檸檬酸在提高尿素呼氣試驗診斷幽門螺桿菌感染準確性中的作用

劉文忠

上海交通大學醫(yī)學院附屬仁濟醫(yī)院消化內科 上海市消化疾病研究所(200001)

1994年美國國立衛(wèi)生研究院召開的全球首次幽門螺桿菌(Helicobacterpylori, Hp)共識會議將消化性潰瘍(胃潰瘍、十二指腸潰瘍)列為Hp根除指征。同年，世界衛(wèi)生組織(WHO)將Hp感染列為胃癌第1類(肯定的)致癌原。鑒于Hp感染與慢性胃炎的關系符合Koch法則(判斷病原體與疾病關系的“金標準”)，根除Hp有很大獲益，2015年發(fā)布的《幽門螺桿菌胃炎京都全球共識》強調，Hp胃炎是一種感染(傳染)性疾病，應治療所有Hp感染者，除非有抗衡因素[1]。胃癌是我國最常見的惡性腫瘤之一，我國胃癌高危地區(qū)山東臨朐和臺灣馬祖島根除Hp預防胃癌的大樣本長期隨訪研究[2-3]表明，根除Hp有望達到消滅腸型胃癌的目標。

目前我國Hp現(xiàn)癥感染率約為40%～60%，Hp及其相關疾病負擔沉重。根除Hp可起到“一石三鳥”的作用，即短期治療(一石)可預防胃癌、預防和治療消化性潰瘍、預防和治療Hp相關消化不良(三鳥)，具有很高的成本-效益優(yōu)勢[4]。預期在未來的20～30年中，檢測和根除Hp仍將是消化系統(tǒng)疾病防控的熱點。

準確診斷Hp感染是有效防控的前提，然而我國Hp感染檢測的準確性仍存在不少問題。影響Hp感染診斷準確性的因素眾多，本文就檢測Hp感染的尿素呼氣試驗(urea breath test, UBT)中應用檸檬酸的重要性作專題論述。

一、UBT在Hp感染診斷中的重要性

UBT是Hp非侵入性檢測中最重要的方法，經考核建立的方法敏感性和特異性均接近95%，因此被視為Hp非侵入性檢測的“金標準”[5-6]。UBT檢測無需行胃鏡檢查，核素標記的尿素口服后在胃內均勻分布，只要尿素接觸部位存在Hp，就能被檢測到，因而能克服Hp在胃內灶性分布會影響基于活檢的檢測方法準確性的問題[5-7]。

二、UBT檢測Hp的原理

Hp可產生相對特異的尿素酶，后者可分解尿素產生NH3和CO2，UBT檢測方法即利用了Hp的這一特性[5-7]。受試者口服核素(13C或14C)標記的尿素后，如胃內存在Hp，其產生的尿素酶可分解核素標記的尿素產生核素標記的CO2，后者彌散入血，經肺呼出。Hp感染者服用核素標記的尿素后約30 min，呼氣中核素標記的CO2達到峰值。收集受試者服藥前后(13C-UBT)或僅服藥后(14C-UBT)呼出的氣體，使用相應儀器檢測呼氣中核素標記的CO2，即可判斷其是否有Hp感染。若無Hp感染，核素標記的尿素不被分解，則呼氣中不含核素標記的CO2。13C為穩(wěn)定性核素，13C-UBT檢測結果以服藥前后檢測值的差值即超基準δ(delta over baseline, DOB)值表示；14C為放射性核素，14C-UBT的檢測值以每分鐘衰變(disintegrations per minute，dpm)表示。

三、影響Hp尿素酶活性的因素

Hp可產生豐富的尿素酶，后者分解尿素產生的NH3(堿性)是其抵御胃酸的主要手段。由此推測，胃內環(huán)境酸性越強，Hp的尿素酶活性越高。分子生物學研究顯示，Hp 90%的尿素酶分布于胞質中，細菌周圍的尿素通過由胞質膜上尿素轉運蛋白(UreI)構成的通道進入菌體內激活尿素酶，方能被分解[8-9]。UreI通道的開放依賴于酸性環(huán)境，環(huán)境pH值越低，通過該通道進入胞質的尿素越多，因此該通道被稱為氫離子門控尿素通道(H+-gated urea channel)[9]。基于上述發(fā)現(xiàn)，從嚴格意義上說，文獻中報道的“低pH值可增加Hp尿素酶活性”并不正確，低pH值激活的是UreI通道而非尿素酶。但為了便于闡述，本文仍采用文獻報道的概念。

四、UBT檢測需排除其他產尿素酶細菌的影響

消化道中的產尿素酶細菌不僅僅只有Hp，奇異變形桿菌、弗氏檸檬酸桿菌、肺炎克雷伯菌、陰溝腸桿菌、金黃色葡萄球菌均能產生低豐度尿素酶[10-11]。因此UBT檢測需排除其他產尿素酶細菌造成的假陽性。Hp主要定植于胃內，其產生的尿素酶量相對較大，活性維持需pH<6.0的環(huán)境；而其他產尿素酶細菌分布于口腔、胃和小腸，產生的尿素酶量相對較小，活性維持需pH>7.0[5,12]。

