幽門螺桿菌毒力因子血型抗原結(jié)合黏附素在胃癌中的研究現(xiàn)狀

俞陽 王娜 王博方 李玉民 陳昊

1蘭州大學(xué)第二醫(yī)院（第二臨床醫(yī)學(xué)院）腫瘤外科（蘭州 730030）；2蘭州大學(xué)第二醫(yī)院甘肅省消化系腫瘤重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（蘭州 730030）

幽門螺桿菌（H.pylori，Hp）感染是嚴(yán)峻的公共衛(wèi)生問題，我國人群H.pylori的流行率約為50%［1］。大量研究證據(jù)提示H.pylori感染與各類胃腸道疾病的發(fā)生存在密切聯(lián)系，尤其重要的是H.pylori已被國際癌癥研究機(jī)構(gòu)確定為I 類致癌物，全球胃癌患者中89%與H.pylori感染有關(guān)［2］，嚴(yán)重影響國民的身體健康。如今，H.pylori的治療主要以抗生素為主，但耐藥菌株的廣泛出現(xiàn)給H.pylori的防治帶來了巨大挑戰(zhàn)。因此，闡明H.pylori的致病機(jī)制，尋找新的潛在防治靶點(diǎn)，變得尤為重要。

血型抗原結(jié)合黏附素（blood group antigen-binding adhesion，BabA）是H.pylori最重要的黏附素，同時也是一種新識別的毒力因子，在H.pylori致病過程中發(fā)揮著重要作用。BabA 與胃癌的發(fā)生發(fā)展存在密切聯(lián)系，BabA 陽性的H.pylori感染者具有更高的胃癌發(fā)生風(fēng)險［3］。對BabA 的全面認(rèn)識有助于H.pylori新型防治策略的研發(fā)，然而目前尚無相關(guān)綜述類文獻(xiàn)對其作用及致病性進(jìn)行系統(tǒng)梳理。

本文系統(tǒng)回顧相關(guān)文獻(xiàn)，對BabA 在胃癌中的作用及其應(yīng)用進(jìn)行總結(jié)，旨在為認(rèn)識H.pylori致癌機(jī)制提供新的角度，并為胃癌防治提供新思路。

1 BabA 的發(fā)現(xiàn)

BabA 屬于外膜蛋白家族（outer membrane proteins，OMPs），進(jìn)一步細(xì)分屬于Hop蛋白。BabA最早由ILVER 等［4］于1998年從人胃黏膜分離的H.pylori中鑒定并純化獲得，利用免疫電鏡顯示位于菌體的表面。BabA 具有LewisB 血型抗原結(jié)合活性，親合實(shí)驗(yàn)顯示兩者間的結(jié)合常數(shù)（Ka）為1×1010M-1［4］。2015年，HAGE 等［5］的研究詳細(xì)闡述了BabA 及其受體LewisB 間相互作用的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，為開發(fā)相關(guān)靶向藥物奠定了基礎(chǔ)。

BabA 分子量約為8 000 Da，由744 個氨基酸組成［6］，其與LewisB 結(jié)合的結(jié)合域稱為crown 區(qū)，由4 個反向平行的β 折疊構(gòu)成［7］。其編碼基因?yàn)閎abA1 和babA2，表達(dá)型由babA2 編碼。BabA 有兩個同源蛋白BabB 和BabC，編碼基因分別為babB 和babC。babA、babB 和babC 三個等位基因之間在5'和3'區(qū)域的序列十分相似，而中間區(qū)域存在明顯的序列差異［8-9］。bab 基因位點(diǎn)具有菌株多樣性，同時具有高度的可變異性，這有助于H.pylori對不同宿主環(huán)境的適應(yīng)［9-10］。不同地區(qū)H.pyloriBabA陽性率存在明顯差異，總體上亞洲地區(qū)高于西方地區(qū)，我國菌株BabA 陽性率據(jù)報道在38.36% ～91.5%不等［11-12］。

