中性粒細(xì)胞浸潤在幽門螺桿菌感染相關(guān)疾病中作用的研究進(jìn)展

司小北 石巖巖 丁士剛

北京大學(xué)第三醫(yī)院消化科1(100191) 北京大學(xué)第三醫(yī)院臨床流行病學(xué)研究中心2 北京積水潭醫(yī)院消化內(nèi)科3

幽門螺桿菌(Helicobacterpylori, Hp)是一類廣泛定植于胃黏膜的微需氧革蘭陰性桿菌。Hp定植已被公認(rèn)與慢性胃炎、消化性潰瘍、胃癌等疾病相關(guān)[1]。在Hp感染早期，中性粒細(xì)胞聚集、浸潤于感染的胃黏膜組織，并在隨后的急、慢性黏膜炎癥反應(yīng)中發(fā)揮免疫保護(hù)和炎癥損傷的雙重作用[2-4]。本文就中性粒細(xì)胞浸潤在Hp感染相關(guān)疾病中作用的研究進(jìn)展作一綜述。

一、Hp感染誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞浸潤的趨化作用

Hp定植后，其自身表達(dá)的尿素酶(Helicobacterpyloriurease, HPU)、中性粒細(xì)胞激活蛋白(neutrophil-activating protein, NAP)、外膜蛋白(outer membrane protein, OMP)、細(xì)胞毒素相關(guān)基因A蛋白(cytotoxin-associated gene A, CagA)、空泡細(xì)胞毒素A(vacuolating cytotoxin A, VacA)以及Hp核黃素代謝途徑產(chǎn)物等多種蛋白可作為抗原，介導(dǎo)中性粒細(xì)胞趨化。此后，中性粒細(xì)胞浸潤胃黏膜，通過分泌細(xì)胞因子，釋放活性氧(reactive oxygen species， ROS)、髓過氧化物酶(myeloperoxidase， MPO)等分子發(fā)揮黏膜免疫作用。

1. Hp的NAP與中性粒細(xì)胞浸潤：NAP具有介導(dǎo)中性粒細(xì)胞趨化、釋放ROS的作用[5]。NAP首先通過細(xì)胞內(nèi)途徑穿越胃上皮細(xì)胞到達(dá)上皮組織內(nèi)部，隨后在ERK1/2和p38 MAPK通路的參與下，誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞表面的β2整合素轉(zhuǎn)化為具有高親和性配體功能的構(gòu)象并上調(diào)其表達(dá)，高親和力構(gòu)象的整合素在中性粒細(xì)胞趨化過程中發(fā)揮重要作用[6]。

2. Hp的CagA、VacA與中性粒細(xì)胞浸潤：CagA蛋白通過Cag致病島編碼的Ⅳ型分泌系統(tǒng)分泌進(jìn)入胃上皮細(xì)胞。隨后，CagA先后在非受體酪氨酸激酶Src和Abl的作用下發(fā)生酪氨酸磷酸化，激活p38 MAPK、NF-κB通路，刺激上皮細(xì)胞持續(xù)分泌白細(xì)胞介素(IL)-8；在IL-8的作用下，中性粒細(xì)胞浸潤于胃黏膜炎癥部位[7-9]。上述過程中有多種因子參與并發(fā)揮調(diào)控作用。CagA可通過上調(diào)骨橋蛋白表達(dá)進(jìn)一步促進(jìn)上皮細(xì)胞分泌IL-8[10]；蛋白激酶CK2可能參與NF-κB通路的調(diào)控，促進(jìn)NF-κB激活和IL-8表達(dá)[11]；胃黏膜組織釋放的肝癌衍生生長因子(hepatoma-derived growth factor, HDGF)可協(xié)助增強(qiáng)中性粒細(xì)胞的趨化性，同時誘導(dǎo)并放大腫瘤壞死因子(TNF)-α/環(huán)氧合酶(COX)-2炎癥反應(yīng)通路，加重黏膜組織的炎癥損傷[12]。

與CagA相似，VacA亦可作為抗原激活胃上皮細(xì)胞和巨噬細(xì)胞釋放IL-8，進(jìn)而誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞浸潤。ERK1/2、p38 MAPK通路亦被證實(shí)參與了這一過程[7]。

