型由babA2 编码。BabA 有两个同源蛋白BabB 和BabC，编码基因分别为babB 和babC。babA、babB 和babC 三个等位基因之间在5'和3'区域的序列十分相似，而中间区域存在明显的序列差异［8-9］。bab 基因位点具有菌株多样性，同时具有高度的可变异性，这有助于H.pylori对不同宿主环境的适应［9-10］。不同地区H.pyloriBabA阳性率存在明显差异，总体上亚洲地区高于西方地区，我国菌株BabA 阳性率据报道在38.36% ～91.5%不等［11-12］。

2 BabA 功能与调节

H.pylori利用外膜蛋白BabA 与宿主细胞上的LewisB 结合作用，实现黏附并定位到胃上皮细胞［13］。在胃和口腔均存在BabA 受体，因为多种黏蛋白含有LewisB 成分，例如MUC1、MUC5AC 和MUC5B 等［10］。BabA 对于H.pylori感染的初始黏附阶段具有重要意义，有研究通过体外实验探讨了BabA 缺失对于H.pylori与胃癌AGS 和MKN45 间黏附作用的影响，发现BabA 缺失导致两者间的黏附水平显著下降［14］。可见，BabA 是H.pylori重要的黏附定殖因子。此外，在H.pylori进化过程中，基因变异可动态调节BabA 的表达。BÄCKSTRÖM 等［15］在无LewisB 结合活性的菌株中偶然鉴定出了具有LewisB 结合活性的菌株，进一步研究发现在CCUG17875 菌株中，通过将沉默型babA1 基因重组到表达且部分同源的babB 位点上，可获得babA2-cam 基因，该基因表达BabB/A 黏附素。这种杂合BabB/A 同样具有LewisB 结合活性，亲和力与野生型BabA 类似，但其表达水平更低。另一项动态研究中，NELL 等发现在23株个体来源的H.pylori菌株中，只有5 株的LewisB 结合活性在感染过程中出现了缺失或者降低，这证实了H.pylori的LeiwisB 结合活性相对较为稳定，但由于基因突变和重组的驱动，babA 基因的微进化时常发生［16］。这或许能部分解释BabA 与LewisB 之间的结合活性具有酸反应性，即当附近酸性增加时，两者结合活性下降，H.pylori可从胃细胞中释放下来，待酸性环境中和后，恢复结合活性导致再次感染［17］。这些证据提示在H.pylori感染过程中，babA 基因可随环境的变化发生进化，动态调节BabA 的表达，从而增强H.pylori对宿主清除机制的应对能力。

3 BabA 与胃癌的联系

3.1 BabA 的促胃癌作用及机制胃癌的发生发展是一个多步骤、多阶段的过程，大量研究已经证实了H.pylori感染与胃癌发生之间的相关性［18］。H.pylori诱导胃癌的发生涉及多重机制，致病过程主要依赖于各类毒力因子。BabA 是目前研究得最为充分的H.pylori黏附分子，大量研究发现H.pylori的babA 基因型与其致病性和胃癌风险密切相关。ABDI 等［19］评估了不同H.pylori基因型与胃癌发生风险的联系，利用回归分析调整性别和年龄以后，发现babA2 阳性是胃癌的独立危险因素，可将胃癌发生风险增加约5 倍。类似地，ROMÁNROMÁN 等［20］也发现babA2 基因阳性可增加胃癌发生风险，尽管统计学意义不显著。不过HEIDARI等［21］得出了阴性结果。研究间结果不一致可能是因为存在多方面的异质性，例如患者的种族、babA检测方式和胃癌定义不同等。为了减少偏倚，提高评估的真实性，一项Meta 分析合并了20 项研究的数据，最终发现babA2 阳性菌株感染者胃癌发生风险是阴性菌株感染者的2.05 倍，差异有统计学意义（OR= 2.05，95%CI：1.30 ～3.24，P＜0.01），亚组分析提示该结果在亚洲人群中依然显著［3］。总之，babA 基因增加H.pylori感染者胃癌风险已得到较为充分的证实，尤其是在亚洲人群更为明显。这些证据提示在亚洲人群中或许更需要注重针对babA2 基因阳性H.pylori的防治。

关于BabA 参与H.pylori诱导胃癌发生发展的机制，目前认为可能与Ⅳ型分泌系统（type Ⅳsecretion system，T4SS）有关。PALRASU 等［22］发现BabA 可以增强H.pyloriT4SS 活性。T4SS 可协助毒力因子CagA 进入宿主细胞，诱导宿主细胞增殖、迁移、β-actenin以及上皮间质转化等致瘤通路的激活［23］。此外，T4SS自身可以通过NF-κB信号通路促进宿主细胞炎症因子的释放，例如IL-8 等［24］。QIN等［25］还发现T4SS 可以调节H.pyloriDNA 转移进入胃癌细胞，从而诱导与胃癌进展相关的TLR9反应活化。这种T4SS 依赖的致瘤信号通路激活或许是BabA 促进胃癌发生发展的主要途径。然而，目前这些线索多来自于间接证据，仍有待更多直接证据的证实。除了T4SS 途径外，BabA 促胃癌机制中是否涉及其他途径抑或是否存在与宿主细胞的直接相互作用，也是未来值得关注的研究方向。

