維生素D 抑制幽門螺桿菌感染作用機制的研究進展

王穎，朱莉

1 貴州醫科大學，貴陽550004；2 貴陽市兒童醫院

幽門螺桿菌（Hp）是一種與人類共同進化了5萬余年的細菌，與慢性胃炎、消化道潰瘍、胃腺癌及胃相關淋巴組織淋巴瘤相關，世界衛生組織（WHO）和國際抗癌組織（IARC）早在20世紀末就將Hp列為Ⅰ類致癌因子［1］。Hp 感染機體后分泌的毒素和酶類能損傷胃、十二指腸的黏膜細胞，從而造成局部炎癥反應，其菌體成分可通過免疫應答的形式造成機體免疫損傷?；钚跃S生素D（VD）生成過程中的限速酶是1-α 羥化酶，廣泛存在于免疫系統、生殖系統及內分泌系統細胞中，催化生成的活性VD3以自分泌或者旁分泌方式作用于特定細胞，通過結合VDR/RXR 異二聚體，與位于靶基因上游啟動子區或調控區域的維生素D 反應原件（VDREs）結合，進而對靶基因的轉錄表達進行調控，發揮骨骼外作用［2-3］。一項國內多中心研究顯示，Hp陽性患者VD水平較低，VD≥10 ng/mL 是成功根除 Hp 的獨立影響因素［4］。研究顯示，Hp陽性患者VD水平低于陰性患者，成功根除Hp 患者的VD 水平高于根除失敗者，VD 缺乏患者成功根除Hp 的概率更低［5-6］。本研究對VD 上將VD應用于Hp感染的治療提供理論依據。

1 增強胃腸道黏膜的屏障作用

胃腸道黏膜屏障在病原菌感染過程中具有重要作用，而VD/VDR 信號通路可以調節腸道黏液層、底層上皮和微生物群組成，進而影響胃腸道屏障功能。

1.1 增強化學屏障作用 Hp的尿素酶可導致胃內pH 下降，黏蛋白黏度降低，使得細菌得以存活并在黏液層中流動，有利于Hp 附著于宿主細胞。Hp 的細胞毒性相關蛋白A（CagA）經磷酸化后與酪氨酸磷酸酶2（SHP-2）相互作用，可調節細菌遷移、擴散和黏附，并打開細胞之間緊密連接；有利于空泡毒素A（VacA）穿越上皮細胞屏障，進入胃黏膜下層，引起細胞骨架重排和細胞增殖能力改變，導致胃黏膜上皮細胞發生空泡樣變，并促使其凋亡［7］。早期研究顯示，胃是VD 的靶器官之一，VD 在胃表面上皮細胞的增殖和分化中發揮重要作用，同時VD 可影響頸黏液細胞分泌酸性黏液的功能，并能通過抗菌肽（AMP）作用促進黏蛋白表達［8］。

1.2 增強機械屏障作用 Hp感染可導致上皮細胞凋亡、緊密連接破環，因此黏膜的機械屏障作用受損。Hp 感染可通過改變線粒體途徑中的凋亡相關蛋白（Bax、Bcl-2、Bcl-xL）表達，促進胃上皮細胞凋亡［9］。一項體外實驗在基因水平驗證了兒童Hp 感染后胃組織中緊密連接蛋白表達減少［10］。研究發現，在制備的Th1介導結腸黏膜炎小鼠模型中，結腸上皮細胞VDR 可通過下調p53 正向靶控凋亡調控因子（PUMA），阻斷NF-κB 激活；此外還可直接與Iκ激酶β（IKKβ）相互作用而降低NF-κB 活化，抑制腸上皮細胞凋亡，增加上皮黏膜屏障作用［11］。此外，Hp 感染時VD 可調節緊密連接蛋白表達，誘導閉合小環蛋白1（ZO-1）、咬合蛋白（Occludin）和閉合蛋白（Claudins）生成，從而增加上皮細胞之間的緊密性［12］。

1.3 增強生物屏障作用 Hp感染時胃內微生物的多樣性和豐度會發生變化，基因芯片技術顯示Hp陽性患者胃黏膜中變形菌門和酸桿菌門相對豐度更高，而放線菌門和厚壁菌門相對豐度更低，細菌的系型也會減少［13］。德國的一項隊列研究發現，VDR 位點遺傳變異性可顯著影響腸道微生物群組成，補充VD3可以有效增加有益菌數量［14］。一項針對口服VD對腸道不同部位微生物群影響的研究發現，口服高劑量VD 8周后，參與試驗的志愿者上消化道中條件致病菌相對豐度降低，而Hp感染者經上述處理后上消化道內Hp水平顯著下降［15］。研究顯示，小鼠感染腸道細菌時VDR 密度增加并向隱窩區重新分布，與由管腔到上皮細胞的梯度相匹配，確保了能夠殺死設法進入密集內層的微生物，同時保留住外層的微生物群［16］。

