章节内容
幽门螺杆菌的分子生物学研究现状
自从1983年Marshall和Wsrren报道从人胃粘膜活体标本中成功的分离出幽门螺杆菌(helicobacter pylori, Hp)以来,国内外学者对此进行了广泛深入的研究。近年来分子生物学技术初步显示了它在流行病学、分子遗传学学及其临床应用上的价值。
1Hp感染的诊断及Hp根除的评估
诊断Hp感染的方法很多,包括快速尿素酶试验、Warthin-Starry银染以及细菌培养,这些方法的共同缺点是不能达到足够的敏感性以确定治疗后细菌是否被彻底根除,也不能确定Hp感染的来源和传播途径。13C和14C呼吸试验方法虽然可靠,但费用较高。血清抗体的检测则不能确定是否有新近感染,也不以评价治疗的效果。而近年来发展起来的分子生物学技术简单、快速、可靠,不仅对Hp的诊断具有高度敏感性和特异性,而且还可以用于对Hp的分型。
最早的研究方法是用限制性核酸内切酶直接消化培养,鉴定后的Hp染色体DNA,经过琼脂糖电脉按大小分离所得的片段,来比较各株细菌的基因组DNA酶切图型。Langenberg等报道了用HindⅢ限制性内切酶分析Hp的全基因差异。Wetherall等用斑点杂交法评价了同位素与非同位素标记Hp全基因探针的实用性。Mortomi等通过DNA-RNA杂交方法,用人工合成的Hp特异性寡核苷酸探针,同16SrRNA序列互补,证实这种探针比较敏感,可以检出少至5000个~10000个Hp。
近年来聚合酶链反应(polymerasechain reaction,PCR)技术已经用于Hp的诊断,该技术的敏感性比寡核苷酸探针增加了100倍,可以检出少至100个Hp。目前Hp的尿素酶基因和16SrRNA基因的部分序列已经测出,为PCR特异性引物的选择提供了依据。我们以一对与16SrRNA基因互补的寡核苷酸为引物(CP1/CP2),建立了从胃粘膜活组织标本中检测Hp感染的PCR技术。用该方法检测Hp标准菌株NCTc 11637,NCTC11848及50株从临床病人胃粘膜活组织中分离的Hp菌株均产生450bp的片段,其敏感性为0.1pg的HpDNA,相当于100个细菌细胞,而对12株非Hp菌株(包括金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、肺炎双球菌、大肠杆菌、绿脓杆菌、变形杆菌、痢疾杆菌及空肠弯曲菌NCTC11351)以及无Hp感染的人胃粘膜细胞呈阴性反应。我们还用PCR检测了96例因上消化道症状而行胃镜检查的患者,结果表明PCR检查的Hp阳性率高于常规检查法。我们还对17例经不同方案治疗后用常规方法检查(尿素酶试验、银染、及培养均阴性)而被认为Hp被根除的病人,用PCR检查发现4例Hp阳性。以往我们对一些常规方法未能检出而实际上还存在Hp的病人,误认为Hp被根除而放弃治疗,这些病人短期内Hp再现实际上是治疗不彻底,这对于指导Hp感染的治疗有十分重要的临床意义。
PCR还可以从石蜡包埋的胃粘膜组织中检测Hp,因此可以对胃及十二指肠患者进行回顾性研究。PCR的另一个优点是可以成功地检出人胃粘膜以外的用常规方法不能检测的Hp,包括胃液、唾液、牙菌斑及粪便中的Hp。用巢式引物(nested primer)双扩增(reamplification)或同时在引物扩增序列内部选择一寡核苷酸作探针,对PCR扩增产物进行southernblt检测,则可使敏感性增加10倍~100倍,可检出难以培养的球形Hp。
2 在Hp流行病学研究中的应用
因为PCR检测Hp的敏感性高、特异性强、检查快速;HindⅢ限制性内切酶可以分析Hp全基因差异,可以用它来鉴定Hp菌株,所以分子生物学技术作为Hp流行病学的研究工具,其敏感性和特异性远远超过Hp的常规检查法,因而有利于确定Hp感染的来源和途径。Langenberg等报道1例在前几次胃镜检查时经细菌培养和组织学检查证明为Hp阴性的患者,在进行另一次胃镜检查后则变为Hp阳性。经DNA内切酶分析发现其HpDNA酶切图型完全相同,证明了经内镜检查而引起人与人之间的医源性传播。宋敏等用巢式PCR从唾液中检出了Hp,说明口—口的传播可能是Hp在人与人之间传播的另一条途径。
