谷胱甘肽S转移酶与幽门螺杆菌感染胃粘膜组织变化的相关性研究进展

　　作者：高会斌 孙剑经 于永强 薄爱华 姚树坤 作者单位：(1.河北北方学院附属第一医院消化内科，河北 张家口 075000;2.河北北方学院实验中心，河北 张家口 075000;3.北京中日友好医院消化内科，北京 100029)

　　【关键词】 幽门螺杆菌

　　谷胱甘肽S转移酶(glutathione Stransferase，GSTs)是一多功能的Ⅱ相代谢酶家族，它能催化机体内有害极性化合物与谷胱甘肽结合，还可由非酶结合方式将体内的各种潜在毒性化学药物、染料致癌剂及亲脂性化合物从体内排出，从而达到解毒的目的，它还具有过氧化物酶和异物酶活性，结合和转运胆红素和某些激素，参与机体内抗氧化和保护细胞内许多物质合成、储存和转运的过程，维持细胞正常功能[1，4～7]。研究证实，GSTs在胃黏膜肠上皮化生(肠化)及不典型增生和胃癌中表达显著升高可能是慢性胃炎发展到胃黏膜上皮不典型增生乃至胃癌的分子标志，可能是胃癌发生过程中的早期事件之一[8～16]。

　　1 GSTs的分类、诱导与调控及其意义

　　1.1 GSTs的分类 依GSTs同工酶在细胞内部位的不同，可分为胞浆型和胞膜型、线粒体酶及白细胞三烯C4合成酶(leukotrieneC4，LC4合成酶)。胞浆型GSTs由两个亚基组成，根据其亚基类型和生化特性又分为GSTα、GSTμ、GSTπ、GSTθ、GSTσ等5种[1～4]，其中π类谷胱甘肽S转移酶(GSTπ)的作用大于其他同工酶，与人类肿瘤关系更密切[2，3，10，15～43]。

　　1.2 GSTs的诱导与调控 关于GSTs同工酶转录前后的表达调控是受许多特异性有害化学诱导剂的影响，现知此类诱导剂约有100多种，包括自然界的天然食品、环境污染源、生物因素、各种化学治疗药物和其它人工合成化合物。许多诱导剂均可影响GSTs同工酶转录活性，虽然这些诱导剂缺乏共同特征，但Talaly等认为许多诱导剂均存在一个具有亲电性的Michael反应受体;此外，具有一些特定结构的化合物对GSTs同工酶有较强的诱导作用，如多环芳烃类(PHA)、苯巴比妥类(PB)、含酚羟基的抗氧化剂类(BHA)、糖皮质激素类、黄酮类(如βNF)和氧化自由基类(如H2O2);再者，一般情况下不同亚基对不同诱导剂的诱导反应程度不一，而同一诱导剂对不同亚基反应也不一样。在GST同工酶中，GSTα、μ对诱导反应最为明显，而rGSTs和PI类同工酶(GSTπ)则不易被诱导，需一些特定化合物如抗氧化剂(ethoxyquin)才能被诱导。诱导剂对GSTs同工酶表达调控还受到顺式和反式调控元件的影响，如：①抗氧化剂反应元件ARE(antioxidant responsive element)参与含酚羟基抗氧化剂和活性氧化物质(Radical Oxidative Spicemen，ROS)的诱导作用，其结构与TPA反应元件TRE类似;②外源性生物反应元件XRE(xenobioticresponsive element)参与PHA类诱导作用;③糖皮质激素反应元件GRE(glucocorticoidresponsive element)参与地塞米松的诱导作用;④巴比妥类反应元件，巴比盒Barbie box(barbituratesresponsive element)参与PB的诱导作用;还有与ARE相似的亲电性反应元件，EpRE(electrophilicresponsive element)参与Michael反应受体的诱导作用;与GSTpi类表达调控有关的调控元件为GSTP增强子IGPE(GST penhancer)。GSTs表达调控中还涉及到AH受体，Maf，Nrl，Jun，Fos和NFKB等的影响，有一些诱导剂本身就是GSTs作用底物或底物的前体.除上述因素外，诱导剂对GSTs的诱导作用还受动物种属、个体差异、年龄、性别、组织类型、给药途径、时间、方式和剂量等的影响.由此可见GSTs同工酶诱导调控的机理是复杂的，在机体解毒和致癌过程中具有十分重要的生物学意义[1，4，8～12，15，16]。

