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总论篇- -1.幽门螺杆菌研究进展- -幽门螺杆菌及其感染(4)

时间:2006-07-01 21:57来源:大众医药网 作者:admin 阅读:

  ①尿素酶基因:1988年Labigne用穿梭载体(shurttle vecter)Pill500把Hp对应于尿素酶基因的DNA片段克隆出来,在大肠杆菌和空肠弯曲菌之间复制和转移获得了成功。但是它并不能在大肠杆菌中表达尿素酶活性,只有在接合于空肠弯曲菌时才能暂时地生物合成尿素酶。重组的粘尾质粒(recombinant cosmid)piLL585,具有33.2kb。它经过再克隆成8.1kb片段piLL590后才能把尿素酶的表型特征转输给空肠弯曲菌的受体株。此后,经过反复不断再克隆删除了不必要的部分后,尿素酶的基因最后定位在DNA的4.2kb区段内。用双脱氧法(dideoxy)测序,发现有四个开放读框(open reading frame),分别编码四个预知分子量的多肽。它们分别是26000(ureA)、61600(ureB)、49200(ureC)和15000(ureD)。ureA和ureB编码的多肽与尿素酶结构的两个亚单位是相当的。它们与奇异变形杆菌尿素酶二个亚单位和刀豆尿素酶独一无二的亚单位高度同源。符合率分别是56%和55.5%。虽然ureD编码的多肽,与膜穿透蛋白质功能有关。但是对这一多肽与ureC编码的多肽均未明确其作用。从DNA序列图谱上看,表明这些多肽对把尿素酶活性转移给空肠弯曲菌受体是必需的。

  ②细胞毒素相关基因CagA和空泡毒素VacA:自从发现Hp高分子量抗原与消化性溃疡病有关后,引起了人们对它的基因的兴趣。Tumuru等用λZapII构建了Hp84-183的随机染色体片段文库。在大肠杆菌YLi-Blue的多个文库中用Hp感染者经过吸收的血清筛选。结果分离纯化出一个3.5kb插入片段的克隆。这一插入片段的再克隆能表达出一种Hp的重组蛋白质。它的分子量接近96kD,且能被人的血清所识别。得自Hp感染者和能识别天然的120~128kd Hp抗原的血清,它们识别重组的96kD PMC3蛋白质的能力明显地大于不能识别天然的Hp抗原的血清。所有19株Hp产生的120kD~128kD抗原均能与PMC3产生斑点杂交。没有一个不产生同一抗原的得到同一结果。(P<0.001)。因为15个产生空泡毒素的Hp临床分离株均与PMC3产生杂交。Tumuru等称这一基因为细胞毒素相关基因(cytotoxin-associated gene,CagA)。PMC3的序列分析证实有一个含859个氨基酸的开放读框,没有终端子。另外用人血清筛选λgtII文库还显示出一个能产生噬菌斑的0.6kb插入片段,其序列与PMC3下游序列吻合。为了克隆出全长度的基因,他们用0.6kb片段为探针从λZapII基因库中分离出一个含2.7kb插入片段的克隆。这一插入片段pYB2的核苷酸序列显示为785bp,与pMC3下游区域的序列恰好重叠。CagA全核苷酸序列的翻译揭示有一个产生分子量达131.517kD的1181个氨基酸组成的蛋白质的开放读框。这些结果与先前报道过的蛋白质序列没有明显的同源性。这些发现表明Hp高分子量抗原的克隆和特征可能与Hp的毒力和空泡毒素的产生有关。

  至于Hp的空泡毒素,Telford根据已知Hp空泡毒素23个氨基酸组成,取其分别对应于最初和末了6个氨基酸组成的单核苷酸序列作PCR反应。并以PCR产物作探针探查Hp全菌DNA用HindIII酶切的文库,并克隆入其本质粒载体(bluescript plasmid vector),分离到含有~3kb插入片段的克隆。随后从用EcoRI酶切的文库分离出的7kb插入片段,也覆盖HindIII克隆的120bp区段。这两个片段均含有完整的基因。此基因含有唯一的较长的开放读框,能编码1296个氨基酸,分子量为139.7kD的蛋白质。由起动子,核糖体结合部位,终端子组成。最前面的33个氨基酸似乎是细菌信号肽,提示蛋白质是藉分泌决定机制(Sec-dependent mechanism)输出的。从34~56序位是与纯化的NH2-终端编序决定的23个氨基酸是一致的。然后,他们又用基因的不同区段在大肠杆菌中表达,产生了五种融合蛋白。并用免疫印迹法最后证实94kD的融合蛋白与前述的空泡推测基因相对应。

  2.3.2 菌株标识

  有人曾经企图对Hp进行生物学分型,但是没有获得明显的成功。尽管对蛋白质的SDS-PAGE及对全菌DNA的指纹分析会显示菌株之间的微细差异,但似乎并不实用。因为菌株与菌株之间的差异太微细、太多,难于识别。近年来在PCR反应发展的基础上出现了RAPD(Random amplified polymorphic DNA)和RFLP(Restriction fragment length polymorphism)两种识别Hp不同种株的技术,这将为Hp的流行病学调查提供一些有效的方法。

  3 Hp的致病与免疫性

  Hp感染几乎总是与炎症反应同时并存。但是消化性溃疡与胃癌只在一小部分Hp感染者中发生。尽管国内外对Hp感染的致病机制已从临床资料及体外试验中作了大量资料积累。对它的致病机制也有了一些初步解释。但是仍然很少经过合适的动物模型的验证。因此它的确切致病机制现在仍然知道得不是很多。至于它的免疫性更是如此。

