傷寒帶菌與膽囊癌形成

高詩(shī)會(huì), 趙英偉

蘇州大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與生物科學(xué)學(xué)院， 蘇州 215123

傷寒是由傷寒沙門菌引起的以發(fā)熱為主的全身系統(tǒng)性傳染病，主要以持續(xù)性高熱起病，可出現(xiàn)相對(duì)緩脈、脾大等臨床特征。人群對(duì)傷寒沙門菌普遍易感，傷寒沙門菌到達(dá)膽囊能誘導(dǎo)局部感染(如膽囊炎)或以無臨床癥狀的慢性帶菌狀態(tài)存在于膽囊中。約5%傷寒患者發(fā)展為慢性傷寒帶菌者。研究表明，慢性傷寒帶菌者發(fā)展為膽囊癌的危險(xiǎn)性是及時(shí)治療的急性傷寒患者的8.47倍[1]。膽囊癌是一種相對(duì)罕見的癌癥，但在某些國(guó)家和地區(qū)發(fā)病率很高[2]。因此，探究傷寒帶菌狀態(tài)與膽囊癌之間的關(guān)系尤為重要。本文就傷寒帶菌狀態(tài)與生物膜和膽結(jié)石的形成及發(fā)展為膽囊癌的相關(guān)性研究進(jìn)行綜述。

1 傷寒沙門菌與傷寒

傷寒沙門菌為胞內(nèi)寄生菌，細(xì)菌隨巨噬細(xì)胞入血，并隨血流進(jìn)入肝、脾、腎、膽囊等器官在其中繁殖。大部分患者經(jīng)抗生素治療后可痊愈，但1%～5%傷寒患者在癥狀消失1年后仍可在其糞便中檢出相應(yīng)的傷寒沙門菌。

1.1 傷寒流行情況

據(jù)報(bào)道，全球每年有2 100萬例傷寒病例，其中死亡20萬例。該病在世界各地均有發(fā)生，以熱帶、亞熱帶地區(qū)多見。傷寒仍是影響健康的主要公共衛(wèi)生問題之一，在發(fā)展中國(guó)家以水源和食物污染為主引發(fā)流行，而在發(fā)達(dá)國(guó)家則以國(guó)際旅游感染為主。流行病學(xué)調(diào)查顯示，拉丁美洲由于衛(wèi)生設(shè)備的改善，其發(fā)病率有所下降；在歐洲，1995～2004年傷寒和副傷寒發(fā)病率較高的意大利在公共衛(wèi)生措施改善后發(fā)病率也有所降低；但在撒哈拉沙漠以南的非洲大陸，由于衛(wèi)生設(shè)備差、生活水平低，傷寒仍暴發(fā)流行；在亞洲，印度、巴基斯坦等國(guó)的發(fā)病率很高，中國(guó)、印度尼西亞、越南的發(fā)病率次之[3-5]。

1.2 致病物質(zhì)

傷寒沙門菌的主要致病物質(zhì)包括IVB型菌毛(type IVB pili)、核心多糖、莢膜多糖(Vi抗原)和沙門菌致病島。傷寒沙門菌IVB型菌毛與細(xì)菌侵襲性密切相關(guān)，其侵襲性和細(xì)胞毒性具有種屬特異性，即對(duì)人單核細(xì)胞有致病性，而對(duì)鼠巨噬細(xì)胞沒有致病性，且僅在細(xì)菌生長(zhǎng)的穩(wěn)定期合成。IVB型菌毛的存在使細(xì)菌更容易黏附在宿主細(xì)胞表面，是細(xì)菌侵襲宿主、感染宿主的第1步。