2 調節機體免疫反應

2.1 調節固有免疫反應 單核—巨噬細胞、自然殺傷細胞和樹突狀細胞等固有免疫細胞是參與機體抗Hp 的重要組成部分，Hp 感染過程后，能通過一系列機制導致固有免疫細胞凋亡和功能改變，VD能影響相應固有免疫細胞，減輕Hp引起的固有免疫反應。

2.1.1 影響單核—巨噬細胞 Hp 的VacA 蛋白會引起單核細胞凋亡，單核細胞分化受VD靶基因TNF超家族成員11 控制，單核細胞膜上的Toll 樣受體1、2共同與病原菌結合后，誘導細胞內VDR和CYP2B1轉錄。VDR 與活性VD 結合后誘導抗菌肽的產生和細胞自噬過程，并增加識別細胞內病原菌的NOD2表達，還可以將1，25（OH）2D3從單核細胞內釋放，并與免疫細胞上的VDR 結合，進一步影響固有和適應性免疫應答［17］。Hp 分泌的蛋白 HP1286 可通過 TNF和MAKP/ERK 信號通路誘導巨噬細胞凋亡。此外，Hp還可誘導巨噬細胞表達精氨酸酶Ⅱ（Arg2），限制M1巨噬細胞活化，促進巨噬細胞凋亡［18］，而VD可促進巨噬細胞的分化、成熟并增強其功能［14］。

2.1.2 影響自然殺傷細胞（NKs） Hp 的脂多糖可以減少NK 細胞增殖及細胞毒性，且Hp 感染者NK細胞亞群發生變化，表面高表達CD56，其免疫調節作用強但細胞毒性較弱［18］。1，25（OH）2D3對NK 細胞的作用存在爭議，其在糖尿病患者中可促進NK細胞發育，血液透析患者中則發現其能促進NK 細胞成熟、分化并增強其細胞毒性。另有報道顯示，1，25（OH）2D3可抑制NK 細胞活化、減輕其細胞毒性及IL-8分泌［19］。

2.1.3 影響樹突狀細胞（DCs） Hp 感染后可激活DCs，誘導初始T細胞向Th1、Th17分化以清除病原。VagA 還可誘發內質網應激反應，促進DCs 凋亡。在VD 影響免疫功能的級聯反應中，DCs 是發揮主要作用的細胞。VDR、RXR 可以與 IL-12p40 的 NF-κB 位點結合，使得DCs 表達的MHC-Ⅱ類分子、共刺激因子減少，減少DCs 分泌炎性T 細胞活化所需要的IL-12，并刺激抗炎因子 IL-10 產生［20］。同時，DCs 通過影響效應T 細胞活化過程中的細胞因子、協同刺激信號和抗原遞呈過程，有效降低了效應T 細胞的反應。此外，1，25（OH）2D3能通過糖酵解和氧化磷酸化的代謝途徑影響轉錄過程，從而影響DCs 表型和反應，間接影響效應T 細胞極化，使得免疫反應由Th1、Th17型轉向Th2型［20］。

2.1.4 影響AMP AMP 是先天免疫系統的重要組成部分，由多種免疫細胞分泌，是生物體內組成性或者誘導性表達的內源肽，可通過其廣譜抗菌活性和免疫調節功能快速保護宿主免受感染。AMP 在固有和適應性免疫反應中有多種作用，對固有免疫反應的作用較為復雜［21］。AMP 最具特征性的作用是能和革蘭氏陰性細菌細胞膜外膜上的脂多糖結合，通過NF-κB 途徑產生抗菌作用，除了控制參與宿主免疫反應的細胞功能外，還可通過增加募集感染部位的白細胞來激活免疫系統。研究顯示，LL-37 是惟一存在于人體Cathelicidin 家族中的因子，在Hp感染的胃黏膜組織中表達上調，提示LL-37 參與了機體的抗 Hp 感染機制［22］。AMP 可通過改變胃黏膜的pH而破環細菌細胞膜完整性，導致Hp形態改變、細胞膜破裂。此外，AMP 還能逆轉黏液素基因表達，通過促進黏蛋白mRNA 表達，誘導黏液生成，增強胃黏膜的屏障功能，并能對一系列細胞因子或炎性介質進行調控［8］。體外實驗證明，VD通過AMP基因啟動子近端的反應原件作用而提高細胞內AMP水平，并能通過作用于位于β 防御素編碼基因VDRE 相鄰的 NF-κB 通過共刺激增加 β 防御素生成［21］。研究發現，VD缺乏和高脂肪飲食可促進小鼠Paneth 細胞分泌防御素、減少基質金屬蛋白酶7（MMP-7）釋放，導致病原菌負荷和黏膜屏障通透性增加，從而引發炎癥反應［23］。