2 BabA 功能與調(diào)節(jié)

H.pylori利用外膜蛋白BabA 與宿主細(xì)胞上的LewisB 結(jié)合作用，實(shí)現(xiàn)黏附并定位到胃上皮細(xì)胞［13］。在胃和口腔均存在BabA 受體，因?yàn)槎喾N黏蛋白含有LewisB 成分，例如MUC1、MUC5AC 和MUC5B 等［10］。BabA 對于H.pylori感染的初始黏附階段具有重要意義，有研究通過體外實(shí)驗(yàn)探討了BabA 缺失對于H.pylori與胃癌AGS 和MKN45 間黏附作用的影響，發(fā)現(xiàn)BabA 缺失導(dǎo)致兩者間的黏附水平顯著下降［14］?？梢?，BabA 是H.pylori重要的黏附定殖因子。此外，在H.pylori進(jìn)化過程中，基因變異可動態(tài)調(diào)節(jié)BabA 的表達(dá)。B?CKSTR?M 等［15］在無LewisB 結(jié)合活性的菌株中偶然鑒定出了具有LewisB 結(jié)合活性的菌株，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)在CCUG17875 菌株中，通過將沉默型babA1 基因重組到表達(dá)且部分同源的babB 位點(diǎn)上，可獲得babA2-cam 基因，該基因表達(dá)BabB/A 黏附素。這種雜合BabB/A 同樣具有LewisB 結(jié)合活性，親和力與野生型BabA 類似，但其表達(dá)水平更低。另一項(xiàng)動態(tài)研究中，NELL 等發(fā)現(xiàn)在23株個體來源的H.pylori菌株中，只有5 株的LewisB 結(jié)合活性在感染過程中出現(xiàn)了缺失或者降低，這證實(shí)了H.pylori的LeiwisB 結(jié)合活性相對較為穩(wěn)定，但由于基因突變和重組的驅(qū)動，babA 基因的微進(jìn)化時常發(fā)生［16］。這或許能部分解釋BabA 與LewisB 之間的結(jié)合活性具有酸反應(yīng)性，即當(dāng)附近酸性增加時，兩者結(jié)合活性下降，H.pylori可從胃細(xì)胞中釋放下來，待酸性環(huán)境中和后，恢復(fù)結(jié)合活性導(dǎo)致再次感染［17］。這些證據(jù)提示在H.pylori感染過程中，babA 基因可隨環(huán)境的變化發(fā)生進(jìn)化，動態(tài)調(diào)節(jié)BabA 的表達(dá)，從而增強(qiáng)H.pylori對宿主清除機(jī)制的應(yīng)對能力。

3 BabA 與胃癌的聯(lián)系

3.1 BabA 的促胃癌作用及機(jī)制胃癌的發(fā)生發(fā)展是一個多步驟、多階段的過程，大量研究已經(jīng)證實(shí)了H.pylori感染與胃癌發(fā)生之間的相關(guān)性［18］。H.pylori誘導(dǎo)胃癌的發(fā)生涉及多重機(jī)制，致病過程主要依賴于各類毒力因子。BabA 是目前研究得最為充分的H.pylori黏附分子，大量研究發(fā)現(xiàn)H.pylori的babA 基因型與其致病性和胃癌風(fēng)險密切相關(guān)。ABDI 等［19］評估了不同H.pylori基因型與胃癌發(fā)生風(fēng)險的聯(lián)系，利用回歸分析調(diào)整性別和年齡以后，發(fā)現(xiàn)babA2 陽性是胃癌的獨(dú)立危險因素，可將胃癌發(fā)生風(fēng)險增加約5 倍。類似地，ROMáNROMáN 等［20］也發(fā)現(xiàn)babA2 基因陽性可增加胃癌發(fā)生風(fēng)險，盡管統(tǒng)計學(xué)意義不顯著。不過HEIDARI等［21］得出了陰性結(jié)果。研究間結(jié)果不一致可能是因?yàn)榇嬖诙喾矫娴漠愘|(zhì)性，例如患者的種族、babA檢測方式和胃癌定義不同等。為了減少偏倚，提高評估的真實(shí)性，一項(xiàng)Meta 分析合并了20 項(xiàng)研究的數(shù)據(jù)，最終發(fā)現(xiàn)babA2 陽性菌株感染者胃癌發(fā)生風(fēng)險是陰性菌株感染者的2.05 倍，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（OR= 2.05，95%CI：1.30 ～3.24，P＜0.01），亞組分析提示該結(jié)果在亞洲人群中依然顯著［3］?？傊琤abA 基因增加H.pylori感染者胃癌風(fēng)險已得到較為充分的證實(shí)，尤其是在亞洲人群更為明顯。這些證據(jù)提示在亞洲人群中或許更需要注重針對babA2 基因陽性H.pylori的防治。