3Hp的遗传学研究
近年来国外文献报道,Hp染色体DNA限制性内切酶分析以及Hp的核糖核酸型可以作为Hp菌株的鉴别。Langenberg等用限制性内切酶DNA分析法研究发现,从不同病人分离的Hp菌株酶切图谱各不相同,而从同一病人1年~2年内连续分离的多株Hp,其DNA酶切图型稳定不变,因此,利用限制性内切酶的DNA消化图谱(DNA digest pattern)可以鉴别抗Hp治疗停药4W后再次出现的Hp是复发(recrudescence),还是新菌株再感染(reinfection)。
我们最近建立了PCR单链构象多态(single-strand conformation polymoophisms,SSCP)技术。该方法简单快速、敏感性强、图型简单、易于比较。PCR-SSCP不仅可以用于大规模Hp流行病学调查,而且能准确评估治疗后再现的Hp是复发还是再感染。我们对10例Hp阳性患者采用抗Hp治疗,比较治疗前后分离的菌株染色体DNA203bp片段SSCP图型,发现9例病人治疗前后的菌株具有相同的单链构象,说明是治疗上的失败,而不是新菌株现感染。
利用分子生物学技术来检测Hp才刚刚起步,对于Hp的诊断、致病机理、遗传学、流行病学及其与胃癌的关系和感染治疗的研究中还存在许多问题需要用分子生物学去研究,证实和阐明。特别是PCR技术发展迅速,日臻完善,在Hp的研究中,将有着广泛的应用前景。
幽门螺杆菌生物学性状的研究
慢性胃病(B型胃炎、胃溃疡等)及十二指肠球部溃疡等一类常见病、多发病,长期以来,其病因尚未阐明。1983年澳大利亚学者Warren和Marshall从慢性活动性胃炎病人胃粘膜活检标本中发现并分离出幽门螺杆菌(Helicobacter pylori Hp)后,引起了全世界消化病学与有关基础科学的普遍关注。几年来,各国对Hp的研究迅猛发展,其中主要为临床实用性研究,有关Hp生物学特征相对较少,至于Hp具体致病机理则更少。
我们是从1985年开始与上海市消化疾病研究所合作开展这方面研究工作的,我们开初的工作(1985~1986)主要有:①在国内最早分离培养成功了Hp;②对上海地区各种慢性胃病中的Hp检出率作了调查;③用双盲法探讨痢特灵、灭滴灵治疗Hp阳性慢性胃炎的疗效,并验证Hp感染与慢性胃病人发病关系。上述研究结果表明:①我国Hp感染率与各种慢性胃病的关系和文献报道的同样广泛和密切;②根据Hp的检出率与各种慢性胃病的高度相关性、Hp感染者经适当药物治疗后与临床症状缓解,以及病理表现改善的密切程度,支持慢性胃病的Hp感染学说。1988年,我们又用Hp超声粉碎的抗原以ELISA法测定了Hp感染的慢性胃炎及消化性溃疡病人、健康体检者和新生儿血清中的抗Hp-IgG抗体,结果表明:①B型胃炎及消化性溃疡病人的阳性率明显高于A型胃炎及健康体检组;②体检组中抗Hp-IgG阳性率随着年龄组的增长而升高,30岁~50岁组达最高峰,70岁以上又稍有下降,③新生儿组抗Hp-IgG阳性率反比1/2岁~10岁年龄组为高,接近成人水平。其抗体可能通过胎盘来自母体中,提示Hp是后天获得感染。上述人群中,抗Hp-IgG抗体水平调查的结果又增强了慢性胃病的Hp感染之说。
1987年我们微生物学教研室以“弯曲菌样细菌(Campylobacter-like organisms,CLOS)的生物学地位及致病物质的研究”课题名称申请得到国家自然科学基金的资助。由此对Hp的生物学性状作了比较全面系统的研究,企图对Hp的生物学地位及致病机理作一些探讨。
1 材料和方法
| 碱基 | Mr | 混标中的量(mg) | 混标中的mg分子浓度 | 进样量×10-3mmol/L | F-m(i) |
