幽门螺杆菌感染免疫防治研究进展

现代诊断与治疗 2000年第2期第12卷 综述

作者：李弼民　朱萱　王崇文

单位：李弼民（江西医学院第一附属医院,江西南昌　330006）；朱萱（江西医学院第一附属医院,江西南昌　330006）；王崇文（江西医学院第一附属医院,江西南昌　330006）

关键词：幽门螺杆菌；流行病学；致病机理；动物模型；免疫；疫苗

　　摘　要：目前，对幽门螺杆菌(Hp)的研究取得了突破性的进展，Hp疫苗研 制的重要性不言而喻。本文就Hp的流行病学特点、致病机理、感染动物模型、免疫预防、Hp 疫苗的研制作一阐述。

　　分类号：R573.2　　　文献标识码：A

　　文章编号：1001-8174(2000)02- 0090-03

Research Progress on Immunological Prevention and Treatment of Hp Infec tion

LI Bi-min

　　（The First Affiliated Hospital of Jiangxi Medical C ollege,Nanchang 330006,China）

　　自Warren和Mashall于1983年从慢性活动性胃炎患者胃粘膜分离出幽门螺杆菌（Helicobacterpylori,Hp）以来^［1］，国内外对Hp与胃十二指肠疾病的相关性进行了大量研究，取得了突破性进展。现已确认Hp是慢性胃炎的致病菌，消化性溃疡的重要致病因子，它与胃粘膜相关淋巴组织性（MALT）淋巴瘤关系密切，与胃癌的关系也受到广泛的关注^［2］。

　　1　Hp流行病学特点

　　通过流行病学调查证实，Hp是一种全球性的流行病原菌，世界上超过半数的人感染Hp，其流行随年龄的增长呈上升趋势。在发达国家，儿童Hp感染率为5％～15％，成人最高稳定在50％左右；而在发展中国家，80％～90％的成年人感染该菌，儿童感染Hp的比例也高^［1］。Hp的传播途径，在发达国家是口-口传播可能性大，而在发展中国家则粪-口传播占主导地位。Hp进入人体后，定居在胃粘膜表层，可长达数十年，甚至有些人终生携带该菌^［2］。

　　2　致病机理

　　国内外最新研究认为，Hp的致病主要由几大因素决定。⑴定植因子：包括动力、尿素酶、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、热休克蛋白、P型ATP酶、细菌粘附素等；⑵炎症因子：包括白介素-8、中性粒细胞粘附因子、血小板激活因子、脂蛋白、尿素酶、磷脂酶、粘蛋白酶、细胞空泡毒素、活性氧族，诱导一氧化氮合成酶等；⑶免疫机制：包括局部及全身体液免疫与细胞免疫。目前人们研究最多的也最清楚的是Hp的空泡毒素和尿素酶。空泡毒素存在于细胞的外壁，可使胃粘膜细胞大量空泡变性，在炎症→癌前期病变→胃癌的发展过程中，空泡毒素起着非常重要的作用；尿素酶水解尿素产氨和二氧化碳，氨能使胃内pH改变，氢离子回渗，造成粘膜的破坏，氨还能吸引中性白细胞，导致炎症反应，另外氨与α-酮戊二酸结合形成谷氨酰胺，阻断三羧酸循环，造成细胞的直接毒害。近年来，Hp感染引起的免疫反应已成为研究中的一个热点。Hp感染时，感染者抗原特异性IFN-γ的产生减少，而产生CD8标志物的T细胞却出现过度增生；感染者在宿主免疫反应中所呈现的细胞因子类型为一种典型的缺陷性Th1反应,从而导致Hp感染后的迁延不愈；Hp感染后淋巴细胞和浆细胞可以分泌IgG和IgM，而这种相关性局部及全身免疫反应对胃粘膜细胞具有损伤性^{［1，3，4］}。