3. Hp的HPU與中性粒細(xì)胞浸潤：Hp定植后，HPU首先干擾胃上皮組織血管內(nèi)皮鈣黏蛋白(VE-cadherin)黏附連接的屏障功能，易化Hp的侵襲作用。隨著Hp侵襲的加劇，HPU侵及微血管內(nèi)皮，刺激內(nèi)皮細(xì)胞向促炎狀態(tài)轉(zhuǎn)化，并導(dǎo)致氧化還原代謝異常，上調(diào)黏附分子E-選擇素(E-selectin)和細(xì)胞間黏附分子-1(ICAM-1)表達(dá)。上述黏附分子可促進(jìn)白三烯在血管內(nèi)皮的黏附，進(jìn)而誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞趨化[3]。

體外研究發(fā)現(xiàn)，被HPU激活的中性粒細(xì)胞中Bcl-2基因家族具有促凋亡作用的Bad基因表達(dá)水平降低，具有抑制凋亡作用的Bcl-xL基因表達(dá)水平增高[13]。

4. 黏膜相關(guān)恒定T細(xì)胞(mucosal-associated invariant T cells, MAIT)、核黃素代謝途徑產(chǎn)物與中性粒細(xì)胞浸潤：MAIT是一群進(jìn)化保守的T細(xì)胞，通過識別微生物核黃素合成通路代謝產(chǎn)物發(fā)揮免疫作用，具有固有免疫和適應(yīng)性免疫的雙重特征[14]。Hp中存在的核黃素代謝途徑產(chǎn)物可被呈遞、識別,進(jìn)而激活MAIT[15-16]。2018年發(fā)表的D’Souza等[16]的研究首次證實(shí)，經(jīng)該途徑激活的MAIT可引起中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、樹突細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞以及非MAIT細(xì)胞聚集浸潤，參與Hp相關(guān)萎縮性胃炎的發(fā)生。由于MAIT與細(xì)胞毒性T細(xì)胞(Tc)1/Tc17表型相似，推測其可能通過合成、分泌干擾素(IFN)-γ等細(xì)胞因子發(fā)揮趨化作用。

5. Hp的OMP與中性粒細(xì)胞浸潤：OMP是一類表達(dá)于Hp表面的膜蛋白家族。近年來，炎性外膜蛋白 A(outer inflammatory protein A, OipA)、血型抗原結(jié)合黏附素(blood group antigen-binding adhesin, BabA)、唾液酸結(jié)合黏附素(sialic acid-binding adhesin，SabA)以及Hp外膜蛋白B(HomB)等多種OMPs的免疫功能已得到初步確認(rèn)，被認(rèn)為與Hp的黏附定植、毒力因子表達(dá)、誘導(dǎo)持續(xù)感染等作用有關(guān)[17]。黏附素AlpAB[18]、OipA[19]可能通過激活MAPKs、AP-1、NF-κB等信號通路誘導(dǎo)胃上皮細(xì)胞釋放IL-8，推測兩者參與了中性粒細(xì)胞的趨化。2015年發(fā)表的Shan等[20]的研究發(fā)現(xiàn)，外膜蛋白18(Omp18)同樣可能與中性粒細(xì)胞浸潤相關(guān)。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)顯示，Omp18可上調(diào)小鼠胃黏膜組織巨噬細(xì)胞炎性蛋白2(macrophage inflammatory protein-2， MIP-2)表達(dá)，促進(jìn)中性粒細(xì)胞浸潤；體外實(shí)驗(yàn)顯示，Omp18+Hp菌株可促進(jìn)胃癌細(xì)胞株AGS的IL-8表達(dá)，誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞趨化。