| A | 135.14 | 4.17 | 0.616 | 6.17 | 1.00 |
| G | 151.10 | 4.60 | 0.609 | 6.09 | 0.95 |
| T | 126.12 | 6.43 | 1.019 | 10.19 | 1.82 |
| C | 111.12 | 3.94 | 0.709 | 7.09 | 2.37 |
| f′m(i) | = | AsmiMs |
| AimsMi |
| G+C mol% | = | C[3] |
| T+C |
2 结果
| 试验 | Hp-88065 | Hp-88073 | Hp-88082 | CP-88109 | Hp-88152 | CJ-S131 | CJ-3276 | CC-3278 |
| 氧化酶 | + | + | + | + | + | + | + | + |
| 触酶 | + | + | + | + | + | + | + | + |
| 尿素酶 | + | + | + | + | + | - | - | - |
| DNA酶 | + | + | + | + | + | - | - | - |
| 碱性磷酸酶 | + | + | + | + | + | - | - | - |
| 亮氨酰氨酞酶 | + | + | + | + | + | - | - | - |
| 马尿酸盐 | - | - | - | - | - | + | - | - |
| 抗菌药物 | MIC(μg/ml) | |
| MIC50 | MIC90 | |
| 洁霉素 | 0.78 | 12.5 |
| 红霉素 | <0.05 | 0.39 |
| TMP | >100 | >100 |
| 先锋霉素V | 0.2 | 25 |
| 链霉素 | <0.05 | 0.39 |
| 四环素 | <05 | 0.2 |
| 庆大霉素 | 0.2 | 0.78 |
| 青霉素G | <0.05 | 0.1 |
| 万古霉素 | 6.25 | >100 |
| 多粘菌素B | 6.25 | 50 |
| 次硝酸铋 | 3.12 | 25 |
| 痢特灵 | <0.05 | 0.2 |
| 灭滴灵 | 1.56 | >100 |
| 菌种 | Hp-88065 | Hp-88073 | Hp-88082 | Hp88109 | Hp88152 | CJ-S131 | CJ-3276 | CC-3278 |
| DNA | 38.3 | 35.7 | 36.8 | 37.5 | 37.3 | 36.3 | 37.9 | 36.1 |
| G+C mol% |
| 菌 种 | 脂肪酸组成(占总%) | |||||||||
| 14:0 | 15:0 | 16:0 | 16:1 | 17:0 | 18:0 | 18:1 | 18:2 | 19:0cyc | 19:0 | |
| Hp-88065 | 18.72 | 1.62 | 3.25 | 0.50 | 0.48 | 16.22 | 21.03 | 2.24 | 24.20 | 3.34 |
| Hp-88073 | 4.90 | - | 2.17 | - | - | 26.24 | 39.7 | - | 7.33 | - |
| Hp-88082 | 7.29 | - | - | - | - | 25.47 | 22.74 | - | 39.24 | - |
| Hp-88109 | 3.68 | 0.87 | 7.02 | 0.63 | - | 21.48 | 31.99 | 2.11 | 27.31 | - |
| Hp-8152 | 1.23 | 0.70 | 2.57 | - | - | 29.27 | 23.30 | 3.02 | 39.27 | 0.64 |