3.2 BabA 与其他毒力因子的相互作用H.pylori的主要致病因子包括CagA 和VacA，它们通过影响宿主细胞的生理功能和形态发挥致病作用。一些证据提示BabA 与这些毒力因子具有协同作用，可以增强H.pylori的致病性。BabA 更常见于CagA 阳性菌株中，而在CagA 阳性菌株中，BabA 同LewisB的结合活率较在CagA 阴性菌株中更高，这提示BabA 与CagA 之间存在功能协同性，导致BabA 与CagA 双阳性的致病性更强［4］。ZAMBON 等［26］根据各毒力因子基因状态评估了不同亚型菌株与感染者临床结局之间的关联，发现cagA+/s1m1/babA2+亚型菌株感染者的内镜表现最差、炎症最严重和肠化生的风险最高。此外，BabA 与唾液酸结合黏附素（sialic acid-binding adhesion，SabA）似乎也有类似的协同关系。然而，对毒力因子共表达的现象及其协同致病的认识依然不足，其背后的相互作用关系以及复杂的致病机制仍不清楚，在未来利用一些生物新技术，例如多组学分析，或许有助于对这些现象背后的机制进行深入地阐释，从而设计相应的靶向治疗方案提高H.pylori防治效率。

4 基于BabA 的潜在应用

4.1 H.pylori 防治根除H.pylori已成为防治胃癌的共识，临床上主要通过多联抗生素进行治疗。鉴于BabA 在H.pylori致癌发生中的重要作用，一些研究探讨了靶向H.pyloriBabA 的H.pylori根治策略。一些天然物质含有类似BabA 受体的成分，通过竞争性结合发挥抗H.pylori黏附作用。GOTTESMANN 等［27］发现具有黏膜黏附特性的苹果果胶可以识别结合BabA，利用该物质作为载体，呈递抗生素，可实现更高效的靶向治疗。MESSING 等［28］从黑加仑种子中提取出一种糖蛋白，具有阿拉伯半乳聚糖结构，体外实验证实了该物质可抑制BabA 与其受体间的结合，降低H.pylori 的黏附性。除了天然药物外，有相关专利报道了一种靶向BabA 的免疫球蛋白（Abba3），利用生物工程技术开发了BabA 的特异性抗体［29］。还有的研究［30］利用基于结构的药物设计（structure-based drug design，SBDD）方法筛选出了六种BabA 高亲和力的分子成分，为研发BabA 小分子抑制剂提供了选择。此外，另一些物质通过破坏BabA 与LewisB 之间的相互作用或干扰BabA 的表达，抑制H.pylori的黏附作用。例如，具有氧化还原活性药物如N-乙酰半胱氨酸被发现可以破坏BabA 与LewisB 间的二硫键，头花蓼水提物则可以下调babA、alpA 和alpB的转录，从而抑制H.pylori黏附至胃上皮细胞［31］。总的来说，靶向BabA 的防治药物多来自于天然物质或其提取物，主要抑制策略为阻断BabA 与其受体间的结合，当前药物研发尚处于初始阶段，临床应用的安全性和可行性仍有待进一步的探索。BabA具有较强的抗原性，因此也可作为H.pylori疫苗的候选分子。白杨等［32］通过体外实验探讨了BabA 的生物活性和免疫原性。通过构建的重组BabA（rBabA）蛋白，发现了rBabA 可刺激H.pylori阳性感染者血清来源的T 细胞增殖，具有同时诱导细胞免疫和体液免疫的潜力。URRUTIA-BACA等［33］通过生物信息学，利用计算机生物模拟和验证的方法，开发验证了一种含BabA 的多表位口服疫苗。然而，目前研究仍处于探索阶段，仍无可供使用的治疗性或预防性疫苗，有待投入更多的研究与开发。

