維生素D 抑制幽門(mén)螺桿菌感染作用機(jī)制的研究進(jìn)展

王穎，朱莉

1 貴州醫(yī)科大學(xué)，貴陽(yáng)550004；2 貴陽(yáng)市兒童醫(yī)院

幽門(mén)螺桿菌（Hp）是一種與人類共同進(jìn)化了5萬(wàn)余年的細(xì)菌，與慢性胃炎、消化道潰瘍、胃腺癌及胃相關(guān)淋巴組織淋巴瘤相關(guān)，世界衛(wèi)生組織（WHO）和國(guó)際抗癌組織（IARC）早在20世紀(jì)末就將Hp列為Ⅰ類致癌因子［1］。Hp 感染機(jī)體后分泌的毒素和酶類能損傷胃、十二指腸的黏膜細(xì)胞，從而造成局部炎癥反應(yīng)，其菌體成分可通過(guò)免疫應(yīng)答的形式造成機(jī)體免疫損傷。活性維生素D（VD）生成過(guò)程中的限速酶是1-α 羥化酶，廣泛存在于免疫系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)及內(nèi)分泌系統(tǒng)細(xì)胞中，催化生成的活性VD3以自分泌或者旁分泌方式作用于特定細(xì)胞，通過(guò)結(jié)合VDR/RXR 異二聚體，與位于靶基因上游啟動(dòng)子區(qū)或調(diào)控區(qū)域的維生素D 反應(yīng)原件（VDREs）結(jié)合，進(jìn)而對(duì)靶基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)進(jìn)行調(diào)控，發(fā)揮骨骼外作用［2-3］。一項(xiàng)國(guó)內(nèi)多中心研究顯示，Hp陽(yáng)性患者VD水平較低，VD≥10 ng/mL 是成功根除 Hp 的獨(dú)立影響因素［4］。研究顯示，Hp陽(yáng)性患者VD水平低于陰性患者，成功根除Hp 患者的VD 水平高于根除失敗者，VD 缺乏患者成功根除Hp 的概率更低［5-6］。本研究對(duì)VD 上將VD應(yīng)用于Hp感染的治療提供理論依據(jù)。

1 增強(qiáng)胃腸道黏膜的屏障作用

胃腸道黏膜屏障在病原菌感染過(guò)程中具有重要作用，而VD/VDR 信號(hào)通路可以調(diào)節(jié)腸道黏液層、底層上皮和微生物群組成，進(jìn)而影響胃腸道屏障功能。

1.1 增強(qiáng)化學(xué)屏障作用 Hp的尿素酶可導(dǎo)致胃內(nèi)pH 下降，黏蛋白黏度降低，使得細(xì)菌得以存活并在黏液層中流動(dòng)，有利于Hp 附著于宿主細(xì)胞。Hp 的細(xì)胞毒性相關(guān)蛋白A（CagA）經(jīng)磷酸化后與酪氨酸磷酸酶2（SHP-2）相互作用，可調(diào)節(jié)細(xì)菌遷移、擴(kuò)散和黏附，并打開(kāi)細(xì)胞之間緊密連接；有利于空泡毒素A（VacA）穿越上皮細(xì)胞屏障，進(jìn)入胃黏膜下層，引起細(xì)胞骨架重排和細(xì)胞增殖能力改變，導(dǎo)致胃黏膜上皮細(xì)胞發(fā)生空泡樣變，并促使其凋亡［7］。早期研究顯示，胃是VD 的靶器官之一，VD 在胃表面上皮細(xì)胞的增殖和分化中發(fā)揮重要作用，同時(shí)VD 可影響頸黏液細(xì)胞分泌酸性黏液的功能，并能通過(guò)抗菌肽（AMP）作用促進(jìn)黏蛋白表達(dá)［8］。