| CJ-3276 | 1.06 | - | 37.42 | 17.62 | - | - | 38.89 | 3.83 | - | - |
| CC-3278 | 6.85 | - | 38.82 | 19.39 | - | - | 30.23 | 2.29 | - | - |
| CP菌株 | CJ免疫菌株号 | 78 | 77 | 76 | 75 | 68 | 65 | 22023 | |
| Penner分型血清 | 37 | 36 | 35 | 34 | 26 | 23 | 4 | ||
| CP85067 | 1:640 | - | - | +++ | +++ | +++ | - | +++ | |
| CP85067 | 1:1280 | - | - | +++ | +++ | +++ | - | +++ |
3 讨论
| 菌种 | 菌体末端 | 鞭毛特征 | 鞭毛根部特征 | |||
| 外形* | 顶端 | 内侧 | 数量*鞘 | |||
| 吸盘样凹陷 | 电子密度降低区 | |||||
| CP | 纯圆 | - | + | 2~6 + 末端球形或脱鞘状 | 每一鞭毛在菌体细胞膜上有一圆球状根基 | |
| CJ/CC | 圆锥状 | +* | - | 1 | - | 鞭毛从吸盘样凹陷中央伸出未见圆球状根基 |
| CF | 稍钝圆 | + | + | 1 | - | 同CJ/CC |
幽门螺杆菌的生物学特性的研究
幽门螺杆菌(Helicobacter pylori, Hp)与胃炎和胃溃疡的发生有关联。众所周知,胃炎与溃疡属于多发病、常见病,其病因不明。自从Warren和Marshall于1983年首先从胃炎患者的胃粘膜上皮组织中观察螺杆菌和分离到Hp,他们认为胃炎或溃疡病的发生与Hp的感染有密切的关系。近年来国外在这方面进行了不少研究工作;国内亦发现本菌在慢性胃炎及消化性溃疡的病人中检出率较高。但有关Hp的生物学特性及致病性的研究则很少。现将我们对这方面的研究结果报告如下。
1 材料和方法
1.1 材料 各型胃病患者共200例。年龄19岁~80岁,平均46.9岁。男222例,女78例。患者经胃镜检查时,均在胃窦部或求部钳取粘膜组织两块,置于含10%灭活小牛血清的布氏肉汤中放于4°C冰箱中保存,送检。
1.2 方法
1.2.1 尿素试验 参考Christtensen尿素肉汤培养和mlorris等快速诊断法,先用2%液体尿素常规法,后用10%液体尿素1min检查法及5%尿素滤纸片法,进行了对比研究。
1.2.2 直接涂片镜检 用保存液将胃粘膜研磨成匀浆后,取一滴推成涂片,甲醇固定后用0.3%碱性复红单染,于显微镜下直接检查。
1.2.3 幽门螺杆菌培养 以布氏琼脂培养基为基础,加入6%脱纤维新鲜羊血及联合抗生素(TmP5mg/L、万古霉素6mg/L、两性霉素2mg/L),制成血平皿,放置4°C冰箱中保存、备用。从送检的Hp保存液中用白金耳取出胃粘膜组织块放入玻璃研磨器中,加入0.5ml保存液,研磨成匀浆,用1ml吸管吸取0.2ml于血平皿中涂匀,将平皿置于10%CO2,5%O2及85%N2混合气体培养箱中,37°C培养72h后观察培养结果。剩下 液体匀浆于尿素酶快诊及直接涂片镜检。
1.2.4 药敏试验 抗菌药物敏感试验所用试纸系参考WHO建议的药敏试验质量控制标准及国内外有关资料制备而成,由大连生物试剂厂生产,专供用纸片扩散法来检测细菌对抗菌药物的敏感度。试验中所用菌液为用0.1%胨生理盐水洗下的37°C48h培养物,浓度为2×109cfu/ml。用1ml吸管取0.1ml菌液于血平皿上,涂匀,之后将药敏片按适当的间距平贴于平皿上,一般9m直径的平皿上贴6张药敏片。最后将平皿置于混合气体培养箱中37°C培养48~72h,观察试验结果,测量抑菌环直径。