關(guān)于BabA 參與H.pylori誘導(dǎo)胃癌發(fā)生發(fā)展的機(jī)制，目前認(rèn)為可能與Ⅳ型分泌系統(tǒng)（type Ⅳsecretion system，T4SS）有關(guān)。PALRASU 等［22］發(fā)現(xiàn)BabA 可以增強(qiáng)H.pyloriT4SS 活性。T4SS 可協(xié)助毒力因子CagA 進(jìn)入宿主細(xì)胞，誘導(dǎo)宿主細(xì)胞增殖、遷移、β-actenin以及上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化等致瘤通路的激活［23］。此外，T4SS自身可以通過NF-κB信號通路促進(jìn)宿主細(xì)胞炎癥因子的釋放，例如IL-8 等［24］。QIN等［25］還發(fā)現(xiàn)T4SS 可以調(diào)節(jié)H.pyloriDNA 轉(zhuǎn)移進(jìn)入胃癌細(xì)胞，從而誘導(dǎo)與胃癌進(jìn)展相關(guān)的TLR9反應(yīng)活化。這種T4SS 依賴的致瘤信號通路激活或許是BabA 促進(jìn)胃癌發(fā)生發(fā)展的主要途徑。然而，目前這些線索多來自于間接證據(jù)，仍有待更多直接證據(jù)的證實(shí)。除了T4SS 途徑外，BabA 促胃癌機(jī)制中是否涉及其他途徑抑或是否存在與宿主細(xì)胞的直接相互作用，也是未來值得關(guān)注的研究方向。

3.2 BabA 與其他毒力因子的相互作用H.pylori的主要致病因子包括CagA 和VacA，它們通過影響宿主細(xì)胞的生理功能和形態(tài)發(fā)揮致病作用。一些證據(jù)提示BabA 與這些毒力因子具有協(xié)同作用，可以增強(qiáng)H.pylori的致病性。BabA 更常見于CagA 陽性菌株中，而在CagA 陽性菌株中，BabA 同LewisB的結(jié)合活率較在CagA 陰性菌株中更高，這提示BabA 與CagA 之間存在功能協(xié)同性，導(dǎo)致BabA 與CagA 雙陽性的致病性更強(qiáng)［4］。ZAMBON 等［26］根據(jù)各毒力因子基因狀態(tài)評估了不同亞型菌株與感染者臨床結(jié)局之間的關(guān)聯(lián)，發(fā)現(xiàn)cagA+/s1m1/babA2+亞型菌株感染者的內(nèi)鏡表現(xiàn)最差、炎癥最嚴(yán)重和腸化生的風(fēng)險最高。此外，BabA 與唾液酸結(jié)合黏附素（sialic acid-binding adhesion，SabA）似乎也有類似的協(xié)同關(guān)系。然而，對毒力因子共表達(dá)的現(xiàn)象及其協(xié)同致病的認(rèn)識依然不足，其背后的相互作用關(guān)系以及復(fù)雜的致病機(jī)制仍不清楚，在未來利用一些生物新技術(shù)，例如多組學(xué)分析，或許有助于對這些現(xiàn)象背后的機(jī)制進(jìn)行深入地闡釋，從而設(shè)計相應(yīng)的靶向治療方案提高H.pylori防治效率。

