幽门螺杆菌(Helicobacter pylori)是一类革兰染色阴性,呈螺旋形的微需氧细菌,形态呈螺旋形或弧形弯曲状,长2.5-4.0μm,宽0.5-1.0μm,一端有2-6根带鞘鞭毛,其主要致病物质是侵袭因子和毒素,包括鞭毛、细胞毒素相关蛋白A以及空泡毒素等,幽门螺杆菌
基因组长度约1.6Mb,编码基因约1600个。幽门螺杆菌可分为Ⅰ型幽门螺杆菌和Ⅱ型幽门螺杆菌。
罗宾·沃伦和
巴里·马歇尔成功分离培养出幽门螺杆菌,并证实幽门螺杆菌是慢性胃炎、
胃溃疡和
十二指肠溃疡的主要病因,两位学者荣获2005年
诺贝尔生理学或医学奖。幽门螺杆菌的感染者是目前唯一肯定的传染源,可通过人-人之间的口-口或粪-口途径传播,此外内镜污染也可导致幽门螺杆菌交叉感染。人群对幽门螺杆菌普遍易感。
幽门螺杆菌感染的临床表现多样,如
痞满、消化性溃疡、
胃癌等。
微生物学检测方法主要包括直接镜检、细菌培养、快速
脲酶试验、13C呼气实验和粪便抗原的检测等。治疗幽门螺杆菌感染的经典三联方案就是采用
质子泵抑制剂加两种抗生素,同时还有四联疗法(铋剂+PPI+两种抗菌药)。预防免疫方面重点采取保护易感人群、控制传染源、切断传播途径等方式。世界范围内自然人群的感染率约为50%,在发展
中原地区家一般为50%-80%,
发达国家一般为25%-50%,中国平均约为60%。
世界卫生组织已将幽门螺杆菌确定为Ⅰ类致癌因子。
命名
1983年
澳大利亚珀斯(
珀斯)医院的巴里·马歇尔Barry Marshall和罗宾·沃伦Rubin Warren以来信的形式在Lancet杂志上发表了题为“慢性活动性胃炎胃上皮未经鉴定弯曲状杆菌”的文章,这一未经鉴定的弯曲状杆菌(unidentified curved bacilli)先后被命名为“弯曲杆菌样细菌”(campylobacter-like organism)和幽门弯曲杆菌(Campylobacter pylori),直至1990 年才正式被命名为幽门螺杆菌。
历史
1979年
澳大利亚珀斯皇家医院42岁的病理科医生
罗宾·沃伦在一份胃黏膜活体标本中,意外地发现大量细菌黏附在胃黏膜上皮细胞,这一发现引起他的兴趣。1981年该院消化科的年轻医生
巴里·马歇尔加入该菌的相关研究中,一年后他成功地从胃黏膜
活检组织中分离培养出幽门螺杆菌,随后大量研究证实幽门螺杆菌是
痞满、
胃溃疡和
十二指肠溃疡的主要病因,并与
胃癌和
胃黏膜相关淋巴组织淋巴瘤的发生密切相关,1994年
世界卫生组织国际癌症研究机构将该菌列为一类致癌因子。为表彰巴里·马歇尔和
罗宾·沃伦的重要发现和贡献,2005年10月3日瑞典
卡罗林斯卡学院宣布,将2005年
诺贝尔生理学或医学奖授予这两位学者。
分类
幽门螺杆菌的
毒力差异因菌株亚型不同而不同,Ⅰ型幽门螺杆菌菌株含有CagA基因,表达空泡毒素A(vacuolating cytotoxin
抗原,Vac A)和
细胞毒素相关蛋白A(cytotoxin associated protein antigen,CagA),为高毒力菌株,幽门螺杆菌产生的空泡毒素A(Vac A)和细胞毒素相关蛋白A(CagA)是两种主要
外毒素,Vac A是一种相对分子质量为87x103的
蛋白质,可导致胃黏膜上皮细胞产生空泡样病变,诱发人消化性