1.2.5 杀螺杆菌抗体检测 原理:氧化酶反应阳性的细菌,由于氧化酶的作用,可使TTC用灭菌蒸馏水配成0.5%的溶液;指示菌用Hp295 37°C48h的培养物,其浓度为107cfu/ml;补体一指示菌悬液的制备:补体取4只豚鼠的新鲜分离血清,用生理盐水作1:20稀释,再加入最终浓度为1%(V/V)的指示菌,即为浓度相当于105cfu/ml的补体—指示菌悬液;微量定量板用4×10孔板。方法:①每孔先加入0.1ml生理盐水。②第一孔加入1:5被检灭活血清(取自胃病患者)0.1ml,之后顺序作从1:10~1:5120的对倍稀释。③每孔加补体—指示菌悬浮液一滴,约0.05ml。④最后每孔加入含0.01%TTC布氏肉汤0.1ml(0.5%TTC用布氏肉汤作50倍释稀。混合后盖上塑料盖,于37°C培养20~24h后观察结果。以无红色出现的孔内的血清稀释度作为被检血清的杀螺杆菌抗体的最高滴度。
1.2.6 动物试验 实验选用小鼠C57、BALb/c和金黄色地鼠(由本所动物室提供)用布氏肉汤将新培养的Hp菌洗下,浓度大约配成2×109cfu/ml,每只小鼠一次灌胃约0.5~1ml菌液,每周2次,共4次~6次,末次灌胃后3~7d,处死动物,解剖后取两块胃粘膜组织作尿素酶快诊和Hp菌培养及组织切片。
1.2.7 统计学方法 统计学方法采用X2检验。
2 结果
| 时间(h) | 受检标本数 | 合计 | 阳性率(%) | |
| 阳性 | 阴性 | |||
| 4 | 165 | 135 | 300 | 55 |
| 24 | 186 | 114 | 300 | 62 |
| 抗生素 | 药敏片药量(μg) | 敏感菌株数 | 抑菌环直径范围 | 平均直径(mm) |
| 新霉素 | 30 | 21(95.5) | 16~28 | 24.4 |
| 庆大霉素 | 10 | 21(95.5) | 14~38 | 22.3 |
| 四环素 | 30 | 22(100.0) | 26~36 | 33.8 |
| 磺胺嘧啶 | 300 | 22(100.0) | 10 | 10.0 |
| 红霉素 | 30 | 2(9.1) | 22~40 | 25.4 |
| 痢特灵 | 300 | 20(90.9) | 10~40 | 17.9 |
| 氯霉素 | 30 | 19(86.4) | 24~38 | 28.6 |
| 青霉素G | 10 | 22(100.0) | 12~30 | 20.8 |
| 呋喃坦丁 | 300 | 20(90.9) | 12~50 | 21.9 |
| 卡那霉素 | 30 | 21(95.5) | 12~28 | 25.3 |
| 萘啶酮酸 | 30 | 1(4.5) | 8 | 8.0 |
| 先锋霉素 | 30 | 20(90.9) | 12~34 | 26.5 |
| 复方新诺明 | 25 | 0(0.0) | 0 | 0.0 |
| 链霉素 | 10 | 22(100.0) | 16~40 | 32.3 |
| 氨苄青霉素 | 10 | 3(13.6) | 12~14 | 12.7 |
| 利福平 | 5 | 20(90.9) | 18~32 | 28.9 |
| 多粘菌素B | 300IU | 1(4.5) | 16 | 16.0 |
| 黄连素 | 100 | 21(95.5) | 8~24 | 15.6 |
| 托布霉素 | 10 | 21(95.5) | 10~30 | 21.9 |
| 丁胺卡那霉素 | 10 | 21(95.5) | 12~28 | 23.5 |
| 稀释度 |
| 1:10 |
| 1:20~1:80 |
| 1:160~1:640 |
| 1:1280~1:5120 |
| 合计 |
3 讨论
