幽门螺杆菌CagA基因及其与致病性关系的研究进展.docx

1、幽门螺杆菌CagA基因及其与致病性关系的研究进展幽门螺杆菌CagA基因及其与致病性关系的研究进展自本世纪80年代初，Warren和Marshall1，2最先从胃炎及胃溃疡患者的胃粘膜活检标本中发觉并分离到幽门螺杆菌（Helicobacter pylori,HP)以来，开辟了感染与胃部疾病发生有关的新领域。随后，大量研究资料确证HP与慢性胃炎、消化性溃疡、胃癌的发生有关。世界卫生组织31994年将HP列为与胃癌发生有关的病原菌，以为是人类的第一类致癌剂（Group I carcinogen）。在我国成人HP感染率超过704。许多人感染HP引发胃炎而不显现任何病症，部份人可进展为溃疡性疾病，极少数

2、人最终进展为胃癌。随着对HP感染的深切了解，已清楚地熟悉到HP菌株存在高度多样性57。HP不仅在表型存在不同性，在基因水平上不同性尤其明显。最近几年来对幽门螺杆菌cagA基因及其与致病性关系的研究较多。现将研究进展简介如下。 1cagA的分子生物学结构 细胞毒素相关基因A（Cytotoxin-associated gene A,cagA）存在HP高毒株中，其表达的产物称为cagA蛋白。Covacci等28发觉cagA蛋白在胃十二指肠患者中检出率约，胃溃疡患者检出率100。cagA蛋白最初被误以为是空泡形成毒素，直至毒素被纯化后方被证明。目前以为HP大体上可分成两类：一类是cagA+，为高毒力株

3、，存在cagA和VacA基因，有cagA基因表达，并产生空泡毒素。二类是cagA株，为低毒力株，无cagA基因和VacA基因，也不产生cagA蛋白和空泡毒素。另外还有中间型，无cagA基因，但产生空泡毒素8。在西方国家从临床分离到的HP菌株中大约60cagA阳性，在我国cagA阳性率可能更高9。 cagA蛋白的免疫原性强，本身不具有毒性，是一种亲水性强，暴露于菌体表面的外膜蛋白。cagA蛋白的分子量约120140kDa，不同菌株间存在必然不同，其要紧机制涉及到基因中的重复区域28。 含cagA的基因位点即cag位点是40-kb DNA插入序列的一部份，该插入序列是质粒或噬菌体通过某种方式将外来

4、的核苷酸序列整合至HP染色体谷氨酸外消旋酶基因（glutamate racemase gene）上30。其中编码cagA蛋白的基因是一个3650bp核苷酸序列28。Stefano29等还发觉cag位点的侧面有32bp的直接重复序列。在另一些菌株中，cag位点被新插入的序列分隔成左右两个片段（cagI和cagII），从cagI区到cagII的3端共有约23508bp的核苷酸序列，大约有19个开读框架（ORF）。在cagA基因上游4kb区域有cagB和cagC基因，以基因置换技术说明cagB、cagC与诱导胃上皮细胞分泌IL-8有关，继而合名为picA和picB（permit the induct

5、ion of the cytokines,pic）。picA含有966bp，编码36kDa的多肽，picB含有2655bp,编码101kDa的多肽30。因此cagA基因编码的cagA蛋白已被以为是识别一类有毒株的标志物，而其临近的20-30Kb DNA编码的蛋白会引发信号的转导，使HP附着于宿主细胞上，并通过肌动蛋白的聚合造成细胞骨架的重排及宿主细胞的磷酸化作用。 2cagA与胃炎，消化性溃疡的关系 临床流行病学调查及临床活检标本说明胃炎、胃溃疡与cagA+HP紧密相关。Weel等10调查155例HP感染者，为cagA+,cagA+在胃溃疡与功能性消化不良之比值比OR为（P）。Peek等11Y

6、amaoka等12前后应用组织学方式、细菌分离培育、逆转录聚合酶链反映（RT-PCR）检查52例胃活检标本，结果显示cagA阳性率胃溃疡标本为92，胃炎标本为50，cagA+与cagA-标本相较胃粘膜的炎症反映更为严峻，IL-1，IL-2，尤其IL-8表达更多。定量培育和组织学检查亦发觉cagA+HP株定植生长更为密集13。 体外实验证明，HP菌株中仅cagA+者能诱导胃上皮细胞株分泌IL-814，15。已知IL-8可介导中性粒细胞迁移，提示cagA 能直接诱导胃粘膜上皮细胞分泌炎性介质（IL-8），从而增加局部的炎症细胞浸润，扩大炎症反映，造成粘膜损伤。 小鼠动物模型也支持cagA与胃粘膜损

