幽门螺杆菌感染的免疫致病及疫苗的保护作用机制

　　中山医科大学第一附属医院消化科（510089）

　　陈洁综述陈旻湖审校

　　摘要幽门螺杆菌（ hp）是定植于人体胃粘膜的重要致病菌。在其多种致病机制中，由机体对细菌的免疫反应导致的免疫/炎症性组织损伤占有重要地位，包括 igG、 igE抗体介导的体液免疫，辅助性 t细胞（ t_H）介导的细胞免疫，以及由于 hp抗原与机体组织抗原的“分子模拟”导致的自身免疫。有效的疫苗接种可通过诱导粘膜免疫反应和平衡有 t_H1/T_H2反应发挥保护作用。

　　关键词：幽门螺杆菌；免疫机制；疫苗

　　幽门螺杆菌（ helicobacter pylori,Hp）是定植于人体胃粘膜的重要致病菌，它可通过多种机制致病，包括细菌的粘附、各种毒力因子对粘膜细胞的直接损伤、以及由机体对细胞的免疫反应而导致的免疫/炎症性组织损伤。近年来对 hp感染的分子与细胞免疫研究使我们对于后者有了更深入的认识。

　　 免疫致病机制

　　从细菌对上皮的粘附定居开始，机体的免疫系统即被激活，表现为粘膜上皮细胞合成白介素（ iL）-8、（ iL-12）、单核细胞趋化因子（ mCP）-1及粒-单集落刺激因子（ gM-CSF）、肿瘤坏死因子（ tNF）-α等前炎症细胞因子增加^[1，2]，这些细胞因子可使中性粒细胞、淋巴细胞、单核细胞等炎性及免疫细胞活化并聚积到胃粘膜组织。激活的免疫/炎性细胞可进一步分泌 iL-6、干扰素（ iFN）-γ、 iL-1、 iL-8等细胞因子，并使粘膜上皮细胞及单核细胞的Ⅱ类主要组织相容性抗原（ mHCⅡ类抗原）和 cD54（细胞间粘附分子-1）表达增加^[3，6]，从而将 hp抗原成分有效地呈递给 t细胞和 b细胞，产生针对 hp的特异性细胞免疫和体液免疫。 hp全菌、鞭毛蛋白、脂多糖、尿素酶及空泡毒素、毒素相关蛋白等多种成分均可作为免疫原，导致机体的免疫应答。

　　体液免疫 Hp特异性体液免疫表现为感染局部及全身抗 hp抗体增加，包括 igG、 igA和 igE等抗体型。其中 igA尤其是粘膜分泌型 igA（ sIgA）据认为是粘膜免疫反应中起保护作用的抗体；而 igG则因其激活补体及诱导粒-单细胞在感染部位聚集，释放炎性介质及活性氧等损害胃上皮细胞，产生免疫损伤作用； igE则可通过促使肥大细胞释放组胺等介质而引发粘膜急性炎症，它的存在可能代表一种机体对 hp的某些抗原成分与胃粘膜上皮组织有相似的结构，通过“分子模拟”可导致抗 hp抗体与胃腺上皮细胞或壁细胞发生交叉反应，这种由 hp诱发的自身免疫也是 hp的一种免疫致病机制，尤其在 hp与慢性萎缩性胃炎的关系方面，自身免疫似能解释在 hp感染已清除后胃粘膜仍继续发生的萎缩性改变^[8，9]。目前认为可能导致自身免疫的抗原包括 hp的鞭毛蛋白、脂多糖、热休克蛋白等^[10～12]。