溃疡;CagA基因编码相对分子质量为128x103的蛋白质,分子
流行病学调查显示CagA+菌株感染人群明显增加了
胃癌发生的危险性。Ⅱ型幽门螺杆菌为不产生
细胞毒素菌株,即CagA和VacA阴性株,为低
毒力菌株;因此Ⅰ型感染主张根除治疗,部分Ⅱ型感染者可暂不抗菌治疗,随访观察,分子分型同时也与菌株的耐药性相关。
病原学
形态结构
幽门螺杆菌的形态呈螺旋形或弧形弯曲状,长2.5-4.0μm,宽0.5-1.0μm,一端有2-6根带鞘鞭毛,运动活泼,革兰染色阴性。当运用抗生素治疗或胃黏膜发生病理性改变时,幽门螺杆菌可由螺杆状转变成圆球形,一般认为圆球形是活的非可培养状态的细菌。
生物学特征
幽门螺杆菌是一种微需氧菌,即在85%N2,10%CO2和5%O2的气体环境中生长良好,营养要求较高,在固体
培养基中需要加入10%的脱纤维羊血,液体培养基需补充10%的小牛血清。该菌生长缓慢,在加入
万古霉素、两性霉素B的选择培养基中原代培养通常需要3-5天,甚至更长时间才能形成针尖状半透明的小
菌落。由于幽门螺杆菌含尿素酶,可以分解尿素产氨,因此该菌对酸的耐受力较一般的细菌强。该菌的尿素酶、
过氧化氢酶和氧化酶均呈阳性反应,这三项试验是鉴定幽门螺杆菌的主要生化依据。传统的冷冻干燥方法不适宜幽门螺杆菌的保存,置-70℃或
液氮中冷冻是常用的菌种保存方法。幽门螺杆菌在4℃水中至少可存活1年,但在室温空气中只能存活数小时。
分子生物学特点
幽门螺杆菌
基因组长度约1.6Mb,编码基因约1600个。幽门螺杆菌基因组中很多基因在定植和致病过程中发挥重要作用。尿素酶基因簇(主要为ureA、ureB)编码尿素酶使其得以在短时间内耐受高酸性环境;flaA、flaB等编码鞭毛使其具备较强运动能力;babA、sabA、hopQ等编码黏附因子,在完成黏附定植及与
宿主相互作用过程中发挥重要作用。vacA和cagA分别编码2种重要毒素,与致病密切相关。
免疫学特征
幽门螺杆菌感染者的血液、胃液以及唾液中可测出特异性IgG、lgA,感染早期
血清中可测得IgM抗体,然而临床观察发现由宿主产生的局部
体液免疫物质并不能将该菌从体内清除。
幽门螺杆菌感染也可以刺激局部的免疫细胞释放多种
细胞因子,如Th1细胞产生IFN-γ、IL-2和IL-12等,Th2型细胞产生IL-4、IL-5和IL-10等。一般而言,Th1型细胞因子与抗感染免疫产生有关,Th2型细胞因子产生意味着感染的进展,研究发现幽门螺杆菌感染以Th1细胞反应为主,而Th2细胞反应受抑制。而幽门螺杆菌在体内长期生存,并致慢性炎症与Treg
细胞被激活从而抑制Thl细胞免疫应答的过度反应有关。
传播机制
传染源
一般认为幽门螺杆菌仅寄居于人类,感染者是目前唯一肯定的传染源。
传播途径
目前认为幽门螺杆菌主要通过人-人之间的口-口或粪-口途径传播,此外,内镜污染也可导致幽门螺杆菌交叉感染。
感染机制
黏附
幽门螺杆菌进入人体胃内后,首先黏附于胃黏膜黏液表层,其后通过螺旋状结构和鞭毛运动到达黏膜表面,经菌体表面特异性的黏附素等与胃黏膜上皮细胞紧密黏附。幽门螺杆菌分泌的黏素酶、
磷脂酶,可溶解黏液,便于幽门螺杆菌穿透黏液层。此外,幽门螺杆菌产生的尿素酶能将尿素分解为氨和二氧化碳,可中和
胃酸,在菌体周围形成保护层。