1.2 增強(qiáng)機(jī)械屏障作用 Hp感染可導(dǎo)致上皮細(xì)胞凋亡、緊密連接破環(huán)，因此黏膜的機(jī)械屏障作用受損。Hp 感染可通過(guò)改變線粒體途徑中的凋亡相關(guān)蛋白（Bax、Bcl-2、Bcl-xL）表達(dá)，促進(jìn)胃上皮細(xì)胞凋亡［9］。一項(xiàng)體外實(shí)驗(yàn)在基因水平驗(yàn)證了兒童Hp 感染后胃組織中緊密連接蛋白表達(dá)減少［10］。研究發(fā)現(xiàn)，在制備的Th1介導(dǎo)結(jié)腸黏膜炎小鼠模型中，結(jié)腸上皮細(xì)胞VDR 可通過(guò)下調(diào)p53 正向靶控凋亡調(diào)控因子（PUMA），阻斷NF-κB 激活；此外還可直接與Iκ激酶β（IKKβ）相互作用而降低NF-κB 活化，抑制腸上皮細(xì)胞凋亡，增加上皮黏膜屏障作用［11］。此外，Hp 感染時(shí)VD 可調(diào)節(jié)緊密連接蛋白表達(dá)，誘導(dǎo)閉合小環(huán)蛋白1（ZO-1）、咬合蛋白（Occludin）和閉合蛋白（Claudins）生成，從而增加上皮細(xì)胞之間的緊密性［12］。

1.3 增強(qiáng)生物屏障作用 Hp感染時(shí)胃內(nèi)微生物的多樣性和豐度會(huì)發(fā)生變化，基因芯片技術(shù)顯示Hp陽(yáng)性患者胃黏膜中變形菌門(mén)和酸桿菌門(mén)相對(duì)豐度更高，而放線菌門(mén)和厚壁菌門(mén)相對(duì)豐度更低，細(xì)菌的系型也會(huì)減少［13］。德國(guó)的一項(xiàng)隊(duì)列研究發(fā)現(xiàn)，VDR 位點(diǎn)遺傳變異性可顯著影響腸道微生物群組成，補(bǔ)充VD3可以有效增加有益菌數(shù)量［14］。一項(xiàng)針對(duì)口服VD對(duì)腸道不同部位微生物群影響的研究發(fā)現(xiàn)，口服高劑量VD 8周后，參與試驗(yàn)的志愿者上消化道中條件致病菌相對(duì)豐度降低，而Hp感染者經(jīng)上述處理后上消化道內(nèi)Hp水平顯著下降［15］。研究顯示，小鼠感染腸道細(xì)菌時(shí)VDR 密度增加并向隱窩區(qū)重新分布，與由管腔到上皮細(xì)胞的梯度相匹配，確保了能夠殺死設(shè)法進(jìn)入密集內(nèi)層的微生物，同時(shí)保留住外層的微生物群［16］。

2 調(diào)節(jié)機(jī)體免疫反應(yīng)

2.1 調(diào)節(jié)固有免疫反應(yīng) 單核—巨噬細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞和樹(shù)突狀細(xì)胞等固有免疫細(xì)胞是參與機(jī)體抗Hp 的重要組成部分，Hp 感染過(guò)程后，能通過(guò)一系列機(jī)制導(dǎo)致固有免疫細(xì)胞凋亡和功能改變，VD能影響相應(yīng)固有免疫細(xì)胞，減輕Hp引起的固有免疫反應(yīng)。

