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中國幽門螺桿菌研究:幽門螺桿菌酶類對胃粘液屏障的破壞

幽門螺桿菌(Hp)是慢性胃炎和消化性潰瘍的重要致病因素之一。有關(guān)Hp的致病機理,學(xué)者們從不同角度提出兩種不同假說,一是胃泌素相關(guān)(gastrin-link)假說,即Hp感染—胃泌素釋放增多—胃酶增高—胃十二指腸粘膜損傷;一種是漏屋(leking roof)假說,即Hp損傷胃十二指腸…

幽門螺桿菌(Hp)是慢性胃炎消化性潰瘍的重要致病因素之一。有關(guān)Hp的致病機理,學(xué)者們從不同角度提出兩種不同假說,一是胃泌素相關(guān)(gastrin-link)假說,即Hp感染—胃泌素釋放增多—胃酶增高—胃十二指腸粘膜損傷;一種是漏屋(leking roof)假說,即Hp損傷胃十二指腸的粘液屏障和粘膜屏障,使粘膜易受H+等攻擊因子的損傷。本文僅就Hp產(chǎn)生的酶類對粘液屏障的破壞作用,以及某些抗?jié)兯幬飳@些酶的影響作一綜述。

1 胃粘液屏障

胃粘液屏障系一層連續(xù)分布于胃粘膜表面不溶于水的凝膠樣粘液。正常人胃竇部該層的厚度為50μm~450μm,中位數(shù)值180μm,由蛋白質(zhì)(占70%)、碳水化合物(占14%)、脂質(zhì)(占16%)等組成。其中粘蛋白占粘液層干重的30%-40%。粘蛋白含70%~80%的碳水化合物(糖鏈)、20%~30%的核心蛋白和0.3%~0.4%的共價結(jié)合的脂肪酸。核心蛋白的肽鏈有糖基化及非糖基化部位,非糖基化部位易受蛋白酶作用而使粘蛋白裂解。

胃粘液層的空間結(jié)構(gòu)尚未完全闡明。已知粘蛋白是由4個Mr500的糖蛋白亞單位,籍二硫鍵與連接蛋白(linking protein)相連組成的分子量為2×106的多聚體。多個的粘蛋白多聚體摻入脂質(zhì)形成球形或橢圓形的微膠粒。微膠粒相互作用形成具有彈性、疏水性和抗蛋白水解性的粘液層。過去認(rèn)為胃粘液層的結(jié)構(gòu)主要是粘蛋白的結(jié)構(gòu),近十年來逐步認(rèn)識到胃粘液層中的脂類,尤其是磷脂在胃粘液層中的作用類似于肺表面活性物質(zhì)中的磷脂,其分子在粘液層中呈疏水端向外的線狀排列,形成疏水層,阻H+逆彌散。Slomiany等也指出,脂質(zhì)可增強胃粘液層拮抗H+的滲透,其中以磷脂作用最強。并認(rèn)為磷脂是與核心蛋白非糖基化部位相結(jié)合的,而糖脂的中性脂則似結(jié)合于粘蛋白的外周部位,形成粘蛋白與脂質(zhì)等相結(jié)合的動態(tài)粘液層。

2Hp酶類對胃粘液屏障的破壞作用

2.1 尿素

尿素酶是Hp產(chǎn)生的最重要的酶類之一,可分解尿素生成氨和二氧化碳,使局部pH升高,不但籍以維持生存所需的外部環(huán)境,也為產(chǎn)生的其他酶提供合適的氨環(huán)境。氨還有破壞胃粘膜屏障的作用。Triebling觀察到慢性腎衰且Hp陽性病人的胃炎程度與胃液內(nèi)氨濃度相關(guān)。Sidebotham認(rèn)為氨可加速粘液細(xì)胞內(nèi)儲存的粘液向細(xì)胞外轉(zhuǎn)運,這些不能與脂質(zhì)結(jié)合成微膠粒的粘蛋白所組成的粘液層結(jié)構(gòu)疏松,屏障功能弱。此外,實驗表明,與粘液屏障作用密切相關(guān)的粘蛋白與脂質(zhì)形成的微膠粒結(jié)構(gòu),不能被尿素酶或蛋白酶解體,但在pH9左右的堿性環(huán)境下則解體;尿素酶加2M尿素,或1M碳酸氨,或40mmol/L碳酸鹽—碳酸氫鹽緩沖液(pH8.7)均可使粘蛋白微膠粒解體,釋出Mr6000000的粘蛋白多聚體。Hp產(chǎn)生的尿素酶分解尿素產(chǎn)生的氨,加上局部固有的碳酸氫鹽,可在粘膜表面形成25~50mmol/L碳酸鹽—碳酸氫鹽緩沖液(pH9),足以使粘液層中微膠粒解體而降低其屏障作用。2.2 磷脂酶A2