直接细胞病变
空泡毒素(VacA)和细胞毒素相关蛋白A(CagA)是幽门螺杆菌主要的
毒力因子。VacA可诱导胃黏膜上皮细胞出现空泡样改变;而CagA可能在消化性
溃疡和胃恶性病变中起重要作用。
免疫及炎症损伤
幽门螺杆菌感染可刺激中性粒细胞和巨噬细胞产生TNF-α、IL-1、IL-8、白三烯等炎性介质,促进胃黏膜的炎症损伤。幽门螺杆菌感染者细胞免疫应答下调,导致感染慢性化。幽门螺杆菌可产生
超氧化物歧化酶、
过氧化氢酶,防止其受到机体
免疫系统的杀伤。
胃肠激素和胃酸代谢紊乱
幽门螺杆菌感染者生长抑素释放减少,
胃泌素增加,促进了胃酸分泌,
胃蛋白酶活性增加,加重胃黏膜的破坏。
癌变
幽门螺杆菌感染破坏胃黏膜上皮
细胞增殖和凋亡的平衡,导致
萎缩性胃炎,并进一步发展为肠上皮
化生、不典型增生和癌变。WHO已将幽门螺杆菌列为第一类生物致癌因子。
易感与高危人群
人群对幽门螺杆菌普遍易感。
潜伏期
幽门螺杆菌感染一般具有慢性、持续性特征,并通过与
宿主因素、环境因素交互作用引发相关疾病。
临床表现
幽门螺杆菌感染的临床表现取决于其所致疾病。一般幽门螺杆菌感染后大多无任何症状,新近感染者可出现急性胃炎,约30%的感染者发展为慢性胃炎,10%-20%感染者发展为消化性溃疡,少数可发展为
胃癌和MALT
淋巴瘤。慢性胃炎患者可表现为上腹疼痛、饱胀、不适、反酸、嗳气、晨起恶心等消化道症状。消化性溃疡患者可出现慢性、节律性上腹痛,周期性发作。
幽门螺杆菌感染还与功能性消化不良、Barrett食管、胃食管反流、淋巴细胞性胃炎、增生性息肉、不明原因的
缺铁性贫血、特发性血小板性紫癜等疾病密切相关。另有研究表明幽门螺杆菌感染是
冠状动脉粥样硬化性心脏病、儿童生长发育迟缓等肠外疾病的高危因素。
诊断检查
诊断
符合下列任何一项者为幽门螺杆菌现症感染:1.胃黏膜组织快速尿素酶实验(RUT)、组织切片染色或幽门螺杆菌培养三项中任一项阳性;2.
尿素呼气试验(UBT)中13C-UBT或14C-UBT试验阳性;3.单克隆抗体法幽门螺杆菌抗原(HpSA)检测阳性。4.从未治疗者,
血清幽门螺杆菌抗体检测阳性。
实验室及辅助检杳
侵入性方法
快速尿素酶实验(RUT)
胃镜活检胃黏膜组织置于含尿素的试剂中,如该组织有幽门螺杆菌,其产生的尿素酶
水解尿素生成氨和
二氧化碳,氨引起pH值升高,使
指示剂变色,即为阳性反应;如试剂不变色,即为
阴性反应,表示无
幽门螺杆菌感染。该法具有简便、快速、准确等特点,敏感性80%-95%,特异性95%-100%,是临床常用的方法之一,接受胃镜检查时可常规行RUT。建议
胃窦和胃体两处同时取材送检,以提高敏感性。
直接涂片活检
胃黏膜组织,置于玻片上涂抹,行革兰染色,镜下若见到红色S型杆菌,即为幽门螺杆菌。该法简单方便,但在菌量少时易漏诊,主要用于快速诊断。
组织学检查活检
胃黏膜组织固定液固定,可选用Warthin-Starry银染色、改良Giemsa染色、HE染色、
免疫组化、荧光原位杂交等方法染色。该法敏感性和特异性均可达98%左右,但耗时、烦琐。
细菌培养
胃黏膜组织置于
生理盐水或20%葡萄糖水中,尽快送检。常用的
培养基有脑心浸琼脂、哥伦比亚琼脂。该法耗时耗力,但可进一步行药敏试验,并可收集菌株用于科学研究。
分子生物学检测
