胃黏膜組織解痙多肽表達化生的研究進展

司小北 ，石巖巖，丁士剛

(1. 北京大學(xué)第三醫(yī)院 a.消化科; b. 臨床流行病學(xué)研究中心, 北京 100191; 2. 北京積水潭醫(yī)院 消化內(nèi)科, 北京 100035)

解痙多肽表達化生(spasmolytic polypeptide expressing metaplasia, SPEM)最早由Schmidt等[1]提出，目前已被公認為與腸化生(intestinal metaplasia，IM)并列的胃黏膜化生型病變。人類SPEM發(fā)生于胃體部，其構(gòu)成細胞在形態(tài)學(xué)上與深部幽門腺體或十二指腸Brunner腺細胞相似[2]，并可特征性表達GSII凝集素結(jié)合MUC6蛋白[3]、CD44v9蛋白[4]、 凝聚素蛋白[3]及三葉因子2蛋白[3]等。在幽門螺桿菌(H.pylori)感染等刺激因素作用下，胃黏膜組織可誘導(dǎo)黏膜組織炎癥反應(yīng)應(yīng)答，繼而發(fā)生以壁細胞缺損為主要特征的泌酸腺體萎縮，最終在上述病理反應(yīng)基礎(chǔ)上發(fā)生SPEM[5-6]。近年來，SPEM被認為是可能的胃黏膜組織癌前病變之一，因此獲得了學(xué)術(shù)界廣泛的關(guān)注。

1 SPEM的發(fā)生機制

關(guān)于SPEM組織細胞的來源是SPEM發(fā)生機制中一個爭議性的話題。其中，主要包括兩種假說，即“產(chǎn)酶主細胞來源假說”和“增殖性干細胞來源假說”。 2010年，Nam等[7]分別采用DMP-777、L-635及H.felis感染成功誘導(dǎo)構(gòu)建Mist1CreER/+/Rosa26RLacZ小鼠SPEM模型，細胞譜系示蹤技術(shù)分析結(jié)果顯示SPEM細胞由主細胞分化而來，作者推測SPEM的發(fā)生可能與壁細胞缺失誘發(fā)局部胃黏膜組織細胞分化轉(zhuǎn)錄物改變和重新增殖有關(guān)。2018年，Radyk等[8]的研究從另一個角度為“主細胞來源學(xué)說”提供了證據(jù)。該研究通過在對實驗小鼠注射5-氟尿嘧啶阻斷胃細胞增殖的同時加用他莫昔芬誘導(dǎo)SPEM，經(jīng)上述處理小鼠胃黏膜組織在非增殖狀態(tài)下依然發(fā)生了SPEM，因此推測這一過程與具有增殖特性的干細胞無關(guān)。與此同時，該研究還在10例胃癌患者術(shù)后標本中檢出SPEM。免疫熒光染色結(jié)果發(fā)現(xiàn)，胃黏膜組織產(chǎn)酶主細胞僅在腺體基底發(fā)生SPEM細胞化生，而干細胞增殖區(qū)域則未見這一化生現(xiàn)象。相反，Hayakawa等[9]則撰文支持“增殖性干細胞來源假說”，并針對“主細胞來源假說”提出了反對意見。首先，SPEM組織具有穩(wěn)定性，具有這一特性的組織往往由具備自我更新功能的干細胞增殖維持。其次，以往研究以Mist1示蹤主細胞作為主要研究對象[7, 10]，但Mist1在干/祖細胞中同樣表達，這一理論弱化了上述證據(jù)的論證強度。第三，DMP-777誘導(dǎo)構(gòu)建SPEM模型的過程中Mist1示蹤主細胞的數(shù)量減少，這一現(xiàn)象甚至早于壁細胞缺失的發(fā)生[11]，這一現(xiàn)象與“SPEM發(fā)生于壁細胞缺失的基礎(chǔ)之上”的學(xué)說相左。與之類似的是，2020年，Hata等[12]通過GPR30蛋白(雌激素受體的G蛋白偶聯(lián)形式)標記主細胞，觀察其在小鼠SPEM發(fā)生過程中的數(shù)量變化。結(jié)果顯示，經(jīng)過H.pylori感染或大劑量他莫昔芬/DMP-777刺激下，小鼠胃黏膜組織主細胞逐漸減少直至消失。作者認為，這一現(xiàn)象再次否定了 “主細胞來源假說”。

