幽门螺杆菌感染与胃癌发生的实验研究进展

1 / 11 幽门螺杆菌感染与胃癌发生的实验研究进展 流行病学调查显示幽门螺杆菌 (Helicobacter pylori Hp)感染与胃癌发生存在显著相关性， Hp 感染后胃癌发生率增加 4 倍 9 倍，且 60%胃癌患者有 Hp 感染 1994年世界卫生组织国际癌症研究机构正式将 Hp 列为第一类生物致癌因子胃癌的发生是多因素共同作用的结果，包括感染、环境因素、营养状况、饮食和遗传等目前认为 Hp 感染为胃癌发生的始发因素，而综合因素决定了胃癌的最后形成一般认为 Hp 本身没有毒性，因此并不直接引起人体细胞 DNA 突变，其确切作用环节 及机制有待进一步阐明本文就 Hp 感染与胃癌发生的实验研究进展作一简要综述 . 1 肿瘤相关基因的突变 肿瘤相关基因的变化包括原癌基因的激活和抑癌基因失活二种形式 . 活化的原癌基因被称为癌基因，郝莹 1发现早期胃癌患者 H-ras12 位点突变率为 50%，而正常对照组及浅表性胃炎组未发现 H-ras 基因突变 Hp 感染后易发生 C-H-ras2 / 11 点突变且其产物 P21 蛋白表达增加，提示 Hp 感染与 H-ras活化有关 P21 蛋白表达增加后持续向细胞内传递信号，引起细胞持续增殖而使细胞代谢异常引起癌变 2-4 Hp 感染者 c-met 原癌基因蛋白表达率明显较未感染者高，且随病情进展， c-met 原癌蛋白基因表达亦随之增加 1， 5郭飞 3发现 Hp 感染者与未感染者 c-met 原癌基因蛋白表达率分别为 63%和 32% c-met 基因编码肝细胞生长因子受体(hepatocyte growth factor receptor， HGFR)，过量表达的 HGFR 与 激 活 的 基 质 细 胞 产 生 的 肝 细 胞 生 长 因 子(hepatocyte growth factor， HGF)特异性结合，参与肿瘤的形成与进展 Hp 感染后原癌基因 bcl-2， c-erbB-2 亦活化且过量表达 2 . Hp感染后突变率增加，可能与氧自由基作用引起 GA替换，导致 8-羟脱氧鸟嘌呤 (8-hydroxy deoxyguanosine，8-OH-DG)的错误复制而使基因失活有关 4多重肿瘤抑制因子 -1 基因 (multiple tumor suppressor 1， mts1/P16)编码合成 P16 蛋白， P16 蛋白能与 CDK4 结合，从而抑制 CDK4/细胞周期素 D 复合物的催化活性，最终抑制细胞增生和恶化 Hp 感染后易引起 mts1/p16 基因的缺失从而可能诱导胃粘膜上皮 恶性化，高华 6研究发现 P16 蛋白的表达阳性率在正常胃粘膜为 96.4%，而胃癌中仅为 20%. 3 / 11 Hp 感染后易引起基因突变可能与下列因素有关： Hp感染后胃粘膜处于一种过度的增殖状态， DNA 的合成与分裂活跃， DNA 错误复制概率增加；高度增殖时 DNA 修复功能亦下降，且增生活跃时易受各种致癌因子的损伤导致染色体基因结构和功能的改变，具备了恶性化的条件 3 Hp 感染后胃粘膜屏障被破坏，使腔内致癌物更易接近胃上皮细胞，如炎症细胞释放的氧自由基作用于快速增生的胃粘膜上皮干细胞，导致 DNA 断裂、易位、清除、细胞 死亡，引起胞质胞核转导途径的异常，改变了抑制基因和抑制蛋白的活性 3 . 2 氧化损伤 Cerutti 7报道活性氧代谢产物 (reactive oxygen metabolites， ROMs)有致癌作用，它除了引起 DNA 结构变化外，亦导致胞质和胞核信号传导途径的变化氧化损伤是导致 DNA 突变的原因，是自由基作用的结果自由基产生于机体的正常代谢过程之中正常机体由于胃粘膜屏障的完整性使胃粘膜不易受自由基的损害，且胃液中的抗坏血酸等抗氧化剂能将其清除 Sarosiel et al 8证实 Hp 感染后其产物蛋白酶和脂酶能降解胃粘液屏障，尿素酶水解尿素产生4 / 11 CO2 和 NH3， NH3 进一步与 H2O 作用产生 OH-， OH-对上皮细胞有毒性作用， NH3 破坏细胞间的紧密连接从而破坏了胃粘膜屏障，这导致： 进入腔内的外源性致癌物质更易接近胃粘膜上皮细胞； 不断摄入的细菌抗原能促进炎症反应的产生，内源性致癌物质不断增加虽然 