　　细胞免疫 Hp感染的细胞免疫是近年讨论较多的问题，多数报道主要集中于对 hp自然感染及免疫接种后诱导不同 t细胞亚群反应的研究。在感染性疾病中，根据其细胞因子产生情况及功能可将 cD4⁺T辅助细胞（ t_H）分为 t_H0、 t_H1和 t_H2等亚群。 t_H1亚群分泌 iL-2及 iFN-γ主要介导细胞免疫反应，并辅助 b细胞产生 igG2a这类具有调理及补体结合功能的抗体； t_H2亚群则分泌 iL-4、 iL-5、 iL-10及 iL-13，介导体液免疫反应，辅助 b细胞产生 igG₁和 igE抗体。 t_H0亚群则同时具有 t_H1和 t_H2型的特点，在适当的条件下，分别向 t_H1或 t_H2型转化^[13，14]。 t_H1和 t_H2细胞之间可通过各自分泌的细胞因子制约对方的功能，例如 iFN-γ可下调 t_H2反应，而 iL-10则下调 t_H1反应。一般而言， t_H1反应主要是针对细胞内病原体感染，如病毒、分枝杆菌等；而 t_H2反应则主要是针对细胞外感染的病原体，如某些细菌和寄生虫等。不同的感染诱导其相应的免疫反应结果不但不能清除病原体反而会导致感染的持续及炎症损伤。 hp感染就属于后一种情况。 hp是一种细胞外致病菌，但许多研究指出，无论在动物还是人体内，其感染均导致 t_H1型免疫应答，表现为粘膜组织内特异性 cD4⁺T细胞增加， t细胞产生 iL-2、 iFN-γ、 iL-12等细胞因子增加以及 b细胞分泌 igG2a型抗体增加^[15，16]。 t_H1型反应通过其分泌的细胞因子，尤其是 iFN-γ导致炎症损伤甚至溃疡。实验证明对感染 hp的小鼠用 iL-12治疗或输入 t_H1细胞，可加重胃部炎症，反之予抗 iFN-γ单抗治疗则可使炎症减轻。最近一次用基因剔除小鼠所作的实验更进一步表明缺乏 iFN-γ基因的小鼠感染 hp后不产生炎症反应^[19～19]。在长期慢性抗原刺激及炎症反应情况下，免疫细胞在粘膜局部聚集，还将导致胃粘膜相关低分化 b淋巴瘤的发生^[20]。

　　保护性免疫机制

　　如前所述，自然感染 hp机体的免疫反应并不能清除细菌，反而由于持续不断的抗原刺激导致胃粘膜免疫病理损害。但是在动物实验中通过应用保护性抗原加粘膜佐剂进行免疫接种后却发现，免疫接种可预防 hp感染；对已感染的动物，接种可以使细菌得以清除或菌量减少，胃部炎症减轻。这说明在有效的疫苗接种后，可诱导机体产生不同于自然感染的保护性免疫反应，目前的研究认为，这种保护性免疫的机制如下：

　　抗原呈递免疫反应的第一阶段是抗原的呈递。据近年研究认为 hp疫苗免疫时主要的抗原呈递细胞及抗原呈递的分子基础是表达 mHCⅡ类抗原的胃粘膜上皮细胞或来自小肠集合淋巴结的 m细胞。剔除了 mHCⅡ类基因的小鼠将不能产生保护性免疫反应^[21，22]。

　　粘膜免疫反应作为一种粘膜感染，局部粘膜免疫反应是一种重要的保护性反应，而这一保护作用来自于粘膜分泌性 igA(sIgA)。大量实验证明单纯的 hp抗原免疫动物不能取得免疫保护，必须加上粘膜免疫佐剂才能诱导出保护性免疫；免疫后的个体在受到细菌攻击时胃粘膜内可见较对照组多2～8倍的特异性 igA⁺B细胞浸润，并伴 sIgA增加^[23，24]。口服抗尿素酶 igA单克隆抗体可保护小鼠不受猫胃螺杆菌（ helicobacter felis）感染。在西非， hp感染多发生于1岁以内，但若母亲乳汁内含有高效价的抗 hp igA抗体，则婴儿获得感染的时间明显推迟^[25～27]。保护性 igA抗体并不通过对细菌性因子的中和作用发生效应，而可能是通过其与细菌结合后阻止细菌对易感染细胞的吸附，并随脱落的上皮细胞进入不利于其生长的下消化道而被清除。若这一假说成立，则表面暴露应是保护性抗原的必备特征。事实上已经研究较多的几种细菌抗原包括尿素酶、空泡毒素等均具这一特征。虽然对 sIgA抗体介导的保护性免疫研究较早，也获得了大量支持证据，但最近有两项研究提出了相反观点。1998年 ermak等^[21]利用基因剔除小鼠作的研究发现 b细胞缺乏的小鼠予尿素酶加 lT免疫后虽然胃粘膜内并无 igA⁺B细胞存在，仍可获得免疫保护，同时胃粘膜内出现较多 cD4⁺T细胞，据此诊断免疫保护不需抗体介导，而是由受 mHCⅡ类抗原限制的 cD4⁺T细胞介导的细胞免疫发生作用，抗原的表面表达在这种机制下也不是必需的^[21]。1999年 pappo等^[22]的研究也得出类似结论。

