張廣智,王明艷,羅毅,徐世行,何順東, 崔尚金
人畜共患病病原——豬螺桿菌及其研究進展
張廣智1,2,王明艷1,2,羅毅3,徐世行3,何順東4, 崔尚金1,2
(1中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所,北京 100193;2農(nóng)業(yè)部獸用藥物與獸醫(yī)生物技術(shù)北京科學(xué)觀測實驗站,北京 100193;3沈陽市動物疫病預(yù)防控制中心,沈陽 110034;4沈陽市沈河區(qū)市場監(jiān)管事務(wù)服務(wù)與行政執(zhí)法中心,沈陽 110161)
豬螺桿菌 (),革蘭氏陰性菌,具有典型螺旋狀外形,菌體末端因有平均4—10個鞭毛而具有高度的活動性。豬螺桿菌是一種重要人畜共患病病原, 近些年才被比利時科學(xué)家分離并成功體外培養(yǎng)。豬螺桿菌不同于主要感染人的幽門螺旋桿菌,豬螺桿菌主要感染大部分的豬,處于屠宰年齡的豬的感染率約在60%—95%。豬螺桿菌感染主要導(dǎo)致豬發(fā)生胃炎,胃部不適和降低豬的體重增加率。更重要的是,豬螺桿菌也感染部分人,造成患者發(fā)生各種胃部不適、胃病甚至胃癌(如粘膜相關(guān)淋巴組織淋巴瘤)。豬螺桿菌感染后雖然引發(fā)了機體強烈的先天免疫和適應(yīng)性免疫應(yīng)答,但是該菌進化了數(shù)種毒力因子用來逃避免疫系統(tǒng)的監(jiān)控,最終可以持續(xù)地定植在宿主胃內(nèi),破壞胃上皮細胞穩(wěn)態(tài),引發(fā)慢性炎癥,甚至胃癌。目前科學(xué)家對于豬螺桿菌的傳播途徑還不是很清楚,豬肉和相關(guān)制品,唾液,糞便可能是造成細菌傳播的途徑。豬、小鼠和蒙古沙鼠是目前常用的研究豬螺桿菌致病機理的動物模型。雖然豬螺桿菌對豬的健康、生產(chǎn)性能和動物福利乃至人的健康有重要影響,但是由于豬螺桿菌分離培養(yǎng)比較困難,細菌體外培養(yǎng)需要微需氧環(huán)境(85%N2,10%CO2和5%O2),國內(nèi)對豬螺桿菌研究相對較少,一般主要涉及細菌的檢測方面。目前,關(guān)于豬螺桿菌致病機理的資料比較少。通過分析豬螺桿菌基因組結(jié)合已知發(fā)現(xiàn),大家推測該菌可能通過以下幾個機制來干擾或逃避宿主防御應(yīng)答:鞭毛的高度運動性和對酸的中和能力、對胃上皮細胞的較高黏附性、對氧化應(yīng)激壓力的解毒能力、誘導(dǎo)細胞死亡和免疫調(diào)節(jié)等。鑒于此,本文作者結(jié)合多年豬螺桿菌研究經(jīng)歷以及文獻資料從豬螺桿菌的研究歷史、細菌的基本特征和培養(yǎng)條件、流行現(xiàn)狀、致病機理和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀等幾個方面進行了詳細綜述,旨在提高國內(nèi)對豬螺桿菌及其致病性的認識和重視程度,也為豬螺桿菌未來的研究和防控提供重要的參考和指導(dǎo)。
豬螺桿菌;人畜共患病病原;胃??;毒力因子;致病機理
1984年,MARSHALL和WARREN首次發(fā)現(xiàn)一種彎曲狀細菌可以導(dǎo)致人發(fā)生胃潰瘍,胃炎,粘膜相關(guān)淋巴組織(MALT)淋巴癌和其他胃部疾病,這種胃內(nèi)彎曲狀革蘭氏陰性細菌后被命名為幽門螺旋桿菌()[1]。自此幽門螺旋桿菌逐步受到臨床醫(yī)生和基礎(chǔ)研究工作者的重視,細菌體外分離培養(yǎng)技術(shù)的成功也為科學(xué)家進一步研究細菌的結(jié)構(gòu),耐藥性,以及致病機理鋪平了道路,為世界幽門螺旋桿菌感染患者的治療帶來了福音。MARSHALL和WARREN也因此獲得2005年諾貝爾醫(yī)學(xué)獎。目前,幽門螺旋桿菌的感染率在亞洲,南美,東歐等地區(qū)均高于50%[2],被世界衛(wèi)生組織列為胃癌一級致病因子[3]。
研究顯示幽門螺旋桿菌并不是唯一能定植在人胃黏膜的病原菌,典型螺旋狀的非幽門螺旋桿菌也相繼在患者胃活組織檢查中被發(fā)現(xiàn),這一類螺桿菌被統(tǒng)稱為非幽門螺旋桿菌螺桿菌(Non-helicobacters, NHPH)[4-5]。NHPH感染同樣可以引起患者多種胃部疾病,而且研究顯示感染NHPH的患者發(fā)展為MALT淋巴癌的可能性比感染幽門螺旋桿菌的患者要高得多[6-7],因此就更需引起重視。NHPH主要包括豬螺桿菌,犬螺桿菌,貓胃螺桿菌,膽汁螺桿菌等數(shù)種螺桿菌,其中豬螺桿菌是NHPH中最流行的研究的較多的螺桿菌[8-10]。豬螺桿菌主要感染豬,同時也感染人以及少量的恒河猴和食蟹猴,主要定植在宿主胃內(nèi),引起各種胃部疾病和不適,具有重要的公共衛(wèi)生學(xué)意義。在豬胃內(nèi),豬螺桿菌最初是1990年在豬胃的黏液層和竇窩內(nèi)發(fā)現(xiàn)的,經(jīng)過數(shù)次更名,最終確定了豬螺桿菌的名字和學(xué)術(shù)位置。
豬螺桿菌屬于革蘭氏陰性菌,具有最多達6個轉(zhuǎn)向的典型螺旋狀外形。細菌菌體長約2.3—6.7μm,寬0.9—1.2μm。在豬螺桿菌的菌體末端具有平均4—10個鞭毛,因此細菌具有高度的活動性[11],體外培養(yǎng)和實驗性感染小鼠體內(nèi)的細菌掃描電鏡圖片見下圖1。