2.1.1 影響單核—巨噬細(xì)胞 Hp 的VacA 蛋白會(huì)引起單核細(xì)胞凋亡，單核細(xì)胞分化受VD靶基因TNF超家族成員11 控制，單核細(xì)胞膜上的Toll 樣受體1、2共同與病原菌結(jié)合后，誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)VDR和CYP2B1轉(zhuǎn)錄。VDR 與活性VD 結(jié)合后誘導(dǎo)抗菌肽的產(chǎn)生和細(xì)胞自噬過(guò)程，并增加識(shí)別細(xì)胞內(nèi)病原菌的NOD2表達(dá)，還可以將1，25（OH）2D3從單核細(xì)胞內(nèi)釋放，并與免疫細(xì)胞上的VDR 結(jié)合，進(jìn)一步影響固有和適應(yīng)性免疫應(yīng)答［17］。Hp 分泌的蛋白 HP1286 可通過(guò) TNF和MAKP/ERK 信號(hào)通路誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞凋亡。此外，Hp還可誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞表達(dá)精氨酸酶Ⅱ（Arg2），限制M1巨噬細(xì)胞活化，促進(jìn)巨噬細(xì)胞凋亡［18］，而VD可促進(jìn)巨噬細(xì)胞的分化、成熟并增強(qiáng)其功能［14］。

2.1.2 影響自然殺傷細(xì)胞（NKs） Hp 的脂多糖可以減少NK 細(xì)胞增殖及細(xì)胞毒性，且Hp 感染者NK細(xì)胞亞群發(fā)生變化，表面高表達(dá)CD56，其免疫調(diào)節(jié)作用強(qiáng)但細(xì)胞毒性較弱［18］。1，25（OH）2D3對(duì)NK 細(xì)胞的作用存在爭(zhēng)議，其在糖尿病患者中可促進(jìn)NK細(xì)胞發(fā)育，血液透析患者中則發(fā)現(xiàn)其能促進(jìn)NK 細(xì)胞成熟、分化并增強(qiáng)其細(xì)胞毒性。另有報(bào)道顯示，1，25（OH）2D3可抑制NK 細(xì)胞活化、減輕其細(xì)胞毒性及IL-8分泌［19］。

2.1.3 影響樹(shù)突狀細(xì)胞（DCs） Hp 感染后可激活DCs，誘導(dǎo)初始T細(xì)胞向Th1、Th17分化以清除病原。VagA 還可誘發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)，促進(jìn)DCs 凋亡。在VD 影響免疫功能的級(jí)聯(lián)反應(yīng)中，DCs 是發(fā)揮主要作用的細(xì)胞。VDR、RXR 可以與 IL-12p40 的 NF-κB 位點(diǎn)結(jié)合，使得DCs 表達(dá)的MHC-Ⅱ類分子、共刺激因子減少，減少DCs 分泌炎性T 細(xì)胞活化所需要的IL-12，并刺激抗炎因子 IL-10 產(chǎn)生［20］。同時(shí)，DCs 通過(guò)影響效應(yīng)T 細(xì)胞活化過(guò)程中的細(xì)胞因子、協(xié)同刺激信號(hào)和抗原遞呈過(guò)程，有效降低了效應(yīng)T 細(xì)胞的反應(yīng)。此外，1，25（OH）2D3能通過(guò)糖酵解和氧化磷酸化的代謝途徑影響轉(zhuǎn)錄過(guò)程，從而影響DCs 表型和反應(yīng)，間接影響效應(yīng)T 細(xì)胞極化，使得免疫反應(yīng)由Th1、Th17型轉(zhuǎn)向Th2型［20］。

