Research progress on prevention and treatment of Helicobacter pylori neutrophil-activating protein related diseases
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摘要:
幽门螺杆菌(H. pylori)中性粒细胞激活蛋白(HP-NAP)是新近发现的H. pylori的主要毒力因子之一, 几乎所有H. pylori菌株都有表达。HP-NAP被激活后，可刺激中性粒细胞、单核细胞、树突状细胞、肥大细胞和淋巴细胞，参与炎症的发展和组织损伤。本文对HP-NAP在相关疾病的预防、治疗中的最新研究进展予以综述。
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关键词:
- 幽门螺杆菌中性粒细胞激活蛋白 /
- 菌株 /
- 中性粒细胞 /
- 疫苗
Abstract:Helicobacter pylori (H. pylori) neutrophil-activating protein (HP-NAP) is one of the newly discovered main virulence factors of H. pylori, and is expressed in almost all strains of H. pylori. After being activated, HP-NAP can participate in the development of inflammation and tissue damage by stimulating neutrophils, monocytes, dendritic cells, mast cells and lymphocytes. This paper reviewed the latest research progress of HP-NAP in the prevention and treatment of related diseases.
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Keywords:
- Helicobacter pylori neutrophil-activating protein /
- strain /
- neutrophils /
- vaccines
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幽门螺杆菌(H. pylori)中性粒细胞激活蛋白(HP-NAP)能够激活中性粒细胞产生活性氧(ROS)并黏附内皮细胞，其是一种球形蛋白质，由12个相同的亚基组成，每个亚基都是一个四螺旋束蛋白，分子质量接近17 kDa[1-2]。HP-NAP是H. pylori的毒力因子，刺激中性粒细胞黏附在胃上皮细胞上，主要在感染的静止期促进ROS以及髓过氧化物酶的产生。HP-NAP还可激活中性粒细胞和肥大细胞，并促进单核细胞迁移。HP-NAP具有促炎症活性，在H. pylori感染期间参与炎症的发展和组织损伤[3]。一旦HP-NAP被激活后，大多数中性粒细胞会迅速迁移到感染部位，并作为趋化因子的来源，招募和激活其他中性粒细胞以及单核细胞、树突状细胞、肥大细胞和淋巴细胞，从而在感染部位产生一种特殊的细胞因子环境，使机体致病。值得注意的是, HP-NAP在相关疾病的预防、治疗方面也发挥着重要作用，本文对HP-NAP在相关疾病的预防、治疗中的最新研究进展予以综述。
1. HP-NAP的功能
1.1 诱导ROS产生
HP-NAP诱导的中性粒细胞和单核细胞产生的ROS受百日咳毒素(PTX)敏感的G蛋白调节，而HP-NAP诱导的单核细胞分泌的细胞因子是由Toll样受体2(TLR2)介导的。HU W B等[4]认为, TLR2虽在先天免疫中具有广泛功能, TLR2靶向治疗的发展速度也加快，但其在激活和抑制先天免疫反应方面的双重作用，使得收集的基础研究结果难以应用于临床。然而WEN S H等[5]研究首次以全反式维甲酸(ATRA)诱导的分化HL-60细胞为中性粒细胞模型，研究发现在该细胞HP-NAP诱导的ROS产生是由PTX敏感的G蛋白依赖性激活ERK1/2和p38-MAPK介导的，而且TLR2参与了HP-NAP诱导的IL-8的分泌，但没有参与HP-NAP诱导的ROS的产生。值得注意的是, PTX敏感的G蛋白也有助于HP-NAP诱导的中性粒细胞和分化的HL-60细胞分泌IL-8, 进一步揭示了Pam3CSK4(一种TLR2激动剂)和HP-NAP与TLR2的竞争性结合，这表明HP-NAP和TLR2之间存在着特定的直接相互作用。因此，首次证明了HP-NAP直接与TLR2结合并激活TLR2, 从而诱导中性粒细胞和ATRA诱导的分化HL-60细胞分泌依赖于PTX的G蛋白的IL-8。PTX敏感的G蛋白，而不是TLR2，参与了HP-NAP诱导的中性粒细胞和分化的HL-60细胞产生ROS。
