細胞外囊泡在幽門螺桿菌感染中的研究進展

朱星成 劉容源 黃本林 代嬌

作者單位：655000 云南曲靖，曲靖市第二人民醫院檢驗科（朱星成、黃本林）

655000 云南曲靖，曲靖市婦幼保健院（劉容源）

655000 云南曲靖，曲靖醫學高等?？茖W校（代嬌）

幽門螺桿菌（Helicobacter pylori，Hp）從人體胃黏膜中分離出后，一直備受關注。Hp 感染被定義為一種常見感染性疾病，影響全球約50%的人群［1］。Hp 的主要傳播途徑為經口傳播,尤其是被Hp 污染的食物。Hp 的感染率居高不下，同時還受到地區差異、人口的增長、衛生條件、經濟發展及抗菌藥物耐藥性等因素的影響而不同［2-3］。我國Hp 感染率為40%～90%［4］。Hp 感染可引起胃黏膜活動性炎癥、消化性潰瘍、黏膜相關淋巴組織淋巴瘤和胃癌等疾?。?］。Hp 感染被認為是我國胃癌發生發展的主要病因，是最重要以及可控的危險因素，根除Hp 是預防胃癌的有效措施，可有效降低胃癌發生風險［6］。

1 Hp 的生物學特性

Hp 感染因其毒力因子和促進炎癥反應而具有致癌作用，Hp 是細菌性致癌物，在感染初始階段釋放脲酶，尿素酶水解尿素產生二氧化碳和氨，中和酸性環境，通過脲酶活性調節Hp與巨噬細胞的相互作用，有利于自身生存，并產生黏附素附著于胃上皮細胞，Hp 也有免疫逃逸能力，可促進Hp 定植［7］。定植后可導致炎癥的發生和中性粒細胞浸潤出現［8］，Hp 釋放毒力因子，如細胞毒素相關基因CagA 蛋白和空泡毒素VacA 蛋白，導致宿主上皮細胞損傷，增加患胃癌的風險［9］。CagA 可激活多條信號通路（如PI3K/AKT［10］、Wnt/β-catenin［11］、MAPK/ERK），影響宿主細胞的信號通路改變。CagA 可激活核因子κB（nuclear factor-κB，NF-κB）依賴的炎癥信號通路，導致受感染的細胞釋放白細胞介素-8（interleukin-8，IL-8），引起中性粒細胞和巨噬細胞聚集，加速細胞因子、活性氧自由基（reactive oxygen species，ROS）、生長因子釋放，促進慢性炎癥和腫瘤的發生發展［12］?？张菁毎舅兀╲acuolating cytotoxin，VacA）含有p33和p55 蛋白亞基，在線粒體中，VacA 蛋白也能誘導線粒體膜電位的變化，釋放細胞色素C，誘導細胞凋亡，抑制B 細胞進行抗原遞呈，抑制巨噬細胞的吞噬作用［13］。VacA 除了具有細胞毒性外，VacA 還可抑制T 細胞的發育、活化和增殖，從而發揮免疫抑制的作用。胃部黏膜炎癥與Hp 感染的相互作用可能導致宿主細胞的基因組不穩定，DNA 甲基化異常，破環DNA 錯配修復機制，引起非編碼基因表達失調，影響正常細胞功能［14］。HP 在上皮細胞中的致癌作用直接歸因于上述毒力因子的毒性作用，和/或間接歸因于Hp 感染后產生的炎癥反應，以及環境和宿主因素有關。Hp 毒力因子參與疾病發生發展外，Hp 外囊泡的釋放也發揮著重要的作用，引入宿主細胞，從而改變細胞信號傳導途徑，損傷細胞功能，促進感染和調節免疫應答［15］。

2 細胞外囊泡（extracellular vesicle，EV）

EV 是一種由細胞內分泌到細胞外的膜囊泡，有研究表明，人類所有的細胞均能分泌EV，細菌、原生動物、真菌、植物也都能分泌EV［16-17］。EV 內含蛋白質、核酸和脂質，局部和遠處的細胞間通訊中具有重要作用，實現分子信號物質的交換，這些分子參與生理和發育過程、病原體感染、炎癥和癌癥等相關疾病進程［18］。EV 攜帶的CD9、CD63、CD81、CD82 分子及部分跨膜蛋白可用于對EV 的鑒定［19］。EV 攜帶miRNA、lncRNA、蛋白質等多種生物信號分子，能反映患者生理和病理狀態，可作為一種極具潛力的疾病早期診斷生物標志物。

3 EV 在病原體感染中的細胞間交互作用

EV 能夠調節宿主與病原體的相互作用，參與病原體感染、炎癥性疾病和腫瘤等多種疾病的病理過程。隨著病原體感染，宿主源性EV 中攜帶著的蛋白質、核酸、脂質等活性成分發生改變，同時，病原體源性EV 也可攜帶病原體相關抗原，從而激活宿主發生免疫反應。受病原體感染的宿主源性EV通過特定的蛋白質和核酸在細胞間的交互作用中具有重要功能，與病原體的毒力、侵襲、膜融合、生物膜產生、噬菌體感染、DNA 水平轉移、耐藥性產生及耐藥基因擴散等密切相關［20］。EV 通過內吞作用內化或與細胞膜融合的方式與受體細胞上的受體結合，從而發揮誘導宿主細胞凋亡、轉運毒力因子等作用，促進炎癥反應，導致疾病發展［21］。除了病原體源性EV 的局部細胞間交互作用，越來越多的研究表明，來自宿主微生物群（如動態腸道微生物群）的EV 也可以進入體循環，起到微生物-宿主細胞通信介質的作用［22-23］。

