幽門螺桿菌與炎性腸病相關性及其可能機制的研究進展

馮 媛，姜 炅，劉 欣

(西安交通大學第二附屬醫(yī)院消化內(nèi)科，西安 710004)

炎性腸病(inflammatory bowel disease,IBD)主要包括潰瘍性結腸炎(ulcerative colitis,UC)和克羅恩病(Crohn′s disease,CD)，是一種慢性非特異性的腸道炎癥性疾病，具有易復發(fā)、可癌變、好發(fā)于青壯年等特點,且發(fā)病呈逐年增長趨勢，已成為全球范圍內(nèi)的健康負擔[1]。目前其病因及發(fā)病機制尚不十分明確，普遍認為是遺傳易感性、免疫、腸道微生物及環(huán)境等多種因素共同作用的結果[2]，其中腸道微生物發(fā)揮著至關重要的作用[3]。

幽門螺桿菌(Helicobacter pylori,Hp)是一種革蘭陰性微需氧菌，呈螺旋狀，有鞭毛。據(jù)流行病學統(tǒng)計，北歐和北美的感染率約為1/3，而歐洲南部、東歐、南美洲和亞洲超過1/2[4]。目前公認Hp主要定植于胃內(nèi),與慢性胃炎、消化道潰瘍及腫瘤密切相關。可借助尿素酶、空泡形成細胞毒素A、細胞毒素相關基因A(cytotoxin-associated gene A,CagA)、脂多糖等致病因子損害宿主組織。隨著近些年對Hp研究的不斷深入，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)Hp與多種自身免疫性疾病(如系統(tǒng)性紅斑狼瘡、巨細胞性動脈炎、系統(tǒng)性硬皮病、原發(fā)性膽汁性肝硬化等)密切相關[5]，而且已證實Hp感染與哮喘、過敏和胃食管反流病呈負相關。主要機制包括T輔助細胞(helper T cell,Th)1/Th2免疫調(diào)節(jié)、調(diào)節(jié)性T細胞(regulatory T cell,Treg)增多等[6-7]。

鑒于IBD致病因素既涉及腸道微生物，又涉及免疫，因此，Hp與IBD的相關性以及產(chǎn)生相關性的機制得到學界的高度關注，該方面的研究也成為近年熱點。目前已通過聚合酶鏈反應在腸黏膜及糞便中檢測到Hp DNA的存在[8-9]。但是，對于Hp感染與IBD發(fā)病相關性的研究結果尚不十分一致。現(xiàn)就Hp感染與IBD發(fā)病的相關性及其潛在機制進行綜述，以期對IBD有更加深入的認識，更好地指導臨床工作。

1 Hp感染與IBD

1.1Hp感染與IBD發(fā)病無關 部分研究表明Hp感染與IBD發(fā)病不相關。Bell等[10]提取了30例IBD患者的結腸黏膜組織，基因擴增后發(fā)現(xiàn)螺桿菌屬基因雜交均陰性。也有研究通過檢測110例IBD患者和100例健康對照者血清中Hp的IgG抗體，發(fā)現(xiàn)IBD組Hp IgG的陽性率基本接近對照組(45%比52%)[11]。Pellicano等[12]使用13C尿素呼氣試驗檢測20例首次確診、未曾用抗生素的IBD患者及29例特發(fā)性便秘患者Hp感染情況，發(fā)現(xiàn)IBD患者中Hp的感染率與對照組比較差異無統(tǒng)計學意義(P=0.2)。Zhang等[13]通過聚合酶鏈反應檢測IBD患者和對照組結腸黏膜組織中的Hp16s rDNA也得出相同結論。

1.2Hp感染與IBD發(fā)病呈正相關 亦有研究表明Hp感染與IBD發(fā)病呈正相關。Man等[9]通過檢測Hp DNA發(fā)現(xiàn)29例CD患兒Hp陽性率遠高于11例無癥狀健康兒童(59%比9%)。Kori等[14]也發(fā)現(xiàn)IBD患兒中Hp的感染率更高。另有研究發(fā)現(xiàn)在常規(guī)治療的基礎上根除Hp會使促炎癥細胞因子下降更明顯，炎癥抑制更佳，間接證明了Hp能增強UC的炎癥反應，與UC發(fā)病呈正相關[15]。