菌體O抗原多糖的存在和適宜的鏈長(zhǎng)能使傷寒沙門菌抵抗血清補(bǔ)體的殺傷作用，從而增強(qiáng)其侵襲力。Vi抗原與毒力有關(guān)，所以也稱毒力抗原。它位于革蘭陰性桿菌O抗原外側(cè)，起抗巨噬細(xì)胞吞噬和血清補(bǔ)體殺菌的作用，也用于傷寒沙門菌帶菌狀態(tài)的檢測(cè)。Vi抗原在傷寒沙門菌感染宿主過程中表達(dá)，在其發(fā)病機(jī)制中起重要促進(jìn)作用[6]。

沙門菌致病島也稱沙門菌毒力島，目前已發(fā)現(xiàn)10個(gè)，分別命名為SPI-1～ SPI-10。與傷寒沙門菌感染密切相關(guān)的是SPI-1、 SPI-2 和SPI-7。其中SPI-1編碼的Ⅲ型分泌系統(tǒng)(type Ⅲ secretion system，TTSS)與傷寒沙門菌對(duì)腸上皮細(xì)胞的侵襲力有關(guān)。SPI-2編碼的Ⅲ型分泌系統(tǒng)促進(jìn)細(xì)菌在巨噬細(xì)胞中存活和繁殖，與系統(tǒng)性感染有關(guān)。SPI-7能編碼TviA蛋白，它是Vi抗原表達(dá)的調(diào)控蛋白，也能介導(dǎo)抑制鞭毛的表達(dá)，使傷寒沙門菌逃避宿主的免疫監(jiān)視[6]。

1.3 疾病特點(diǎn)

傷寒沙門菌能引起菌血癥，細(xì)菌隨血流進(jìn)入肝、脾、腎、膽囊等器官，嚴(yán)重者有出血或腸穿孔等并發(fā)癥。在5%～10%未經(jīng)治療患者中，可出現(xiàn)復(fù)發(fā)。1%～5%傷寒患者在癥狀消失1年后仍可在其糞便中檢出傷寒沙門菌，轉(zhuǎn)變?yōu)闊o癥狀(健康)帶菌者。這些細(xì)菌主要留在膽囊中，有時(shí)也可出現(xiàn)在尿道中，成為人類傷寒病原菌的重要傳染源。年齡和性別與無癥狀帶菌關(guān)系密切。慢性傷寒帶菌狀態(tài)不僅是膽囊癌也是其他癌癥發(fā)生的危險(xiǎn)因素[7]。

傷寒沙門菌在感染過程中，會(huì)改變其在宿主中的寄居部位，如肝、脾和膽囊。有研究指出，傷寒沙門菌Ⅲ型分泌受動(dòng)蛋白AvrA在體內(nèi)引起腸炎和慢性感染的重要性。在傷寒沙門菌感染初期，宿主的肝和脾重量有所增加。AvrA的表達(dá)能增強(qiáng)傷寒沙門菌的侵襲力，而慢性傷寒感染能誘導(dǎo)肝膿腫的發(fā)生[8]。有些細(xì)菌在侵襲宿主時(shí)能在宿主體內(nèi)形成免疫適應(yīng)，如結(jié)核分枝桿菌。但傷寒沙門菌侵入宿主后能在宿主體內(nèi)偽裝，形成免疫逃避，從而生存下來[6]；傷寒沙門菌還可能侵襲適應(yīng)性免疫系統(tǒng)[9]。這些可能與AvrA的表達(dá)有關(guān)。

2 腫瘤的形成

膽囊癌是一種罕見的癌癥。近十幾年來，在世界范圍內(nèi)其發(fā)病率有所增加。據(jù)報(bào)道，健康人群中膽囊息肉的流行情況在丹麥、日本、中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)分別是4.3%、5.9%、6.9%。膽囊息肉包括2種病理類型：腫瘤和假瘤。2007年，日本有16 841人死于膽管癌[10,11]。女性膽囊癌和膽結(jié)石的發(fā)病率是男性的2倍多[12]。據(jù)報(bào)道，女性膽囊癌發(fā)病率最高的地區(qū)是印度德里，其次是巴基斯坦卡拉奇和厄瓜多爾基多，發(fā)病率分別為21.5/10萬、13.8/10萬和 12.9/10萬[13]。Safaeian等在上海市進(jìn)行調(diào)查，采集患者和健康者血液，其中新診斷出膽管癌627例，膽管結(jié)石1 037例，健康者959人。結(jié)果顯示，傷寒沙門菌陽(yáng)性率只有0.26%，表明在上海地區(qū)未發(fā)現(xiàn)傷寒沙門菌感染與膽管癌之間有聯(lián)系[14]。

