幽門螺桿菌感染對細胞自噬影響的研究進展

白露艷，馬嵐青

(昆明醫科大學第一附屬醫院，昆明650032)

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幽門螺桿菌感染對細胞自噬影響的研究進展

白露艷，馬嵐青

(昆明醫科大學第一附屬醫院，昆明650032)

幽門螺桿菌(Hp)是一種廣泛定植于人胃黏膜的革蘭陰性菌，它與慢性胃炎、消化性潰瘍、胃癌的發生密切相關。自噬是真核生物進化過程中的高度保守過程，可清除細胞內的病原微生物，對維持機體內壞境起重要作用。近年研究發現，Hp能夠入侵胃上皮細胞和某些免疫細胞，誘導自噬的發生，并可在自噬體中復制后被清除。 Hp介導自噬的分子機制錯綜復雜，目前認為Hp介導自噬與活性氧、細胞外信號調節激酶、未折疊蛋白反應、低密度脂蛋白受體相關蛋1、PI3K/Akt信號通路有關。

幽門螺桿菌；自噬；空泡毒素A ；細胞毒素相關蛋白A；活性氧；未折疊蛋白反應

幽門螺桿菌(Hp)是廣泛定植于胃黏膜的革蘭陰性菌，目前已知其與慢性胃炎、胃和十二指腸潰瘍、胃黏膜相關的淋巴樣組織淋巴瘤和胃癌的發生密切相關。 Hp可產生多種致病因子，如尿素酶、空泡毒素(VacA)以及細胞毒素相關蛋白(CagA)、脂多糖(LPS)，這些毒力因子參與了疾病的發生、發展。Hp感染對人類的健康造成了巨大威脅，三聯、四聯療法是國內外推薦的一線治療方法，但隨著Hp對常用抗生素耐藥率的增加導致其根除率日益下降。自噬是真核生物進化過程中的高度保守過程，是機體抵抗外來刺激的保護機制。近期有研究表明，Hp可誘導自噬從而保護機體免受毒素損害。本文對Hp如何介導自噬進行綜述，為Hp感染的防治提供新思路。

1　Hp與自噬的關系

當前一系列證據提示，Hp能夠在巨噬細胞、樹突細胞和胃上皮細胞中誘導自噬。Terebiznik等[1]首先報道，胃腺癌上皮細胞(AGS)被Hp60190菌株感染后誘發自噬，用Western blot檢測到細胞溶質自噬相關蛋白LC3-Ⅰ向LC3-Ⅱ轉化，熒光顯微鏡下觀察到GFP-LC3向自噬小體聚集；另一方面，Hp誘導的自噬可降解AGS內的VacA，抑制其對宿主細胞的損傷，這體現自噬可能是宿主細胞對抗Hp感染的一種自我保護機制。然而，Raju等[2]報道，AGS細胞孵育于VacA+Hp培養上清液24 h，會誘導產生缺乏降解底物的組織蛋白酶D的自噬小體；通過Western blot檢測到自噬降解底物p62表達增加，LC3Ⅰ向LC3Ⅱ轉化減少。提示自噬減弱，并且這些自噬小體成為Hp在細胞內存活和復制的庇護所，最終導致持續性炎癥和胃癌。以上均表明VacA的慢性作用可擾亂細胞的自噬降解過程。

Chu等[3]首次報道，自噬增強劑Rapamycin能夠增強Hp清除。該研究小組還發現，Hp將自噬體作為其生存復制的地方，但是這些自噬體與溶酶體結合后能夠降解自噬體內的細菌。Tang等[4]發現，慢性持續性Hp感染患者自噬比未感染人群低，進一步研究發現小分子RNA MIR30B在各種人胃上皮細胞系(包括AGS)和Hp感染胃黏膜組織中高表達，過表達的MIR30B可以抑制BECN1和ATG12的表達進而抑制自噬；其次，通過化學抑制自噬也證實能夠增加Hp胞內存活。

近期有研究[5]表明，唾液酸和兒茶素等藥物能夠對Hp所致胃部損傷起到潛在的保護作用,其機制可能與Hp感染的胃上皮細胞上調細胞生存相關的自噬和下調死亡相關的凋亡從而降低了炎性反應有關。