除上述關(guān)于SPEM組織細胞起源的討論之外，SPEM發(fā)生、進展的分子生物學(xué)機制是該領(lǐng)域另一個熱點話題。2017年，Petersen等[13]在動物模型詳細闡述了SPEM的發(fā)生機制。首先，壁細胞缺失作為組織損傷表現(xiàn)，可刺激上皮細胞釋放IL-33，隨后IL-33可通過信號途徑上調(diào)IL-13的表達。IL-13一方面可直接驅(qū)動SPEM的發(fā)生，另一方面可同時誘導(dǎo)巨細胞浸潤和極化，極化的巨噬細胞可誘導(dǎo)SPEM進展，并進一步分泌IL-33重復(fù)上述過程。也正因如此，推測炎癥反應(yīng)可能是小鼠SPEM進展的必要條件。Choi等[14]的研究則顯示，小鼠胃黏膜主細胞表達激活Kras基因同樣可以導(dǎo)致SPEM的發(fā)生，由于這一過程還可誘導(dǎo)巨噬細胞在胃黏膜組織中浸潤，進而可能進一步導(dǎo)致SPEM進展以及IM的發(fā)生。然而，由于上述結(jié)論均來自于DMP-777、 L635、他莫昔芬等藥物誘導(dǎo)產(chǎn)生的小鼠SPEM模型，因此H.pylori感染所致SPEM的發(fā)生機制尚待進一步研究。

2 H.pylori感染與SPEM

H.pylori感染是SPEM發(fā)生、發(fā)展的重要原因[6]。2016年，Shimizu等[15]報道了H.pylori感染蒙古沙土鼠模型中SPEM發(fā)生發(fā)展過程及其形態(tài)學(xué)改變。該研究顯示，H.pylori感染6周后即可在胃黏膜組織腺管基底部發(fā)現(xiàn)表達GSII的SPEM腺體。在此之后，隨著H.pylori感染時程的延長，SPEM腺體出現(xiàn)了異形改變，包括腺體分支改變、腺體擴張改變和浸潤性腺體改變。上述異形改變均屬于進展型SPEM表現(xiàn)。

H.pylori感染導(dǎo)致SPEM的發(fā)生、發(fā)展過程受宿主、感染源等多方面因素的影響和調(diào)控。以往多項研究對此過程中的影響因素進行了探究。組織蛋白X/Z(cathepsin X/Z，Ctsz)是表達于小鼠胃黏膜組織的一種保護蛋白。當H.pylori感染發(fā)生后，H.pylori可激活ERK1/2和JNK/p38途徑以分別誘導(dǎo)巨噬細胞和上皮細胞中Ctsz的過表達[16]，進而發(fā)揮其針對巨噬細胞、樹突狀細胞、T細胞黏附、吞噬過程的調(diào)控作用[17]。近期研究發(fā)現(xiàn)，Ctsz敲除小鼠發(fā)生H.pylori感染胃黏膜組織異型增生發(fā)展迅速，SPEM的發(fā)生顯著高于普通小鼠。這一結(jié)果為Ctsz在SPEM發(fā)生發(fā)展中可能發(fā)揮保護作用這一假說提供了證據(jù)[18]。除Ctsz外，跨膜緊密連接蛋白CLDN18可能是另一種SPEM保護蛋白。Hagen等[19]研究顯示，CLDN18缺乏的小鼠在感染H.pylori7周內(nèi)即可發(fā)生SPEM，且SPEM細胞增殖活躍，20～30周時上皮內(nèi)瘤變突出顯現(xiàn)，2年時即已發(fā)現(xiàn)局灶性異常增生的息肉樣腫瘤。