7、伤呈相关性。cagA+HP的超声破碎物能诱发小鼠胃粘膜类似HP感染患者的胃粘膜组织损伤（如上皮细胞空泡形成，粘膜病损、坏死、溃疡等），cagA+HP和cagA-HP均能在小鼠胃内定植，但仅cagA+HP能引发胃组织损伤16。 3cagA与萎缩性胃炎、胃癌的关系 cagA与胃粘膜萎缩相关的证据要紧来自临床调查资料，Beales等17以为抗cagA蛋白的循环IgG抗体的存在与胃粘膜萎缩有关。流行病学前瞻性研究一样支持感染cagA+HP可显著增加发生萎缩性胃炎和肠化生的危险性18。 cagA+HP比cagA-HP更易引发胃炎的反复发作，而长期反复炎症刺激可诱发病理改变，最终致使癌变。cagA+HP与

8、胃癌发生紧密相关的最有力证据来自流行病学的前瞻性研究和回忆性研究。Blaser等19依照19671970年间5443名夏威夷欧胡岛（Oahu）的美籍日本人的队列研究资料，进行巢式病例对照研究（the nested case-control study）。选择配伍103对在21年监测期间发生胃癌的与未发生胃癌的HP感染者，用ELISA法检测病例和对照的冻存血清抗-CagA IgG抗体水平。结果显示，血清抗-CagA IgG阳性者发生胃癌的OR=（95CI，）；发生肠型胃癌的OR=(95CI，）。说明与cagA 相较，cagA+HP感染在必然程度上能够增加胃癌，尤其是肠型胃癌发生的危险性。Pars

9、onnet等20指出感染cagA+HP的人群发生胃癌的可能性是无HP感染人群的倍（95CI，）；而感染cagA-HP的人群与无感染者相较，发生胃癌的可能性仅有轻微的，无显著性不同，OR=（95CI，）。结果进一步说明cagA+HP明显增加胃癌发生的危险性。 Peek等21对50例患者胃粘膜活检标本进行凋亡细胞定量分析、Ki-67免疫组织化学技术检测胃粘膜上皮细胞增殖指数、PCR技术检测cagA基因型，和ELISA法检测血清cagA表达产物的抗体。发觉感染cagA+HP的患者明显比感染cagA-HP的患者胃粘膜上皮细胞增殖指数高而细胞凋亡（apoptosis）指数低，作者以为增殖指数的升高伴同细

10、胞凋亡指数的降低能够说明感染cagA+HP增加胃癌发生的危险性。 以上资料说明，cagA与萎缩性胃炎、胃癌的发生紧密相关。 4CagA与胃粘膜相关淋巴组织淋巴瘤（Mucosa-associated lymphoid tissuetype lymphomas,MALTomas）的关系 许多资料都说明HP与胃MALTomas相关。HP普遍存在于胃MALTomas患者中，清除HP可使胃MALTomas瘤体缩小乃至完全消退22，23。但cagA与胃MALTomas的关系尚有争辩。 Eck等24采纳免疫印迹法检测68例MALTomas患者和49例慢性胃炎患者的血清抗-cagA IgG，胃MALTomas

11、患者阳性率达，而慢性胃炎组阳性率仅67，提示cagA与胃MALTomas有关。但是，De Jong等25用PCR方式检测12例胃MALTomas，38例胃溃疡和39例消化不良患者的胃粘膜活检标本的cagA，三者之间的检出率无统计学意义。故以为感染cagA与胃MALTomas的发生关系不大。Crabtree等26以为de Jong等采纳的实验方式适合，对照组的分析结果与以前的文献报导相一致。因此，尽管病例样本数较少，但所取得胃MALTomas的发生与cagA+ HP感染关系不大的结论是可信的。 5cagA-HP引发胃部疾病的可能机理 感染cagA-HP与消化性溃疡高度相关，而且大大增加发生萎缩性

12、胃炎，胃癌的危险性10，18，2 0。尽管相关的缘故尚不清楚，但有证据提示cagA+HP引发胃部疾病的可能机理与炎症有关（图1）。与cagA-HP相较，感染cagA+HP患者其胃中HP定植密度（bacterial density）是cagA-HP的5倍多，对胃粘膜上皮造成更大的损伤，增加多形核细胞的浸润，诱导胃上皮细胞分泌过量的炎症因子，如IL-8,IL-L，IL-127，1113。反复炎症能够刺激胃酸过量的分泌，诱发胃溃疡的发生；同时，胃部炎症引发大量胃上皮细胞的损伤、变性，加速萎缩性胃炎的进展，增加胃癌发生的危险性。另外，cagA+HP感染可激活胃内巨噬细胞活性，致使反映性氧产物（reac