豬螺桿菌培養(yǎng)條件及其苛刻,因此非常難分離和培養(yǎng),一直到2008年此菌的體外培養(yǎng)才獲得突破,比利時根特大學(xué)的Haesebrouck F教授所在實驗室是迄今為止唯一從豬胃內(nèi)分離并成功體外培養(yǎng)豬螺桿菌的實驗室[11]。豬螺桿菌通常需在pH為5的雙相布氏瓊脂培養(yǎng)基生長,培養(yǎng)基需添加20%(v/v)的胎牛血清,兩性菌素B以及Vitox附加生長液等添加物。另外,每2d需要添加適量的布氏肉湯培養(yǎng)基(含20%的胎牛血清)。細菌培養(yǎng)條件為微需氧環(huán)境(85%N2,10%CO2和5%O2)。其他國家或地區(qū)的實驗室均以小鼠作為豬螺桿菌的載體進行相關(guān)研究,用感染豬螺桿菌的小鼠胃勻漿物作為感染源,但是小鼠胃內(nèi)的細菌成分復(fù)雜,因此用此模型研究豬螺桿菌致病機制的模式具有一定的局限性。
A:體外培養(yǎng)的展示兩極鞭毛的豬螺桿菌;B:黏附在實驗性感染BALB/c小鼠胃上皮細胞上的豬螺桿菌
目前,在已經(jīng)報道的國家和地區(qū)中(包括歐洲,美國,亞洲部分地區(qū)),豬螺桿菌在豬胃中的檢出率均大于60%[12-14]。ELLEN等證實豬螺桿菌感染豬后可以導(dǎo)致胃炎的發(fā)生以及日增重減低,第一次通過動物感染性試驗證明該菌對豬的危害性[15]。豬螺桿菌可以感染各個年齡段的豬,仔豬斷奶后細菌感染率迅速上升,據(jù)報道歐美地區(qū)屠宰年齡的豬感染率平均在60%以上。細菌感染主要集中在豬的胃底和胃竇兩部分[12-13,15]。對于豬螺桿菌在豬群內(nèi)的傳播途徑目前還沒定論,一些學(xué)者猜測飼料和分泌物(包括糞便和唾液)可能是潛在的感染途徑之一[9]。
除了豬,人也是豬螺桿菌的感染對象。根據(jù)報道的國家和地區(qū)不同,豬螺桿菌在胃病患者中的檢出率約為1.8%—6.94%[9-10,16]。NHPH在中國的感染也非常的普遍,中國疾病控制中心的張建中研究員發(fā)現(xiàn)北京市幽門螺旋桿菌陽性患者中NHPH感染率高達11.87%,其中豬螺桿菌的感染比例排第一,高達6.94%,并且一些患者存在3種不同螺桿菌混合感染現(xiàn)象,這些都使臨床醫(yī)生用藥治療相關(guān)胃部病變的情況更加復(fù)雜[10]。感染包括豬螺桿菌在內(nèi)NHPH的患者主要引起胃腸道不適等臨床癥狀,比如消化不良,上腹疼痛和反酸等,但是癥狀一般要比感染幽門螺旋桿菌的患者癥狀要輕[17]。除了胃部不適,近期研究顯示帕金森患者中感染豬螺桿菌的比例要明顯高于普通對照組患者,提示了胃-腦軸在聯(lián)系胃部感染和精神系統(tǒng)疾病中的主要作用[18-19]。
目前對于豬螺桿菌感染人的途徑還不是特別清楚。LEEN等發(fā)現(xiàn)屠宰場的豬尸體是細菌感染人的潛在傳染源之一[14],另外,與豬及豬肉類產(chǎn)品(比如食用豬胃)頻繁接觸很有可能是人感染豬螺桿菌的主要途徑之一,研究顯示豬螺桿菌在污染的肉中可以存活48h,同時超市的肉餡中也被檢出有活的豬螺桿菌存在[20-22],另外也有豬場中的獸醫(yī)感染豬螺桿菌的報道,患者經(jīng)過抗菌治療后癥狀得到有效緩解[22]。
國內(nèi)對于豬螺桿菌的致病機理研究相對較少,主要原因可能是缺少體外培養(yǎng)的豬螺桿菌限制了細菌致病機理的研究。近期筆者通過分析在國內(nèi)部分地區(qū)采集的豬胃樣品檢測到豬螺桿菌[10,23],但豬螺桿菌在中國主要養(yǎng)豬大省以及農(nóng)村散養(yǎng)戶中的總體流行情況還不清楚,將來國內(nèi)豬螺桿菌分離成功會極大推動國內(nèi)該病原的相關(guān)研究,比如中國流行菌株的特點,致病性和致病機理,相關(guān)的致病基因以及免疫調(diào)控機制。中國是幽門螺旋桿菌高感染國家,普通人群感染率在34%—80%之間[24]。張建中等發(fā)現(xiàn)相當高比例的豬螺桿菌存在于幽門螺旋桿菌陽性患者中,同時還證明了豬螺桿菌和幽門螺旋桿菌共感染導(dǎo)致患者胃內(nèi)菌群的顯著變化[10,25]。豬螺桿菌PCR檢測方法也在國內(nèi)建立并得到初步應(yīng)用[26]。這些研究都將對未來預(yù)防和控制豬螺桿菌的感染提供理論依據(jù)和實驗室基礎(chǔ),更重要的是可以為感染豬螺桿菌的胃病患者治療提供寶貴的實驗室數(shù)據(jù)。
豬螺桿菌是目前最流行的NHPH,該菌感染豬后可以導(dǎo)致胃炎以及其他胃部不適等癥狀,進而影響豬的經(jīng)濟價值。更重要的是,研究顯示直接或者間接的與豬接觸可以導(dǎo)致人感染豬螺桿菌,引起胃病甚至胃癌[9-10, 21]。因此研究此菌的致病機理具有重要的意義,但由于此菌的分離培養(yǎng)要求條件比較苛刻,所以全世界集中研究豬螺桿菌的實驗室并不多,主要集中在比利時,中國和日本,其他國家也有零星研究,其中比利時HAESEBROUCK教授領(lǐng)銜的團隊研究的相對最多[9]。2011年比利時科學(xué)家首次對分離的豬螺桿菌基因組進行了測序并公布,為深入研究豬螺桿菌提供了可能和依據(jù),成功體外分離豬螺桿菌并測序是研究豬螺桿菌歷史上具有里程碑意義的突破[27]。