1.2 参与免疫调节
CODOLO G等[6]研究认为, HP-NAP的体外和体内作用是高度相关的，其特点是产生大量IFN-γ和激活细胞溶解程序，促进H. pylori感染造成的胃部损伤。另外, HP-NAP不仅能诱导先天性免疫反应，还能诱导适应性免疫反应。FU H W等[7]研究表明，HP-NAP能激活多种天然免疫细胞，包括中性粒细胞、单核细胞和肥大细胞，从而诱导其氧化和促炎活性。该蛋白还可诱导辅助性T淋巴细胞1(Th1)免疫反应和细胞毒性T淋巴细胞(CTL)活性，诱导HP-NAP通过激活适应性免疫反应而促进炎症。HP-NAP引起的炎症反应是由PTX敏感的G蛋白偶联受体和TLR2介导的，阻断HP-NAP与其受体的相互作用的药物可以减轻H. pylori感染引起的胃黏膜炎症。
JIN C等[8]研究发现, HP-NAP可吸引先天免疫细胞，诱导树突状细胞的成熟和Th1, 并产生局部促炎环境增强IL-12的产生。此外, HP-NAP刺激中性粒细胞和单核细胞释放IL-12和IL-23, 以促进Th1反应的极化和单核细胞向成熟的树突状细胞分化。在HP-NAP创造的IL-12富集环境中，抗原特异性胃T细胞系产生大量的IFN-γ和TNF-α, 并表现出细胞毒性活性，表明HP-NAP有能力促进Th1免疫反应和CTL活性[9-10]。
2. 相关疾病的预防和治疗
2.1 肿瘤
CODOLO G等[11]研究了HP-NAP对转移性黑色素瘤的作用，结果显示, HP-NAP的使用有效地抑制了肿瘤的生长和转移，同时伴有肿瘤部位巨噬细胞的积聚。巨噬细胞的耗竭几乎完全削弱了HP-NAP对抗肿瘤生长的能力。研究结果揭示了激活的巨噬细胞在对抗黑色素瘤生长中的关键作用，并认为HP-NAP可能成为治疗转移性黑色素瘤的新的生物治疗剂。HOU M L等[12]研究认为，重组HP-NAP具有作为树突状细胞疫苗佐剂用于抗黑色素瘤治疗的潜力。MOHABATI MOBAREZ A等[13]研究合成了携带重组HP-NAP蛋白的壳聚糖纳米颗粒，并证明其可以诱导产生IFN-γ, 有效地促进Th1细胞免疫，进而增加小鼠乳腺癌转移模型中肿瘤的缩小速度，这可能是通过增加主要组织相容性复合体I类分子的表达，从而增强Th1和CD8+T细胞的功能。
rMBP-NAP是一种由HP-NAP和麦芽糖结合蛋白组成的重组融合蛋白，已被证明是一种新型的免疫调节性TLR激动剂。DING C等[14]研究揭示了rMBP-NAP可诱导肺癌患者的外周血单核细胞产生多种抗肿瘤细胞因子并增强CTL反应。WANG T等[15]研究阐明了rMBP-NAP在B16-F10诱导的转移性肺癌局部免疫调节中的作用，结果显示，在rMBP-NAP治疗后, B16-F10黑色素瘤在肺部的转移生长明显受阻，同时转移性肺结节显著减少，存活率显著提高。治疗诱导了局部和全身的免疫反应，这与更多的CD4+/CD8+T细胞内流有关。此外, rMBP-NAP还显示出明显的抗血管生成活性，减少了肺部肿瘤切片的血管化。
VIKER K B等[16]研究设计了一株麻疹病毒株(MV)来表达分泌型NAP(MV-s-NAP), 并在人乳腺癌移植瘤模型中显示了其抗肿瘤和免疫刺激活性，而且MV-s-NAP皮下给药和静脉给药均耐受性良好，未观察到明显的临床、实验室或组织学毒性。PANAGIOTI E等[17]研究也设计了一种MV疫苗株，以编码分泌型NAP抗原(MV-s-NAP)和重定向血凝素，允许通过尿激酶型纤溶酶原激活物受体(uPAR)进入小鼠细胞。MV-s-NAP-uPA对免疫功能正常C57BL/6小鼠的原位CT-2A或GL261胶质母细胞瘤，以及裸鼠原位移植的人源GBM6和GBM12胶质母细胞瘤的异种移植模型的抗肿瘤活性进行了评价。结果表明, MV-s-NAP病毒治疗与抗PD-1检查点阻断免疫治疗和JAK1/JAK2抑制的免疫调节作用相结合，是一种有效的策略，可以增强病毒诱导的抗肿瘤免疫反应，克服免疫检查点抑制剂在胶质母细胞瘤中的有限疗效，为这种致命的脑肿瘤提供了一种有前景的治疗途径。MA J等[18]研究设计了痘苗病毒(VV)和塞姆利基森林病毒(SFV)来表达神经母细胞瘤相关抗原双唾液酸神经节苷脂(GD2)和免疫调节剂NAP，并比较了他们的治疗效果。结果显示, HP-NAP共表达可增强VV的抗肿瘤效果，但不能增强SFV的抗肿瘤效果。