2.1 傷寒帶菌狀態(tài)與生物膜和膽結(jié)石的形成

細(xì)菌生物膜(bacterial biofilm)是指細(xì)菌黏附于所接觸的細(xì)胞表面，分泌多糖基質(zhì)、纖維蛋白、脂質(zhì)蛋白等，將其自身包繞而形成大量細(xì)菌聚集的膜樣物。它是細(xì)菌為適應(yīng)自然環(huán)境以利于生存的一種生命現(xiàn)象，由微生物及其分泌物積聚而形成。傷寒沙門菌進(jìn)入人體后，在膽結(jié)石表面形成生物膜，該過程中PhoP-PhoQ、鞭毛絲狀體(flagellar filament)、RpoS起重要作用，未成熟的脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)不影響膽結(jié)石表面生物膜的形成[15]。PhoP-PhoQ是一雙元件調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其作用涉及膽汁耐受；RpoS是一整體調(diào)節(jié)因子。有研究表明，芳香族氨基酸的有無對(duì)細(xì)菌生物膜形成起重要作用[16]，它們對(duì)抗生素和宿主免疫系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抵抗力。細(xì)菌生物膜的形態(tài)既有多樣性又具有獨(dú)特性，這不是細(xì)菌本身造成的，而是細(xì)菌所處的不同外在環(huán)境引起的，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的臨床問題，帶來治療困難，還會(huì)引起許多慢性和難治性感染疾病反復(fù)發(fā)作。

Dutta等通過逐步Logistic回歸分析表明，在膽囊癌和膽結(jié)石患者中，慢性傷寒帶菌狀態(tài)是最危險(xiǎn)的因素；而且，混合成分的膽結(jié)石患者比單一膽固醇成分的膽結(jié)石患者患膽囊癌的概率要高[7]。人類傷寒帶菌的主要部位是膽汁豐富的膽囊，細(xì)菌利用膽汁來增強(qiáng)抵抗機(jī)制，使其存活。膽汁能提高膽固醇表面生物膜的形成，這是增強(qiáng)傷寒沙門菌定植和持續(xù)存在的因素[2]。膽汁含有多種成分，包括膽汁酸、膽固醇、磷脂和膽紅素，在胃腸道中表現(xiàn)出強(qiáng)大的抗微生物作用。然而，傷寒沙門菌能抵抗其表面類似于表面活性劑的物質(zhì)，表明在急性和慢性感染中，膽汁與傷寒沙門菌的相互抵抗作用起關(guān)鍵作用[2]。

細(xì)菌本身可能作為膽結(jié)石形成的孵化室或改變膽汁的成分或損害膽囊壁[17]。體外人類膽結(jié)石試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，膽汁促進(jìn)傷寒沙門菌生物膜的形成，奠定了膽汁在膽囊癌研究中的重要作用。Crawford等在對(duì)人和鼠某些器官的研究中發(fā)現(xiàn)，膽結(jié)石表面生物膜的形成有助于患者形成傷寒帶菌狀態(tài)[2]，且有利于沙門菌在宿主膽囊中持續(xù)存在[18]，菌體O抗原莢膜在膽結(jié)石表面生物膜形成過程中起關(guān)鍵作用。O抗原基因受膽汁誘導(dǎo)，O抗原莢膜在膽結(jié)石表面生物膜的形成中是必需的。agfD基因是傷寒沙門菌生物膜形成的重要調(diào)節(jié)子，能控制O抗原莢膜的生物合成。傷寒沙門菌缺乏O抗原莢膜就不能在膽固醇表面形成生物膜。傷寒沙門菌Vi抗原對(duì)膽結(jié)石表面生物膜的形成無作用[2]。已經(jīng)證實(shí)，膽結(jié)石患者發(fā)展成傷寒帶菌狀態(tài)的危險(xiǎn)性很高，但機(jī)制不明確。