與狡黠的幽門螺旋桿菌類似,豬螺桿菌通過一些毒力因子的精密組合來調(diào)控機體的免疫反應(yīng),巧妙躲避機體免疫細胞的有力攻擊,在宿主體內(nèi)定植、繁殖進而建立長期的感染。關(guān)于豬螺桿菌對機體的免疫調(diào)控機制已經(jīng)有了一些研究,豬螺桿菌主要通過以下幾個方面來調(diào)控機體的防御應(yīng)答。
由于較低的pH環(huán)境以及時刻不斷的分泌和剝落黏液層,對于大部分細菌來說動物和人的胃是個極富挑戰(zhàn)性的存活環(huán)境[28]。具有高度運動性的諸多鞭毛賦予了豬螺桿菌在黏液中可以高效地游到胃表面的上皮細胞附近的能力。豬螺桿菌可以編碼尿素酶,尿素酶可以水解尿素生成氨和二氧化碳,氨可以用來中和胃內(nèi)的大量酸讓菌體附近的環(huán)境達到近乎中性,這是完成感染非常重要的一步[27]。缺失鞭毛編碼基因或者尿素酶編碼基因的螺桿菌不能持續(xù)地定植在宿主胃內(nèi)[29-30]。豬螺桿菌的全基因組測序顯示該菌擁有中和酸和賦予細菌高度活動性的大部分毒力因子[27]。研究顯示豬螺桿菌可以在體內(nèi)和體外作用于泌酸細胞,降低其細胞活力,影響其泌酸能力和相關(guān)信號通路的傳遞[31](圖2)。
科學(xué)家對于螺桿菌對胃上皮細胞的黏附研究集中在幽門螺旋桿菌上面,幽門螺旋桿菌的大部分黏附素均是大的外膜蛋白家族,比如目前研究的比較多的幾個黏附素,包括血型抗原結(jié)合黏附素(BabA),唾液酸結(jié)合黏附素(SabA),N-乙酰神經(jīng)氨酰乳糖結(jié)合原纖維樣血凝素(HpaA)和HorB[32-34]。豬螺桿菌的體外分離培養(yǎng)的成功突破為科學(xué)家研究該菌的致病機制提供了極大的便利,包括黏附因子和其他毒力因子的挖掘。豬螺桿菌的基因組分析顯示其擁有和HpaA和HorB同源性非常高的類似黏附因子[27],構(gòu)建這些黏附因子的基因突變株對于研究這些潛在的黏附因子在黏附宿主上皮細胞中的作用和細菌的致病機理十分必要。近期PADRA等首次證明豬螺桿菌通過2種模式結(jié)合人胃和豬胃黏液素上的碳水化合物,第一種模式是結(jié)合末端為Galβ3GlcNAc的多糖,第二種模式是結(jié)合一種帶負電的結(jié)構(gòu)[35]。進一步鑒定和研究以上這些和豬螺桿菌相互作用的多糖對于未來設(shè)計新的抗菌策略十分必要。
圖2 豬螺桿菌及其毒力因子GGT與宿主的相互作用示意圖
眾所周知,宿主體內(nèi)的活性氧對于對抗致病性細菌具有重要的作用,致病性細菌,比如幽門螺旋桿菌,均具有對抗這些氧化應(yīng)激壓力的毒力因子[36]。豬螺桿菌基因組內(nèi)也有編碼抗氧化應(yīng)激壓力因子,比如過氧化氫酶,超氧化物歧化酶和NADPH醌還原酶等基因[27],這些都暗示了和幽門螺旋桿菌類似的豬螺桿菌也擁有對抗體內(nèi)氧化應(yīng)急壓力的因子,但是這些毒力因子在豬螺桿菌感染宿主和致病性中的重要性和各自的角色還未曾得到科學(xué)家的證實。
胃內(nèi)螺桿菌包括幽門螺旋桿菌和NHPH,兩者均可以引起宿主不同程度的胃黏膜損傷。胃上皮細胞死亡(包括細胞凋亡和細胞壞死)是造成胃黏膜損傷的重要機制之一,一系列誘導(dǎo)細胞死亡的毒力因子相繼被發(fā)現(xiàn),其中谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶(GGT),空泡形成細胞毒素(VacA)和細胞毒素相關(guān)基因致病性島(PAI)是研究較多的3個毒力因子[1, 37-39]。
豬螺桿菌基因組分析顯示該菌缺少VacA或者缺失功能性的PAI,GGT是目前豬螺桿菌中參與細胞死亡和免疫調(diào)控的唯一研究的比較多的毒力因子(圖2)。GGT是豬螺桿菌的毒力因子,膜結(jié)合狀態(tài)的GGT同樣也表達于人和動物機體內(nèi),比如腎臟,肝臟和腦部[40],臨床上血清內(nèi)的GGT水平是鑒定肝臟和膽囊相關(guān)疾病的標志物[41]。一系列研究顯示來自豬螺桿菌和其他螺桿菌的GGT參與了誘導(dǎo)胃上皮或腸道上皮細胞凋亡和壞死的過程,并且添加外源性谷胱甘肽加劇了細胞死亡的程度[39, 42-44](圖2),這些結(jié)果提示了胃內(nèi)氨基酸或者多肽也參與了螺桿菌感染機體后的病理發(fā)展變化,胃內(nèi)氨基酸或者多肽在細菌感染中的具體角色和機制還有待進一步研究。
機體的先天免疫和獲得性免疫是抵抗外來微生物入侵的主要防線,豬螺桿菌可以成功定植于動物和人胃內(nèi)并持續(xù)存在致病,這些都提示了此菌擁有復(fù)雜的免疫抑制或免疫調(diào)控機制。機體的先天免疫主要涉及巨噬細胞(Mφ),嗜酸性粒細胞,中性粒細胞,樹突狀細胞(DCs),機體的獲得性免疫應(yīng)答主要涉及DCs,輔助性T細胞(T helper cells),B細胞和調(diào)節(jié)性T細胞(Tregs)等細胞。