Hp 本身不产生自由基，但能通过炎症反应激活炎症细胞，使自由基产生显著增加 Hp 定居于胃粘膜上皮细胞后激活免疫炎症反应，大量炎症细胞侵入粘膜下层，释放一系列细胞因子，如 TNF,IL -1，IL-6， IL-8 及趋化因子，它 们吸引淋巴细胞，中性粒细胞及单核巨噬细胞在感染部位聚集，并激活中性粒细胞产生自由基 Nguyen et al 9发现一氧化氮 (NO)能引起抑癌基因发生 CT 突变，而 Hp 脂多糖和细胞因子能刺激 NO 的产生， Hp 阳性者胃粘膜 NO 合成酶显著升高 NO 在 O2 存在时迅速降解产生大量氮氧化物，它具有亚硝基化作用另外 NO能与 O2-作用产生过氧亚硝酸根离子，能进一步降解产生OH-且 Hp 感染后胃内抗坏血酸浓度显著降低，使之对自由基的清除能力下降 10以上作用导致胃液中自由基浓度及活性 在 Hp 感染阳性者比阴性者显著升高，更易导致粘膜损伤引起 DNA 突变 . 3 亚硝酸盐和亚硝基化合物的增加 5 / 11 已知亚硝酸盐和亚硝基化合物能诱导胃癌的产生 Gershoff 11证实胃内高抗坏血酸能阻止胃癌的产生，可能与其灭活自由基、清除亚硝酸盐及亚硝基化合物及其抑制肿瘤 DNA、 RNA、蛋白质的合成有关抗坏血酸是维生素 C的还原形式，能被胃粘膜主动由血分泌入胃，使胃液中的浓度远高于血浆浓度 Banerje 10证实血浆抗坏血酸浓度在 Hp 阳性患者为 0.4g/mL 4.7g/mL ， Hp 阴性患者 为0.6g/mL 24g/mL ，无显著性差别胃液抗坏血酸浓度在 Hp 阳性患者为 0g/mL 28.8g/mL ，而在 Hp 阴性者为5.6g/mL 155.4g/mL ，差异有显著性意义 (P 0.0005) Hp 感染后胃液中抗坏血酸浓度显著低于对照组，平均下降 83.3%，可能是由于： 细菌释放的胞质毒素损伤胃粘膜的抗坏血酸分泌机制； Hp 感染引起的胃窦炎症可引起其分泌减少； 多形核白细胞产物亦可能损伤抗坏血酸的分泌或增加胃窦粘膜抗坏血酸的降解和消耗； 抗坏血酸本身在清除自由基、亚硝基化合物过程中被消耗 10， 12以上作用使胃液中抗坏血酸浓度显著下降，使其对亚硝酸盐及亚硝基化合物的清除减少，因为胃内抗坏血酸能抑制硝酸盐 亚硝酸盐 亚硝基化合物的形成过程此外， Hp 感染后NO 增加， NO 与 O2 作用产生的氮氧化物具有转化亚硝酸盐形成亚硝基化合物的能力， Hp 感染后所致的低胃酸导致细菌过度生长，产硝酸盐细菌可转化硝酸盐为亚硝酸盐由于上述6 / 11 作用，胃内亚硝酸盐及亚硝基化合物的集聚最终诱导癌变的发生 . 4 上皮细胞过度增殖 Fan 13通过流式细胞仪及 MTT 法发现 Hp 及 Hp 激活的淋巴细胞上清液 (富含炎症递质 )能显著增加胃上皮细胞的增殖在 Hp 感染者已发现一种最新的细胞增生相关基因 -pag，它介导胃粘膜上皮细胞的过度增生 . 已证实胃粘膜上皮细胞增殖仅在 Hp 相关慢性胃炎患者中增加，而在无 Hp 感染的慢性胃炎患者中不增加，即单独的慢性炎症与胃上皮细胞更新无关，上皮细胞更新加速必须有 Hp 感染 Hp 感染后所致的炎症免疫反应产生的细胞因子与细胞相互作用，促进细胞增生，细胞增生加速亦可能是细胞损伤的一种代偿反应，与生长因子活性及数量成正比 . 细胞因子是促进细胞分化、增殖的重要调节因子，在维持上 皮细胞完整性方面发挥重要作用 14，胃癌患者转化生长因子 (transforming growth factor-a， TGF-a)过量表 达 目 前 认 为 表 皮 生 长 因 子 /表 皮 生 长 因 子 受 体7 / 11 (epidermal growth factor/epidermal growth factor receptor， EGF/EGFR)的共同表达与肿瘤的进展和不良预后有关 Hp 感染后通过淋巴细胞释放细胞因子引起生长调节肽如 TGF- 、 EGF 表达增加，亦可因胃粘膜微环境的改变导致胃炎及化生上皮细胞过量表达 TGF- 生长因子是信号传递的组成部分，它具有许多生物活性，如对细胞增生、分化、凋亡、转化的控制，且具有丝裂原作用 Hp 感染后 c-met 激活，其编码的 HGFR 表达增加，激活基质细胞产生 HGF，并特异性地结合参与肿瘤的进展 Takahashi 5证实 HGF 是促进胃上皮细胞增生的最强内源性刺激因子生长因子受体在增生区高度表达，可能是 Hp 感染后的高促胃液素血症引起的增生反应 . 