1.3Hp感染與IBD發(fā)病呈負相關關系 丹麥的一項歷史性隊列研究[16]證實Hp陽性人群的CD患病率低于Hp陰性人群(OR=0.36，95%CI0.17～0.75)，且在隨后6年的隨訪中CD發(fā)病率也同樣低于Hp陰性人群(RR=0.59，95%CI0.36～0.96)，可見Hp感染可能是CD發(fā)展的保護性因素。除了丹麥地區(qū)外，針對其他地區(qū)的一些研究也得出相同結論。有研究分析了10個歐洲國家、日本、美國和澳大利亞的19份CD流行率研究資料、22份CD發(fā)病率研究資料以及Hp流行率研究資料，發(fā)現(xiàn)CD的患病率和發(fā)病率均與Hp感染呈負相關[17]。另有研究通過納入159例IBD患者和1 209例非IBD患者對Hp相關性胃炎與IBD的關系進行研究，發(fā)現(xiàn)IBD組Hp相關性胃炎的患病率低于對照組(3.8%比13.2%),且Hp陰性的胃炎患者中患IBD者是Hp陽性胃炎患者的3.3倍，間接證實Hp感染與IBD呈負相關[18]。Basturk等[19]的一項研究也得出相同結論。國外的一項Meta分析通過檢索2014年9月之前發(fā)表的文獻，納入了33項研究(4 400例IBD和4 763例對照，對照中包括1 274例健康人和3 489例非IBD患者)，也證明了Hp感染可能是IBD發(fā)展的保護性因素[20]。

周璐棉等[21]收集了58例初發(fā)型UC患者作為病例組，選擇同期就診的80例有消化道癥狀且腸鏡檢查無器質(zhì)性病變的患者作為對照組，分析結果顯示Hp感染與UC呈負相關，且隨著UC病變程度的加重或者病變范圍的增大，Hp感染率均呈下降趨勢，但差異均無統(tǒng)計學意義。而胡愛艷[22]研究也進行了組間比較，結果卻顯示病變范圍局限于直腸的患者Hp感染率高于病變位于廣泛結腸的患者，臨床緩解組、輕度活動組Hp感染率均高于重度活動組，但在病變范圍相近者或病情活動程度相近者Hp感染率差異無統(tǒng)計學意義。說明Hp感染可能是UC的保護因素。以229例CD患者作為試驗組，248例非消化系統(tǒng)疾病人群作為對照組的研究[23]也發(fā)現(xiàn)CD患者Hp的感染率明顯低于對照組(27.1%比47.9%)，且亞組分析顯示隨著CD病變程度的加重或者病變范圍的增大，Hp感染率均呈下降趨勢。也有研究對UC與CD之間Hp感染率進行比較，結果顯示UC與CD患者Hp感染率比較差異無統(tǒng)計學意義[24]。Wu等[25]通過一項納入1 299例IBD患者和1 817例對照的Meta分析也證實IBD患者Hp感染率低于對照組(24.9%比48.3%，P<0.001),說明了亞洲人群中IBD患者的Hp感染率低于非IBD患者，最新的一項Meta分析也說明Hp感染可能對IBD發(fā)展起到保護作用[26]。

除此之外，動物實驗也提示了Hp與IBD發(fā)病呈負相關。如有實驗表明與單純TNBS組相比，TNBS+NCTC 11639(Hp)組小鼠結腸壁明顯增厚，炎癥程度明顯減輕，黏膜潰瘍減少。證實Hp可以減輕TNBS引起的結腸炎的嚴重程度[27]。同時，流行病學資料提示經(jīng)濟條件好、發(fā)達國家Hp感染率低，IBD卻更流行。在Hp流行的地區(qū)開始進行抗Hp治療消化性潰瘍后,IBD的發(fā)病率卻呈穩(wěn)步增長趨勢[1]，也間接說明Hp與IBD呈負相關。

2 Hp感染與IBD相關性產(chǎn)生機制

2.1Hp感染與IBD正相關關系的產(chǎn)生機制 Hp感染與IBD的正相關關系主要有以下幾方面解釋：①Hp感染后通過尿素酶及細胞毒素的作用直接損傷回腸或結腸黏膜[28]；②Hp通過激活黏膜相關淋巴組織引起炎癥發(fā)生并促進發(fā)展,Duchmann等[29]研究證實細菌特異性T細胞克隆可以加重IBD患者腸道黏膜的炎癥；③Hp致小鼠血小板活化、聚集，導致胃及腸道上皮中微血栓形成，進一步加重梗死及潰瘍[30]；④Hp的脂多糖通過上調(diào)誘導型一氧化氮合酶的表達，使一氧化氮釋放增加，干擾小腸細胞DNA的修復引起IBD[31]；⑤高內(nèi)皮小靜脈樣血管上外周淋巴結區(qū)素引起T細胞募集在UC發(fā)病機制中發(fā)揮部分作用[32]。