DCs是先天性免疫細胞,同時也是先天性免疫應(yīng)答和獲得性免疫應(yīng)答的橋梁,是機體最強大的專職抗原提呈細胞(APCs)[45]。研究顯示豬螺桿菌感染小鼠和蒙古沙鼠后胃局部呈現(xiàn)DCs, Mφ和中性粒細胞浸潤等細胞浸潤[46-47],說明豬螺桿菌感染機體后引發(fā)了先天性免疫應(yīng)答,但是這些應(yīng)答不足以控制豬螺桿菌的感染,因此機體進一步啟動了獲得性免疫應(yīng)答。
體內(nèi)和體外試驗顯示機體感染豬螺桿菌后引起強烈的T細胞應(yīng)答,豬螺桿菌的重要毒力因子GGT可以抑制人T淋巴細胞系和鼠源原代T淋巴細胞的增殖和功能性細胞因子的分泌[48-49]。筆者進一步證明了GGT抑制T細胞增殖的部分機理,眾所周知,谷氨酰胺是一種條件性必須氨基酸,大量存在于動脈循環(huán)和胃腸道的腔道內(nèi)(存在于食物中),對于維持正常的胃腸道粘膜功能包括上皮細胞的功能非常重要[50]。而谷氨酰胺是T細胞活化必須的能量原料[51-52],研究結(jié)果顯示豬螺桿菌可以通過競爭性的爭奪谷氨酰胺而有效的抑制T細胞的增殖和分化[38],而GGT酶解谷氨酰胺后產(chǎn)物谷氨酸鹽是豬螺桿菌分裂生長的因子(圖2)。
Tregs通過分泌一些抑炎細胞因子,比如TGF-β和IL-10,從而不同程度的抑制機體的免疫應(yīng)答。研究顯示一些致病菌可以巧妙的調(diào)控T細胞的分化方向,進而逃避機體的免疫應(yīng)答,比如結(jié)核分枝桿菌就可以誘導(dǎo)Tregs來逃避免疫系統(tǒng)的攻擊[53]。BOSSCHEM等證實豬螺桿菌可能通過誘導(dǎo)Tregs的產(chǎn)生而逃避免疫應(yīng)答[54]。體內(nèi)和體外研究還證實豬螺桿菌可以影響胃泌酸細胞的功能,這也可能是豬螺桿菌感染導(dǎo)致胃炎和其他胃部疾病的原因之一[31, 47]。
另外,楊等證明感染豬螺桿菌的小鼠胃內(nèi)呈現(xiàn)較高水平的γ干擾素(IFN-γ),這些IFN-γ來自B細胞且和胃內(nèi)淋巴濾泡的形成和MALT淋巴癌的發(fā)生有關(guān)系[55-56]。趨化因子CXCL13又名B淋巴細胞趨化因子,和淋巴濾泡中生發(fā)中心的形成密切相關(guān)。值得注意的是,我們和其他國家的科學(xué)家均發(fā)現(xiàn)小鼠和蒙古沙鼠感染豬螺桿菌后胃內(nèi)表達非常高水平的CXCL13,應(yīng)用CXCL13中和抗體可以干擾淋巴濾泡的形成[54,56-57],充分顯示了抗CXCL13抗體在未來處理螺桿菌感染中的作用和應(yīng)用前景。
隨著抗生素耐藥性的日益增多,人們對于抗生素使用越來越謹慎,益生菌作為一種新型微生態(tài)制劑,在畜牧業(yè)和人醫(yī)臨床得到越來越多的應(yīng)用,具有諸多優(yōu)點。2017年研究發(fā)現(xiàn)布拉酵母菌作為益生菌可以有效降低豬螺桿菌在小鼠胃內(nèi)的載菌量,同時有效抑制豬螺桿菌感染引起的淋巴濾泡的形成[58]。對于益生菌在調(diào)控豬螺桿菌感染方面的作用還需要進行大量研究,比如體外進行益生菌干預(yù)后對豬螺桿菌在豬體內(nèi)或患者體內(nèi)的分布以及病理變化影響,同時對宿主腸道內(nèi)菌群的組成影響。此外,不久前研究發(fā)現(xiàn)高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖可促進豬螺桿菌感染后胃 MALT 的形成,白介素22可能介導(dǎo)了這一過程[59]。這些研究都說明了豬螺桿菌在胃部相關(guān)疾病中扮演了非常重要的角色,更深入的致病機理方面的研究亟需展開。胃內(nèi)菌群對于豬螺桿菌感染宿主后的病理變化也有一定的影響。近期,研究發(fā)現(xiàn)胃梭桿菌在豬螺桿菌感染所誘導(dǎo)的胃潰瘍中也起到了一定的促進作用[60],對于胃梭桿菌和豬螺桿菌在宿主胃病發(fā)生中的具體作用還需要進一步研究。
由于豬螺桿菌感染宿主廣泛,主要包括豬,人和非人類靈長類動物,細菌的進化一直吸引了不少世界科學(xué)家的目光。2018年,比利時科學(xué)家聯(lián)合國內(nèi)郭愛珍教授團隊,以及世界上十幾個國家的科學(xué)家,歷時5年通過采集世界上大量豬胃樣本進行進化分析顯示豬螺桿菌很有可能在100 000—150 000年前從恒河猴跨越到宿主豬內(nèi),之后再感染人[23],揭示了豬螺桿菌的進化歷史軌跡,為豬螺桿菌的研究提供了寶貴數(shù)據(jù)。
我國是養(yǎng)豬大國,豬的存欄量一直居世界前列。但豬螺桿菌等病原是豬只健康和我國養(yǎng)豬業(yè)的潛在威脅。目前對豬螺桿菌的毒力基因研究的較少,因此,有必要加強研究摸清豬螺桿菌對豬的致病途徑,致病機理。同時,我國作為胃病包括胃癌高發(fā)病率國家,系統(tǒng)性研究豬螺桿菌不僅可以為研究細菌對豬的致病性提供重要的平臺,同時也可以對國內(nèi)幽門螺旋桿菌和豬螺桿菌混合感染的胃病患者臨床治療提供必要的實驗室理論支持,具有重要的公共衛(wèi)生學(xué)意義。
[1] MARSHALL B J, WARREN J R.Unidentified curved bacilli in the stomach of patients with gastritis and peptic ulceration., 1984, 1(8390):1311-1315.
