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幽门螺杆菌酶类对胃粘液屏障的破坏

来源:www.bioon.com 2007-08-08 21:48

幽门螺杆菌酶类对胃粘液屏障的破坏

  幽门螺杆菌(Hp)是慢性胃炎和消化性溃疡的重要致病因素之一。有关Hp的致病机理,学者们从不同角度提出两种不同假说,一是胃泌素相关(gastrin-link)假说,即Hp感染—胃泌素释放增多—胃酶增高—胃十二指肠粘膜损伤;一种是漏屋(leking roof)假说,即Hp损伤胃十二指肠的粘液屏障和粘膜屏障,使粘膜易受H+等攻击因子的损伤。本文仅就Hp产生的酶类对粘液屏障的破坏作用,以及某些抗溃疡药物对这些酶的影响作一综述。

  1 胃粘液屏障

  胃粘液屏障系一层连续分布于胃粘膜表面不溶于水的凝胶样粘液。正常人胃窦部该层的厚度为50μm~450μm,中位数值180μm,由蛋白质(占70%)、碳水化合物(占14%)、脂质(占16%)等组成。其中粘蛋白占粘液层干重的30%-40%。粘蛋白含70%~80%的碳水化合物(糖链)、20%~30%的核心蛋白和0.3%~0.4%的共价结合的脂肪酸。核心蛋白的肽链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。

  胃粘液层的空间结构尚未完全阐明。已知粘蛋白是由4个Mr500的糖蛋白亚单位,籍二硫键与连接蛋白(linking protein)相连组成的分子量为2×106的多聚体。多个的粘蛋白多聚体掺入脂质形成球形或椭圆形的微胶粒。微胶粒相互作用形成具有弹性、疏水性和抗蛋白水解性的粘液层。过去认为胃粘液层的结构主要是粘蛋白的结构,近十年来逐步认识到胃粘液层中的脂类,尤其是磷脂在胃粘液层中的作用类似于肺表面活性物质中的磷脂,其分子在粘液层中呈疏水端向外的线状排列,形成疏水层,阻H+逆弥散。Slomiany等也指出,脂质可增强胃粘液层拮抗H+的渗透,其中以磷脂作用最强。并认为磷脂是与核心蛋白非糖基化部位相结合的,而糖脂的中性脂则似结合于粘蛋白的外周部位,形成粘蛋白与脂质等相结合的动态粘液层。

  2 Hp酶类对胃粘液屏障的破坏作用

  2.1 尿素酶

  尿素酶是Hp产生的最重要的酶类之一,可分解尿素生成氨和二氧化碳,使局部pH升高,不但籍以维持生存所需的外部环境,也为产生的其他酶提供合适的氨环境。氨还有破坏胃粘膜屏障的作用。Triebling观察到慢性肾衰且Hp阳性病人的胃炎程度与胃液内氨浓度相关。Sidebotham认为氨可加速粘液细胞内储存的粘液向细胞外转运,这些不能与脂质结合成微胶粒的粘蛋白所组成的粘液层结构疏松,屏障功能弱。此外,实验表明,与粘液屏障作用密切相关的粘蛋白与脂质形成的微胶粒结构,不能被尿素酶或蛋白酶解体,但在pH9左右的碱性环境下则解体;尿素酶加2M尿素,或1M碳酸氨,或40mmol/L碳酸盐—碳酸氢盐缓冲液(pH8.7)均可使粘蛋白微胶粒解体,释出Mr6000000的粘蛋白多聚体。Hp产生的尿素酶分解尿素产生的氨,加上局部固有的碳酸氢盐,可在粘膜表面形成25~50mmol/L碳酸盐—碳酸氢盐缓冲液(pH9),足以使粘液层中微胶粒解体而降低其屏障作用。2.2 磷脂酶A2

  Langton等报道,Hp感染者胃液中磷脂酶A2(PLA2)活性显著高于Hp阴性者,PLA2作用的最适pH为7.4,pH4.0时活性降低60%,pH2.0时活性全部丧失,扫描电镜发现,Hp感染者胃粘液层中磷脂结构破坏和减少。Hp感染胃炎病人胃粘膜表面疏水性降低,用铋剂和抗生素根除Hp后其疏水性恢复正常。以上事实表明,Hp产生PLA2,后者在适宜pH破坏粘液层中的磷脂,降低粘液层的疏水性。此外,亦有实验表明,PLA2可使粘液层中的磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺转变为溶血磷脂酰胆碱和溶血磷脂酰乙醇胺,而10mmol/L溶血磷脂酰胆碱可使粘蛋白粘度下降74%,粘蛋白抗H+弥散能力下降12%,胃蛋白酶对粘蛋白的裂解效应增加75%。同时,部分溶血磷脂酰胆碱经乙酰转移酶作用可生成血小板激活因子,后者是致胃粘膜损伤的炎性介质,因此,Hp产生的PLA2对粘液屏障的破坏具有重要作用。

  2.3 脂肪酶

  Hp可产生脂肪酶,其最适pH为7.2,最适温度为37°C。将其与大鼠粘液中性脂肪共同孵育后,甘油一酯与甘油二酯增加2.8倍,而胆固醇酯含量不变。表明该酶亦参与胃粘液层脂质结构的变化。