幽门螺杆菌所含脂肪酸种类含量与其它弯曲菌及肠道菌不同。在DNA杂交试验中,其DNA与螺旋菌或弧菌不相溶,而只与螺杆菌的DNA相容。此菌可使人罹患慢性活动性胃炎。电镜观察该菌表面粗糙,且具有许多单孔有鞘的鞭毛,且鞭毛鞘细胞壁外膜相连。Hp菌形为弧形、D型或海鸥展翅状,革兰染色阴性,碱性复红单染效果较好。尿素酶、氧化酶和过氧化氢酶反应性阳性。微氧条件下生长,在血平皿上及含10%小牛血清的布氏肉汤中生长良好。195份Hp培养阳性的胃粘膜标本中,4h尿素酶快诊的阳性检出率为84.6%,特异性为100%。直接涂片镜检能查出较为典型的Hp菌,阳性检出率为87.5%。因此,这两种方法对于Hp菌的快诊都具有重要的意义。为了配合临床的诊断粘膜标本应尽快送检。但如送检条件受限,标本可保存在含10%小牛血清的布氏肉汤液体保护中。在4°C冰箱中,Hp一般可存活1W左右,最长者可存活17d。更好的保护液有待进一步研究。由于Hp的存活、传代保存问题尚未解决,致使各实验室出现不尽一致的结果,所以需要有一个适合于Hp菌生长的统一的阳性对照,如培养基中加入血清、活性炭、玉米淀粉、猪胃粘蛋白、甲基纤维素的mlueller-hinton琼脂、布氏琼脂、胰酶消化大豆琼脂等等,以适合于Hp生长、吸收或抑制毒性因子。
目前,国内外对Hp的研究尚处初期阶段,多数学者认为Hp与慢性活动性胃炎和消化性溃疡有关,用敏感的抗生素及TDB治疗,随着病变的恢复,Hp消失,溃疡的复发率也随之降低。除应用一些敏感的抗生素之外,中草药的研究、治疗也不可忽视。
对Hp动物实验的研究,国外报道用无菌动物及悉生动物(SPF),主要有幼年小猪、水獭、雪貂及恒河猴等。国内探索用大白鼠研究胃炎及溃疡的动物模型,观察Hp感染组与非感染组的不同药物疗效。我们实验室用不同种的小白鼠进行Hp感染,没能形成明显的病理改变,推测其原因可能是受试动物对Hp不敏感而形成自身保护,Hp菌不能长期滞留胃内,对胃粘膜不能构成威胁。因此,为了研究Hp的毒力,致病性,为了研制一种疗效高、副作用小的中、西药物,一种适宜的动物模型是非常重要的。
幽门螺杆菌与胃粘膜上皮超威结构的关系
自1983年澳大利亚的Warran和Matshall从慢性活动性胃炎病人胃粘膜活检标本中找到幽门螺杆菌(Helicobacter pylori,Hp)后,先后已有英国、荷兰、德国、美国、加拿大、日本、秘鲁及我国从慢性胃炎和消化性溃疡等病人中分离到此菌。这此些报道普遍反映了胃粘膜中Hp检出与慢性胃炎、消化性溃疡的存在两者之间有高度的相关性。Matshall(1985)和Morris(1987)先后还用Hp作自身感染实验,均证明能引起急慢性胃炎,Morris并观察到能发展成慢性胃炎,这进一步证实了Hp对人类胃粘膜致病的可能性。但Hp如何致病?Hp是否属于弯曲菌属?目前仍存在着争议。为此,本文用透射和扫描电镜对Hp形态结构及其与胃粘膜上皮的关系进行了观察,旨在为阐明Hp的生物学地位及致病性提供某些线索。
1 材料和方法
1.1 活检标本及菌种
33例活检标本采自经内窥镜诊断为浅表性或萎缩性胃炎患者近幽门部位的胃粘膜。Hp菌种31株,从慢性胃炎或消化性溃疡患者胃粘膜活检中分离而得。空肠弯曲菌(Campylobacterjejuni,CJ)菌株:CJ(CF-1)由上海市卫生防疫站提供:CJ(82-56)由苏州医学院生物学教研室提供。胎儿弯曲菌(Campylobacter fetus,CF)及结肠弯曲菌(Campylobactercoli,CC)菌种各两株,其中CF(GIFu 8735)及CC(GIFU 8733)由日本大阪大学三轮各俊夫教授提供,另有CF及CC各一株由法国巴黎第五大学Berche教授提供。
1.2 电镜检查
1.2.1 透射电镜标本制备活检标本在含2.0%戊二醛的二甲砷酸钠缓冲液(pH7.3)中固定2h~4h,二甲砷酸钠缓冲液洗2次后在1%四氧化锇中作后固定、包埋、超薄切片。菌株超切片标本取自血平板上培养2d~3d的菌落。无菌生理盐水轻轻洗下,3000r/min20min离心沉淀,弃上清,以无菌生理盐水重复洗涤一次后,取沉淀作透射电镜标本制备,方法同上。