3 EV 在Hp 感染中的作用

Hp 感染可誘導產生EV，包括宿主細胞源性EV 和病原體源性EV 均攜帶生物活性分子，如微小RNA（micro RNA，miRNA）、蛋白質、脂質、核酸，在細胞間傳遞并輸送到周圍細胞和其他組織，有助于調節Hp 與宿主細胞的交互作用，激活和調節宿主的免疫系統和細胞信號通路，參與多種疾病的病理生理過程。

Hp 感染的宿主細胞釋放出EV，稱為Hp 感染宿主源性外囊泡［24］。Hp 感染后，宿主細胞的外囊泡的數量、內容物及生物學效應會有所變化，改變細胞信號通路，損傷細胞功能，調節免疫反應［15］。有研究表明，Hp 感染患者血清中能分離出EV 中的CagA 毒力因子，影響受感染細胞的多種細胞內信號傳導途徑［25］。EV 介導的幽門螺桿菌感染和未感染的胃上皮細胞間發生通訊，被感染的胃上皮細胞釋放EV 調節免疫細胞反應，促進局部胃癌發生發展。同時，這些EV 也可進入血液和其他組織，引起胃外疾病的發生。Hp 感染的宿主細胞釋放出EV攜帶miR-155 被巨噬細胞攝取內化后，調節巨噬細胞中相關蛋白〔如腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、IL-6、IL-23、CD40、CD63、CD81〕的表達上調［26］。Hp 感染的胃黏膜細胞源性EV miR-25升高，靶向Kruppel樣轉錄因子2（Kruppel-like transcription factor 2，KLF2）調節NF-κB 信號通路，導致IL-6、單核細胞趨化蛋白1（monocyte chemotactic protein-1，MCP-1）、血管細胞黏附分子1（vascular cell adhesion molecule-1，VCAM-1）、細胞間黏附分子1（intercellular cell adhesion molecule-1，ICAM-1）表達增加，導致血管內皮細胞損傷［27］。Che 等［28］研究表明，Hp 感染宿主后，胃癌細胞釋放含有磷酸化的間充質上皮轉化因子、miR-155、miR-146a、let-7a，增加細胞因子IL-1α 和IL-6 的mRNA 水平，促進細胞增殖、遷移、侵襲和腫瘤生長。

Hp 分泌的細胞外囊泡，也稱為Hp 源性EV，保留了細菌的表面分子，如LPS，肽聚糖和外膜蛋白等［29］，Hp 源性EV 中也能分離出門螺桿菌毒力相關的蛋白質，如尿素酶亞基、CagA、VacA［30］、UreA［31］、過氧化氫酶［32］、BabA、黏附素，蛋白酶HtrA［33］等。存在于Hp 源性EV 的SabA 和BabA 促進對胃黏膜的黏附，有利于Hp 黏附及定植于人胃上皮細胞。Hp 毒力因子CagA、VacA、Urease、LPS、SabA、BabA等，可誘導上皮細胞的變化，包括生物膜的產生、膜融合、空泡化等，滲透到胃黏膜中，誘導炎癥并有潛在的促癌作用［34-35］。過氧化氫酶也是一種重要的毒力因子，通過消除免疫細胞產生的過氧化氫和次氯酸鹽以促進Hp 存活。值得注意的是，過氧化氫酶在Hp 源性EV 中的濃度比在幽門螺桿菌中高7 倍。因此，Hp 源性EV 具有更強大的抗氧化能力，防止免疫系統產生的氧化損傷［33］。Hp 源性EV 可促進Hp 生物膜的形成，從而提高Hp 的存活率以及有利于胃上皮細胞的感染。Hp 源性EV 的大小、蛋白質內容物的組成與Hp 的生長階段有關，Hp 早期分離的毒力因子多于后期［36-37］，Hp 源性EV 異質性大小影響細胞介導的內吞作用及發病機制的作用，大EV 所含蛋白質比小EV 多，如BabA、SabA 黏附素，Hp 源性EVs 隨著濃度的增高，使其毒性增大，并加速IL-8 釋放［38-39］。

綜上所述，Hp 自身分泌的EV 與Hp 感染-宿主細胞EV 的交互作用也值得進一步探討。循環中Hp 細胞外囊泡的研究并不多，主要是因為仍然很難區分Hp 感染宿主源性外囊泡和Hp 源性EV。隨著Hp 的EV 分離方法改進，血清蛋白VacA、GroEl、HcpC 和HP1564 陽性可用于提示持續的Hp 感染［40］，未來可作為一種重要的生物標志物分子，用于診斷Hp 感染及胃癌的早期篩查，以提高預防胃癌和胃癌患者的生存率。外泌體穩定性和抗降解能力良好，診斷效能較高［41］。宿主細胞源性EV 和病原體源性EV 共同作用并有助于胃癌的發生發展，通過Hp EV 的純化和檢測，有利于發現Hp 感染的生物標志物，在胃癌的診斷和預防中具有相當大的應用前景。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突