细胞外囊泡在幽门螺杆菌感染中的研究进展

朱星成 刘容源 黄本林 代娇

作者单位：655000 云南曲靖，曲靖市第二人民医院检验科（朱星成、黄本林）

655000 云南曲靖，曲靖市妇幼保健院（刘容源）

655000 云南曲靖，曲靖医学高等专科学校（代娇）

幽门螺杆菌（Helicobacter pylori，Hp）从人体胃黏膜中分离出后，一直备受关注。Hp 感染被定义为一种常见感染性疾病，影响全球约50%的人群［1］。Hp 的主要传播途径为经口传播,尤其是被Hp 污染的食物。Hp 的感染率居高不下，同时还受到地区差异、人口的增长、卫生条件、经济发展及抗菌药物耐药性等因素的影响而不同［2-3］。我国Hp 感染率为40%～90%［4］。Hp 感染可引起胃黏膜活动性炎症、消化性溃疡、黏膜相关淋巴组织淋巴瘤和胃癌等疾病［5］。Hp 感染被认为是我国胃癌发生发展的主要病因，是最重要以及可控的危险因素，根除Hp 是预防胃癌的有效措施，可有效降低胃癌发生风险［6］。

1 Hp 的生物学特性

Hp 感染因其毒力因子和促进炎症反应而具有致癌作用，Hp 是细菌性致癌物，在感染初始阶段释放脲酶，尿素酶水解尿素产生二氧化碳和氨，中和酸性环境，通过脲酶活性调节Hp与巨噬细胞的相互作用，有利于自身生存，并产生黏附素附着于胃上皮细胞，Hp 也有免疫逃逸能力，可促进Hp 定植［7］。定植后可导致炎症的发生和中性粒细胞浸润出现［8］，Hp 释放毒力因子，如细胞毒素相关基因CagA 蛋白和空泡毒素VacA 蛋白，导致宿主上皮细胞损伤，增加患胃癌的风险［9］。CagA 可激活多条信号通路（如PI3K/AKT［10］、Wnt/β-catenin［11］、MAPK/ERK），影响宿主细胞的信号通路改变。CagA 可激活核因子κB（nuclear factor-κB，NF-κB）依赖的炎症信号通路，导致受感染的细胞释放白细胞介素-8（interleukin-8，IL-8），引起中性粒细胞和巨噬细胞聚集，加速细胞因子、活性氧自由基（reactive oxygen species，ROS）、生长因子释放，促进慢性炎症和肿瘤的发生发展［12］。空泡细胞毒素（vacuolating cytotoxin，VacA）含有p33和p55 蛋白亚基，在线粒体中，VacA 蛋白也能诱导线粒体膜电位的变化，释放细胞色素C，诱导细胞凋亡，抑制B 细胞进行抗原递呈，抑制巨噬细胞的吞噬作用［13］。VacA 除了具有细胞毒性外，VacA 还可抑制T 细胞的发育、活化和增殖，从而发挥免疫抑制的作用。胃部黏膜炎症与Hp 感染的相互作用可能导致宿主细胞的基因组不稳定，DNA 甲基化异常，破环DNA 错配修复机制，引起非编码基因表达失调，影响正常细胞功能［14］。HP 在上皮细胞中的致癌作用直接归因于上述毒力因子的毒性作用，和/或间接归因于Hp 感染后产生的炎症反应，以及环境和宿主因素有关。Hp 毒力因子参与疾病发生发展外，Hp 外囊泡的释放也发挥着重要的作用，引入宿主细胞，从而改变细胞信号传导途径，损伤细胞功能，促进感染和调节免疫应答［15］。

2 细胞外囊泡（extracellular vesicle，EV）

EV 是一种由细胞内分泌到细胞外的膜囊泡，有研究表明，人类所有的细胞均能分泌EV，细菌、原生动物、真菌、植物也都能分泌EV［16-17］。EV 内含蛋白质、核酸和脂质，局部和远处的细胞间通讯中具有重要作用，实现分子信号物质的交换，这些分子参与生理和发育过程、病原体感染、炎症和癌症等相关疾病进程［18］。EV 携带的CD9、CD63、CD81、CD82 分子及部分跨膜蛋白可用于对EV 的鉴定［19］。EV 携带miRNA、lncRNA、蛋白质等多种生物信号分子，能反映患者生理和病理状态，可作为一种极具潜力的疾病早期诊断生物标志物。

3 EV 在病原体感染中的细胞间交互作用

EV 能够调节宿主与病原体的相互作用，参与病原体感染、炎症性疾病和肿瘤等多种疾病的病理过程。随着病原体感染，宿主源性EV 中携带着的蛋白质、核酸、脂质等活性成分发生改变，同时，病原体源性EV 也可携带病原体相关抗原，从而激活宿主发生免疫反应。受病原体感染的宿主源性EV通过特定的蛋白质和核酸在细胞间的交互作用中具有重要功能，与病原体的毒力、侵袭、膜融合、生物膜产生、噬菌体感染、DNA 水平转移、耐药性产生及耐药基因扩散等密切相关［20］。EV 通过内吞作用内化或与细胞膜融合的方式与受体细胞上的受体结合，从而发挥诱导宿主细胞凋亡、转运毒力因子等作用，促进炎症反应，导致疾病发展［21］。除了病原体源性EV 的局部细胞间交互作用，越来越多的研究表明，来自宿主微生物群（如动态肠道微生物群）的EV 也可以进入体循环，起到微生物-宿主细胞通信介质的作用［22-23］。