　　3　动物模型

　　要进行幽门螺杆菌免疫防治的研究，首先必须建立合适的动物模型^［5］。自1989年Eaton等建立第一个悉生乳猪Hp感染模型以来，人们建立了一系列Hp感染模型，包括Karita的裸鼠或无胸腺小鼠模型，陈晶晶的Wistar大鼠模型，另外，还有小猎犬，日本猴等模型^［6～8］。但这些模型的最大缺陷是实验感染动物难，因而无法推广应用。由于Hp感染动物模型难以建立，相当一部分研究往往采用非Hp的螺杆菌属细菌来代替，应用最多的是猫胃螺杆菌(Helicobacterfelis简称Hf）。利用该细菌，人们成功建立了Hf小鼠模型。国内陈旻湖、胡品津于1995年率先利用猫胃螺杆菌小鼠模型开展了疫苗的预防研究，取得了满意的效果^［9］。但Hfelis和人的Hp生物学特性有所不同,如Hp含Cag?A基因和Vac?A基因，而Hfelis则不含以上两个基因。因此，建立Hp感染的动物模型能更好地研究和开发Hp疫苗及阐明Hp的致病作用。1995年，Marchetti等^［10］建立一个模拟人胃Hp感染的SPF小鼠和普通小鼠模型，观察到Ⅰ型Hp感染小鼠后引起小鼠胃部产生类似于人类的病变过程；1997年Lee、ORourke用悉尼菌株（Sydneystrainl,SS1）建立了标准Hp小鼠模型，并观察了其致胃病的较为详细过程。由SS1感染的小鼠模型逐渐在世界各地推广应用^［11］,1998年曾志荣等在国内首次成功地建立了幽门螺杆菌长期感染小鼠模型。该模型最大优点在于所研究的细菌本身就是人类致病菌,且具有高侵袭力和较好的适应性^［12］。有了这一动物模型，就能对Hp致病性、药物根除Hp疗效、Hp疫苗的抗原筛选和治疗性免疫等方面进行深入的研究，此为迄今较为理想的动物模型。

　　4　免疫预防和Hp疫苗

　　Hp感染可引起明显的免疫反应，如在感染者血清中检测到高浓度的抗Hp抗体，但是这种免疫不足以清除胃粘膜表面的Hp，Hp感染常呈现慢性状态，这主要因为自然感染Hp后，引起Th1细胞活化，使MHC-Ⅱ类分子在上皮细胞表达，MHC-Ⅱ类分子表达增强可诱导免疫耐受，而不起免疫防御作用，因此，机体对自然感染免疫应答的无效性，使免疫预防Hp感染可靠性受到怀疑。1992年Czinn和Nedrud利用Hp的粗制抗原加上粘膜免疫佐剂霍乱毒素，经口服途径免疫小鼠和雪貂，可诱导动物局部粘膜产生高浓度的IgA反应^［13］。陈旻湖，Lee等同年也发现经口服Hp粗制抗原加上粘膜免疫佐剂霍乱毒素免疫过的无菌小鼠能100%免受猫胃螺杆菌（Hf）攻击^［14］。从此，Hp疫苗逐渐成为研究热点。

　　起初，人们使用超声粉碎Hf、Hp粗制抗原作疫苗，但存在因交叉反应引起一系列不良反应的可能性，因而用作疫苗的抗原理论上来说应该经过纯化才更科学，只有纯化的抗原才不会参与自然感染中出现的自身反应性应答。1993年Corthesy-Theulas等开始用纯化的Hp尿素酶经口免疫小鼠，可使小鼠免于Hp感染；同年，Blanchard等分析了Czinn等人用于预防Hf感染的疫苗有效成分就是尿素酶，1996年Dore-Davin和Corthesy-Theulaz等又报道基因重组尿素酶亚单位B加上霍乱毒素作为佐剂，与尿素酶同样能保护小鼠抵抗Hf感染。进一步的研究表明，Hp尿素酶由尿素酶基因编码，其中Ure?A和Ure?B两个基因分别编码A、B两个结构亚单位。其中B亚单位是尿素酶免疫原性的活性部分，而亚单位A的作用很弱。在Hp疫苗研究过程中，尿素酶是第一个被确认为具有保护性的抗原，以后人们陆续发现，热休克蛋白A和B，细胞毒素相关基因蛋白（Cag?A）及空泡毒素蛋白（Vac?A）等抗原均具有免疫原性，如1998年DelGiudice等用Vac?A和Cag?A作疫苗预防及治疗Hp感染的小鼠，均获得与尿素酶相同的效果，因而，它们都可能成为疫苗的候选者^［15］。

　　口服疫苗产生局部粘膜免疫，其中主要的效应物是分泌型IgA（SIgA）。实验证实，单独口服尿素酶而不加任何佐剂，不能保护动物免受Hf、Hp感染或根除已有的感染。这是因为没有佐剂时，经非肠道或经口接种重组尿素酶，动物只产生IgG及少量IgA，不产生SIgA，缺乏SIgA则粘膜表面的微生物不能被吞噬或凝集。只有当疫苗与一种粘膜佐剂一起接种时才具有显著的抗螺杆菌感染的能力。佐剂的选择就成了幽门螺杆菌免疫治疗的另一个问题。动物实验中使用的霍乱毒素是最有效的粘膜免疫佐剂，它由A、B两个亚单元组成，其中亚单元B通过摄取，传递抗原起着佐剂的作用。对Hp免疫学的研究，国内外科研人员大都利用霍乱毒素作为免疫佐剂，效果很好，如Goto等1999年报道用SS1超声粉碎抗原加霍乱毒素免疫小鼠，观察到小鼠的Hp定植减少90％～100％，且唾液及其他分泌物中抗HpIgA抗体，血液IL-4、IFN-γ明显升高^{［14，16，17］}。此外，大肠杆菌不耐热肠毒素（LT）及难辨菌毒素A、灭毒的沙门氏菌株等也是可供选择的佐剂。1999年Lee等用重组尿素酶加上大肠杆菌不耐热毒素（LT）口服免疫恒河猴，可以使动物在近2年的时间内免于幽门螺杆菌感染^［16］。

