幽门螺杆菌感染与胃粘膜上皮细胞凋亡
作者：李志芳 林庚金
单位：200040 上海医科大学华山医院消化科
关键词：
上海医学990812 对幽门螺杆菌(Hp)的研究表明，它在各种胃病包括慢性胃炎、胃溃疡甚至胃癌的发生中起着重要作用，目前已经被世界卫生组织列为Ⅰ类致癌物质，然而其确切的致病机制尚不清楚[1]。
细胞凋亡(Apoptosis)是指在生理和一定的病理情况下，机体为维护内环境的稳定，通过基因调控而使细胞自动消亡的过程[2]。故又称程序化细胞死亡(programmedcelldeath)。
胃粘膜由不断更新的细胞组成，其完整性依赖于细胞凋亡与增殖之间的平衡，目前的研究认为凋亡对哺乳动物的胃粘膜上皮的完整性起着主要的调节作用[3]。Hp感染可能通过促使胃粘膜上皮细胞的凋亡增加导致各种胃病的发生，现就Hp感染与胃粘膜上皮细胞凋亡之间的关系研究现状作一综述。
, 百拇医药
一、Hp感染与胃粘膜上皮细胞凋亡
(一)临床资料 最早的关于Hp感染与胃粘膜上皮细胞凋亡关系的研究来自临床资料。Moss等[4]首先利用末端转移酶介导的脱氧尿嘧啶粘性末端标记法(TUNEL)，对16例Hp阳性的活动性溃疡及Hp相关性胃炎患者与12例Hp阴性的非溃疡性消化不良的对照者进行研究，发现在对照组患者胃粘膜中很少有TUNEL标记的阳性细胞，其标记指数仅为2.9%，且仅分布于胃腺的浅表部分，而在Hp阳性的患者中，凋亡指数明显增加，平均为14.1%，且可出现于胃腺的深部及固有层。三联(铋剂、四环素、甲硝唑)治疗后，其中12例患者的Hp被根除，其凋亡指数亦从16.8%降至3.1%。抗Hp治疗后，胃炎评分均下降，但胃炎评分和凋亡指数之间无相关性。从而表明Hp可诱导胃粘膜上皮细胞的凋亡，且与炎症反应的出现不平行。Mannick等[5]对84例非萎缩性胃炎患者Hp感染治疗前后的胃粘膜凋亡指数及一氧化氮合成酶(INOS)的表达进行观察，发现经同时应用抗生素和抗氧化剂治疗后，其凋亡指数明显下降(由19.4%降至12.9%，P<0.01)，并且发现Hp感染与INOS的表达有明显的相关性。推测Hp感染可能通过使胃粘膜INOS的表达增加，导致活性氮族毒性物质产生，从而致胃粘膜上皮细胞DNA损伤引起其凋亡。
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(二)动物实验 临床观察提供了Hp感染与胃粘膜上皮细胞凋亡相关性的初步证据。在此基础上，许多学者进行了动物实验和离体实验，试图进一步明确其发生的机制。Piotrowski等[6]将不同浓度(50μg/100μl和200μg/100μl)的Hp的脂多糖成分注入SD大鼠的胃内，于第2天取胃观察，发现实验组动物胃粘膜呈急性胃炎的表现，其凋亡指数明显高于对照组(59%比0.32%和71.9%比0.32%)，其凋亡细胞不仅出现于表浅上皮，同时也出现于腺体深部。急性胃炎的组织损伤程度与凋亡细胞数成正比。表明Hp的脂多糖成分可以导致胃粘膜上皮细胞的凋亡。Li等[7]则发现，Hp活菌的悬液可以延缓大鼠溃疡模型的愈合，且可见其胃粘膜的凋亡细胞数明显高于对照组，推测Hp可能通过增加胃粘膜上皮细胞的凋亡使溃疡的愈合减慢。
(三)体外实验 最近已有报道，利用体外培养的上皮细胞进行实验。Wagner等[8]将Hp活菌、可溶性细菌提取物及肉汤培养上清液与分化的人胃癌细胞株HMO2共同孵育，发现三者均可以使细胞的生长减慢，同时伴有凋亡细胞的增加，其作用呈时间及剂量相关性，而三种成分的作用之间无明显差别。并且当Hp浓度大于细胞数100倍时，细胞生长的抑制同时伴DNA合成的减少。将肿瘤坏死因子(TNF-α)、γ-干扰素及CD95激活抗体(可激活CD95/APO-1/Fas受体)与Hp共同作用于上皮细胞可明显加强Hp的致凋亡作用。表明Hp可直接导致上皮细胞的凋亡，并且其作用可被促炎因子加强。Chen等[9]则发现Hp活菌可以直接诱导人胃癌细胞株AGS细胞发生凋亡，此作用可以通过阻止Hp与细胞的直接接触而取消，并且可由于细菌被杀死而使细胞调节降低30%～50%。
, 百拇医药
二、Hp致细胞凋亡的调控机制