13、tive oxygen species,ROS）如O-NO及诱变剂的形成，诱发胃癌的发生。 参考文献 JR,Marshall curved baccilli on gastric epithelium in active chronic ,1983,i:1273. BJ,Warren curved bacillin in the stomach if patients with gastritis and peptic ,1984,i:1311. Agency for Research on Cancer: flukes and Helicobacter Pylori,Monograph ,F

14、rance:IARC,1994:177-240. 4.王正祥，等.幽门螺杆菌空泡形成细胞毒素的提纯与特点分析.中国人兽共患病杂志，1996，12（4）：18. pylori and the risk and management of associated diseases:gastritis,ulcer disease,atrophic gastritis and gastric Pharmacol Ther,1997,11 Suppl 1:71-88. of Helicobacter J Gastroenterol Hepatol,1997,9 Suppl 1:S3-6;discussio

15、n S6-7. diversity of Helicobacter Gastroenterol,1997,32(2):278. Z,et of expression of CagA and VacA virulence factors in 43 strains of Helicobacter pylori reveals that cl inical isolates can be divided into two major types and that CagA is not necessary for expression of the vacuolating Immun,1995,6

16、3(1):94. ZJ,et high prevalences of infection with cagA-positive Helicobacter pylori in Chinese patients with peptic ulcer disease and those with chronic gastritis-associated Clin Microbiol,1997,35(6):1344. JF,et interrelationship between cytotoxin-associated gene A,vacuolating cytotoxin,and Helicoba

17、cter pylori-related Infect Dis,1997,173(5):1171. RM,et inflammatory respones and cytokine expression in vivoto cagA+ Helicobacter pylori Inveat,1995,73(6):760. Y,et pylori cagA gene and expression if cytokine messenger RNA in gastric ,1996,110(6):1744. of Helicobacter pylori infection in vivo as ass

18、essed by quantitative culture and Infect Dis,1996,174(3):552. JE,et pylori induced interleukin-8 expression in gastric epithelial cells is associated with CagA positive Clin Pathol,1995,48(1):41. JE,et cytotoxic st rains of Helicobacter pylori and interleukin-8 in gastric epithelial cell ,1994,47(10

19、):945. JL,et structure of the Helicobacter pylori cytotoxin and evidence of its key role in gastric Exp ,179:1653. IL,et to CagA protein are associated with gastric atrophy in Helicobacter pylori J Gastroenterlo Hepatol,1996,8(7):6345. EJ,et pylori and atrophic gastritis:importance of the cagA Natl

20、Cancer Inst,(23):1777. MJ,et with Helicobacter pylori strains possessing cagA is associated with an increased risk of developing adenocarcinoma of the Res,1995,55(10):2111. J,et for gastric cancer in people with CagA positive or CagA negative Helicobacter pylori ,1997,40(3):297. RM,et pylori cagA+ s

21、trains and dissociation of gastric epithelial cell proliferation from ,Natl Cancer Inst,1997,18,89(12):863. I,et assay for serodiagnosis of Helicobacter pylori Clin Microil,1997,35(2):427. D,et licobacter pylori infection enhances mucosal interbeukin-1 beta,interleukin-6,and the soluble receptor of

22、J Clin Lab_Res,1996,26(3):207. M,et lymphoma of the stomach is associated with Helicobacter pylori strains expressing the CagA ,1997,112(5):1482. Jong D,et non-Hodgkin lymphomas of mucosa-associated lymphoid tissue are not associated with more aggressive Helicobacter pylori strains as identified by

23、J Clin Path1,1996,106(5):670. JE,et aspects of Helicobacter pylori infection and malignant transformation of B Gastrointest ,7(1):30. MJ,Crabtree and the outcome of Helicobacter pylori infection editorial;comment.Am J Clin Pathol,1996,106(5):565. A,et characterization of the 128-kDa immunodominant a

24、ntigen of Helicobacter pylori associated with cytotoxicity and duodennal Natl Acad Sci ,90(12):5791. S,et ,a pathogenicity island of Helicobacter pylori,encodes type I-specific and disease-associated virulence Natl Acad ,93(25):14648. MK,et &nbs p;pylori picB,a homologue of the Bordetella pertussis toxin secretion protein,is required for induction of IL-8 in gastric epithelial Microbiol,1995,18(5):867. and gastric J Gastroenterol (Suppl 214):31.