二、Hp感染與中性粒細(xì)胞分化

2017年發(fā)表的Whitmore等[21]開展的體外研究將Hp與人中性粒細(xì)胞共培養(yǎng)，結(jié)果顯示中性粒細(xì)胞出現(xiàn)了核分葉增多以及CD62L-、CD16+、CD11b+、CD66b+、CD63+的特征性表型，核分葉數(shù)量以及CD11b、CD66b、 CD63陽性表達(dá)率較對照組(非共培養(yǎng)干預(yù)中性粒細(xì)胞)顯著增高。由于上述表型的中性粒細(xì)胞與腫瘤相關(guān)中性粒細(xì)胞(tumor-associated neutrophils, TANs)表型相近，且具有類似的釋放ROS、分泌某些細(xì)胞因子(包括MIP-1、IL-6、IL-8、CXCL1、IL-1b等)等作用，因而推測其同樣具有腫瘤抑制作用。由此，作者首次提出了Hp感染狀態(tài)下“中性粒細(xì)胞表型可塑性(neutrophil phenotypic plasticity)”假說，推測Hp具有促進(jìn)中性粒細(xì)胞分化為特殊表型的作用。

2019年發(fā)表的Liu等[22]的研究發(fā)現(xiàn)，Hp CagA可通過Src/ERK信號通路和JAK/STAT3信號通路下調(diào)胃上皮細(xì)胞的組織蛋白酶C(cathepsin C, CtsC)表達(dá)，此作用可導(dǎo)致中性粒細(xì)胞活化減少，進(jìn)而影響機(jī)體對Hp的免疫清除。經(jīng)CtsC蛋白誘導(dǎo)浸潤的中性粒細(xì)胞CD11b表達(dá)增高，CD62L表達(dá)降低，與Whitmore等[21]的研究結(jié)果一致，亦為“中性粒細(xì)胞表型可塑性”假說提供了一種可能的解釋。

三、中性粒細(xì)胞浸潤在Hp宿主免疫反應(yīng)中的作用

1. 中性粒細(xì)胞的再趨化作用：中性粒細(xì)胞浸潤胃黏膜后可分泌MIP-1、IL-6、IL-8、CXCL1、IL-1b等多種細(xì)胞因子，進(jìn)一步誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞、樹突細(xì)胞、淋巴細(xì)胞等炎性細(xì)胞浸潤[21]。這一再趨化作用加強(qiáng)了中性粒細(xì)胞主導(dǎo)的黏膜固有免疫反應(yīng)，亦參與了宿主細(xì)胞-體液免疫的誘導(dǎo)和調(diào)控過程。

2. ROS的分泌：中性粒細(xì)胞是細(xì)胞外ROS的主要來源[23]。首先，NAP與百日咳毒素敏感G蛋白耦聯(lián)受體特異性結(jié)合，隨后激活PI3K、Src家族酪氨酸激酶、ERK1/2和p38 MAPK，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)鈣離子水平升高，最終使還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶(NADPH oxidase, NOX)在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)亞基磷酸化，釋放ROS。此外，Uberti等[13]的研究證實(shí)HPU亦可刺激中性粒細(xì)胞產(chǎn)生ROS，但具體機(jī)制尚需進(jìn)一步探索。

ROS的釋放一方面可進(jìn)一步上調(diào)黏附分子和趨化因子表達(dá)，引起細(xì)胞骨架重排、細(xì)胞間隙產(chǎn)生和炎性細(xì)胞遷移，加劇炎癥反應(yīng)[24]；另一方面，ROS還可導(dǎo)致DNA損傷，發(fā)揮致癌作用[25]。

3. MPO的分泌：MPO具有催化產(chǎn)生超氧陰離子和次氯酸的作用，是反映中性粒細(xì)胞浸潤數(shù)量的標(biāo)志物之一[26]。NAP在誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞浸潤的同時，亦可刺激中性粒細(xì)胞脫顆粒分泌MPO[27]。MPO可催化多種具有細(xì)胞毒性的氧化劑合成，其釋放增加可進(jìn)一步加重胃黏膜損傷[27]。有研究發(fā)現(xiàn)MPO可能與消化性潰瘍的發(fā)生直接相關(guān)，且其在組織中的表達(dá)活性與潰瘍嚴(yán)重程度相關(guān)[28]。