　　tH1和TH2反应的平衡前已述及自然感染 h_P时主要表现 t_H1型免疫反应，但在疫苗接种后的个体则观察到一种由 t_H1向 t_H2反应的转换，这也许是免疫保护作用的又一机制。 t_H2反应据认为在清除 hp感染方面发挥更重要的作用，但 t_H1反应时产生的细胞因子如 iFN-γ可诱导抗原呈递细胞 mHCⅡ类抗原表达增加，并使大量的免疫/炎症细胞聚集到胃粘膜，这在某种程度上也有利于细胞的清除，虽然同时也会造成为性组织损伤。对 iL-4基因剔除小鼠和 iFN-γ受体缺陷小鼠的免疫接种研究也表明，在对 hp的保护性免疫中， t_H1和 t_H2反应均是必须的，既要达到免疫保护效果而又要避免炎症反应过于强烈导致组织损伤，则需要一种 t_H1和 t_H2反应的平衡^[28，29]。

　　总之，对 hp自然感染及疫苗接种后机体的免疫反应机制虽已进行了许多研究，但仍有许多问题尚不清楚： hp到底通过何种机制使自然感染时的免疫反应向 t_H1反应偏离？对这一偏离反应的阻断是否能为治疗 hp感染提供新的思路？疫苗接种后的免疫保护作用到底来自体液免疫还是细胞免疫或是二者皆有？这些问题涉及到对保护效应的免疫学评价指标问题以及怎样通过疫苗调动最有效的免疫保护反应。在疫苗筛选时，一种好的疫苗应该是能使 t_H1和 t_H2反应达到最佳平衡的疫苗，而疫苗又是怎样促使 t_H1向 t_H2反应转换的？明确这些问题对于 hp的防治具有重大意义。

　　参考文献

　　1 Jung HC,Kim JM,Song iS.Scand J Clin Lab Invest,1997;57(3):263-270

　　2 Watanabe N,Shimada t,Ohtsuka Y.J Physiol Pharmacol,1997;48(3):405-413

　　3 Maekawa T, Kinoshita Y, matsushima Y. J Lab Clin Med,1997;130(4):442-449

　　4 El-Kaissouni J , Bene mC,Faure GC.Digestion,1998;59(1):53-59

　　5 Moss SF. Gut,1994;35:1567

　　6 Bliss CM,Golenbock DT. infect Immun,1998;66(11):5357-5363

　　7徐克强.国外医学生理、病理与临床分册，1997；17（3）：217-220

　　8 Lee A. Br Med Bull,1998;54(1):163-173

　　9 Negrini R,Savio A. gastroenterology,1996;111(3):655-665

　　10 Ko GH, Park hB.Helicobacter,1997;2(4):210-215

　　11 Sharma SA,Miller GG,Peek rA.Clin Diagn Lab Immunol,1997;4(4):440-446

　　12 Appelmelk BJ, Smil iS,Negrini R. Infect Immun,1996;64(6):2031-2040

　　13 Emmanuel E,Capron CA.Int immunol,1997;9(4):523-531

　　14 Fitch FW,Mckisic MD, lancki DW. Annu Rev Immunol,1993;11:29

　　15 Sommer F,Faller G, konturek P. Infect Immun,1998;66(11):5543-5546

　　16 Mario M, Elios d,Manghetti M.J Immunol,1997;158:962-967

　　17 Mohammadi M,Czinn S.J immunol,1996;156:4729-4738

　　18 Mohammadi M,Nedrudd J. gastroenterology,1997;113:1848-1857

　　19 Sawai N, Kita M,Kodama t.Infect Immun,1999;67(1):279-285

　　20 Hauer AC,Finn TM. J Clin pathol,1997;50(11):957-959

　　21 Ermak TH,Giannasca pJ,Nichols R. J Exp Med,1998;188(12):2277-2288

　　22 Pappo J, Jorrey D, gastriotta L.Infect Immun,1999;67(1):337-341

　　23 Mattsson A,Lonroth H. J clin Invest,1998;102(1):51-56

　　24 Lee CK,Weltzin R, Thomas wD.J Infect Dis,1995;172(1):161-172

　　25 Blanchard TG,Czinn sJ,Maurer R. Infect Immun,1995;63:1394-1399

　　26 Thomas JE,Austins, Dale a.Gut,1996;39(Suppl 2):A 75

　　27 Czinn SJ,.Cai A,Nedrud jG.Vaccine ,1993;11:637-642

　　28 Guy B, Hessler C, fourage S. vaccine,1998;16(8):850-856

　　29 Corthesy TIE,Hopkins S. infect Immun,1998;66(2):581-586

（收稿：1999-07-06）

校对时间：2000-03-02李慧利