虽然人们早就认识到“生理性细胞死亡”的存在，但直到1972年Kerr等[10]明确提出凋亡的概念以后，人们对研究凋亡的兴趣才大为增加。从这以后，细胞凋亡的研究逐渐成为当代生命科学的研究热点，目前认为细胞凋亡在维持组织、器官的正常形态和功能方面起着重要的调节作用，细胞凋亡的异常与肿瘤、自身免疫性疾病、病毒感染、神经退行性疾病以及艾滋病等的发生有着重要的关系。
细胞凋亡具有与组织坏死不同的特征：细胞通过激活内源性蛋白酶而自行消化，从而导致细胞骨架破坏、胞浆浓缩、内质网扩张与胞膜融合；细胞核固缩，核酸内切酶激活致DNA降解，从而在琼脂糖凝胶电泳上形成特征性的“阶梯形”图谱。如前所述，凋亡是一种高度调控的程序化细胞死亡，它可由多种内源及外源性信号启动。在凋亡的执行过程中，还有一些进化上保守的基因，调控最后的共同死亡通路[2]。
, 百拇医药
诱导细胞凋亡的因素众多，包括细胞生长因子的缺乏、脱离细胞外基质、病毒感染、细菌毒素、DNA损伤、抗癌药物、自由基、放射线、某些细胞因子(如白细胞介素-6、TNF、促红细胞生成素等)、某些细胞死亡受体的激活(如Fas/Apo-1/CD95受体、T细胞受体等)。在大多数细胞凋亡的过程中需要新的基因表达。目前人们认为，发生凋亡的细胞是接受诱导信号后表达凋亡相关基因而发生自杀。哺乳动物的基因调控主要有四类：Bcl-2基因家族(包括Bcl-2、Bcl-x、bak、bad、mcl-1、Al和bax等)、ICE基因家族、c-myc及P53抑癌基因[11]。
Hp启动胃粘膜上皮细胞凋亡的因素目前并不清楚，但大多数研究者认为是细菌的直接作用为主，其中炎症可能起加强作用。在外毒素中，Li等[7]的研究采用了不含致空泡细胞毒素(vaculatingcytotoxin,VacA-)和细胞毒素相关基因编码的蛋白(cytotoxin-associated-gene,CagA-)Hp，表明致空泡毒素和细胞毒素相关蛋白与Hp的致细胞凋亡作用可能无关，而可能是存在着其他因子。Tsuji[12]发现氨可以诱导胃上皮细胞的凋亡，Hp可以产氨，因而推测氨或许在Hp导致细胞凋亡中起了作用。Mannick等[5]则认为Hp感染可能通过诱导INOS表达增加使反应性氮族毒性物质增加损伤胃粘膜上皮细胞的DNA，从而诱导其凋亡。Hahm等[13]的研究亦有类似的发现。在内毒素中，Hp细菌脂多糖在活体可引起胃粘膜上皮细胞的凋亡，说明Hp脂多糖具有直接的致凋亡作用[6]，Hp细菌脂多糖的致凋亡作用可能是由于破坏了细胞和细胞外基质蛋白的相互作用，亦有可能与激活了内源性蛋白酶、细胞骨架的破坏、线粒体功能的丧失等有关。Chen等[9]的研究表明Hp的致凋亡作用依赖于Hp与胃粘膜上皮细胞的直接接触，但是其接触以后的致凋亡过程则并不清楚。Wagner等[8]在Hp作用于胃粘膜上皮细胞前先用TNF-α抗体或TNF-α受体抗体与胃粘膜上皮共同孵育，并不能取消Hp的致凋亡作用，表明Hp的致凋亡作用并非通过激活TNF-α受体。
, 百拇医药
对于Hp致凋亡作用的基因调控仅见Chen等[9]的研究：发现Hp诱导胃上皮细胞伴随着Bcl-2基因家族中促凋亡蛋白Bak的表达增加，而其他Bcl-2基因家族成员编码的蛋白无明显变化，表明Bak蛋白在胃粘膜上皮细胞凋亡中是一个重要的中介物质。
细胞凋亡现象是目前生命科学的研究热点，而对Hp致细胞凋亡的作用及其机制的研究还刚刚开始，此研究不仅有利于进一步理解Hp的致病机制，而且对理解肿瘤等危害人民健康的疾病的发生亦有着重要意义，因而有必要作进一步的探讨。
参考文献
1 Anonymous.Schistosomes,liver flukes and Helicobacter pylori.IARC work ing group on the evaluation of carcinogenic risks to humans.Lyon:1994，IARC mono graphs on the evaluation of carcinogenic risks to humans.1994,61:1-241.
, http://www.100md.com
2 Carson DA,Ribeiro JM.Apoptosis and disease.Lancet,1993,341:1251-1254.