四、中性粒細(xì)胞浸潤在Hp相關(guān)胃黏膜疾病臨床診治中的應(yīng)用

1. 中性粒細(xì)胞浸潤對Hp感染的診斷預(yù)測價值：Hp感染常伴隨活動性炎癥，而中性粒細(xì)胞浸潤可提示炎癥活動性的嚴(yán)重程度[29]?；谏鲜隼碚?，近年來多項研究評價了中性粒細(xì)胞浸潤對Hp感染的診斷預(yù)測價值。程正位等[30]和徐小青等[31]通過觀察、記錄消化不良癥狀人群中Hp感染者與非感染者胃黏膜組織病理學(xué)中性粒細(xì)胞浸潤的陽性率，評估胃黏膜組織中性粒細(xì)胞浸潤與Hp感染的相關(guān)性，兩項研究敏感性(Hp感染者中檢出中性粒細(xì)胞浸潤患者的比例)、特異性(非Hp感染患者中未見中性粒細(xì)胞浸潤患者的比例)分別為0.92、0.84和0.89、0.85；進(jìn)一步的分析顯示，在胃黏膜中-重度中性粒細(xì)胞浸潤(悉尼分級2～3級)的患者中，Hp感染陽性率顯著高于輕度中性粒細(xì)胞浸潤(悉尼分級1級)的患者，差異有統(tǒng)計學(xué)意義，提示中性粒細(xì)胞浸潤程度與Hp感染相關(guān)，可用于Hp感染的預(yù)測。

2. 基于中性粒細(xì)胞浸潤的藥物治療：中性粒細(xì)胞浸潤難以有效清除Hp，且可能介導(dǎo)嚴(yán)重的胃黏膜炎癥損傷，因此，抑制中性粒細(xì)胞浸潤可能成為未來治療Hp相關(guān)胃黏膜疾病的備選方案之一。2019年發(fā)表的Ren等[32]開展的動物實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，中草藥廣藿香的主要活性成分廣藿香醇(patchouli alcohol, PA)可通過抑制Hp的NAP和SabA表達(dá)、降低TNF-α和IL-8水平、抑制ROS產(chǎn)生等途徑，抑制Hp感染引起的中性粒細(xì)胞聚集和激活，改善胃黏膜炎癥。該研究結(jié)果可能為中藥廣藿香及其活性成分在Hp感染相關(guān)疾病治療中的應(yīng)用提供了新的依據(jù)，但相應(yīng)藥物在抑制中性粒細(xì)胞主導(dǎo)的炎癥反應(yīng)的同時是否會影響Hp根除治療效果，仍需進(jìn)一步開展臨床研究加以探索。

黃連木分泌的香脂(chios mastic gum, CMG)是另一種可能具有潛在治療Hp感染相關(guān)疾病作用的物質(zhì)。CMG提取物阿拉伯半乳聚糖蛋白(arabinogalactan protein, AGP)可能具有抑制NAP誘導(dǎo)的中性粒細(xì)胞激活和ROS釋放的作用，此作用可能與AGP與NAP受體結(jié)合，競爭性抑制NAP對宿主的抗原刺激有關(guān)[33]。

此外，研究[34-35]發(fā)現(xiàn)胃黏膜保護(hù)劑瑞巴派特在治療Hp感染相關(guān)胃炎的過程中可促進(jìn)中性粒細(xì)胞浸潤的消退，推測此效應(yīng)可能與抑制和清除體內(nèi)自由基、刺激內(nèi)源性前列腺素E2(PEG2)釋放等抗炎作用有關(guān)。

五、結(jié)語和展望

早在人類發(fā)現(xiàn)Hp之初，中性粒細(xì)胞浸潤在Hp感染相關(guān)疾病中的作用即已引起學(xué)界的廣泛關(guān)注。盡管這一領(lǐng)域的研究延續(xù)至今，但相關(guān)機(jī)制遠(yuǎn)未得到清晰闡釋，尤其是“中性粒細(xì)胞表型可塑性”假說的提出，使得問題更加撲朔迷離。中性粒細(xì)胞究竟是兼具免疫保護(hù)和炎癥損傷作用的 “雙刃劍”，抑或是分別發(fā)揮上述作用的不同亞群的集合？其發(fā)揮免疫作用的影響因素有哪些？能否通過免疫學(xué)方法增強(qiáng)中性粒細(xì)胞的保護(hù)作用、同時抑制其損傷作用？或許上述問題的答案里隱含著治療Hp感染相關(guān)疾病的新方向。