2.2Hp感染與IBD負相關關系產(chǎn)生機制

2.2.1基因作用 研究發(fā)現(xiàn)CD患者ATG16L1基因的多態(tài)性、核苷酸結合寡聚化結構域蛋白2缺陷或移碼突變、Xbp1缺失將影響潘氏細胞抗菌肽，特別是α-防御素的產(chǎn)生和分泌，導致患者對Hp的易感性增加[33-36]。Hp基因組獨特的免疫調(diào)節(jié)序列5′-TTTAGGG能通過Toll樣受體(Toll-like receptor,TLR)9信號通路積極抑制樹突狀細胞(dendritic cell,DC)產(chǎn)生白細胞介素(interleukin,IL)-12和干擾素(interferon,IFN)-1，進而發(fā)揮抗炎作用[37]。同時Hp DNA可以增高免疫調(diào)節(jié)序列與免疫刺激序列的比值，抑制小鼠骨髓來源的DC產(chǎn)生IL-12，進而抑制早期Th細胞向Th1分化，減輕炎癥反應。Hp DNA也能抑制大腸埃希菌DNA所引起IFN-1和IL-12的產(chǎn)生,間接減輕腸道炎癥。除此之外，Hp DNA還可使DC重新轉(zhuǎn)化為致耐受性DC，致耐受性DC可使幼稚T細胞轉(zhuǎn)化成Treg，Treg可通過表達轉(zhuǎn)化生長因子(transforming growth factor,TGF)-β、IL-10發(fā)揮抑制自身免疫反應及超敏T細胞反應的作用，進而介導外周免疫耐受[38-39]。

2.2.2環(huán)境作用 衛(wèi)生環(huán)境的改善，生活水平的提高，增加了IBD發(fā)生的風險。有Meta分析顯示，居住在城市環(huán)境中，UC患病的風險增加了1.2倍，CD增加了1.4倍[40]，這也驗證了作為IBD的發(fā)病潛在機制之一的“衛(wèi)生假說”。有證據(jù)顯示衛(wèi)生水平較高會減少人們接觸無害微生物的機會，降低DC的成熟和T細胞調(diào)節(jié)系統(tǒng)的功能，當接觸一些抗原時便發(fā)生異常免疫應答，引起一些諸如IBD的免疫相關性疾病[41]。還有一些學者考慮這種負相關可能受社會經(jīng)濟發(fā)展的影響，如Triantafillidis和Gikas[42]發(fā)現(xiàn)2012年49歲及以下患者比2002年同年齡段患者Hp感染率低(19%比25%,P=0.487),50歲及以上患者兩個年份的Hp感染率比較得出一致結論(38%比58%，P=0.23)。這也解釋了發(fā)達國家IBD發(fā)病率相對高的原因。

2.2.3免疫作用

2.2.3.1使Th1/Th17向Treg方向轉(zhuǎn)換 Hp感染使宿主的免疫應答從促炎性Th1/Th17反應向增加Treg方向轉(zhuǎn)換,Treg增加所產(chǎn)生的效應對IBD具有保護作用。

Higgins等[43]實驗顯示，鼠沙門菌誘導的結腸炎小鼠中Hp感染者要比未感染者的結腸炎表現(xiàn)輕，進一步研究顯示Hp與傷寒沙門菌協(xié)同感染相對于單純傷寒沙門菌感染能抑制盲腸IL-6和IL-17 mRNA表達，引起腸系膜淋巴結產(chǎn)生IL-10,而IL-10由Treg細胞產(chǎn)生，說明Hp感染可使宿主的免疫應答向免疫耐受方向轉(zhuǎn)換。另有研究比較了TNBS+NCTC 11639組小鼠與單純TNBS組小鼠參與Th17、Th1和Th2免疫應答的多種炎癥介質(zhì)mRNA的表達[27]。發(fā)現(xiàn)，TNBS+NCTC 11639處理的小鼠結腸組織中Th17相關細胞因子(IL-23p19、IL-17A、IL-6、IL-1β、TGF-β和信號轉(zhuǎn)導及轉(zhuǎn)錄激活因子3)的表達明顯低于僅用TNBS者。同樣，Th1相關細胞因子(IL-12p35、腫瘤壞死因子-α、IFN-γ和信號轉(zhuǎn)導及轉(zhuǎn)錄激活因子1)的表達也明顯低于單用TNBS的小鼠。但Th1相關細胞因子的變化明顯弱于Th17相關細胞因子的變化。經(jīng)流式細胞儀檢測，小鼠結腸黏膜Th17細胞水平下降。