UBT檢測方法中的一些設定可基本排除口腔、小腸中其他產尿素酶細菌的干擾[5,13]。①氣體收集時間：一般定于口服核素后20～30 min?？谇缓托∧c其他產尿素酶細菌分解尿素產生的核素標記CO2多在1～10 min(口腔)和40～60 min(小腸)后呼出。②核素劑型：膠囊劑型將核素標記的尿素置于膠囊中，可避免核素接觸口腔細菌，從而完全排除口腔細菌污染，但存在膠囊在胃內溶出緩慢、崩解不全的風險，粉劑/顆粒劑型則不存在這一風險。因此，不同劑型的核素各有其優(yōu)缺點，在建立UBT檢測方法時需排除缺點。

胃內其他產尿素酶細菌對UBT檢測結果的影響不能通過設定氣體收集時間或選擇核素劑型解決，排除干擾主要依賴于Hp尿素酶活性所需的環(huán)境pH值不同于其他細菌。多數情況下胃內pH<6.0，因此可排除其他產尿素酶細菌的影響。但胃黏膜中-重度萎縮/腸化生(胃酸分泌減少或缺乏)或應用質子泵抑制劑(PPI)抑制胃酸分泌，可造成檢測結果假陰性(pH>6.0，Hp尿素酶活性明顯降低)[5,12,14]或假陽性(pH>7.0，其他細菌產生的尿素酶活性增加)[10-11]。

五、檸檬酸在提高UBT診斷Hp感染準確性中的作用

1.檸檬酸的應用背景：上文已述，UBT系針對Hp可產生相對特異的尿素酶而設計的Hp感染檢測方法。盡管口腔、胃和小腸中存在一些其他產尿素酶細菌，但通過設定氣體收集時間(排除口腔、小腸細菌)，加之一般胃內pH<6.0(排除胃內細菌)，基本上可排除這些細菌的影響。仍存在的問題是，中-重度胃黏膜萎縮/腸化生或服用PPI的患者胃內pH值可>6.0，PPI可停服，但中-重度萎縮/腸化生所致的低酸/無酸狀態(tài)持續(xù)存在，就難以排除胃內其他產尿素酶細菌干擾造成的假陽性[10-11]。此外，胃內pH>6.0時，Hp本身的尿素酶活性下降，可能造成檢測結果假陰性[13-14]。

如何解決胃黏膜病理狀態(tài)下胃內pH值升高對UBT檢測結果的干擾，成為提高UBT診斷Hp感染準確性必須解決的問題。早在UBT問世初期，就有不少學者對這一問題進行過探索。既然胃內pH值升高(低酸)會影響UBT檢測結果，胃內酸化(acidification)無疑是解決這一問題的方法[13]。對不同酸化劑的比較研究[15]顯示，在檸檬酸、蘋果酸、抗壞血酸等酸化劑中，檸檬酸效果最佳。因此檸檬酸成為UBT中被廣為推薦的酸化劑。13C-與14C-UBT原理相同[6]，兩者合用檸檬酸均能獲益，但少有酸化劑用于后者的研究。

2.檸檬酸可降低UBT診斷Hp感染的假陰性率：13C-UBT的DOB值是判斷是否存在Hp感染的關鍵參數。該方法的奠基人Graham教授(《Helicobacter》雜志主編)對12例Hp感染者的自身對照研究[16]發(fā)現(xiàn)，加用檸檬酸可使DOB值升高1倍以上，升幅與檸檬酸用量呈正相關。檸檬酸可升高DOB值的結果得到后續(xù)相關研究證實[17-18]。體外實驗顯示，pH值從7.0降至3.0，Hp尿素酶活性增加6倍，因此檸檬酸增加DOB值的主要機制為酸化作用[19]。

合用檸檬酸可提高13C-UBT檢測的DOB值意味著可提高診斷敏感性，且不影響其特異性，因為無Hp感染者的DOB值不受檸檬酸影響[13]。提高敏感性以減少檢測結果的假陰性，對根除治療后以及胃黏膜中-重度萎縮/腸化生等細菌密度較低患者的Hp檢出有益[5,13-14]。

3.檸檬酸可降低UBT診斷Hp感染的假陽性率：在高pH值(>7.0)條件下，胃內存在的其他產尿素酶細菌可造成UBT檢測結果假陽性率顯著增高。

自身免疫性胃炎以胃體萎縮為主，胃酸分泌減少或缺乏。在多次Hp根除治療“失敗”者中，自身免疫性胃炎的診斷率非常高。事實上，少部分多次根除治療“失敗”的患者并非真正的治療失敗，而是低酸或無酸導致UBT結果假陽性[20]。該情況同樣見于胃黏膜中-重度萎縮/腸化生患者。上述情況下，合用檸檬酸可降低UBT檢測的假陽性率[5,13,21]。

4.檸檬酸在UBT中作用的綜合觀點：一直以來，美國和歐洲國家供應的13C-UBT試劑中均加入檸檬酸，但亞洲國家供應的相關試劑尚無統(tǒng)一標準。中國香港[22]和韓國[18]的研究顯示，加與不加檸檬酸對檢測結果似無顯著影響，但也有學者指出這些研究的可靠性存疑[23]。迄今為止，尚無加用檸檬酸反而干擾UBT檢測結果的報道。檸檬酸價廉，口服無不良反應，因此Graham教授認為，總體上檸檬酸可增加UBT診斷Hp感染的敏感性和特異性，似乎沒有理由不使用檸檬酸作為UBT的輔助劑[13]。