3 Hall PK,Coates PJ,Ansari B,et al.Regulation of cell number in the mammalian g astrointestinal tract:the importance of apoptosis.J Cell Sci,1994,107:3569-35 77.
4 Moss JC,Calam J,Wang SB,et al.Induction of gastric epithelial apoptosis by He licobacter pylori.Gut,1996,38:498-501.
5 Mannick EE,Brovo LE,Zarama G,et al.Inducible nitric oxide synthase,nitrotyros ine,and apoptosis in Helicobacter pylori gastritis:effect of antibiotics and ant ioxidants.Cancer Res,1996,56:3238-3243.
, 百拇医药
6 Piotrowski J,Piotrowski E,Skrodzka D,et al.Induction of acute gastritis and e pithelial apoptosis by Helicobacter pylori lipopolysaccaride.Scand J Gastroenter ol,1997,32:203-211.
7 Li H,Mellgard B,Helander HF.Inoculation of VacA-and CagA-Helicobacter pylor i delays gastric ulcer healing in the rat.Scand J Gastroenterol,1997,32:439-44 4.
8 Wagner S,Bell W,Westemann J,et al.Regulation of gastric epithelial cell growt h by Helicobacter pylori:evidenth for a major role of apoptosis.Gastroenterology, 1997,113:1836-1843.
, 百拇医药
9 Chen G,Sordillo EM,Ramey WG,et al.Apoptosis in gastric epithelial cells is in duced by Helicobacter pylori and accompanied by increased expression of BAK.Bioc hem Biophys Res Comm,1997,239:626-631.
10 Kerr JF,Wyllie AH,Currie AR.Apoptosis:a basic biological phenomenon with wid e-ranging implication in tissue kinetics.Br J Cancer,1972,26:239-257.
11 Thompson CB.Apoptosis in the pathogenesis and treatment of disease.Science,1 995,267:1456-1462.
, http://www.100md.com
12 Tsuji S,Kawano S,Tsuki M,et al.Ammonia induces gastric cell apoptosis:possib le implication to Helicobacter-related gastric mucosal atrophy.Gastroenterology ,1995,108:A244.
13 Hahm KB,Lee KJ,Choi SY,et al.Possibility of chemoprevention by the eradicati on of Helicabacter pylori:oxidative DNA damage and apoptosis in Helicobacter pyl ori infection.Am J Gastroenterol,1997,92:1853-1857.