抗生素治療對(duì)患膽結(jié)石的傷寒沙門菌帶菌者無效。研究表明，I型菌毛在激發(fā)微生物細(xì)胞膜形成和細(xì)胞與細(xì)胞相互作用過程中起介導(dǎo)黏附的作用，其過表達(dá)對(duì)膽固醇表面生物膜的形成不利[19]。鞭毛能介導(dǎo)細(xì)菌結(jié)合于膽固醇，不介導(dǎo)生物膜后期的生長(zhǎng)過程，但在生物膜的早期形成階段中發(fā)揮重要作用，尤其是鞭毛中的亞單位結(jié)構(gòu)Flic在細(xì)菌結(jié)合至膽固醇中起關(guān)鍵作用[19]。胞外多糖(exopolysaccharide, EPS)在膽汁誘導(dǎo)傷寒沙門菌形成生物膜過程中也起一定作用[2]，明確其成分將更好描述無臨床癥狀帶菌狀態(tài)的特征，也能闡明慢性病例中生物膜的形成機(jī)制。

2.2 傷寒帶菌狀態(tài)與膽囊癌的關(guān)系

膽囊癌是惡性膽管癌中最常見的一種，由于發(fā)現(xiàn)晚、無有效治療方案，其患病率與病死率都很高[17]。目前，膽囊癌的危險(xiǎn)因素有慢性感染、慢性膽囊炎、肥胖、激素、環(huán)境暴露的特殊變異、遺傳傾向和傷寒帶菌狀態(tài)[17]；而且，慢性傷寒帶菌狀態(tài)與膽囊癌和膽結(jié)石有緊密關(guān)系[7]?？茖W(xué)家們推測(cè)細(xì)菌引發(fā)癌癥的可能機(jī)制：一是細(xì)菌持續(xù)感染引發(fā)的慢性炎癥可能導(dǎo)致癌癥形成；二是細(xì)菌慢性感染產(chǎn)生的細(xì)菌毒素和次級(jí)代謝產(chǎn)物可能誘導(dǎo)癌癥發(fā)生。細(xì)菌毒素能殺死細(xì)胞或修飾細(xì)胞的程序，即控制DNA損傷、增殖、凋亡和分化。因此，膽囊癌的發(fā)病機(jī)制已成為研究熱點(diǎn)。