　　1.3 酸性谷胱甘肽S转移酶(GSTπ)与胃黏膜组织损伤和癌变的关系 GSTs和谷胱甘肽(GSH)广泛存在于人的消化道上皮细胞中，GSTπ是Ⅱ相毒性代谢酶的重要成员，是人体内一种重要的保护性物质，具有解毒和抗癌作用。研究表明，许多外源性诱导剂或损伤性刺激均可引起胃黏膜上皮细胞内GSTπ异常表达，从而解除来自胞浆的基因毒性物质的毒性作用，保护细胞DNA免受损伤，维持遗传物质的稳定性及细胞正常功能[1，7～9，30～31]。细胞癌变是由于基因异常表达，表现为细胞内蛋白合成紊乱，从而使细胞生长、分化和调节失控。在癌变之前，当细胞处于癌变启动阶段，细胞形态还未发生变化，但细胞功能已发生变化或者一些代谢酶开始表达)。GSTs的表达上调是与防止致癌剂诱导细胞损伤有关，是机体自我保护作用的反映。迄今认为慢性胃炎致病因素主要与幽门螺杆菌(H pylori)感染、免疫损伤、理化因素、微量元素缺乏(如硒)及遗传有关，而慢性胃炎是胃癌发生发展过程中的重要阶段，国内外研究证实，GSTπ在由正常胃黏膜组织中不表达→慢性胃炎→肠化→不典型增生→胃癌中表达逐渐上调，进一步说明正常人胃黏膜受到损伤因素作用后，GSTπ表达增高起到解毒作用，以免细胞受损，胃癌前变时，上皮细胞开始增生、恶性转化，GSTπ也随之升高，而在癌变时，上皮细胞大量受损，GSTπ过度表达，所以在胃癌发生早期是自我保护作用，即GSTπ表达上调与损伤因素起拮抗作用，表明GSTπ水平与胃黏膜上皮细胞损伤程度有关，也对于判断肿瘤发生具有重要意义[3，12～16，19，20]。

　　2 H pylori慢性感染的致病致癌机制及其与GSTπ的关系

　　2007年10月高会斌等：谷胱甘肽S转移酶与幽门螺杆菌感染胃粘膜组织变化的相关性研究进展第5期2007年10月河北北方学院学报(医学版)第5期2.1 H pylori的致病机制 幽门螺杆菌(Helicobacter pylori,H pylori)感染是慢性胃炎和消化性溃疡的主要病因，与胃癌的发病也密切相关[32]，1994年世界卫生组织已将其列为Ⅰ类生物致癌因子，但其确切致病与致癌机制尚不完全明确[17～18]。其可能致病因素包括：尿素酶、黏附因子、移行能力、应急反应蛋白、过氧化氢酶、磷脂酶、脂多糖、空泡毒素(VacA)以及毒素相关基因A蛋白(CagA)。H pylori的自然定植部位在胃粘膜表面和胃黏液的底层，在胃窦部数量最多，胃体和胃底则较少，H pylori通过黏附、移行能力、尿素酶、热休克蛋白和其自身保护性酶如过氧化氢酶(触酶)到达胃黏膜上皮表面和黏液底层这个特殊的生态圈内进行定植，并抵抗胃酸和中性粒细胞的杀灭作用，尿素酶是H pylori产生的一种能将尿素水解为氨和二氧化碳的酶，它在H pylori的生存和定植中起着重要的生物学作用，也是用尿素酶依赖技术(如快速尿素酶实验、13C呼气实验及PCR)检测H pylori的重要理论依据[23～28]。H pylori通过细胞毒素、尿素酶、脂多糖、磷脂酶、溶血素等造成的所谓"漏屋顶"假说引起胃黏膜屏障的损伤[35]。研究发现，H pylori感染可通过爆发的反应氧产物(ROS)，启动自由基反应链，损害膜磷脂结构或直接损伤RNA、DNA、蛋白质等生物大分子的结构，造成基因突变、染色体畸形、细胞功能缺陷直至细胞死亡及癌变[39];也有研究认为，感染有CagA抗原的H pylori菌株，可促进胃粘膜萎缩及肠上皮化生及不典型增生，并使胃粘膜细胞增殖迅速而启动恶性变。H pylori特有的细胞毒素、过氧化氢酶还可启动细胞异常增殖，使分裂期细胞易于受致突、致癌物的作用而发生癌变.此外，持续H pylori感染引起慢性胃炎及癌变可能与宿主的炎症及免疫反应、所含的VacA、CagA、与所定植宿主的酸分泌状态及其对胃泌素刺激作用的敏感性和环境因素有关。H pylori诱导的黏膜炎症反应损伤胃黏膜屏障，致癌物易于接近上皮细胞;H pylori感染引起胃酸分泌减少，胃腔内pH值升高及反应氧产物导致的有抗氧化作用的还原剂维生素C的缺乏[40]，有利于其他细菌生长引起胃黏膜损伤并促进N亚硝基化合物的合成;H pylori为硝酸盐还原菌，具有催化N亚硝基化合物的作用.总之，胃癌的发生是一个多因素、多阶段及多基因变化的过程[33]，而H pylori的多种致病因子持续感染胃黏膜导致的细胞损伤及新生细胞过度增殖并长期暴露于基因毒性产物的环境背景与之相伴。H pylori可通过分离培养技术、快速尿素酶试验、组织病理学技术、呼气实验、血清抗体学检查和PCR分析技术等做出诊断，在这些检测方法中，H pylori分离培养和13C呼气实验是金标准手段，但分离培养受取材部位和培养技术条件限制，假阴性率较高，须经过胃镜取材，依从性差，13C呼气实验则避免了上述缺点[25～28]，但可因服用制酸剂、铋剂和抗生素导致细菌发生球形变异、尿素酶活性丧失而出现假阴性，针对上述问题提出了H pylori的科研、临床和根除治疗的诊断标准草案。