取胃黏膜活检组织等标本,提取
脱氧核糖核酸,进行PCR扩增和
凝胶电泳鉴定。该法敏感性高达98%,特异性为95%左右,可进行幽门螺杆菌分型和耐药基因突变的检测,费用较高,主要用于科研,亦可用于临床诊断。
非侵入性方法
尿素呼气试验(UBT)
原理为幽门螺杆菌的
脲酶能分解带
核素的尿素而产生带标记的
二氧化碳,检测受试者呼出气体中否存在带标记二氧化碳即可诊断是否存在
幽门螺杆菌感染。该法包括13C-UBT和14C-UBT,后者可造成
放射性污染,不适用于小孩和孕妇。该法具有快速和无痛苦等优点,敏感性和特异性均在98%左右,已广泛运用于幽门螺杆菌感染的诊断和疗效评估。
血清抗体检测
幽门螺杆菌感染后可诱导机体产生相应的抗体,如抗幽门螺杆菌特异性抗体。使用纯化尿素酶、全菌超声粉碎物作为抗原,用ELISA测抗幽门螺杆菌(Hp-lgG)抗体。幽门螺杆菌根除后抗体仍可维持较长时间,因此阳性表示既往或现症感染。该法简便易行、费用低,敏感性可达98%,特异性约为88%,多用于
流行病学调査。
粪便幽门螺杆菌抗原(HpSA)检测
留取患者粪便标本,用ELISA检测幽门螺杆菌抗原。本法具有快速、简单、方便等优点,敏感性和特异性为90%左右,阳性反应活动性感染,适用于
幽门螺杆菌感染的筛査。
干预治疗
经典三联方案
该方案为
质子泵抑制剂(PPI)或铋剂加两种抗生素组成三联治疗方案。抗生素可根据当地幽门螺杆菌耐药情况合理选择。疗程1-2周。
抗生素耐药显著影响根除率。中国推荐用于治疗的6种抗菌药物,
甲硝唑的耐药率高达60%-70%,
克拉霉素为20%-38%,而
阿莫西林、喃唑和
四环素的耐药率相对较低(1%-5%)。因此既往推荐的标准三联疗法(PPU克拉霉素4-阿莫西林或PPI+克拉霉素+甲硝唑),根除率已明显降低。
四联疗法
目前推荐铋剂+PPI+两种抗菌药物组成的四联疗法,抗菌药物组成方案有4种;①阿莫西林+克拉霉素;②阿莫阿林+
左氧氟沙星;③阿莫西林+喃唑酮;④四环素+甲硝唑或
呋喃唑酮。抗菌药物餐后即服,剂量为阿莫西林lg/次,2次/日;
克拉霉素500mg/次,2次/日;左氧沙星500mg/次,1次/日或200mg/次,2次/日;呋喃唑酮l00mg/次,2次/日;四环素750mg/次,2次/日;
甲硝唑400mg/次,2-3次/日。PPI及铋剂均为每日2次,餐后半小时服,可选药物有奥美拉唑、泮托拉唑、兰索拉唑、埃索美拉唑以及枸橼酸铋钾等。四联方案的疗程为10日或14日。
初次治疗失败,可在剩余的方案另选一种进行补救治疗。
青霉素过敏者可选择不含
阿莫西林的方案,或选用
克拉霉素+
左氧氟沙星(或
呋喃唑酮、甲硝唑)。
对铋剂有禁忌者或证实幽门螺杆菌耐药率仍较低的地区,也可选用非铋剂方案,包括三联方案、序贯疗法或伴同疗法。
预防免疫
保护易感人群
避免群集性感染幽门螺杆菌
幽门螺杆菌的感染具有家庭聚集的倾向。饮用受污染的水,感染幽门螺杆菌的人与家人的密切接触、共餐,幼儿园、学校里的儿童、学生之间的接触及吃路边摊位的不洁食品等行为习惯,均可以引起幽门螺杆菌的传播。避免家人间相互夹菜、餐具器皿需定期消毒并定期淘汰、更换,可减少幽门螺杆菌在家庭内相互传播。
幽门螺杆菌疫苗