5 人端粒 RNA(hTR)表达及端粒酶活性增加 端粒 RNA 组成染色体臂的末端，端粒被认为是细胞寿命的生物标志，它能被端粒酶合成以维持端粒的长度 端粒酶对端粒的保护作用是延长细胞寿命的一个 特征，而细胞寿命的延长与癌症发生紧密相关 Kuniyasu 15报道 88%的胃癌细胞表达端粒酶活性，其中 81%的活性水平较高，而对照组仅 35%低水平表达端粒酶活性，且他们皆为肠化生患者已证实 Hp 感染的程度与 hTR 和端粒酶活性一致端粒8 / 11 酶活化在早期胃癌形成中起重要作用 hTR 是由前临界细胞产生而非肿瘤细胞产生， hTR 的表达在癌前病变及肿瘤早期表达增加，而端粒酶活性仅在肿瘤晚期增加 Hp 所致的慢性炎症和再生过程可能通过影响干细胞而刺激 hTR 的表达增加，从而增加非 癌变胃粘膜端粒酶活性因此非癌症粘膜中hTR 的过量表达可能反映胃癌癌变过程多步中的早期阶段 . 参考文献 1 郝莹 Ras 基因突变与胃癌及癌前病变关系的探讨 Chin J Dig， 1996;16:(Suppl)72-75 2 Tahara E Molecular biological observation on gastric cancer Semin Oncol， 1996;123:307-315 3 郭飞幽门螺杆菌感染者胃粘膜癌前病变与 c-met原癌基 因蛋白表达的关系 Natl Med J China， 1998;78:488 4 张锦坤胃幽门螺杆菌与胃癌发病机制关系的分子9 / 11 生物学研究临床消化病杂志， 1998； 78： 488 5 Takahashi M Hepatocyte growth factor is the most potent endogeneous stimulant of rabbit gastric epithelial cell proliferation and migration in primary culture J Clin Invest， 1995;95:1994-XX 6 高华幽门螺杆菌相关性疾病抑癌基因 p16 表达的研究 Chin J Dig， 1997;17:2442 7 Cerutti PA Oxy-radical and cancer Lancet，1994;344:862-863 8 Sarosiel J， Sumany A， Slomiany BL Evidence for weaking of gastric mucous integreity by Campylobacter pylori Scan J Gastroenterol， 1988;23:585-590 9 Nguyen T， Bruson D， Cresspi CL， Penman BW DNA damage and mutation in human cells exposed to nitric oxide in vitro Proc Natl Acad Sci USA ，1992;89:3030-3034 10 / 11 10 Banerje S Effect of Helicobacter pylori and its eradication on gastric juice ascorb ic acid Gut，1994;35:317-322 11 Gershoff SN Vitamin C(ascorbic acid): new role， new requirements Nutr Rev， 1993;51:313-326 12 Rothbone B Ascorbic acid: a factor concentrated in human gastric juice Clin Sci ，1989;76:237-241 13 Fan XG Helicobacter pylori increases proliferation of gastric epithelial cells Gut ，19