Langton等報道,Hp感染者胃液中磷脂酶A2(PLA2)活性顯著高于Hp陰性者,PLA2作用的最適pH為7.4,pH4.0時活性降低60%,pH2.0時活性全部喪失,掃描電鏡發(fā)現(xiàn),Hp感染者胃粘液層中磷脂結(jié)構(gòu)破壞和減少。Hp感染胃炎病人胃粘膜表面疏水性降低,用鉍劑和抗生素根除Hp后其疏水性恢復(fù)正常。以上事實表明,Hp產(chǎn)生PLA2,后者在適宜pH破壞粘液層中的磷脂,降低粘液層的疏水性。此外,亦有實驗表明,PLA2可使粘液層中的磷脂酰膽堿和磷脂酰乙醇胺轉(zhuǎn)變?yōu)槿苎字D憠A和溶血磷脂酰乙醇胺,而10mmol/L溶血磷脂酰膽堿可使粘蛋白粘度下降74%,粘蛋白抗H+彌散能力下降12%,胃蛋白酶對粘蛋白的裂解效應(yīng)增加75%。同時,部分溶血磷脂酰膽堿經(jīng)乙酰轉(zhuǎn)移酶作用可生成血小板激活因子,后者是致胃粘膜損傷的炎性介質(zhì),因此,Hp產(chǎn)生的PLA2對粘液屏障的破壞具有重要作用。

2.3 脂肪酶

Hp可產(chǎn)生脂肪酶,其最適pH為7.2,最適溫度為37°C。將其與大鼠粘液中性脂肪共同孵育后,甘油一酯與甘油二酯增加2.8倍,而膽固醇酯含量不變。表明該酶亦參與胃粘液層脂質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化。

2.4 蛋白酶

Sidebotham報道Hp濾液與白蛋白共同孵育后未見蛋白裂解,因此認(rèn)為Hp不產(chǎn)生蛋白酶。但Sarosiek等將Hp過濾液與豬胃粘液制備的粘蛋白多聚體共同孵育12h和48h后,粘蛋白的粘度分別下降15%和31%,并且釋出Mr500的粘蛋白亞單位。這種粘蛋白亞單位與Mr6000000的粘蛋白多聚體相比,各糖基比例未變,而蛋白質(zhì)卻減少了22%,表明Hp濾液中含有蛋白酶,并能分解蛋白質(zhì),使粘液層中粘蛋白多聚體解體

破壞粘液屏障結(jié)構(gòu)。該酶作用的最適pH為7.0,pH3.0時活性降低60%,pH8時活性降低45%。

2.5 糖基硫酸酯酶(glycosulfatase)

Hp可產(chǎn)生糖基硫酸酯酶,該酶的利于Hp定植于上皮細(xì)胞表面。胃粘膜上皮細(xì)胞膜糖蛋白和糖脂中的唾液酸和含硫酸酯的糖基被視為Hp的受體,Hp能通過其血凝素與這類結(jié)構(gòu)結(jié)合而粘附于細(xì)胞表面,胃粘液層中有大量含硫酸酯的糖蛋白(粘蛋白)和糖脂,可競爭性地干擾Hp與細(xì)胞膜的粘附,Hp的糖基硫酸酯酶(分子量30,在三硝基甲苯—X100及CaCl2存在時最適pH為5.7)可移除粘液層中糖脂和粘蛋白分子中N-乙酰葡萄糖胺、半乳糖及葡萄糖C-6位置上的硫酸酯,但不能移除細(xì)胞膜糖脂中糖基(如半乳糖苷神經(jīng)酰胺和乳糖苷神經(jīng)酰胺)上的硫酸酯,因其硫酸酯 C-3位置上。因此,Hp可通過該酶移去粘液層中粘蛋白和糖脂結(jié)構(gòu)中的硫酸酯,不但破壞了粘液層的有機結(jié)構(gòu),也失去了對其粘附細(xì)胞的干擾作用,從而得以定值于上皮細(xì)胞膜上。