(收稿：1998-06-16 修回：1999-05-12), 百拇医药
单位：200040 上海医科大学华山医院消化科
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上海医学990812 对幽门螺杆菌(Hp)的研究表明，它在各种胃病包括慢性胃炎、胃溃疡甚至胃癌的发生中起着重要作用，目前已经被世界卫生组织列为Ⅰ类致癌物质，然而其确切的致病机制尚不清楚[1]。
细胞凋亡(Apoptosis)是指在生理和一定的病理情况下，机体为维护内环境的稳定，通过基因调控而使细胞自动消亡的过程[2]。故又称程序化细胞死亡(programmedcelldeath)。
胃粘膜由不断更新的细胞组成，其完整性依赖于细胞凋亡与增殖之间的平衡，目前的研究认为凋亡对哺乳动物的胃粘膜上皮的完整性起着主要的调节作用[3]。Hp感染可能通过促使胃粘膜上皮细胞的凋亡增加导致各种胃病的发生，现就Hp感染与胃粘膜上皮细胞凋亡之间的关系研究现状作一综述。
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一、Hp感染与胃粘膜上皮细胞凋亡
(一)临床资料 最早的关于Hp感染与胃粘膜上皮细胞凋亡关系的研究来自临床资料。Moss等[4]首先利用末端转移酶介导的脱氧尿嘧啶粘性末端标记法(TUNEL)，对16例Hp阳性的活动性溃疡及Hp相关性胃炎患者与12例Hp阴性的非溃疡性消化不良的对照者进行研究，发现在对照组患者胃粘膜中很少有TUNEL标记的阳性细胞，其标记指数仅为2.9%，且仅分布于胃腺的浅表部分，而在Hp阳性的患者中，凋亡指数明显增加，平均为14.1%，且可出现于胃腺的深部及固有层。三联(铋剂、四环素、甲硝唑)治疗后，其中12例患者的Hp被根除，其凋亡指数亦从16.8%降至3.1%。抗Hp治疗后，胃炎评分均下降，但胃炎评分和凋亡指数之间无相关性。从而表明Hp可诱导胃粘膜上皮细胞的凋亡，且与炎症反应的出现不平行。Mannick等[5]对84例非萎缩性胃炎患者Hp感染治疗前后的胃粘膜凋亡指数及一氧化氮合成酶(INOS)的表达进行观察，发现经同时应用抗生素和抗氧化剂治疗后，其凋亡指数明显下降(由19.4%降至12.9%，P<0.01)，并且发现Hp感染与INOS的表达有明显的相关性。推测Hp感染可能通过使胃粘膜INOS的表达增加，导致活性氮族毒性物质产生，从而致胃粘膜上皮细胞DNA损伤引起其凋亡。
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(二)动物实验 临床观察提供了Hp感染与胃粘膜上皮细胞凋亡相关性的初步证据。在此基础上，许多学者进行了动物实验和离体实验，试图进一步明确其发生的机制。Piotrowski等[6]将不同浓度(50μg/100μl和200μg/100μl)的Hp的脂多糖成分注入SD大鼠的胃内，于第2天取胃观察，发现实验组动物胃粘膜呈急性胃炎的表现，其凋亡指数明显高于对照组(59%比0.32%和71.9%比0.32%)，其凋亡细胞不仅出现于表浅上皮，同时也出现于腺体深部。急性胃炎的组织损伤程度与凋亡细胞数成正比。表明Hp的脂多糖成分可以导致胃粘膜上皮细胞的凋亡。Li等[7]则发现，Hp活菌的悬液可以延缓大鼠溃疡模型的愈合，且可见其胃粘膜的凋亡细胞数明显高于对照组，推测Hp可能通过增加胃粘膜上皮细胞的凋亡使溃疡的愈合减慢。
(三)体外实验 最近已有报道，利用体外培养的上皮细胞进行实验。Wagner等[8]将Hp活菌、可溶性细菌提取物及肉汤培养上清液与分化的人胃癌细胞株HMO2共同孵育，发现三者均可以使细胞的生长减慢，同时伴有凋亡细胞的增加，其作用呈时间及剂量相关性，而三种成分的作用之间无明显差别。并且当Hp浓度大于细胞数100倍时，细胞生长的抑制同时伴DNA合成的减少。将肿瘤坏死因子(TNF-α)、γ-干扰素及CD95激活抗体(可激活CD95/APO-1/Fas受体)与Hp共同作用于上皮细胞可明显加强Hp的致凋亡作用。表明Hp可直接导致上皮细胞的凋亡，并且其作用可被促炎因子加强。Chen等[9]则发现Hp活菌可以直接诱导人胃癌细胞株AGS细胞发生凋亡，此作用可以通过阻止Hp与细胞的直接接触而取消，并且可由于细菌被杀死而使细胞调节降低30%～50%。
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二、Hp致细胞凋亡的调控机制