4.2 胃癌危险因素胃癌的早发现、早诊断以及精准分型对于提高胃癌患者的生存、降低不良事件具有重要意义。H.pylori与宿主胃上皮细胞间复杂的相互作用，使H.pylori相关的毒力因子成为潜在的胃癌生物标志物。对于BabA，一些研究探讨了其在辅助胃癌诊断和预后分型中的应用价值。SU 等［34］利用蛋白组学的方法筛选出具有胃癌鉴别能力的H.pylori毒力因子，其中就包括BabA分子。进一步实验验证了不同患者血清对BabA的抗原反应性，发现胃癌患者血清的阳性反应显著高于十二指肠溃疡患者与其他非胃癌患者，提示BabA 是胃癌相关的抗原。同时，作者利用对H.pylori三个毒力因子（OipA、BabA 和SabA）的血清反应性构建了胃癌风险预测模型，并开发了相应的临床芯片，具有良好的胃癌筛查能力。另外，BARTPHO 等［35］评估了BabA 联合其他因子在胃癌中的预后价值。根据VacA、BabA 和OipA 的基因状态，将患者分为两组，发现毒力因子双阳性胃癌（vacA+/babA2+、vacA+/oipA+和babA2+/oipA+）患者的总生存优于三阳性胃癌（vacA+/babA2+/oipA+），尽管差异无统计学意义。这些证据提示BabA 是胃癌的潜在危险因子，对于胃癌筛查、诊断和临床结局预测具有一定意义。

4.3 免疫治疗反应预测以免疫检查点抑制剂（抗PD-1/PD-L1/CTLA-4）为代表的肿瘤免疫治疗近年来取得了巨大成功。然而，在胃癌领域，免疫治疗仍然面临着获益人群少、药物抵抗等问题，寻找相关因素筛选优势人群，提高免疫治疗疗效就变得尤为重要。罗萍等［36］提示H.pylori毒力因子和相关代谢物参与调控宿主的免疫反应及炎症因子的释放。此外，OSTER 等［37］提示H.pylori与免疫治疗疗效间存在明显关联。OSTER 等［37］利用动物模型（结肠腺癌和黑色素瘤移植模型）探讨了在接受抗CTLA-4、PD-L1 或肿瘤疫苗后，不同H.pylori感染状态小鼠的疗效差异，发现未感染H.pylori小鼠的肿瘤体积明显小于感染的小鼠。H.pylori的这种免疫治疗抑制作用与肠道菌群无关，而与其自身诱导的免疫抑制有关。进一步研究发现同为螺杆菌属但缺乏毒力因子的H.felis并不会像H.pylori一样影响免疫治疗效果，这提示在H.pylori消弱免疫治疗疗效的过程中，其毒力因子起到了关键作用［37］。由此可见，随着诸如BabA 这样的毒力因子在胃癌中的角色逐渐被发现，利用这些毒力因子开发预测免疫治疗疗效和改善结局的方案将成为可能。

5 展望

随着相关技术的发展，BabA 的结构、功能及与胃癌之间的联系逐渐被发现和解析。然而，对于一些现象背后的具体机制仍然知之甚少。例如，虽然大量证据证实了BabA 阳性菌株与胃癌风险之间的联系，但仍然不清楚BabA 在胃癌发生过程中扮演的确切角色。未来需要更多的机制研究来阐明是否BabA 如同其他致病因子（如CagA 和VacA）一样，可直接对宿主细胞发挥毒性作用，诱导致癌信号的激活。此外，对于BabA 与其他毒力因子间的相互作用目前也同样不明确。基因、RNA 表达和蛋白组学等新技术可帮助全面、深入地认识生物过程，在将来针对BabA 的研究中利用这些技术或许有助于取得新突破。一些新药的获批上市将胃癌的诊治带入了精准治疗时代。然而，在这些新药的应用过程中，也随之产生了许多新的挑战，例如免疫治疗存在有效人群比例低、缺乏有效的疗效预测标志物等。近年来，H.pylori感染被发现与胃癌预后相关［38］，这提示H.pylori及其毒力因子（如BabA）或许是影响治疗的重要因素，基于这些因素开发相应策略或许有助于解决胃癌诊治中的难题。当然，这些的基础依然在于全面地了解H.pylori、相关毒力因子及宿主之间的相互作用关系。

BabA 是H.pylori重要的黏附素，通过与宿主细胞上的受体结合，介导H.pylori的感染和定殖过程。BabA 编码基因存在多个等位基因，编码基因的高度可变异性有助于H.pylori对外部环境的适应，增强致病性。大量证据证实了BabA 在胃癌发生中扮演了重要角色。BabA 阳性菌株感染往往与胃癌风险增加相关，然而BabA 具有的致癌机制尚未明确，可能与T4SS 系统诱导的致瘤信号激活有关。鉴于BabA 与胃癌间的密切联系，BabA 具有巨大的临床转化潜力。基于干扰BabA 与其受体结合或抑制BabA 表达的设计，开发相应的靶向药物可阻断H.pylori的黏附作用，有助于解决目前H.pylori耐药的问题。BabA 同时也可以作为抗原分子，用于治疗性或预防性的H.pylori疫苗研发。此外，作为胃癌的危险因素，BabA 在胃癌诊断和预后分型方面也具有一定价值。然而，当前对BabA的认识依然不够充分，未来全面地认识BabA 与宿主以及其他毒力因子间的相互作用关系，明确BabA 在H.pylori促胃癌发生中的确切角色，并更好地挖掘其临床应用潜力。