4 基于BabA 的潛在應(yīng)用

4.1 H.pylori 防治根除H.pylori已成為防治胃癌的共識，臨床上主要通過多聯(lián)抗生素進(jìn)行治療。鑒于BabA 在H.pylori致癌發(fā)生中的重要作用，一些研究探討了靶向H.pyloriBabA 的H.pylori根治策略。一些天然物質(zhì)含有類似BabA 受體的成分，通過競爭性結(jié)合發(fā)揮抗H.pylori黏附作用。GOTTESMANN 等［27］發(fā)現(xiàn)具有黏膜黏附特性的蘋果果膠可以識別結(jié)合BabA，利用該物質(zhì)作為載體，呈遞抗生素，可實(shí)現(xiàn)更高效的靶向治療。MESSING 等［28］從黑加侖種子中提取出一種糖蛋白，具有阿拉伯半乳聚糖結(jié)構(gòu)，體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)了該物質(zhì)可抑制BabA 與其受體間的結(jié)合，降低H.pylori 的黏附性。除了天然藥物外，有相關(guān)專利報道了一種靶向BabA 的免疫球蛋白（Abba3），利用生物工程技術(shù)開發(fā)了BabA 的特異性抗體［29］。還有的研究［30］利用基于結(jié)構(gòu)的藥物設(shè)計（structure-based drug design，SBDD）方法篩選出了六種BabA 高親和力的分子成分，為研發(fā)BabA 小分子抑制劑提供了選擇。此外，另一些物質(zhì)通過破壞BabA 與LewisB 之間的相互作用或干擾BabA 的表達(dá)，抑制H.pylori的黏附作用。例如，具有氧化還原活性藥物如N-乙酰半胱氨酸被發(fā)現(xiàn)可以破壞BabA 與LewisB 間的二硫鍵，頭花蓼水提物則可以下調(diào)babA、alpA 和alpB的轉(zhuǎn)錄，從而抑制H.pylori黏附至胃上皮細(xì)胞［31］?？偟膩碚f，靶向BabA 的防治藥物多來自于天然物質(zhì)或其提取物，主要抑制策略為阻斷BabA 與其受體間的結(jié)合，當(dāng)前藥物研發(fā)尚處于初始階段，臨床應(yīng)用的安全性和可行性仍有待進(jìn)一步的探索。BabA具有較強(qiáng)的抗原性，因此也可作為H.pylori疫苗的候選分子。白楊等［32］通過體外實(shí)驗(yàn)探討了BabA 的生物活性和免疫原性。通過構(gòu)建的重組BabA（rBabA）蛋白，發(fā)現(xiàn)了rBabA 可刺激H.pylori陽性感染者血清來源的T 細(xì)胞增殖，具有同時誘導(dǎo)細(xì)胞免疫和體液免疫的潛力。URRUTIA-BACA等［33］通過生物信息學(xué)，利用計算機(jī)生物模擬和驗(yàn)證的方法，開發(fā)驗(yàn)證了一種含BabA 的多表位口服疫苗。然而，目前研究仍處于探索階段，仍無可供使用的治療性或預(yù)防性疫苗，有待投入更多的研究與開發(fā)。

4.2 胃癌危險因素胃癌的早發(fā)現(xiàn)、早診斷以及精準(zhǔn)分型對于提高胃癌患者的生存、降低不良事件具有重要意義。H.pylori與宿主胃上皮細(xì)胞間復(fù)雜的相互作用，使H.pylori相關(guān)的毒力因子成為潛在的胃癌生物標(biāo)志物。對于BabA，一些研究探討了其在輔助胃癌診斷和預(yù)后分型中的應(yīng)用價值。SU 等［34］利用蛋白組學(xué)的方法篩選出具有胃癌鑒別能力的H.pylori毒力因子，其中就包括BabA分子。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了不同患者血清對BabA的抗原反應(yīng)性，發(fā)現(xiàn)胃癌患者血清的陽性反應(yīng)顯著高于十二指腸潰瘍患者與其他非胃癌患者，提示BabA 是胃癌相關(guān)的抗原。同時，作者利用對H.pylori三個毒力因子（OipA、BabA 和SabA）的血清反應(yīng)性構(gòu)建了胃癌風(fēng)險預(yù)測模型，并開發(fā)了相應(yīng)的臨床芯片，具有良好的胃癌篩查能力。另外，BARTPHO 等［35］評估了BabA 聯(lián)合其他因子在胃癌中的預(yù)后價值。根據(jù)VacA、BabA 和OipA 的基因狀態(tài)，將患者分為兩組，發(fā)現(xiàn)毒力因子雙陽性胃癌（vacA+/babA2+、vacA+/oipA+和babA2+/oipA+）患者的總生存優(yōu)于三陽性胃癌（vacA+/babA2+/oipA+），盡管差異無統(tǒng)計學(xué)意義。這些證據(jù)提示BabA 是胃癌的潛在危險因子，對于胃癌篩查、診斷和臨床結(jié)局預(yù)測具有一定意義。