除上述宿主因素外，H.pylori毒力因子亦可能對SPEM的發(fā)生發(fā)展造成影響。Winter等[20]依據(jù)H.pyloriVacA毒力因子等位基因變異體基因的表達差異(包括信號區(qū)域s1/s2、介導(dǎo)區(qū)域i1/i2和中間區(qū)域m1/m2)。其中，表達VacAi1等位基因的SS1s1i1株可明顯導(dǎo)致小鼠SPEM的發(fā)生，相比之下表達VacAi2等位基因的SS1s1i2株則幾乎不發(fā)生SPEM和IM。

此外，Sáenz等[21]研究構(gòu)建他莫昔芬誘導(dǎo)SPEM的小鼠模型后予以灌胃接種H.pylori，結(jié)果顯示，SPEM腺體中H.pylori黏附蛋白SabA和sLex的分布明顯增加，最終導(dǎo)致胃體部H.pylori在SPEM腺體中定植深度顯著增加。這一結(jié)果提示H.pylori感染與SPEM發(fā)生發(fā)展可能互相促進，進而形成不斷胃黏膜疾病進展的惡性循環(huán)。

3 SPEM病變進展與轉(zhuǎn)歸

SPEM病變的進展與轉(zhuǎn)歸同樣是一個具有爭議的話題，只有明確這一問題的答案才能正確定義SPEM病變性質(zhì)進而制定與之匹配的臨床防治策略。從基礎(chǔ)研究的角度，由于SPEM在黏膜損傷(特別是他莫昔芬等藥物誘導(dǎo)急性損傷)早期即可發(fā)生，因此可能僅是胃黏膜受損、壁細胞缺失以后出現(xiàn)的黏膜應(yīng)答反應(yīng)[3, 6]。然而，一系列研究證實，在H.pylori感染狀態(tài)下，SPEM可在慢性炎癥反應(yīng)刺激下進一步向IM進展[3, 6]。這一現(xiàn)象使得SPEM病變組織發(fā)生癌變的風(fēng)險增加，同時也成為SPEM被歸入癌前病變范疇的重要依據(jù)之一。不僅如此，早在2003年，一項來自冰島的回顧性隊列研究就曾回顧性分析了SPEM與胃癌病灶的相關(guān)性[22]。該研究回顧性分析了早期胃癌患者術(shù)前胃黏膜組織活檢標本以及胃癌切除標本，結(jié)果顯示，在術(shù)前胃黏膜組織活檢標本中，SPEM檢出率為82%，顯著高于IM的檢出率(37%)，而術(shù)中胃癌病灶周邊區(qū)域SPEM檢出率更高達100%。盡管上述結(jié)果僅僅提供了SPEM與胃癌相關(guān)的間接證據(jù)，但作者認為SPEM與早期胃癌的發(fā)生具有顯著相關(guān)性。

與之相反的是，Graham等[23]發(fā)表評述提出了不同觀點，即SPEM并非癌前病變。其理由在于，一方面，以往關(guān)于SPEM進展至胃癌的研究結(jié)果并不一致，且多數(shù)為動物實驗研究，鮮見基于人胃黏膜SPEM的臨床證據(jù)；另一方面，與H.pylori感染所致SPEM和(或)IM相比，自身免疫性胃炎同樣可導(dǎo)致SPEM和(或)IM的發(fā)生，而后者則罕有進展至胃癌的報道。此外，還有研究顯示，H.pylori感染根除治療后SPEM也會隨著炎癥反應(yīng)的消退而相應(yīng)減少[24]。SPEM這一可逆現(xiàn)象在突出了H.pylori根除治療重要性的同時，也在動搖其在胃癌防治過程中作為“癌前病變”的地位。