2　Hp介導自噬的分子機制

Hp介導自噬的分子機制錯綜復雜，目前認為Hp介導自噬與活性氧(ROS)、細胞外信號調節激酶(ERK)、未折疊蛋白反應(UPR)、低密度脂蛋白受體相關蛋1(LRP1)、PI3K/Akt信號通路有關。

2.1ROSROS是一類化學性質活潑、具有較高氧化活性的分子或離子的總稱,主要包括超氧陰離子(O2-)、過氧化氫(H2O2)、羥自由基(HO)、一氧化氮(NO) 等。有文獻報道，用VacA孵育胃黏膜上皮細胞，可導致細胞內ATP水平降低和ROS水平升高[6]。Calvino-Fernández等[7]發現，Hp感染后ROS升高，且ROS的量隨Hp感染量和感染時間升高。在壞死性小腸結腸炎疾病中，TNF-α可造成線粒體功能異常，進而導致內源性ROS水平升高，引起自噬[8]。Tsugawa等[9]發現，Hp感染胃黏膜上皮細胞后，m1型VacA與LPR1結合導致ROS聚集、谷胱甘肽水平降低進而使Akt磷酸化，活化的Akt通過泛素-蛋白酶體系統誘導鼠雙微基因2(MDM2)介導p53降解從而激活自噬，而自噬的激活使得CagA降解。Ishimoto等[10]研究表明，CagA在CD44v9表達陽性的腫瘤干細胞上得以蓄積，主要是由于CD44v9表達陽性細胞通過xCT介導胱氨酸吸收增加，進而促進谷胱甘肽的合成抑制自噬所致，表明CagA的聚集可能是Hp與胃癌之間的分子聯系。近期研究發現柳氮磺吡啶為xCT抑制劑，可抑制CagA在CD44v9表達陽性的腫瘤干細胞上聚集。有文獻[11]提出，ROS聚集可激活 p38有絲分裂原蛋白激酶(MAPK)信號通路進而激活凋亡和自噬。這些研究都提示了ROS與自噬密切相關。

2.2ERKERK是MAPK中的一員。有文獻[12]報道，某些抗腫瘤藥物引起肺小細胞肺癌A549細胞激活ERK1/2信號途徑進而激活自噬發生。Kim等[13]報道，Raf/MEK/ERK信號通路的激活通過上調LC3、SQSTM1 mRNA水平進而激活自噬。CagA通過Ⅳ型分泌系統進入宿主細胞后, 其C端的酪氨酸位點發生了酪氨酸磷酸化, 磷酸化的CagA可以特異地與SHp-2結合并激活其磷酸酶活性, 這種相互作用激活了多個信號級聯反應。Chen等[14]發現，烯醇化酶-α(ENO1)在感染了CagA+Hp的AGS中過表達，利用MAP激酶抑制劑U0126降低MEK1和MEK2的活性從而阻礙ERK1/2磷酸化，36 h后通過Western blot檢測到ENO1表達水平較空白對照組降低，這提示了CagA通過MEK/ERK通路介導ENO1過表達。近期有研究發現，ENO1沉默的細胞內自噬相關標志物LC3Ⅱ及ATG4B的表達水平增高，提示自噬被激活。以上為CagA與胃癌分子機制的研究提供了一個新的思路。

2.3內質網內質網是哺乳動物細胞內重要的膜性細胞器，缺氧、缺血再灌注、藥物、中毒、感染、營養物質缺乏等生理病理因素均可誘導內質網應激[15]。在內質網應激傳導通路中，最為重要的通路為UPR。Wang等[16]發現，UPR中PERK通路的轉錄活化因子4(ATF4)和C/EBP同源蛋白(CHOP)可以上調自噬相關基因微管相關蛋白1輕鏈3B(MAP1LC3B)和ATG12，可誘導自噬發生。有文獻[17]報道，抑制UPR 中的重要分子肌醇依賴酶1(IRE-1)可以顯著抑制自噬，X-盒結合蛋白1(XBP1)對細胞自噬也有重要影響[18]。Hp0175是Hp的一種肽基脯氨酰異構酶，屬于分泌型抗原。有學者發現，Hp0175可以在胃上皮細胞和單核細胞系中調節宿主細胞的信號通路和誘導細胞凋亡[19，20]。Halder 等[21]首先發現，Hp0175能夠上調自噬相關基因如MAP1LC3B、ULK1、ATG5和BECLIN1，通過蛋白印記檢測LC3-Ⅰ向LC3-Ⅱ轉化的量，發現敲除Hp0175的突變株感染AGS比野生株處理的細胞自噬減弱；用野生株與敲除了Hp0175的細菌分別處理細胞，發現野生株誘導UPR相關基因ATF4、CHOP、PERK的轉錄水平上調，敲除ATF4使得MAP1LC3B、ULK1、CHOP 和 ATG5表達減少，而敲除了CHOP使得ATG5表達減少，這提示了Hp0175在UPR介導的自噬中發揮了重要作用。