细菌悬滴标本制备:于清洁蜡块上滴一滴新鲜培养的细菌悬液,以喷涂炭膜的铜网覆盖其上,静止15min,取下铜网,用滤纸吸去残剩液体。再覆盖在一滴20%的磷钨酸上负染15min,取下铜网,吸去残剩液体,自然干燥后待检。上述各标本在日立-500电镜下观察。
1.2.2 扫描电镜标本制备活检标本(用生理盐水洗去表面杂菌及粘液)在戊二醛二甲砷酸钠固定液中固定2h~3h,经二甲砷酸钠缓冲液洗2次后,直接在乙醇中作梯度脱水,然后移入100%醋酸异戊酯,在临界点下干燥,真空涂金。菌落标本制备:取经2d~3d培养的Hp血平板,选择菌落生长良好区域,节下约1cm2琼脂块,轻轻浸入上述电镜标本固定注中固定。随后制备步骤同上。上述标本均在JEOlJSM-840扫描电镜下观察。
2 结果
2.1 Hp的形态结构从不同病人胃粘膜上分离得Hp的形态结构基本一致,呈“S”形弯曲、弧形或稍直,偶见分支状。一般表面较光滑,末端或二端(多数为一端)具有2~6条鞭毛,长度稍长于菌体。鞭毛外均有明显的鞘,带鞘的鞭毛直径约50nm的圆球状结构相连。菌体末端鞭毛基础结构内侧,有一宽达200nm~400nm的电子密度明显降低区域,其底部无明显的细胞膜结构为界。在光滑的菌体表面有进呈现大小较均匀、排列整齐的突起。在参考菌株中,CJ与CC末端呈圆锥体样,稍尖,顶端明显地呈吸盘样结构。GF亦见较小的吸盘样凹陷。CF,CC,CF均有单根无鞘端鞭毛从顶端的吸盘样凹陷中伸出。根部均未见圆球体状基础,CJ与CC均未见电子密度明显降低区域。
2.2 Hp与胃粘膜上皮的关系活检标本包括胃粘膜及其表面的粘液两部分。一般情况下,胃粘膜上皮与粘液层间不存在细菌。若出现细菌,常为大小、形态都呈弯曲样特征的菌群。多聚居在胃小凹的细胞与细胞间连接处部位。偶然尚可见Hp存在于壁细胞的分泌小管中。Hp与粘膜上皮细胞间保持一定的间距,借众多的细丝状网状结构使两者互相粘附。另一种是细菌的部分细胞壁与上皮细胞的细膜膜直接相贴粘附,二者间几无间距。以前者较为多见,有时在同一细菌可出现两种粘附现象。在粘膜上皮表面有Hp粘附的区域附近,往往有炎性细胞的浸润和渗出。Hp粘附处的上皮细胞除微绒毛明显减少或消失外,很少发现有明显的细胞病理学变化。胃粘膜上皮细胞中偶见对Hp吞噬现象。粘膜上厂表面的粘液层分不溶性粘液与可溶性粘液两部分。正常情况下不溶性粘液层为包裹在粘膜上皮表面的连续层,可溶性粘液为其周围的流动滋润层。在超薄切片下,出现Hp的标本中,Hp在不溶性粘液层中大致呈散在的分布状态,且大多呈同方向排列。不溶性粘液中的Hp主要呈横断面,而在其外侧的可溶性粘液层中则随意排列,还可见到纵断面、横断面甚至斜断面等不同的切面。经用无菌生理盐水充分冲洗的活检标本,在扫描电镜下可见Hp不规则地粘附在不溶性粘液层表面。
3 讨论
目前弯曲菌属的分类,主要根据光镜下的形态特征、培养特性、生化反应及其DNA的G加C百分比含量等。这些性质与螺菌族中其他细菌有很多交叉,以致造成对Hp归属的意见不一。我们用透射电镜和扫描电镜进行了形态结构的观察,并参考有关文献,发现Hp与CJ,CC,CF在鞭毛源出部位,数量及结构等方面存在着明显的不同。例如,Hp与CJ,CC,CF均有端鞭毛。我们从Hp中看到每一根鞭毛有一只镶嵌在细胞膜和细胞壁中的,圆球体为基础,其内侧尚有一明显的电子密度降低区。而其他弯曲菌属细菌却未找到此结构,仅CF亦见有电子密度降低区。由此可见Hp鞭毛及共结构的特征与弯曲菌属其他细菌有所不同。而Hp的末端钝圆等与水螺菌中的一个种(Aquaspirillum serpens,AS)却相似,因此有人认为它很可能属水螺菌属。Hp与弯曲菌属其他细菌间的区别除了鞭毛及其有关结构外,Hp能分解尿素,而其他主要的弯曲菌属细菌均不分解尿素,亦是一重要特征。另外还在分类学上有重要意义的菌体脂肪酸组成、16rRNAHp的部分核苷酸顺序分析、菌体蛋白质电泳图谱方面Hp与弯曲菌属的主要代表菌种之间都有明显差别。因此Hp是否应属弯曲菌,还值得商榷。