虽然人们早就认识到“生理性细胞死亡”的存在，但直到1972年Kerr等[10]明确提出凋亡的概念以后，人们对研究凋亡的兴趣才大为增加。从这以后，细胞凋亡的研究逐渐成为当代生命科学的研究热点，目前认为细胞凋亡在维持组织、器官的正常形态和功能方面起着重要的调节作用，细胞凋亡的异常与肿瘤、自身免疫性疾病、病毒感染、神经退行性疾病以及艾滋病等的发生有着重要的关系。
细胞凋亡具有与组织坏死不同的特征：细胞通过激活内源性蛋白酶而自行消化，从而导致细胞骨架破坏、胞浆浓缩、内质网扩张与胞膜融合；细胞核固缩，核酸内切酶激活致DNA降解，从而在琼脂糖凝胶电泳上形成特征性的“阶梯形”图谱。如前所述，凋亡是一种高度调控的程序化细胞死亡，它可由多种内源及外源性信号启动。在凋亡的执行过程中，还有一些进化上保守的基因，调控最后的共同死亡通路[2]。
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诱导细胞凋亡的因素众多，包括细胞生长因子的缺乏、脱离细胞外基质、病毒感染、细菌毒素、DNA损伤、抗癌药物、自由基、放射线、某些细胞因子(如白细胞介素-6、TNF、促红细胞生成素等)、某些细胞死亡受体的激活(如Fas/Apo-1/CD95受体、T细胞受体等)。在大多数细胞凋亡的过程中需要新的基因表达。目前人们认为，发生凋亡的细胞是接受诱导信号后表达凋亡相关基因而发生自杀。哺乳动物的基因调控主要有四类：Bcl-2基因家族(包括Bcl-2、Bcl-x、bak、bad、mcl-1、Al和bax等)、ICE基因家族、c-myc及P53抑癌基因[11]。
Hp启动胃粘膜上皮细胞凋亡的因素目前并不清楚，但大多数研究者认为是细菌的直接作用为主，其中炎症可能起加强作用。在外毒素中，Li等[7]的研究采用了不含致空泡细胞毒素(vaculatingcytotoxin,VacA-)和细胞毒素相关基因编码的蛋白(cytotoxin-associated-gene,CagA-)Hp，表明致空泡毒素和细胞毒素相关蛋白与Hp的致细胞凋亡作用可能无关，而可能是存在着其他因子。Tsuji[12]发现氨可以诱导胃上皮细胞的凋亡，Hp可以产氨，因而推测氨或许在Hp导致细胞凋亡中起了作用。Mannick等[5]则认为Hp感染可能通过诱导INOS表达增加使反应性氮族毒性物质增加损伤胃粘膜上皮细胞的DNA，从而诱导其凋亡。Hahm等[13]的研究亦有类似的发现。在内毒素中，Hp细菌脂多糖在活体可引起胃粘膜上皮细胞的凋亡，说明Hp脂多糖具有直接的致凋亡作用[6]，Hp细菌脂多糖的致凋亡作用可能是由于破坏了细胞和细胞外基质蛋白的相互作用，亦有可能与激活了内源性蛋白酶、细胞骨架的破坏、线粒体功能的丧失等有关。Chen等[9]的研究表明Hp的致凋亡作用依赖于Hp与胃粘膜上皮细胞的直接接触，但是其接触以后的致凋亡过程则并不清楚。Wagner等[8]在Hp作用于胃粘膜上皮细胞前先用TNF-α抗体或TNF-α受体抗体与胃粘膜上皮共同孵育，并不能取消Hp的致凋亡作用，表明Hp的致凋亡作用并非通过激活TNF-α受体。
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对于Hp致凋亡作用的基因调控仅见Chen等[9]的研究：发现Hp诱导胃上皮细胞伴随着Bcl-2基因家族中促凋亡蛋白Bak的表达增加，而其他Bcl-2基因家族成员编码的蛋白无明显变化，表明Bak蛋白在胃粘膜上皮细胞凋亡中是一个重要的中介物质。
细胞凋亡现象是目前生命科学的研究热点，而对Hp致细胞凋亡的作用及其机制的研究还刚刚开始，此研究不仅有利于进一步理解Hp的致病机制，而且对理解肿瘤等危害人民健康的疾病的发生亦有着重要意义，因而有必要作进一步的探讨。
参考文献
1 Anonymous.Schistosomes,liver flukes and Helicobacter pylori.IARC work ing group on the evaluation of carcinogenic risks to humans.Lyon:1994，IARC mono graphs on the evaluation of carcinogenic risks to humans.1994,61:1-241.