[2] EUSEBI L H, ZAGARI R M, BAZZOLI F, Epidemiology ofinfection., 2014,19 (Suppl. 1): 1-5.
[3] HATAKEYAMA M.CagA and gastric cancer: a paradigm for hit-and-run carcinogenesis, 2014, 15(3): 306-316.
[4] HEILMANN K L, BORCHARD F. Gastritis due to spiral shaped bacteria other than: clinical, histological, and ultrastructural findings., 1991, 32(2):137-140.
[5] SOLNICK J V. Clinical significance ofspecies other than, 2003, 36(3): 349-354.
[6] STOLTE M, KROHER G, MEINING A, MORGNER A, BAYERDORFFER E, BETHKE B. A comparison ofandgastritis. A matched control study involving 404 patients, 1997, 32(1): 28-33.
[7] MORGNER A, LEHN N, ANDERSON L P, THIEDE C, BENNEDSEN M, TREBESIUS K, NEUBAUER B, NEUBAUER A, STOLTE M, BAYERDORFFER E.- associated primary gastric low-grade MALT lymphoma: complete remission after curing the infection, 2000, 118(5): 821-828.
[8] VAN DEN BULCK K, BAELE M, DRIESSEN A, DEBONGNIE J C, BURETTE A, STOLTE M, DUCETELLE R, HAESEBROUCK F. Identification of non-spiral organisms in gastric samples from humans, dogs, and cats2005, 43(5):2256-2260.
[9] HAESEBROUCK F, PASMANS F, FLAHOU B, CHIES K, BAELE M, MEYNS T, DECOSTERE A, DUCATELLE R. Gastric helicobacters in domestic animals and nonhuman primates and their significance for human health, 2009, 22(2): 202-223.
[10] LIU J, HE L, HAESEBROUCK F, GONG Y, FLAHOU B, CAO Q, ZHANG J. Prevalence of Coinfection with Gastric Non-Helicobacter (NHPH) Species in-infected Patients Suffering from Gastric Disease in Beijing, China., 2015, 20(4): 284-290.
[11] BAELE M, DECOSTERE A, VANDAMME P, CEELEN L, HELLEMANS A, MAST J, CHIERS K, DUCATELLE R, HAESEBROUCK F. Isolation and characterization ofsp. nov. from pig stomachs, 2008, 58(Pt 6):1350-1358.
[12] PARK J H, SEOK S H, CHO S A, BAEK M W, LEE H Y, KIM D J, PARK J H. The high prevalence ofsp. in porcine pyloric mucosa and its histopathological and molecular characteristics2004, 104(3-4):219-225.
[13] HELLEMANS A, CHIERS K, DE BOCK M, DECOSTERE A, HAESEBROUCK F, DUCATELLE R, MAES D. Prevalence of 'Helicobacter suis' in pigs of different ages, 2007, 161(6):189-192.
[14] DE COOMAN L, HOUF K, SMET A, FLAHOU B, DUCATELLE R, DE BRUYNE E, PASMANS F, HAESEBROUCK F. Presence ofon pork carcasses, 2014, 187:73-76.