2.4LRP1LRP1是低密度脂蛋白受體家族的成員，它首先在內質網中被合成一個600 kD的單鏈前體，而后在高爾基體中經過剪切，加工成雙鏈異二聚體成熟形式，包括胞外含有配體結合位點的515 kD肽鏈和胞內85 kD單次跨膜肽鏈[22]。當前一系列研究結果表明,LRP1能夠啟動和調節多條信號通路，如MAPK、胰島素受體、Akt、ERK以及JNK信號通路[23]。Yahiro等[24]發現LRP1在胃上皮細胞系AZ-521毒素誘導自噬的過程中充當了VacA的受體，VacA內化通過和LRP1結合調節自噬途徑包括LC3-Ⅰ向LC3-Ⅱ的生成，通過siRNA敲除LRP1結果顯示VacA介導的LC3-Ⅱ的產生被抑制，同時使細胞調亡的標志物PARP分解；作為對VacA的回應，半胱天冬酶抑制劑(Z-VAD-fmk)和凋亡抑制劑(Necrostatin-1)并不能抑制VacA誘導的自噬，提示了VacA通過和LRP1結合誘導的自噬先于細胞凋亡，其他VacA受體例如RPTPα、RPTPβ和纖維連接蛋白并不能影響VacA誘導的自噬或細胞凋亡。以上研究結果說明, VacA可以通過LRP1途徑介導胃癌細胞發生自噬和凋亡, 但是其詳細分子機制尚不明確, 需要進一步深入研究。

2.5PI3K/Akt信號通路PI3K/Akt是一條經典的存活信號通路， 能被多種細胞外的刺激因素激活。目前認為，PI3K/Akt主要通過調控下游分子mTOR 來調節自噬[25]。另有文獻[26]報道，CagA可以激活 PI3K/Akt 信號通路，進一步下調胃癌細胞抑癌基因 p21 和 p27 的表達，該機制可能與 CagA 相關性胃癌密切相關。Nakayama等[27]發現，VacA通過激活PI3K/Akt信號通路致使3β 糖原合成酶激酶(GSK3β)磷酸化，然而Hp是否通過PI3K/Akt信號通路介導自噬仍需進一步研究。

2.6JNK信號通路JNK信號通路激活可促進Bcl-2/Bcl-XL磷酸化，促使Beclin-1從Beclin-1/Bcl-2/Bcl-XL復合體中分離從而介導自噬[28]。此外還有文獻[29]報道，JNK通過損傷調節自噬調制器和Sestrin 2誘導細胞自噬。Wandler等[30]發現，CagA可通過激活JNK信號通路誘導細胞凋亡。凋亡與自噬為細胞死亡的兩種方式，兩者之間存在復雜的交互調控，能被多種應激共同激活，共享多個調節分子，故關于CagA是否通過JNK激活自噬也可進行深入研究。

3　小結

近年來，Hp與細胞自噬的關系受到了廣泛關注。目前研究表明，Hp誘導的細胞自噬活性與時間有關，短期感染細胞自噬增強，而長期的慢性感染導致細胞自噬活性減弱，這一機制可能在胃癌的發生、發展中起到重要作用。運用自噬增強劑可使胞內Hp減少，然而Hp介導細胞的分子機制錯綜復雜，目前仍未有研究確切闡明。自噬在Hp感染中的免疫作用也不清楚，這些問題仍有待進一步解決。是否可利用自噬這種細胞機制清除細胞內Hp而不損傷細胞本身，這為制定Hp感染的預防和治療提供了新思路。

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云南省教育廳科學研究基金項目(2015C010Y)；云南省高校聯合專項基金項目(2012FB027)；云南省中青年學術技術帶頭人后備人才基金項目(2013HB087)。

馬嵐青(E-mail: malanqing@aliyun.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2016.34.040

R573；R378

A

1002-266X(2016)34-0106-04

2016-07-30)