同時，也有研究證實Hp感染的個體Treg細胞的表達水平升高。半成熟DC通過IL-10、TGF-β和視黃酸的產(chǎn)生以及程序性死亡受體的形成，提高耐受DC的耐受性，誘導Treg細胞的表達[44]。目前，利用缺乏IL-10的自發(fā)性結腸炎的小鼠模型也已經(jīng)證實了Treg細胞在IBD發(fā)病機制中的重要性。

2.2.3.2下調(diào)DC免疫分子表達 許春娣等[45]將小鼠隨機分為正常組、DSS(3%葡聚糖硫酸鈉)組、Hp感染DSS模型組,結果顯示相對于DSS組,免疫組織化學結果顯示Hp感染DSS組樹突細胞特異性細胞間黏附分子-3-結合非整合素分子(dendritic cell-specific intercellular adhesion molecule-3-grabbing nonintegrin，DC-SIGN)表達下調(diào)；流式細胞術也顯示Hp感染的IBD小鼠模型組上皮細胞DC-SIGN、CD86、主要組織相容性復合體Ⅱ分子表達下調(diào)；脾臟樹突細胞DC-SIGN、CD80、CD86、主要組織相容性復合體Ⅱ分子的表達下調(diào)。進而表明Hp感染引起IBD小鼠模型中上皮細胞和外周血DC分子的下調(diào),可能在IBD的發(fā)病機制中發(fā)揮保護性的作用。

2.2.3.3通過TLR-2/核苷酸結合寡聚化結構域樣受體家族pyrin結構域蛋白3/胱天蛋白酶1/IL-18信號軸誘導免疫耐受 TLR主要識別脂多糖，激活核因子κB(nuclear factor kappa B,NF-κB)，活化的NF-κB進入細胞核，激活與炎癥有關的多種細胞因子和趨化因子的表達。Hp表達TLR-2配體，其支配細菌與DC以及其他固有免疫細胞和適應性免疫細胞包括B細胞相互作用，驅(qū)動DC產(chǎn)生耐受性反應，引導對Hp抗原的Treg偏倚反應，并抑制T效應反應。另外TLR-2信號是Hp誘導產(chǎn)生和分泌IL-10所必需的，而IL-10具有大量的抗炎和調(diào)節(jié)作用。當缺乏TLR-2時，DC不能進行核苷酸結合寡聚化結構域樣受體家族pyrin結構域蛋白3的轉(zhuǎn)錄激活和胱天蛋白酶1的自身蛋白水解和激活，不能處理和分泌胱天蛋白酶1依賴的細胞因子IL-1β和IL-18[46-47]。另有研究顯示，Hp可以引起腸道內(nèi)產(chǎn)生大量的由MUC2組成的黏液，緩解慢性結腸炎的臨床和組織病理學特征，但NLRP3-/-、IL-18-/-以及IL-18R-/-或者缺乏下游銜接蛋白髓樣分化蛋白88時，小鼠對Hp提取液的治療無反應[48]。以上證實TLR-2核苷酸結合寡聚化結構域樣受體家族pyrin結構域蛋白3/胱天蛋白酶1/IL-18信號通路對Hp誘導的免疫耐受有重要作用，提示這一途徑對IBD也有保護作用。

2.2.3.4調(diào)節(jié)Th1和Th2的平衡減輕炎癥反應 有研究顯示TNBS+NCTC 11639處理的小鼠結腸組織中Th2相關細胞因子(IL-4、IL-5、IL-10和信號轉(zhuǎn)導及轉(zhuǎn)錄激活因子6)的表達明顯高于單用TNBS者,Th1相關細胞因子(IL-12 p35、腫瘤壞死因子-α、IFN-γ和信號轉(zhuǎn)導及轉(zhuǎn)錄激活因子1)的表達也明顯降低,流式細胞儀檢測也觀察到Th2水平升高[27]。根除Hp后Th2細胞因子減少，Th1細胞因子上升對IBD的發(fā)展有促進作用。也有研究顯示長期Hp感染會影響Th1和Th2免疫應答之間的平衡，根除Hp后Th2型細胞因子的產(chǎn)生(特別是IL-4、IL-5和IL-6)減少，Th1型促炎因子增加，從而觸發(fā)CD的發(fā)生[49]。