  2.4 蛋白酶

  Sidebotham报道Hp滤液与白蛋白共同孵育后未见蛋白裂解,因此认为Hp不产生蛋白酶。但Sarosiek等将Hp过滤液与猪胃粘液制备的粘蛋白多聚体共同孵育12h和48h后,粘蛋白的粘度分别下降15%和31%,并且释出Mr500的粘蛋白亚单位。这种粘蛋白亚单位与Mr6000000的粘蛋白多聚体相比,各糖基比例未变,而蛋白质却减少了22%,表明Hp滤液中含有蛋白酶,并能分解蛋白质,使粘液层中粘蛋白多聚体解体

  破坏粘液屏障结构。该酶作用的最适pH为7.0,pH3.0时活性降低60%,pH8时活性降低45%。

  2.5 糖基硫酸酯酶(glycosulfatase)

  Hp可产生糖基硫酸酯酶,该酶的利于Hp定植于上皮细胞表面。胃粘膜上皮细胞膜糖蛋白和糖脂中的唾液酸和含硫酸酯的糖基被视为Hp的受体,Hp能通过其血凝素与这类结构结合而粘附于细胞表面,胃粘液层中有大量含硫酸酯的糖蛋白(粘蛋白)和糖脂,可竞争性地干扰Hp与细胞膜的粘附,Hp的糖基硫酸酯酶(分子量30,在三硝基甲苯—X100及CaCl2存在时最适pH为5.7)可移除粘液层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,但不能移除细胞膜糖脂中糖基(如半乳糖苷神经酰胺和乳糖苷神经酰胺)上的硫酸酯,因其硫酸酯 C-3位置上。因此,Hp可通过该酶移去粘液层中粘蛋白和糖脂结构中的硫酸酯,不但破坏了粘液层的有机结构,也失去了对其粘附细胞的干扰作用,从而得以定值于上皮细胞膜上。

  3 抗溃疡药物对Hp酶类的影响

  3.1 胶体次枸橼酸铋(SCB)

  Goggin等报道,胃窦部粘膜表面的疏水性与Hp感染程度和组织学炎症程度呈负相关;与SCB的使用呈正相关。以生理盐水微滴与胃粘膜表面形成的接触角(contact angle)代表胃粘膜的疏水性,Hp阳性消化性溃疡病人用SBC治疗后胃粘膜疏水性显著增强,接触角56.8°±1.2°升至60.0°±1.9°(P<0.05);SBC与抗生素联合应用,可使接触角从56.1°±1.2°升至67.8°±1.7°(P<0.01),而用雷尼替丁治疗者的接触角与治疗前无差异。铋剂治疗消化性溃疡的作用是多方面的,但对Hp 酶类而言,它可抑制Hp的蛋白酶、PLA2和脂肪酶活性。在SBC深度为100mg/L时使蛋白酶裂解解粘蛋白的活力降低37%,在150mg/L浓度时使脂肪酶和PLA2活性分别下降21%和60%,而一般治疗SBC抑制蛋白酶水解蛋白质的作用是作用于酶底物,将SBC与蛋白酶孵育30min的加入粘液,粘蛋白的裂解度仅轻度下降,若先加粘液30min后再加入蛋白酶,则粘蛋白的裂解度显著降低。SBC对PLA2的作用则在于抑制酶本身,它竞争Ca2+与PLA2的结合点,在Ca2+浓度增加时SBC对PLA2抑制作用减弱。

  3.2 硫糖铝

  硫糖铝对Hp的多种酶有抑制作用。在90mg/L浓度时使蛋白酶活性降低32.5%;200mg/L浓度时脂肪酶和PLA2活性分别降低35.5%及48%。120mg/L浓度时糖基硫酸酯酶活性降低78%。硫糖铝可降低十二脂肠球部溃疡病人的Hp密度并阻止其粘附于上皮细胞,可能与其对上述酶的抑制作用有关。

  3.3 Ebrotidine(新的H2受体阻断剂)

  不但可抑制泌酸,还可增加胃粘膜血流量和前列腺素产生,从而兼有粘膜保护作用。它也可抑制Hp的蛋白酶、PLA2和脂肪酶活性,在ebrotidine的35mg/L浓度蛋白酶的作用降低57%,在60mg/L浓度时可使PLA2和脂肪酶活性分别降低96%和93%。Ebrotidine对蛋白酶作用的抑制是抑制酶本身,而非作用于酶底物,因将其与蛋白酶孵育60min后加入粘液,裂解蛋白的能力下降69%,而先与粘液作用后再加入蛋白酶,则蛋白的裂解仅下降20%。

  3.4 其它

  Sofalcone(槐定的类似物,粘膜保护剂)有抑制Hp脂肪酶活性的作用,200mg/L浓度时抑制作用最大,为43%,但对蛋白酶及PLA2影响甚微。由于中性脂在胃粘液层中的屏障作用低于磷脂、糖脂及粘蛋白,故Sofalcone在抑制酶抗溃疡药效中所起的作用有限capone(非抗泌酶的抗溃疡药)也可抑制Hp糖基硫酸酯酶,在100mg/L浓度时,可使该酶活性降低61%。

  4 其他

  Hp也可分泌过氧化氢酶及磷脂酶C,前者可清除Hp生存环境中的过氧化物,使Hp免受杀伤,但并不直接参与对粘液层结构的破坏,后者水解磷脂Sn—3位置上的磷酸集团,使其成为乙酰基甘油,这可能影响上皮细胞膜及粘液层结构的完整性,但目前尚无确切依据。

马述春 李石

第二军医大学长征医院消化科(上海 200003)

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