[15] DE BRUYNE E, FLAHOU B, CHIERS K, MEYNS, KUMAR S, VERMOOTE M, PASMAN F, MILLET S, DEWULF J, HAESEBROUCK F, DUCAELLE R. An experimentalinfection causes gastritis and reduced daily weight gain in pigs, 2012, 160(3-4):449-454.
[16] ALI B, CHLOE W, MEHMET A, SOFIE B, ANNEMIKE S, GOKHAN T, TULIN G G, FREDD H, FATIH K. Presence of gastricspecies in children suffering from gastric disorders in Southern Turkey., 2018,23(5):e12511.
[17] SINGHAI A V, SEPULVEDA A R.gastritis- A case study with review of literature, 2005, 29(11):1537-1539.
[18] BLAECHER C, SMET A, FLAHOU B, PASMAN F, DUCATELLE R, TAYLOR D, WELLER C, BJARNASON I, CHARLETT A, LAWSON A J, DOBBS R J, DOBBS R J, DOBBS S M, HAESEBROUCK F. Significantly higher frequency ofin patients with idiopathic parkinsonism than in control patients, 2013, 38(11-12): 1347-1353.
[19] BLAECHER C, GORLE N, BAUWENS E, FLAHOU B, DUCATELLE R, LIBERT C, VANDENBROUCKE R E, HAESEBROUCK F, Smet A. Influence of the stomach-brain axis in relation to an experimentalinfection in mice2015, 20: 84-84.
[20] DE COOMAN L, FLAHOU B, HOUF K, SMET A, DUCATELLE R, PASMAN F, HAESEBROUCK F. Survival ofbacteria in retail pig meat., 2013, 166(1):164-167.
[21] LIANG J, DUCATELLE R, PASMANS F, SMET A, HAESEBROUCK F, FLAHOU B. Multilocus sequence typing of the porcine and human gastric pathogen, 2013, 51(3):920-926.
[22] JOOSTEN M, FLAHOU B, MEYNS T, SMET A, ARTS J, DE COOMAN L, PASMANS F, DUCATELLE R, HAESEBOUCK F. Case report:infection in a pig veterinarian, 2013, 18(5):392-396.
[23] FALHOU B, ROSSI M, BAKKER J, LANGERMANS J A, HEUVELMAN E, SLONICK J V, MARTIN M E, O'ROURKE J, NGOAN L D, HOA N X, NAKAMURA M, ?VERBY A, MATSUI H, OTA H, MATSUMOTO T, FOSS D L, KOPTA L A, OMOTOSHO O, FRANCIOSINI M P, CASAGRANDE PROIETTI, GUO A, LIU H, BORILOVA G, BRACARENSE A P, LINDEN S K, DE BRUYCKERE S, ZHANG G, DE WITTE C, SMET A, PASMANS F, DUCATELLE R, CORANDER J, HAESEBROUCK F. Evidence for a primate origin of zoonoticcolonizing domesticated pigs., 2018, 12(1):77-86.
[24] 萬紅宇, 劉建生, 田怡, 莫文輝, 方青青.上海閔行地區(qū)近5年門幽門螺旋桿菌感染情況變化分析. 吉林醫(yī)學(xué), 2016, 37(12): 2912-2913.
WAN H Y, LIU J S, TIAN Y, MO W H, FANG Q Q. The change of prevalence ofinfection in Minhang district of Shanghai in recent 5 years., 2016, 37(12):2912-2913. (in Chinese)
[25] ANAND S, MANDE S S. Diet, microbiota and gut-lung connection, 2018, 9: 2147.
[26] 王艷冬. 豬螺桿菌聚合酶鏈反應(yīng)檢測方法的建立及初步應(yīng)用[D].北京: 中國疾病預(yù)防控制中心, 2013.
WANG Y D, Establishment of PCR assay to detectand preliminary application[D]. Beijing: Chinese Center For Disease Control And Prevention, 2013. (in Chinese)
[27] VERMOOTE M, VANDEKERCHHOVE T T, FLAHOU B, PASMANS F, SMET A, D E GROOTE D, VAN CRIEKINGE W, DUCATELLE R, HAESEBROUCK F. Genome sequence ofsupports its role in gastric pathology, 2011, 42:51.
[28] SPOHN G, SCARLATO V. Motility, Chemotaxis, and Flagella, in:. Mobley H L T, G L. Mendz, and S.L. Hazell, Editors. Washington (DC) : ASM Press, 2001.
[29] DEBOWSKI A W, WALTON S M, CHUA E G, TAY A C, LIAO T, LAMICHHANE B, HIMBECK R, STUBBS K A, MARSHALL B J, FULURIJA A, BENGHEZAL M.gene silencingdemonstrates urease is essential for chronic infection, 2017, 13(6): e1006464.
[30] SCHOEP T D, FULURIJA A, GOOD F, LU W, HIMECK R P, SCHWAN C, CHOI S S, MITTL P R, BENGHEZAL M, MARSHALL B J. Surface Properties ofurease complex are essential for persistence, 2010, 5(11): e15042.
[31] ZHANG G, DUCATELLE R, MIHI B, SMET A, FLAHOU B, HAESEBROUCK F.affects the health and function of porcine gastric parietal cells2016, 47(1): 101.
[32] MAHDAVI J, SONDEN B, HURTIG M, ET A L.SabA adhesin in persistent infection and chronic inflammation, 2002, 297(5581):573-578.
[33] ZHANG M J, ZHAO F, XIAO D, GU Y X, MENG F L, HE L H, ZHANG J Z. Comparative proteomic analysis of passaged, 2009, 49(5): 482-490.
[34] ODENBREIT S, Adherence properties of: Impact on pathogenesis and adaptation to the host.2005, 295(5):317-324.
