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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認為氨可加速粘液細胞內(nèi)儲存的粘液向細胞外轉(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定植于上皮細胞表面。胃粘膜上皮細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胞的干擾作用,從而得以定值于上皮細胞膜上。

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感染程度和組織學炎癥程度呈負相關(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/Lgydjdsj.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;视停@可能影響上皮細胞膜及粘液層結(jié)構(gòu)的完整性,但目前尚無確切依據(jù)。

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