2.2 調節適應性免疫反應 VD調節適應性免疫的作用取決于其對T/B 淋巴細胞增殖、分化和凋亡的直接作用［19］，VD 可使免疫反應由 Th1/Th17 向 Th2和Treg 偏移。VD/VDR 信號通路可通過磷脂酶C（PLC）影響T 淋巴細胞上TCR 的反應性，并降低促炎因子 IL-2、INF-γ 和 TNF-α 表達，從而抑制 Th1 細胞增殖和分化。1，25（OH）2D3能抑制Th17效應細胞的發育，并抑制IL-17 產生，還可以通過對DCs 的調節和對靶基因的直接作用，使免疫反應轉向Treg。VD 可直接調節B 細胞中VDR 表達，抑制漿細胞和記憶細胞轉化，也可以間接通過對T 細胞的調節作用，阻礙B細胞增殖和免疫球蛋白生成［24］。

固有淋巴樣細胞（ILC）表面沒有特異性抗原受體，但在功能上與適應性免疫細胞極為相似，依據分泌細胞因子的種類、作用的轉錄因子和組織分布可分為ILC1、2、3。胃內占主導地位的是ILC2，對于維持胃內穩態有重要作用［25］。在Hp感染早期，胃組織中的 IL-7 和 IL-33 表達增加，激活 ILC2 分泌 IL-5，從而促進漿細胞分化和產生IgA，介導消除Hp。在Hp感染后期，來自Th2 型CD4+T 淋巴細胞的IL-5 也促進了IgA 的產生［26］。研究顯示，1，25（OH）2D3誘導上皮細胞表達胸腺基質淋巴細胞生成素（TSLP），可刺激ILC2產生，從而影響上皮細胞增殖和修復［24］。

3 影響機體自噬過程

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性機制。Hp 短期感染可增強細胞自噬，從而保護機體免受毒素損害，而長期慢性感染可導致細胞自噬活性減弱，抑制宿主自噬過程是其逃避死亡的策略之一。研究發現，VacA會損害溶酶體鈣通道黏脂蛋白1（MCOLN1）和陽離子通道TRPML1 的活性，導致功能失調的溶酶體和自噬體形成，使Hp逃脫根除治療［27］。最近一項研究發現，VD3可激活 PDIA3 受體，恢復因感染 Hp 而被阻礙的溶酶體降解功能，從而促進PDIA3-STAT3 蛋白復合物的核轉位和隨后MCOLN3 通道激活，導致溶酶體Ca2+釋放增加和溶酶體酸化的正?；?，溶酶體降解功能恢復可促使Hp 通過自噬溶酶體途徑被清除［6］。

4 破壞Hp細胞膜

Hp不具有合成甾醇的酶，因此外源性膽固醇對其生長至關重要。Hp 能夠以不依賴cagPAI 的機制吸收游離膽固醇（FC）至細胞膜，由HP0421 基因編碼的膽固醇—葡萄糖轉移酶對攝入膽固醇進行糖基化，協同和/或改變VacA 和谷氨酰轉肽酶（GGT）活性，從而調節人類CD4+T 淋巴細胞反應，使得Hp 能夠逃避吞噬作用，同時也會導致Hp對抗生素的抵抗性增加［28］。有研究將VD3在高溫高濕環境下降解，發現其代謝產物VDP1 可通過影響Hp 細胞膜脂成分中的二豆蔻酸磷脂酰乙醇胺（DMPE），導致Hp細胞膜結構崩潰、細胞裂解；這種殺菌作用起效快于阿莫西林和卡那霉素，且不依賴于細菌增殖，同時不會影響大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌、肺炎鏈球菌、奇異單胞菌等細菌，故其具有針對Hp 的特異性［29］。有研究化學合成上述降解產物的類似物VD2-1 和VD3-1，并證實其對Hp 具有極強的選擇性殺菌作用，且不影響普通細菌的生存能力，后續研究證明其烷基基團是誘導DMPE 囊泡選擇性坍塌過程的關鍵部位［30］。

綜上所述，VD可以通過增強胃腸道黏膜的屏障作用、調節機體免疫反應、影響機體自噬過程及破壞Hp 細胞膜等機制促進機體清除Hp，但VD 對于Hp感染和根除治療的影響、VD或其代謝產物能否用于抗Hp治療仍需進一步驗證。