2.1.4 影響AMP AMP 是先天免疫系統(tǒng)的重要組成部分，由多種免疫細(xì)胞分泌，是生物體內(nèi)組成性或者誘導(dǎo)性表達(dá)的內(nèi)源肽，可通過(guò)其廣譜抗菌活性和免疫調(diào)節(jié)功能快速保護(hù)宿主免受感染。AMP 在固有和適應(yīng)性免疫反應(yīng)中有多種作用，對(duì)固有免疫反應(yīng)的作用較為復(fù)雜［21］。AMP 最具特征性的作用是能和革蘭氏陰性細(xì)菌細(xì)胞膜外膜上的脂多糖結(jié)合，通過(guò)NF-κB 途徑產(chǎn)生抗菌作用，除了控制參與宿主免疫反應(yīng)的細(xì)胞功能外，還可通過(guò)增加募集感染部位的白細(xì)胞來(lái)激活免疫系統(tǒng)。研究顯示，LL-37 是惟一存在于人體Cathelicidin 家族中的因子，在Hp感染的胃黏膜組織中表達(dá)上調(diào)，提示LL-37 參與了機(jī)體的抗 Hp 感染機(jī)制［22］。AMP 可通過(guò)改變胃黏膜的pH而破環(huán)細(xì)菌細(xì)胞膜完整性，導(dǎo)致Hp形態(tài)改變、細(xì)胞膜破裂。此外，AMP 還能逆轉(zhuǎn)黏液素基因表達(dá)，通過(guò)促進(jìn)黏蛋白mRNA 表達(dá)，誘導(dǎo)黏液生成，增強(qiáng)胃黏膜的屏障功能，并能對(duì)一系列細(xì)胞因子或炎性介質(zhì)進(jìn)行調(diào)控［8］。體外實(shí)驗(yàn)證明，VD通過(guò)AMP基因啟動(dòng)子近端的反應(yīng)原件作用而提高細(xì)胞內(nèi)AMP水平，并能通過(guò)作用于位于β 防御素編碼基因VDRE 相鄰的 NF-κB 通過(guò)共刺激增加 β 防御素生成［21］。研究發(fā)現(xiàn)，VD缺乏和高脂肪飲食可促進(jìn)小鼠Paneth 細(xì)胞分泌防御素、減少基質(zhì)金屬蛋白酶7（MMP-7）釋放，導(dǎo)致病原菌負(fù)荷和黏膜屏障通透性增加，從而引發(fā)炎癥反應(yīng)［23］。

2.2 調(diào)節(jié)適應(yīng)性免疫反應(yīng) VD調(diào)節(jié)適應(yīng)性免疫的作用取決于其對(duì)T/B 淋巴細(xì)胞增殖、分化和凋亡的直接作用［19］，VD 可使免疫反應(yīng)由 Th1/Th17 向 Th2和Treg 偏移。VD/VDR 信號(hào)通路可通過(guò)磷脂酶C（PLC）影響T 淋巴細(xì)胞上TCR 的反應(yīng)性，并降低促炎因子 IL-2、INF-γ 和 TNF-α 表達(dá)，從而抑制 Th1 細(xì)胞增殖和分化。1，25（OH）2D3能抑制Th17效應(yīng)細(xì)胞的發(fā)育，并抑制IL-17 產(chǎn)生，還可以通過(guò)對(duì)DCs 的調(diào)節(jié)和對(duì)靶基因的直接作用，使免疫反應(yīng)轉(zhuǎn)向Treg。VD 可直接調(diào)節(jié)B 細(xì)胞中VDR 表達(dá)，抑制漿細(xì)胞和記憶細(xì)胞轉(zhuǎn)化，也可以間接通過(guò)對(duì)T 細(xì)胞的調(diào)節(jié)作用，阻礙B細(xì)胞增殖和免疫球蛋白生成［24］。

固有淋巴樣細(xì)胞（ILC）表面沒(méi)有特異性抗原受體，但在功能上與適應(yīng)性免疫細(xì)胞極為相似，依據(jù)分泌細(xì)胞因子的種類、作用的轉(zhuǎn)錄因子和組織分布可分為ILC1、2、3。胃內(nèi)占主導(dǎo)地位的是ILC2，對(duì)于維持胃內(nèi)穩(wěn)態(tài)有重要作用［25］。在Hp感染早期，胃組織中的 IL-7 和 IL-33 表達(dá)增加，激活 ILC2 分泌 IL-5，從而促進(jìn)漿細(xì)胞分化和產(chǎn)生IgA，介導(dǎo)消除Hp。在Hp感染后期，來(lái)自Th2 型CD4+T 淋巴細(xì)胞的IL-5 也促進(jìn)了IgA 的產(chǎn)生［26］。研究顯示，1，25（OH）2D3誘導(dǎo)上皮細(xì)胞表達(dá)胸腺基質(zhì)淋巴細(xì)胞生成素（TSLP），可刺激ILC2產(chǎn)生，從而影響上皮細(xì)胞增殖和修復(fù)［24］。