3 EV 在Hp 感染中的作用

Hp 感染可诱导产生EV，包括宿主细胞源性EV 和病原体源性EV 均携带生物活性分子，如微小RNA（micro RNA，miRNA）、蛋白质、脂质、核酸，在细胞间传递并输送到周围细胞和其他组织，有助于调节Hp 与宿主细胞的交互作用，激活和调节宿主的免疫系统和细胞信号通路，参与多种疾病的病理生理过程。

Hp 感染的宿主细胞释放出EV，称为Hp 感染宿主源性外囊泡［24］。Hp 感染后，宿主细胞的外囊泡的数量、内容物及生物学效应会有所变化，改变细胞信号通路，损伤细胞功能，调节免疫反应［15］。有研究表明，Hp 感染患者血清中能分离出EV 中的CagA 毒力因子，影响受感染细胞的多种细胞内信号传导途径［25］。EV 介导的幽门螺杆菌感染和未感染的胃上皮细胞间发生通讯，被感染的胃上皮细胞释放EV 调节免疫细胞反应，促进局部胃癌发生发展。同时，这些EV 也可进入血液和其他组织，引起胃外疾病的发生。Hp 感染的宿主细胞释放出EV携带miR-155 被巨噬细胞摄取内化后，调节巨噬细胞中相关蛋白〔如肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、IL-6、IL-23、CD40、CD63、CD81〕的表达上调［26］。Hp 感染的胃黏膜细胞源性EV miR-25升高，靶向Kruppel样转录因子2（Kruppel-like transcription factor 2，KLF2）调节NF-κB 信号通路，导致IL-6、单核细胞趋化蛋白1（monocyte chemotactic protein-1，MCP-1）、血管细胞黏附分子1（vascular cell adhesion molecule-1，VCAM-1）、细胞间黏附分子1（intercellular cell adhesion molecule-1，ICAM-1）表达增加，导致血管内皮细胞损伤［27］。Che 等［28］研究表明，Hp 感染宿主后，胃癌细胞释放含有磷酸化的间充质上皮转化因子、miR-155、miR-146a、let-7a，增加细胞因子IL-1α 和IL-6 的mRNA 水平，促进细胞增殖、迁移、侵袭和肿瘤生长。

Hp 分泌的细胞外囊泡，也称为Hp 源性EV，保留了细菌的表面分子，如LPS，肽聚糖和外膜蛋白等［29］，Hp 源性EV 中也能分离出门螺杆菌毒力相关的蛋白质，如尿素酶亚基、CagA、VacA［30］、UreA［31］、过氧化氢酶［32］、BabA、黏附素，蛋白酶HtrA［33］等。存在于Hp 源性EV 的SabA 和BabA 促进对胃黏膜的黏附，有利于Hp 黏附及定植于人胃上皮细胞。Hp 毒力因子CagA、VacA、Urease、LPS、SabA、BabA等，可诱导上皮细胞的变化，包括生物膜的产生、膜融合、空泡化等，渗透到胃黏膜中，诱导炎症并有潜在的促癌作用［34-35］。过氧化氢酶也是一种重要的毒力因子，通过消除免疫细胞产生的过氧化氢和次氯酸盐以促进Hp 存活。值得注意的是，过氧化氢酶在Hp 源性EV 中的浓度比在幽门螺杆菌中高7 倍。因此，Hp 源性EV 具有更强大的抗氧化能力，防止免疫系统产生的氧化损伤［33］。Hp 源性EV 可促进Hp 生物膜的形成，从而提高Hp 的存活率以及有利于胃上皮细胞的感染。Hp 源性EV 的大小、蛋白质内容物的组成与Hp 的生长阶段有关，Hp 早期分离的毒力因子多于后期［36-37］，Hp 源性EV 异质性大小影响细胞介导的内吞作用及发病机制的作用，大EV 所含蛋白质比小EV 多，如BabA、SabA 黏附素，Hp 源性EVs 随着浓度的增高，使其毒性增大，并加速IL-8 释放［38-39］。

综上所述，Hp 自身分泌的EV 与Hp 感染-宿主细胞EV 的交互作用也值得进一步探讨。循环中Hp 细胞外囊泡的研究并不多，主要是因为仍然很难区分Hp 感染宿主源性外囊泡和Hp 源性EV。随着Hp 的EV 分离方法改进，血清蛋白VacA、GroEl、HcpC 和HP1564 阳性可用于提示持续的Hp 感染［40］，未来可作为一种重要的生物标志物分子，用于诊断Hp 感染及胃癌的早期筛查，以提高预防胃癌和胃癌患者的生存率。外泌体稳定性和抗降解能力良好，诊断效能较高［41］。宿主细胞源性EV 和病原体源性EV 共同作用并有助于胃癌的发生发展，通过Hp EV 的纯化和检测，有利于发现Hp 感染的生物标志物，在胃癌的诊断和预防中具有相当大的应用前景。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突