4 SPEM的標志物與臨床診斷

由于人胃黏膜早期SPEM組織細胞通常發(fā)生于腺管深部，單純依靠內(nèi)鏡表現(xiàn)難以有效對SPEM病變進行識別、診斷，因此探索敏感度、特異度更高且更為簡便的檢測方法是后續(xù)臨床干預(yù)的基礎(chǔ)。早在2013年，Tsai等[25]曾提出胃體為主型胃炎指數(shù)(corpus-predominant gastritis index, CGI)以期作為SPEM早期診斷的標志物。該指數(shù)以胃炎新悉尼系統(tǒng)為基礎(chǔ)，滿足下列條件之一，即被判定為CGI陽性：①胃底部急性炎癥評分和慢性炎癥評分的加和大于或等于胃竇，但上述所涉評分結(jié)果均不能為“1”；②胃體部急性炎癥評分和慢性炎癥評分的加和大于胃竇部。后續(xù)的臨床研究結(jié)果顯示，CGI陽性的患者SPEM的發(fā)生率顯著高于CGI陰性患者，提示CGI與SPEM存在相關(guān)性，且可作為胃癌前病變早期診斷的標志物[26]。在上述研究基礎(chǔ)上，2016年，Kuo等[27]進一步探究了血清TFF2水平對SPEM的診斷預(yù)測價值。該研究共納入119名合并H.pylori感染的胃癌患者一級親屬，采用免疫組化標記TFF2的方法作為SPEM診斷金標準。結(jié)果顯示，入組患者中，已發(fā)生胃癌的患者血清TFF2水平對SPEM及IM無診斷預(yù)測價值；對于非胃癌患者，CGI陽性患者血清TFF2水平與SPEM的發(fā)生及嚴重程度呈正相關(guān)，提示CGI陽性患者血清TFF2水平對SPEM具有較好的診斷預(yù)測價值；CGI陰性患者血清TFF2水平與SPEM的發(fā)生、發(fā)展無明顯相關(guān)性，但血清TFF2水平與H.pylori感染相關(guān)胃黏膜炎癥嚴重程度呈正相關(guān)。隨著胃粘膜炎癥加重，H.pylori感染后期發(fā)生SPEM的可能性會隨之增加。但CGI陰性患者人群TFF2水平對SPEM的預(yù)測作用尚需進一步驗證。2019年，Kuo等[24]研究還發(fā)現(xiàn)SPEM患者胃黏膜組織miR-21, 155和223的表達水平顯著高于非SPEM患者，且其表達水平可在H.pylori根除后隨之下降，提示上述miRNA分子可能具有診斷價值。水通道蛋白4(aquaporin-4，AQP4)是另外一種可能作為SPEM標志物的蛋白分子。以往研究顯示，該蛋白分子表達于壁細胞，并可能與胃底腺液體分泌有關(guān)[28]，由此推測AQP4能夠反映壁細胞受損、分化作用。2014年，F(xiàn)ukuhara等[29]研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用胃黏膜組織H2受體敲除小鼠構(gòu)建H.pylori感染模型，結(jié)果顯示其SPEM發(fā)生較對照組C57BL/6J小鼠更加明顯，且胃黏膜組織AQP4和H+/K+ATP酶mRNA表達量比值亦明顯下降。該結(jié)果證實了AQP4可反映壁細胞缺失以及SPEM發(fā)生的嚴重程度，并可作為潛在的SPEM標志物分子。此外，Weis等[30]還對SPEM相關(guān)蛋白進行篩選，結(jié)果顯示凝聚素在SPEM組織中表達。這一結(jié)果在SPEM患者胃黏膜組織同樣得到了驗證，由此證實了凝聚素對于SPEM 的診斷價值。

5 展望

近年來，SPEM引起了學(xué)術(shù)界越來越多的關(guān)注。然而，相比于同屬化生性病變的IM，目前對于SPEM的認識還遠遠不足。從SPEM的來源、發(fā)生機制，再到其進展和轉(zhuǎn)歸，林林總總的問題都還有待去進一步研究。更為重要的是，由于SPEM臨床表現(xiàn)相對隱匿，診斷的困難成為了臨床研究的限制因素，而目前尚未見關(guān)于SPEM臨床治療的研究報告。相信隨著研究的深入，該領(lǐng)域的進步可能同樣是人類提高H.pylori感染相關(guān)胃黏膜疾病臨床診治能力的里程碑。