盡管傷寒帶菌狀態(tài)與膽囊癌的關(guān)系已被廣泛研究，但尚未完全證實(shí)。Kumar等對(duì)傷寒和膽囊癌高發(fā)地區(qū)進(jìn)行了病例-對(duì)照研究，在膽囊疾病病例和健康對(duì)照人群中檢測(cè)傷寒帶菌狀況，利用間接血細(xì)胞凝集試驗(yàn)(indirect hemagglutination test, IHA)處理抗體，并以高純度的傷寒沙門菌Vi抗原與抗體相結(jié)合為對(duì)照。結(jié)果在29.4%膽囊癌患者中檢測(cè)到相當(dāng)高的Vi抗原效價(jià)，健康對(duì)照者為5%，膽結(jié)石患者為10.7%[7]，顯示膽囊癌患者中傷寒沙門菌的檢出率較高。另外，Nath等對(duì)52例膽囊癌患者、223例膽囊疾病早期患者、508名健康對(duì)照者和424例死亡病例進(jìn)行了研究。為了檢出傷寒沙門菌，對(duì)標(biāo)本進(jìn)行DNA提取，用特殊的套式聚合酶鏈反應(yīng)(polymerase chain reaction, PCR)擴(kuò)增傷寒沙門菌的鞭毛基因。用IHA方法從患者血清中檢測(cè)出抗Vi抗原的抗體，其中67.3%(35/52)膽囊癌患者的傷寒沙門菌鞭毛基因PCR擴(kuò)增陽(yáng)性，明顯高于早期膽囊疾病患者(95/223，42.6%)和死亡病例(35/424，8.2%)[20]。利用特殊套式PCR擴(kuò)增傷寒沙門菌鞭毛基因法比檢測(cè)血清中抗Vi抗原的抗體濃度要敏感得多。以高靈敏度的PCR對(duì)大量膽囊癌患者的組織樣品進(jìn)行確切研究，為傷寒沙門菌的存在提供了直接的證據(jù)；但也有一些研究者對(duì)用血清學(xué)方法檢測(cè)膽囊中存在傷寒沙門菌的靈敏度和特異度產(chǎn)生懷疑[1]。如果傷寒沙門菌與膽囊癌的這種關(guān)系存在，那么對(duì)傷寒帶菌者的診斷、發(fā)現(xiàn)和治療可能對(duì)減少傷寒患者發(fā)展成膽囊癌有重要作用。目前認(rèn)為膽囊癌的產(chǎn)生有2種途徑：其一，患有膽結(jié)石并隨之產(chǎn)生的膽囊炎引起膽囊癌，這是主要途徑，女性發(fā)病率要比男性高得多；其二，先天性膽管畸形引起膽囊癌，在日本、韓國(guó)，甚至中國(guó)某些地區(qū)發(fā)病率很高，女性和男性的發(fā)病率差不多。這與膽結(jié)石和膽囊炎病史是膽囊癌的主導(dǎo)危險(xiǎn)因素，而在患膽囊癌的韓國(guó)和日本人中可能是例外相吻合[13]。

傷寒沙門菌感染人類，使其成為慢性帶菌者的概率較大。研究表明，慢性傷寒帶菌狀態(tài)發(fā)展成為膽囊癌的概率也較大，這給治療帶來難題。盡管Gonzalez-Escobedo等研究表明，膽囊中存在傷寒沙門菌，膽囊可能是其儲(chǔ)存場(chǎng)所[21]；但研究者在對(duì)慢性帶菌者的膽囊進(jìn)行傷寒沙門菌的分離和培養(yǎng)時(shí)發(fā)現(xiàn)，傷寒沙門菌數(shù)量通常很少[20]，而且對(duì)慢性帶菌患者進(jìn)行膽囊切除并不能根除其帶菌狀態(tài)。這使得研究者推測(cè)，傷寒沙門菌持續(xù)存在的主要器官并不是膽囊，而可能是肝臟，在慢性感染過程中，肝臟不斷向膽囊排入傷寒沙門菌[22]。

3 結(jié)語(yǔ)

傷寒沙門菌感染易使人類成為慢性傷寒帶菌者，這種傷寒帶菌狀態(tài)與生物膜的形成和膽結(jié)石之間的關(guān)系密不可分，傷寒帶菌者甚至?xí)l(fā)展成膽囊癌患者。目前對(duì)于傷寒帶菌是否一定會(huì)發(fā)展成膽囊癌尚不明確。因此，進(jìn)一步搞清傷寒沙門菌引起膽囊癌的機(jī)制，確定慢性帶菌狀態(tài)與膽囊癌之間的具體關(guān)系，可對(duì)傷寒感染者尤其是慢性傷寒帶菌者進(jìn)行及時(shí)診斷、治療，有利于早期預(yù)防膽囊癌的發(fā)生。對(duì)膽結(jié)石患者應(yīng)盡快排石，甚至切除膽囊，這將為膽囊癌的預(yù)防、臨床診斷與治療帶來新方案。

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