3 影響機(jī)體自噬過(guò)程

自噬是真核生物進(jìn)化過(guò)程中的高度保守過(guò)程，是機(jī)體抵抗外來(lái)刺激的保護(hù)性機(jī)制。Hp 短期感染可增強(qiáng)細(xì)胞自噬，從而保護(hù)機(jī)體免受毒素?fù)p害，而長(zhǎng)期慢性感染可導(dǎo)致細(xì)胞自噬活性減弱，抑制宿主自噬過(guò)程是其逃避死亡的策略之一。研究發(fā)現(xiàn)，VacA會(huì)損害溶酶體鈣通道黏脂蛋白1（MCOLN1）和陽(yáng)離子通道TRPML1 的活性，導(dǎo)致功能失調(diào)的溶酶體和自噬體形成，使Hp逃脫根除治療［27］。最近一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，VD3可激活 PDIA3 受體，恢復(fù)因感染 Hp 而被阻礙的溶酶體降解功能，從而促進(jìn)PDIA3-STAT3 蛋白復(fù)合物的核轉(zhuǎn)位和隨后MCOLN3 通道激活，導(dǎo)致溶酶體Ca2+釋放增加和溶酶體酸化的正?；?，溶酶體降解功能恢復(fù)可促使Hp 通過(guò)自噬溶酶體途徑被清除［6］。

4 破壞Hp細(xì)胞膜

Hp不具有合成甾醇的酶，因此外源性膽固醇對(duì)其生長(zhǎng)至關(guān)重要。Hp 能夠以不依賴cagPAI 的機(jī)制吸收游離膽固醇（FC）至細(xì)胞膜，由HP0421 基因編碼的膽固醇—葡萄糖轉(zhuǎn)移酶對(duì)攝入膽固醇進(jìn)行糖基化，協(xié)同和/或改變VacA 和谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶（GGT）活性，從而調(diào)節(jié)人類CD4+T 淋巴細(xì)胞反應(yīng)，使得Hp 能夠逃避吞噬作用，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致Hp對(duì)抗生素的抵抗性增加［28］。有研究將VD3在高溫高濕環(huán)境下降解，發(fā)現(xiàn)其代謝產(chǎn)物VDP1 可通過(guò)影響Hp 細(xì)胞膜脂成分中的二豆蔻酸磷脂酰乙醇胺（DMPE），導(dǎo)致Hp細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)崩潰、細(xì)胞裂解；這種殺菌作用起效快于阿莫西林和卡那霉素，且不依賴于細(xì)菌增殖，同時(shí)不會(huì)影響大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌、肺炎鏈球菌、奇異單胞菌等細(xì)菌，故其具有針對(duì)Hp 的特異性［29］。有研究化學(xué)合成上述降解產(chǎn)物的類似物VD2-1 和VD3-1，并證實(shí)其對(duì)Hp 具有極強(qiáng)的選擇性殺菌作用，且不影響普通細(xì)菌的生存能力，后續(xù)研究證明其烷基基團(tuán)是誘導(dǎo)DMPE 囊泡選擇性坍塌過(guò)程的關(guān)鍵部位［30］。

綜上所述，VD可以通過(guò)增強(qiáng)胃腸道黏膜的屏障作用、調(diào)節(jié)機(jī)體免疫反應(yīng)、影響機(jī)體自噬過(guò)程及破壞Hp 細(xì)胞膜等機(jī)制促進(jìn)機(jī)體清除Hp，但VD 對(duì)于Hp感染和根除治療的影響、VD或其代謝產(chǎn)物能否用于抗Hp治療仍需進(jìn)一步驗(yàn)證。