[35] PADRA M, ADAMCZYK B, BENKTANDER J, FLAHOU B, SKOOG E C, PADRA J T SMET A, JIN C, DUCATELLE R, SAMUELSSON T, HAESEBROUCK F, KARLSSONN G, TENEBERG S, LINDEN S K.binding to carbohydrates on human and porcine gastric mucins and glycolipids occurs via two modes, 2018, 9(1): 898-918.
[36] WANG G, MAIER R J. An NADPH quinone reductase ofplays an important role in oxidative stress resistance and host colonization2004, 72(3): 1391-1396.
[37] SALAMA N R, HARUNG M L, MULLER A. Life in the human stomach: persistence strategies of the bacterial pathogen.2013, 11(6): 385-399.
[38] ZHANG G, DUCATELLE R, FASMANS F, D'HERDE K, HUANG L, SMET A, HAESEBROUCK F, FLAHOU B. Effects ofgamma-glutamyl transpeptidase on lymphocytes: modulation by glutamine and glutathione supplementation and outer membrane vesicles as a putative delivery route of the enzyme, 2013, 8(10): e77966.
[39] FLAHOU B, HAESEBROUCK F, CHIERS K, VAN DEUN K, DE SMET L, DEVREEESE B, VANDENBERGHE I, FAVOREEL H, SMET A, PASMANS F, D'GERDE K, DUCATELLE R. Gastric epithelial cell death caused byandgamma-glutamyl transpeptidase is mainly glutathione degradation-dependent2011, 13(12): 1933-1955.
[40] YOKOYAMA H, [Gamma glutamyl transpeptidase (gammaGTP) in the era of metabolic syndrome], 2007, 42(3):110-124.
[41] CORTI A, FRANZINI M, PAOLICHI A, POMPELLA A. Gamma- glutamyltransferase of cancer cells at the crossroads of tumor progression, drug resistance and drug targeting, 2010, 30(4):1169-1181.
[42] ROSSI M, BOLZ C, REVEZ J, JAVED S, EI-NAJJAR N, ANDERL F, HYYTIANEN H, VUORELA P, GERARD M, HANNINEN M L. Evidence for conserved function of gamma-glutamyltranspeptidase ingenus, 2012, 7(2): e30543.
[43] ROSSI M, BOLZ C, REVEZ J, JAVED S, EI-NAJJAR N, ANDERL F, HYYTIANEN H, VUORELA P, GERARD M, HANNINEN M L. Gamma-glutamyltranspeptidase expression by, an enterohepaticspecies isolated from cotton top tamarins with chronic colitis., 2019, 21(3): e12968.
[44] WUSTNER S, MEJIAS-LUGUE R, KOCH M F, RATH E, VIETH M, SIEBER S A, HALLER D, GARHARD M.gamma-glutamyltranspeptidase impairs T-lymphocyte function by compromising metabolic adaption through inhibition of cMyc and IRF4 expression2015, 17(1):51-61.
[45] WORBS T, HAMMERSCHMIDT S I, FORSTER R. Dendritic cell migration in health and disease, 2017, 17(1): 30-48.
[46] DE WITTE C, TAMINIAU B, FLAHOU B, HAUTEKIET V, DAUBE G, DUCATELLE R, HAESEBROUCK F. In-feed bambermycin medication induces anti-inflammatory effects and prevents parietal cell loss without influencingcolonization in the stomach of mice, 2018, 49(1): 35.
[47] FLAHOU B, HAESEBROUCK F, PASMANS F, D'HERDE K, DRIESSEN A, VAN DEUN K, SMET A, DUCHATEAU L, CHIERS K, DUCATELLE R.causes severe gastric pathology in mouse and mongolian gerbil models of human gastric disease., 2010, 5(11):e14083.
[48] ZHANG G, DUCATELLE R, DE BRUYNE E, JOSSEN M, BOSSCHEM M, SMET A, HAESEBROUCK F, FLAHOU B. Role of gamma-glutamyltranspeptidase in the pathogenesis ofandinfections, 2015, 46:31. doi.org/10.1186/s13567-015-0163-6.
[49] ZHANG G, DUCATELLE R, PASMANS F, D'HERDE K, HUANG L, SMET A, HAESEBROUCK F. FLAHOU B. effects ofgamma-glutamyl transpeptidase on lymphocytes: modulation by glutamine and glutathione supplementation and outer membrane vesicles as a putative delivery route of the enzyme, 2013, 8(10): e77966.
[50] REEDS P J, BURRIN D G. Glutamine and the bowel., 2001, 131(Suppl.9): 2505-2508.
[51] LIAN G, GNANAPRAKASAM J R, WANT T, WU R, CHEN X, LIU L, SHEN Y, YANG M, YANG J, CHEN Y, VASILIOU V, CASSEL T A, GREEN D R, LIU Y, FAN T W, WANG R. Glutathione de novo synthesis but not recycling process coordinates with glutamine catabolism to control redox homeostasis and directs murine T cell differentiation, 2018, 7: e36158.
[52] RHOADS J M, ARGENZIO R A, CHEN W, RIPPE R A, WESTWICH J K, COX A D, BERSCHNEIDER H M, BRENNER D A. L-glutamine stimulates intestinal cell proliferation and activates mitogen-activated protein kinases., 1997, 272(5 Pt 1):G943-G953.
[53] ZHANG X, LI S, LUO Y, CHEN Y, CHENG S, ZHANG G, HU C, CHEN H, GUO A.and BCG induce different patterns of cytokine and chemokine production in dendritic cells and differentiation patterns in CD4+T cells-Sgm, 2013, 159: 366-379.