2.2 过敏性疾病
HP-NAP是一种具有抗Th2炎症活性的免疫调节剂，可用于预防IgE介导的过敏反应。霍乱毒素B(CTB)是一种黏膜佐剂，可诱发抗原耐受。枯草芽孢杆菌孢子是口服异源性抗原的理想载体。MAI J L等[19]研究表明，口服表达NAP或CTB-NAP的重组枯草芽孢杆菌孢子可赋予局部和全身的特异性免疫反应。重组孢子可以使抗原特异性T细胞反应从Th2型转变为Th1型表型，并增加调节性T细胞的产生，从而对花生过敏产生有效的保护。DONG H等[20]研究也发现，重组CTB-NAP在抑制呼吸系统的炎症反应方面特别有效，这可能为开发重组CTB-NAP枯草芽孢杆菌孢子治疗过敏性哮喘和其他过敏性疾病提供见解。
ZHANG K等[21]研究指出, NZ3900/pNZ8149-NapA是一种新型的黏膜传递载体，可以有效地表达NapA, 该重组菌株可通过调节免疫反应减轻小鼠的食物过敏症状。GUO X等[22]研究观察了HP-NAP对特应性皮炎小鼠模型的治疗作用，结果表明, HP-NAP治疗成功地缓解了特应性皮炎的症状，并显著减少了炎症细胞的浸润。同时, HP-NAP能有效调节Th1/Th2平衡，抑制IgE的分泌，抑制促炎细胞因子的表达。ZHENG H等[23]研究以小鼠为模型，经rMBP-NAP治疗后发现, rMBP-NAP可改善变态反应性皮炎包括皮肤损害在内的疾病症状，减轻组织炎症，并通过诱导Th2细胞向Th1细胞的转化来恢复Th1/Th2平衡。
2.3 疫苗研制
HP-NAP作为TLR2激动剂和强大的Th1型反应免疫调节剂，能够增强病毒载体疫苗的免疫原性。LIU M Y等[24]研究发现，有HP-NAP参与的疫苗可以克服H. pylori的免疫逃避机制，诱导出强大的体液免疫反应。GUO L等[25]研究构建的一种包含Th1型免疫佐剂NAP在内的多价表位疫苗，其比单价表位疫苗具有更好的灭菌免疫效果。
NapA已被确定为一种毒力因子、一种保护性抗原和一种有效的免疫调节剂。PENG X Y等[26]通过使用乳酸菌作为表达宿主和传递载体，建立了一种新的高效的NapA生产和利用模式，并通过小鼠口服疫苗的方式证明了乳酸菌的免疫保护效力和免疫调节活性，首次观察到NapA同时促进Th17和Th1的极化反应，这可能会大大促进NapA的临床应用，同时也提供了一个有前景的抗H. pylori口服疫苗候选物和一个有效的黏膜免疫调节剂。
GHASEMI A等[27]研究利用一种新型的保护性免疫增强型沙门氏菌疫苗(PIESV)载体株来传递和表达多种H. pylori抗原基因，用HpaA、HP-NAP、UreA和UreB抗原的疫苗免疫小鼠，结果表明，与接受PBS或携带空载体的PIESV的对照组相比，免疫的小鼠表现出特异性和显著的细胞召回反应和抗原特异性的血清IgG1、IgG2c、总IgG和胃IgA抗体效价。CHEN J等[28]研究评估和比较了用重组H. pylori UreA、UreB和HP-NAP辅以cGAMP佐剂免疫的小鼠的免疫保护作用，结果显示，免疫组小鼠H. pylori的定植数量显著减少，且疫苗诱导的保护作用的大小似乎与抗原特异性Th1/Th17反应的水平有关。
3. 结论与展望
HP-NAP是H. pylori的主要毒力因子，因其具有双重作用而受到广泛关注。HP-NAP不仅通过诱导中性粒细胞和单核细胞产生ROS在宿主体内引起氧化应激，而且还通过多种机制保护H. pylori免受氧化应激造成的损害。HP-NAP还可促进H. pylori生物膜的形成，降低其对多种抗生素的敏感性，导致抗生素多重耐药性，进一步增加根除细菌的难度[29]。
HP-NAP具有刺激树突状细胞的Th1诱导能力、增强Th1免疫应答和CTL活性、抑制Th2介导的变态反应等免疫调节活性，在肿瘤和过敏性疾病中发挥重要作用，HP-NAP有可能作为一种有效的保护性抗原防治H. pylori感染, HP-NAP相关疫苗的研制开发在临床上有着广阔的社会价值和应用前景，值得进一步深入研究和关注。
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