幽门螺杆菌疫苗尚处于研发中。幽门螺杆菌胃炎作为一种感染性疾病,理想的防治措施应该是应用幽门螺杆菌疫苗。20世纪90年代起,科学家们就致力于研发针对幽门螺杆菌的疫苗。动物实验中,幽门螺杆菌疫苗预防
幽门螺杆菌感染可以取得预防性和治疗性的成效。
健康教育
由于人群对幽门螺杆菌普遍易感,因此应该积极开展预防幽门螺杆菌感染的健康教育。通过宣教等形式,让社区人群更多地接受到健康教育,养成良好卫生习惯。
控制传染源
幽门螺杆菌感染者是最主要的传染源,对家庭和社会而言,幽门螺杆菌感染者都具有潜在的传染风险。减少传染源,无疑有利于幽门螺杆菌感染的预防。因此,幽门螺杆菌阳性者都应该接受根除治疗,这将有助于减少传染源。
切断传播途径
幽门螺杆菌的主要传播途径有粪-口、口-口、密切接触和动物源性等。切断传播途径可从水源性传播和医源性传播方面入手。
水源性传播
幽门螺杆菌在自来水中存活4〜10天,在河水中存活长达3年。因此,预防幽门螺杆菌的重点之一,就是注意饮水卫生。Salih等学者报道,近年来发展中国家这方面意识增强,推荐饮用开水,幽门螺杆菌感染率有下降趋势。
医源性传播
经污染的内镜引起的幽门螺杆菌医院感染已有报道。在检查
幽门螺杆菌感染阳性患者后,用PCR法可发现61%的
胃镜表面和管道受幽门螺杆菌污染,活检钳污染更严重。加强医院内镜、活检钳等消毒管理有益于控制幽门螺杆菌在医院内传播。
流行病学
世界范围内自然人群的感染率约为50%,但感染率在不同国家和地区的人群、不同种族之间有较大差异。幽门螺杆菌感染率在发展中国家一般为50%-80%,
发达国家一般为25%-50%,中国平均约为60%。贫穷、卫生条件差、居住拥挤等为幽门螺杆菌感染高危因素。胃镜室医务人员幽门螺杆菌感染率高于普通人群。随着年龄增长幽门螺杆菌感染率增高。
疫苗研究
全菌疫苗
幽门螺杆菌全菌抗原可通过超声破碎或
甲醛水溶液灭活菌体获得,用全菌
灭活疫苗免疫
小鼠可以引起高效的局部黏膜反应,降低幽门螺杆菌在胃内定殖的数量。虽然全菌灭活疫苗能引起黏膜免疫和
体液免疫,但是因其抗原成分复杂,容易导致
自体免疫性疾病,从而限制了其临床应用。
亚单位疫苗
亚单位疫苗由于其结构简单、成分清楚、安全性好和便于工业化大量生产而成为各种疫苗的研究重点,目前研究热点主要集中在以下抗原:
脲酶、粘附素、中性粒
细胞激活蛋白、空泡毒素、细胞毒素相关蛋白、
过氧化氢酶、外膜蛋白(、
脂多糖、
热休克蛋白、
血型抗原结合蛋白等。
相关人物
巴里·马歇尔
巴里·马歇尔出生1951年9月30日,
澳大利亚卡尔古利。
胃溃疡是一种常见的疾病,但其病因长期未知,最常见的病因是细菌感染。巴里·马歇尔和
罗宾·沃伦经过实验成功地培养了以前未知的细菌幽门螺杆菌,并证明了只有消灭幽门螺杆菌这种细菌,患者才能治愈。2005 年巴里·马歇尔荣获
诺贝尔生理学或医学奖,获奖原因:发现幽门螺杆菌及其在胃炎和消化性溃疡病中的作用。
罗宾·沃伦
罗宾·沃伦出生于1937年6月11日,澳大利亚
阿德莱德,他于1961年获得
阿德雷德大学学士,曾在多家医院工作过,之后于1968年成为皇家珀斯医院的病理学家,并开始与共同获奖者
巴里·马歇尔(Barry Marshall)合作,经过实验成功地培养了以前未知的细菌幽门螺杆菌。2005年
罗宾·沃伦荣获诺贝尔生理学或医学奖,获奖原因:发现幽门螺杆菌及其在胃炎和消化性溃疡病中的作用。