4.3 免疫治療反應(yīng)預(yù)測以免疫檢查點(diǎn)抑制劑（抗PD-1/PD-L1/CTLA-4）為代表的腫瘤免疫治療近年來取得了巨大成功。然而，在胃癌領(lǐng)域，免疫治療仍然面臨著獲益人群少、藥物抵抗等問題，尋找相關(guān)因素篩選優(yōu)勢人群，提高免疫治療療效就變得尤為重要。羅萍等［36］提示H.pylori毒力因子和相關(guān)代謝物參與調(diào)控宿主的免疫反應(yīng)及炎癥因子的釋放。此外，OSTER 等［37］提示H.pylori與免疫治療療效間存在明顯關(guān)聯(lián)。OSTER 等［37］利用動物模型（結(jié)腸腺癌和黑色素瘤移植模型）探討了在接受抗CTLA-4、PD-L1 或腫瘤疫苗后，不同H.pylori感染狀態(tài)小鼠的療效差異，發(fā)現(xiàn)未感染H.pylori小鼠的腫瘤體積明顯小于感染的小鼠。H.pylori的這種免疫治療抑制作用與腸道菌群無關(guān)，而與其自身誘導(dǎo)的免疫抑制有關(guān)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)同為螺桿菌屬但缺乏毒力因子的H.felis并不會像H.pylori一樣影響免疫治療效果，這提示在H.pylori消弱免疫治療療效的過程中，其毒力因子起到了關(guān)鍵作用［37］。由此可見，隨著諸如BabA 這樣的毒力因子在胃癌中的角色逐漸被發(fā)現(xiàn)，利用這些毒力因子開發(fā)預(yù)測免疫治療療效和改善結(jié)局的方案將成為可能。

5 展望

隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，BabA 的結(jié)構(gòu)、功能及與胃癌之間的聯(lián)系逐漸被發(fā)現(xiàn)和解析。然而，對于一些現(xiàn)象背后的具體機(jī)制仍然知之甚少。例如，雖然大量證據(jù)證實(shí)了BabA 陽性菌株與胃癌風(fēng)險之間的聯(lián)系，但仍然不清楚BabA 在胃癌發(fā)生過程中扮演的確切角色。未來需要更多的機(jī)制研究來闡明是否BabA 如同其他致病因子（如CagA 和VacA）一樣，可直接對宿主細(xì)胞發(fā)揮毒性作用，誘導(dǎo)致癌信號的激活。此外，對于BabA 與其他毒力因子間的相互作用目前也同樣不明確?；颉NA 表達(dá)和蛋白組學(xué)等新技術(shù)可幫助全面、深入地認(rèn)識生物過程，在將來針對BabA 的研究中利用這些技術(shù)或許有助于取得新突破。一些新藥的獲批上市將胃癌的診治帶入了精準(zhǔn)治療時代。然而，在這些新藥的應(yīng)用過程中，也隨之產(chǎn)生了許多新的挑戰(zhàn)，例如免疫治療存在有效人群比例低、缺乏有效的療效預(yù)測標(biāo)志物等。近年來，H.pylori感染被發(fā)現(xiàn)與胃癌預(yù)后相關(guān)［38］，這提示H.pylori及其毒力因子（如BabA）或許是影響治療的重要因素，基于這些因素開發(fā)相應(yīng)策略或許有助于解決胃癌診治中的難題。當(dāng)然，這些的基礎(chǔ)依然在于全面地了解H.pylori、相關(guān)毒力因子及宿主之間的相互作用關(guān)系。

BabA 是H.pylori重要的黏附素，通過與宿主細(xì)胞上的受體結(jié)合，介導(dǎo)H.pylori的感染和定殖過程。BabA 編碼基因存在多個等位基因，編碼基因的高度可變異性有助于H.pylori對外部環(huán)境的適應(yīng)，增強(qiáng)致病性。大量證據(jù)證實(shí)了BabA 在胃癌發(fā)生中扮演了重要角色。BabA 陽性菌株感染往往與胃癌風(fēng)險增加相關(guān)，然而BabA 具有的致癌機(jī)制尚未明確，可能與T4SS 系統(tǒng)誘導(dǎo)的致瘤信號激活有關(guān)。鑒于BabA 與胃癌間的密切聯(lián)系，BabA 具有巨大的臨床轉(zhuǎn)化潛力。基于干擾BabA 與其受體結(jié)合或抑制BabA 表達(dá)的設(shè)計，開發(fā)相應(yīng)的靶向藥物可阻斷H.pylori的黏附作用，有助于解決目前H.pylori耐藥的問題。BabA 同時也可以作為抗原分子，用于治療性或預(yù)防性的H.pylori疫苗研發(fā)。此外，作為胃癌的危險因素，BabA 在胃癌診斷和預(yù)后分型方面也具有一定價值。然而，當(dāng)前對BabA的認(rèn)識依然不夠充分，未來全面地認(rèn)識BabA 與宿主以及其他毒力因子間的相互作用關(guān)系，明確BabA 在H.pylori促胃癌發(fā)生中的確切角色，并更好地挖掘其臨床應(yīng)用潛力。