2.2.3.5上調(diào)嗅素結構域家族蛋白4(olfactomedin-4，OLFM4)的表達 OLFM4是一種糖蛋白，屬于嗅素家族，在小腸、結腸和前列腺中表達較強。動物實驗表明Hp感染可以通過NF-κB依賴的方式上調(diào)OLFM4的表達，而OLFM4具有負反饋效應，使Hp誘導的NF-κB活化下調(diào)。同時OLFM4通過與核苷酸寡聚結構域1/2直接相關，抑制核核苷酸結合寡聚化結構域蛋白1/2介導的NF-κB活化及隨后的細胞因子和趨化因子的產(chǎn)生，下調(diào)抗Hp感染的免疫應答[50]。進一步研究表明OLFM4的缺失將導致腸內(nèi)隱窩發(fā)生增生和炎癥[51]。因此，OLFM4作為Hp特異性免疫應答的負調(diào)節(jié)因子，在IBD的黏膜防御中起重要作用。

2.2.3.6Hp CagA陽性抑制T細胞增殖 另有研究顯示通過對212例CD、235例UC和257例非IBD患者進行研究，發(fā)現(xiàn)CagA陽性與CD呈負相關。這一效應似乎對CD具有特異性，因為在UC中未觀察到這種相關性?？梢奀agA陽性能預防CD的發(fā)生發(fā)展，但對UC作用不明顯[52]，其機制可能為CagA可通過干擾T細胞受體、IL-2信號通路抑制T細胞增殖，降低IL-2水平，進而控制炎癥[53]。

2.2.4抑制其他細菌感染 Hp的脂多糖和胞壁酰二肽可刺激潘氏細胞產(chǎn)生和分泌α-防御素，通過自身的殺菌和誘導局部免疫反應來調(diào)節(jié)胃腸道菌群，抑制因其他致病菌引發(fā)的IBD發(fā)生[36]。同時，Hansen等[54]研究發(fā)現(xiàn)Hp感染者對其他抗原產(chǎn)生的特異性黏膜抗體反應明顯提高，且可產(chǎn)生一些具有抗原交叉反應性的特異性抗體，對其他細菌的感染起到一定的抑制作用，如空腸彎曲菌[55]和其他致病螺桿菌[56]。Hp還可以通過產(chǎn)生抗Lewis X或Y抗體在胃部誘導一種類自身免疫反應，從而影響CD的進程[57]。除此之外，Hp還與一些細菌存在生態(tài)位點的競爭關系。

2.2.5抗氧化作用 IBD的發(fā)病與氧化應激有關[58-59]，過氧化氫酶是Hp的代謝產(chǎn)物，動物試驗顯示Hp過氧化氫酶可以通過分解機體細胞酶代謝過程中產(chǎn)生的自由氧基、降低腸黏膜炎癥介質(zhì)的表達來減輕大鼠UC的臨床癥狀及腸道病理學改變[60]，避免IBD進一步發(fā)展。同時，蛋白組學分析顯示Hp還可分泌一種微型過氧化氫酶[61-62]，這種酶的表達在氧化應激時會明顯上調(diào)[63]，進而還原過氧化氫，發(fā)揮抗氧化作用。此外，Hp還可以恢復結腸炎大鼠結腸黏膜中谷胱甘肽過氧化物酶、超氧化物歧化酶的含量[64],間接發(fā)揮抗氧化作用。

2.2.6藥物作用 針對以上研究得出的負相關結論，有些學者認為可能受既往用藥的影響，如Pellicano等[12]認為Luther等[65]所做的研究中由于沒有排除既往服用抗生素的患者，影響Hp的檢出率，所以所得結論存在偏倚。也有研究者對藥物的影響進行了分析，如Sonnenberg和Genta[66]證實IBD患者Hp感染率的檢測結果受甲硝唑和環(huán)丙沙星的影響，而與柳氮磺吡啶、5-氨基水楊酸、激素、免疫抑制劑無明顯關系。另有研究也得出相同的結論[16,67]。同時，另一些研究卻顯示氨基水楊酸制劑對Hp具有殺傷作用[48,68]。

3 小 結

目前對于Hp與IBD相關性的研究結果包括3種：不相關、正相關和負相關，其中，絕大多數(shù)研究顯示Hp與IBD呈負相關，Meta分析也得出相同結論。且隨著IBD病變范圍的增大、嚴重程度的增加，Hp的感染率呈下降趨勢，差異是否有統(tǒng)計學意義目前研究結果尚不一致。對于負相關的機制，目前主要考慮是通過基因、環(huán)境、免疫、抗氧化等多途徑來實現(xiàn)，但確切機制仍不十分明確。因此，對于Hp與IBD的相關性及其機制仍需大樣本的臨床及基礎研究來證實，從而加深對兩者之間關系的認識，更好地指導臨床工作。