　　5　Hp疫苗的免疫治疗

　　在进行免疫预防研究的同时，人们发现Hp疫苗具有治疗作用。1994年Doidge等利用Hp粗制抗原加佐剂霍乱毒素治疗已感染了Hfelis的小鼠,2个月后发现90％的动物胃内Hf被清除；同年，Michetti的研究小组也发现用基因重组尿素酶（rUre）与羟磷灰石结合，加上免疫佐剂霍乱毒素治疗已感染动物，结果48％的动物清除了感染，而对照组则无变化，显示了免疫治疗Hp感染引起相关疾病的可行性。他们的实验研究具有重要意义，开创了免疫治疗幽门螺杆菌感染的先河。此后，Corthesy-Theulaz,NadinePorta又报道免疫治疗不但完全根除小鼠胃内的H.felis，并治愈胃炎，而且使小鼠获得持久抵抗H.felis感染的免疫力。1998年陈旻湖等分别用尿素酶、Hp超声粉碎抗原加霍乱毒素治疗已感染Hp的小鼠,发现Hp根除率各为63.6%和44.4%。同年Dubois等用重组尿素酶加上佐剂LT口服免疫已感染Hp的恒河猴,大多数动物胃内Hp得到根除且胃炎明显好转；Duarte、BumannDthe1999年报道利用重组尿素酶加上灭毒的沙门氏菌作为佐剂治疗小鼠Hp相关性疾病,动物感染的Hp被根除^{［17，18］}。

　　1998年Pierre、Saldinger等从分子学方面对口服免疫防治作用进行深入研究后表明，胃部有人体最大的粘膜相关淋巴组织，同肠道淋巴组织一样，属于粘膜免疫系统。口服免疫制剂可激发粘膜免疫，诱导Th₂?CD⁺₄T淋巴细胞产生细胞免疫应答，通过局部IgA和IgG刺激，清除胃腔内的幽门螺杆菌。1999年疫苗的Hp治疗作用研究又有了新的进展，Michetti等用尿素酶加LT对Hp感染的志愿者进行了免疫治疗，并获得了如下结果：(1)疫苗未能治愈感染，但可减少菌量；(2)LT作为佐剂可加强尿素酶的免疫原性，但有严重副作用如腹泻；(3)对胃组织的炎症无影响^［19］。他们的研究结果对今后的Hp疫苗研制有重要的提示：(1)单一抗原免疫只能使菌量减少而不能根除细菌，为了确保免疫效果需要包括尿素酶在内的2～3种有效抗原联用；(2)免疫后观察随访的时间应延长，以更好地了解各项免疫指标的变化，细菌的根除情况及炎症变化；(3）对Hp疫苗诱导保护作用的机制目前尚未完全明了，体液免疫和细胞免疫均可能参与其中，在人体的研究中对这两方面的指标如特异性抗Hp抗体和免疫细胞、免疫因子等都应进行评价；(4）由于CT和LT的毒性及副作用，必须寻找对人类无毒的免疫佐剂，开发不需要佐剂的免疫方法；(5）通过活载体来表达抗原或开发DNA疫苗，将疫苗和其他药物合用，达到治疗感染并预防再感染的目的；(6）人体口服疫苗并不会加重胃部炎症，如延长免疫后的观察时间，可以预期炎症将会减轻；(7）探索不同的免疫途径如经鼻和经直肠给药等。

　　6　结语

　　由于根除Hp的抗菌疗法尚局限于活动性溃疡病人，以致幽门螺杆菌感染率在许多国家仍居高不下。成功地推出一种既有治疗作用又有预防效能的疫苗无疑可使所有幽门螺杆菌感染者都能接受治疗，从而使人们彻底摆脱Hp感染，Hp疫苗研制的重要性不言而喻。目前，Hp疫苗在实验动物中的预防及治疗较为成功，但人类第一阶段的临床研究结果并不理想，因此，有效抗原的精选和联用、替代性佐剂的筛选及疫苗的保护机制等，都有待进一步研究。

徐采朴教授　审

　　作者简介：李弼民（1969-）,男,湖南衡阳人,江西医学院第一附属医院讲师,主治医生,硕士研究生,从事幽门螺杆菌免疫防治的研究。

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收稿日期：1999-11-05