[54] BOSSCHEM I, FLAHOU B, VAN DEUN K, DE KOKER S, VOLF J, SMET A, DUCATELLE R, DEVRIENDT B, HAESEBROUCK F.Species-specific immunity to, 2017, 22(3). doi: 10.1111/hel.12375.
[55] YANG L, YAMAMOTO K, NISHIUMI S, NAKAMURA M, MATSUI H, TAKAHASHI S, DOHI T, OKADA T, KAKIMOTO K, HOSHI N, YOSHIDA M, AZUMA T. Interferon-gamma-producing B cells induce the formation of gastric lymphoid follicles afterinfection, 2015, 8(2): 279-295.
[56] YAMAMOTO K, NISHIUMI S, YANG L, KLIMATCHEVA E, PANDINA T, TAKAHASHI S, MATSUI H, MATSUI H, NAKAMURA M, ZAUDERER M, YOSHIDA M, ZAUMA T. Anti-CXCL13 antibody can inhibit the formation of gastric lymphoid follicles induced byinfection2014, 7(5):1244-1254.
[57] BOSSCHEM I, FLAHOU B, BAKKER J, HEUVELMAN E, LANGERMANS J A, DE BRUYNE E, JOOSTEN M, SMET A, DUCATELLE R, HAESEBROUCK F. Comparative virulence of-cultured primate- and pig-associatedstrains in a BALB/c mouse and a Mongolian gerbil model., 2017, 22(2). doi: 10.1111/hel.12349.
[58] YANG L, TIAN Z B, YU Y N, ZHANG C P, LI X Y, MAO T, JING X, ZHAO W J, DING X L, YANG R M, ZHANG S Q. Saccharomyces boulardii administration can inhibit the formation of gastric lymphoid follicles induced byinfection., 2017, 75(1). doi: 10.1093/femspd/ftx006.
[59] 孔玲玲, 田字彬, 楊林, 張翠萍, 于亞男, 楊若明, 劉亞倩, 張帥慶. 白細胞介素-22在豬螺桿菌感染的肥胖小鼠胃黏膜相關(guān)淋巴組織中的表達及意義. 胃腸病學(xué)和肝病學(xué)雜志, 2018, 27(2): 195-198.
KONG L L, TIAN Z B, YANG L, ZHANG C P, YU Y N, YANG R M, LIU Y Q, ZHANG S Q. Expression and significance of IL-22 in the gastric mucosa associated lymphoid tissue ofinfected obese mice., 2018, 27(2):195-198. (in Chinese)
[60] DE WITTE C, DEMEYERE K, DE BRUYCKERS S, TAMINIAU B, DAUBE G, DUCATELLER, HAESEBROUCK F. Characterization of the non-glandular gastric region microbiota in- infected versus non-infected pigs identifies a potential role forin gastric ulceration.2019, 50(1):39.
The Zoonotic Bacterium-and Its Research Progress
ZHANG GuangZhi1,2, WANG MingYan1,2, LUO Yi3, XU ShiHang3, HE Shundong4, CUI ShangJin1,2
(1Institute of Animal Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100193;2Scientific Observation and Experiment Station of Veterinary Drugs and Diagnostic Technology of Beijing, Ministry of Agriculture, Beijing 100193;3Center for Animal Disease Control and Prevention, Shenyang 110034;4Market Supervision Service and Administrative Law Enforcement Center, Shenhe District, Shenyang 110161)
(), a Gram negative bacterium, has a typical spiral-shaped morphology and it is highly motile by means of 4-10 flagella at both ends of the cells.is a vital zoonotic pathogen, and is identified and only recently isolated successfullyby Belgian scientists. Different fromwhich mainly colonizes the human stomach,colonizes the majority of the porcine stomach, and infection rate in pigs at slaughter age can reach 60%-95%, causing gastritis, gastric disorders and decreased weight gain. More importantly,also infects a minority of human, leading to diverse gastric disorders, gastric diseases even gastric cancer (Mucosa-associated lymphoid tissue lymphoma). Although vigorous innate and adaptive immune response in hosts are induced byinfection,has evolved series of virulence factors to evade the host immune surveillance to persistently colonize the host stomach, resulting in disruption of gastric homeostasisinduction of chronic inflammation and gastric cancer. Currently scientists are not aware of the transmission route of this bacterium, and pork and related products, saliva and faeces are the most possible carriers for transmission. Pigs, mice and Mongolian gerbils are common animal models to study the pathogenesis ofinfection. Althoughhas substantial effects on porcine health, production performance and welfare as well as human health, there is very limited research onin China due to the difficulties in bacterial isolation and culture, and research onin China mainly focus on bacterial detection in clinical samples.needs microaerobic conditions (85%N2,10%CO2and 5%O2) forculture. So far there is very limited information about the pathogenesis ofinfection in hosts. Through analyses withgenome and known discoveries, it can be speculated thatmay interfere with or evade host defense responses via several mechanisms: high mobility of flagella and acid neutralization, considerable adhesion ability to the gastric epithelial surface, detoxification ability of oxidative stress,induction of cell death and of immune regulation. Combined with the authors’ several years’ research experience inand available literature, this review summaries and extensively discusses several aspects ofin terms of research historybacterial features and culture conditionsprevalence statuspathogenesis and current research progress in China and abroad, aiming at enhancing our understanding ofand its pathogenicity as well as providing reference and directions for the future prevention and control of this bacterium.
; zoonotic pathogen; gastric diseases; virulence factors; pathogenesis
2019-04-11;
2019-09-11
國家自然科學(xué)基金(31873019)、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院創(chuàng)新工程計劃(ASTIP-IAS15)
張廣智,E-mail:zgz_126com@126.com,通信作者崔尚金,E-mail:Cuishangjin@caas.cn
(責(zé)任編輯 林鑒非)