　　2.2 酸性谷胱甘肽S转移酶(GSTπ)与H pylori感染的关系 H pylori现已被公认为慢性胃炎和消化性溃疡的重要致病菌，并与胃腺癌和胃淋巴瘤关系密切，许多研究证实，感染有CagA阳性的H pylori菌株可引起胃黏膜萎缩及肠上皮化生，而萎缩性胃炎和肠化被认为是胃癌的危险因素，当胃窦或胃体出现萎缩和肠化时，这种危险上升10倍，且随程度和范围而增加。大量流行病学和病理学证据表明[33]，慢性胃炎→黏膜萎缩→肠化→不典型增生→胃癌是多病因、多阶段而又漫长的过程，各种致病因素可能单独或协同作用于这些不同阶段，产生相应的组织学改变，最终导致胃癌形成，在这一模式中，H pylori引起的慢性胃炎起着启动作用，其所涉及的众多致病因素不仅反复破坏胃黏膜上皮的完整，而且在与宿主的炎症及免疫反应过程中引起的细胞因子和氧自由基的大量释放以及导致宿主胃酸分泌的低反应状态而产生的亚硝胺类等基因毒性产物累积，从而导致细胞癌变[41～43]。在这一过程中，GSTπ的重要解毒作用在H pylori感染的胃黏膜组织中如何表达并是否被H pylori这一生物因子所诱导?研究结果改变了人们的这一预期。Verhulst等[22]报道，H pylori阳性患者胃黏膜GSTπ活性及GSH含量均低于H pylori阴性的患者，认为慢性H pylori感染减少胃黏膜GSH的含量，降低GSTπ活性，GSTπ解毒能力下降，导致胃癌的危险性增加，说明人类对致癌物的解毒系统与H pylori的致毒作用之间存在拮抗关系.近年有研究资料显示[36～37]，GSTs广泛存在基因多态性，H pylori阳性胃腺癌患者GSTM1空白基因型频率明显高于H pylori阴性胃腺癌患者，表明H pylori慢性感染可能导致GSTM1基因突变或缺失;也有研究认为H pylori感染可能导致GSTs基因纯合或杂合性缺失，因其解毒功能丧失而增加肿瘤发生的风险。因此，慢性H pylori感染下调胃黏膜GSTπ的表达，可能是通过H pylori导致GSTπ基因突变或缺失使GSTπ功能丧失，也可能通过干扰GSTπ的激活而降低GSTπ表达，引起GSTπ的保护作用降低或丧失，无法抵抗H pylori的致病作用，最终导致发生胃癌的危险性增加[39]。

　　3 小结与展望

　　目前H pylori被认为是与胃癌关系密切的重要生物因子，也是唯一与肿瘤有关的细菌类生物因子，随着对其生物学行为及其致病机制研究的进一步深入，将有助于揭示肿瘤的确切发病机制。GSTs多重保护作用及其调理细胞增殖、分化以及与癌变的关系，在肿瘤发生发展中的生物学意义，和在肿瘤耐药中的作用机理的研究，将为临床肿瘤诊断和治疗提供依据与措施。

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