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3 Hall PK,Coates PJ,Ansari B,et al.Regulation of cell number in the mammalian g astrointestinal tract:the importance of apoptosis.J Cell Sci,1994,107:3569-35 77.
4 Moss JC,Calam J,Wang SB,et al.Induction of gastric epithelial apoptosis by He licobacter pylori.Gut,1996,38:498-501.
5 Mannick EE,Brovo LE,Zarama G,et al.Inducible nitric oxide synthase,nitrotyros ine,and apoptosis in Helicobacter pylori gastritis:effect of antibiotics and ant ioxidants.Cancer Res,1996,56:3238-3243.
, 百拇医药
6 Piotrowski J,Piotrowski E,Skrodzka D,et al.Induction of acute gastritis and e pithelial apoptosis by Helicobacter pylori lipopolysaccaride.Scand J Gastroenter ol,1997,32:203-211.
7 Li H,Mellgard B,Helander HF.Inoculation of VacA-and CagA-Helicobacter pylor i delays gastric ulcer healing in the rat.Scand J Gastroenterol,1997,32:439-44 4.
8 Wagner S,Bell W,Westemann J,et al.Regulation of gastric epithelial cell growt h by Helicobacter pylori:evidenth for a major role of apoptosis.Gastroenterology, 1997,113:1836-1843.
, 百拇医药
9 Chen G,Sordillo EM,Ramey WG,et al.Apoptosis in gastric epithelial cells is in duced by Helicobacter pylori and accompanied by increased expression of BAK.Bioc hem Biophys Res Comm,1997,239:626-631.
10 Kerr JF,Wyllie AH,Currie AR.Apoptosis:a basic biological phenomenon with wid e-ranging implication in tissue kinetics.Br J Cancer,1972,26:239-257.
11 Thompson CB.Apoptosis in the pathogenesis and treatment of disease.Science,1 995,267:1456-1462.
, http://www.100md.com
12 Tsuji S,Kawano S,Tsuki M,et al.Ammonia induces gastric cell apoptosis:possib le implication to Helicobacter-related gastric mucosal atrophy.Gastroenterology ,1995,108:A244.
13 Hahm KB,Lee KJ,Choi SY,et al.Possibility of chemoprevention by the eradicati on of Helicabacter pylori:oxidative DNA damage and apoptosis in Helicobacter pyl ori infection.Am J Gastroenterol,1997,92:1853-1857.
(收稿：1998-06-16 修回：1999-05-12), 百拇医药