  3.1 Hp的致病性

  下面就胃十二指肠几个与Hp感染有关的主要疾病的发生学说作一些介绍。

  3.1.1 胃炎的发生学说

  正常情况下,胃壁有一系列完善的自我保护机制(胃酸、蛋白酶的分泌功能,不溶性与可溶性粘液层的保护作用,有规律的运动……等),能抵御经口而入的千百种微生物的侵袭。自从在胃粘膜上皮细胞表面发现了Hp以后,才认识到Hp几乎是能够突破这一天然屏障的唯一元凶。尽管也有报道另一种人胃螺菌(Gastrospirilum hominis,Gh,现又有人称之为Helicobacter heilmanii)亦能在人胃壁上定居,但其阳性检出率所占比例平均一般仅及Hp的1%以下。Goodwin 把Hp对胃粘膜屏障在破坏作用比喻作对“屋顶”的破坏给屋内造成灾难那样的后果,故称为“屋漏”学说。目前对Hp感染的研究能归入这一学说的资料最多(见表3)。主要包括①使Hp穿透粘液层在胃上皮细胞表面定居的因素;②对胃上皮细胞等起破坏作用的毒素因子;③各种炎症细胞及炎症介质;④免疫反应物质等。这些因素构成Hp感染的基本病理变化,即各种类型的急、慢性胃炎。其中近年来得到最重要关注的是空泡毒素VacA、细胞毒素相关蛋白质CagA,和尿素酶等的作用及其分子生物学研究(见前述)。

表3 Hp可能的致病因子及炎症反应

  致病因子 可能的作用
定居及毒性因子 螺旋形菌体结构 有利通过胃粘液层
  鞭毛 加速穿透粘液层
  粘液素酶 降解糖蛋白、有利Hp穿透粘液层
  尿素酶 降糖尿素,既有利Hp生存,又对上皮细胞有毒
  粘附素 使Hp定居胃上皮细胞表面
  蛋白酶 降解粘液层,破坏上皮细胞膜
  脂酶和磷脂酶A 消化粘液层,破坏上皮细胞膜
  过氧化氢酶 在胃粘膜上起抗氧化作用,保护Hp自身
  空泡毒素VacA 破坏上皮细胞,使胞内物质溢出
  CagA蛋白质 作用未明
  胃酸分泌物抑制因子 有利急性炎症发生
  脂多糖 能抑制上皮细胞膜基质的合成
炎症反应 粘液层完整性破坏  
  中性粒细胞的激活  
  单核细胞与巨噬细胞的激活  
  白三烯B4(ITB4)的继发性增加,增强炎症  
  白细胞移动抑制因子的作用  
  磷脂酶的降解物的趋化和改变细胞膜通透性的作用  
  血小板激活因子促进局部粘膜的损坏  
  65kD热休克蛋白与胃窦上皮有交叉抗原作用  
  浆细胞分泌的IgA激活酸性粒细胞降解破坏粘膜固有层  
  碱性粒细胞释放组织胺,与IgE结合释放血管活性因子  

  3.1.2 消化性溃疡的发生学说

  Hp感染明显地增加了发生十二指肠和胃溃疡的危险性。大约1/6Hp感染者可能发生消化性溃疡病。治疗Hp感染可加速溃疡的愈合和大大降低溃疡的复发率。不用抑酸剂,单用抗Hp药物治疗,表明也能有效地治愈胃和十二指肠溃疡。Hp感染已经与一些引起溃疡病的原因找到了联系。例如:胃酸增加、十二指肠胃化生、粘膜屏障性质的改变、胃窦粘膜产生炎症代谢产物等。这些患者中的发现已在动物实验中得到初步证明。实际上消化性溃疡涉及几个复杂的相互作用的机制。如细菌的毒力因素(VacA和CagA等),宿主的反应性(例:如易感性的遗传、十二指肠上皮的胃化生、粘膜屏障和炎症的相互作用、泌酸反应、神经调节作用)和环境因素(例如饮食、获得感染的年龄)的综合作用导致溃疡的最后结果。过去临床上对溃疡的发生有一句谚语,叫“no acid,no ulcer”。现在,从现代理论来看,“no Hp,no ulcer”应得到更多地强调。

  3.1.3 胃癌的发生学说

  胃癌是世界上肿瘤中仅次于肺癌的死亡原因。美国胃癌于1930年占肿瘤死亡原因首位。到现在已下降到较低水平(1985年为第9-10位)这一发生率的显著下降有利于研究这一疾病的致病机制.事实上,作为结果,胃癌可被认为在人类恶性病变中了解最清楚的。自从发现了Hp以后,对胃癌的发生提出了一些新的看法。

  从早期描述的流行病学和临床资料研究的结合,肠型胃癌的学说早已形成。当时认为环境因素导致胃刺激,引起浅表性和萎缩性胃炎。低胃酸症,接着发生细菌过量生长,使亚硝酸盐转化成N-硝基胺(N-nitrosamines),引起组织异化,最后发生肿瘤。维生素C和β-胡萝卜素藉着它的抗硝基胺作用和抗氧化物作用会防止疾病的后期发展。这一得到广泛支持的学说是很有力的,但不能解释所有问题。自从清楚Hp感染是慢性胃炎主要原因,且在未治疗条件下几乎可以持续终生,引起了人们对胃癌形成学说的修正。从近年来对Hp感染的大量研究中提出了许多Hp致胃癌的可能机制:①细菌的代谢产物直接转化粘膜;②类同于病毒的致病机制,Hp DNA的某些片段转移入宿主细胞,引起转化;③Hp引起炎症反应,其本身具有基因毒性作用。在这些机制中,后者似乎与最广泛的资料是一致的。

(责任编辑:泉水)
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