3 抗?jié)兯幬飳p酶類的影響

3.1 膠體次枸櫞酸鉍(SCB)

Goggin等報道,胃竇部粘膜表面的疏水性與Hp感染程度和組織學(xué)炎癥程度呈負(fù)相關(guān);與SCB的使用呈正相關(guān)。以生理鹽水微滴與胃粘膜表面形成的接觸角(contactangle)代表胃粘膜的疏水性,Hp陽性消化性潰瘍病人用SBC治療后胃粘膜疏水性顯著增強,接觸角56.8°±1.2°升至60.0°±1.9°(P<0.05);SBC與抗生素聯(lián)合應(yīng)用,可使接觸角從56.1°±1.2°升至67.8°±1.7°(P<0.01),而用雷尼替丁治療者的接觸角與治療前無差異。鉍劑治療消化性潰瘍的作用是多方面的,但對Hp 酶類而言,它可抑制Hp的蛋白酶、PLA2和脂肪酶活性。在SBC深度為100mg/Lm.gydjdsj.org.cn/rencai/時使蛋白酶裂解解粘蛋白的活力降低37%,在150mg/L濃度時使脂肪酶和PLA2活性分別下降21%和60%,而一般治療SBC抑制蛋白酶水解蛋白質(zhì)的作用是作用于酶底物,將SBC與蛋白酶孵育30min的加入粘液,粘蛋白的裂解度僅輕度下降,若先加粘液30min后再加入蛋白酶,則粘蛋白的裂解度顯著降低。SBC對PLA2的作用則在于抑制酶本身,它競爭Ca2+與PLA2的結(jié)合點,在Ca2+濃度增加時SBC對PLA2抑制作用減弱。

3.2 硫糖鋁

硫糖鋁對Hp的多種酶有抑制作用。在90mg/L濃度時使蛋白酶活性降低32.5%;200mg/L濃度時脂肪酶和PLA2活性分別降低35.5%及48%。120mg/L濃度時糖基硫酸酯酶活性降低78%。硫糖鋁可降低十二脂腸球部潰瘍病人的Hp密度并阻止其粘附于上皮細(xì)胞,可能與其對上述酶的抑制作用有關(guān)。

3.3Ebrotidine(新的H2受體阻斷劑)

不但可抑制泌酸,還可增加胃粘膜血流量和前列腺素產(chǎn)生,從而兼有粘膜保護作用。它也可抑制Hp的蛋白酶、PLA2和脂肪酶活性,在ebrotidine的35mg/L濃度蛋白酶的作用降低57%,在60mg/L濃度時可使PLA2和脂肪酶活性分別降低96%和93%。Ebrotidine對蛋白酶作用的抑制是抑制酶本身,而非作用于酶底物,因?qū)⑵渑c蛋白酶孵育60min后加入粘液,裂解m.gydjdsj.org.cn/zhicheng/蛋白的能力下降69%,而先與粘液作用后再加入蛋白酶,則蛋白的裂解僅下降20%。

3.4 其它

Sofalcone(槐定的類似物,粘膜保護劑)有抑制Hp脂肪酶活性的作用,200mg/L濃度時抑制作用最大,為43%,但對蛋白酶及PLA2影響甚微。由于中性脂在胃粘液層中的屏障作用低于磷脂、糖脂及粘蛋白,故Sofalcone在抑制酶抗?jié)兯幮е兴鸬淖饔糜邢辌apone(非抗泌酶的抗?jié)兯?也可抑制Hp糖基硫酸酯酶,在100mg/L濃度時,可使該酶活性降低61%。

4 其他

Hp也可分泌過氧化氫酶及磷脂酶C,前者可清除Hp生存環(huán)境中的過氧化物,使Hp免受殺傷,但并不直接參與對粘液層結(jié)構(gòu)的破壞,后者水解磷脂Sn—3位置上的磷酸集團,使其成為乙酰基甘油,這可能影響上皮細(xì)胞膜及粘液層結(jié)構(gòu)的完整性,但目前尚無確切依據(jù)。

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