Hp致病机理,虽然有 Marshall和Morris等作了自身感染实验,但它的具体致病机理仍然缺少解释。从我们在电镜下观察,Hp进入机体后侵入的途径很可能是:Hp首先粘附在不溶性粘液层表面,然后藉其螺旋状菌体特征及特殊的鞭毛运动方式迅速钻入不溶性粘液层中间,继而与粘膜上皮细胞接触,并大多在胃小凹及粘膜上皮细胞连接处粘附定居。胃中寄生菌虽然不多,但过路菌是很杂的,且胃酸比较强,粘膜表面有不溶性粘液层作屏障,胃粘膜上皮及其分泌的粘液代谢又很快,为什么仅有Hp能在胃粘膜上寄生?这一方面可能由于Hp螺旋状的菌体特征和它鞭毛的特殊运动方式,促使它比一般肠道杆菌更容易穿透不溶性粘液层。由于不溶性粘液的分子结构呈索条状,当Hp钻入其间时,易呈相对平行状态,这与光镜下所见Hp在粘液中呈鱼贯状分布相符。另一方面可能由于Hp对粘膜上皮细胞有特殊的亲和结构。正如我们所观察到的那两种粘附现象,它们很可能在这中间起着重要的决定作用。这种特异性粘附现象从胃的肠化生组织找不到Hp,在肠的胃脂有利于组织却能找到,从而间接得到了证明。这种有高度特异的亲和机制促使Hp能克服胃粘膜上皮的不断代谢更新过程,而继续在新生的粘膜上皮上定居寄生。然后可能再通过其生产的细胞毒素及尿素酶直接和间接作用,造成胃粘膜上皮的局部病损。
Hp表面出现有规则的突起、在CF、AS中已有报道,Kist认为是菌体外膜蛋白层的组成部分,而Winter认为是微荚膜。光镜下所见Hp的微荚膜样结构可能就属之。McCoy认为这类结构具有抗吞噬作用。但我们将Hp加入新鲜抗凝人血作吞噬实验,发现Hp很容易被吞噬。这亦可使胃上皮细胞对其有吞噬作用得到解释。从目前观察到的慢性胃炎病人胃粘膜活检中出现的一些主要特异性组织病理学表现,例如炎性细胞的浸润和渗出等,很可能是因Hp在胃粘膜上皮细胞上粘附或被上皮细胞及炎性细胞吞噬后释放的趋化因子所引起,至于Hp是否有其他致病因子,尚待进一步研究。
幽门螺杆菌长期保存后染色体DNA酶切图谱的分析
| 菌株 | 生长温度 | 1%甘氨酸生长 | 对萘啶酮酸抗性 | 尿素酶试验 | 马尿酸水解 | ||
| 25℃ | 37℃ | 43℃ | |||||
| 幽门螺杆菌 | - | + | - | + | - | + | - |
| 空肠弯曲菌 | - | + | + | + | - | ― | + |
| 结肠弯曲菌 | - | + | + | + | - | ― | - |
| 海鸥弯曲菌 | - | + | + | + | + | ― | ― |
| 菌株 | 存活情况 | 菌形检查 | |||||||
| 7D | 15D | 1月 | 2月 | 3月 | 6月 | 10月 | |||
| 人源株 | 11/11 | 11/11 | 11/11 | 11/11 | 11/11 | 11/11 | 11/11 | 典型海鸥翅样或弧形弯曲菌,极少数作球状 | |
| C.jejuni鸡 | 8/8 | 8/8 | 8/8 | 8/8 | 8/8 | 8/8 | 8/8 | ||
| 空肠鸭 | 6/6 | 6/6 | 6/6 | 6/6 | 6/6 | 6/6 | 6/6 | ||
| 弯曲菌鹅 | 4/4 | 4/4 | 4/4 | 4/4 | 4/4 | 4/4 | 4/4 | ||
| 猪 | 2/2 | 2/2 | 2/2 | 2/2 | 2/2 | 2/2 | 2/2 | ||
| 羊 | 3/3 | 3/3 | 3/3 | 3/3 | 3/3 | 3/3 | 3/3 | ||
| H.pylori胃炎及幽门弯曲菌溃疡病患者 | 15/15 | 15/15 | 15/15 | 15/15 | 15/15 | 经分离传代可见40%~95%典型弯曲菌,有的作小球状 | |||
| 对照组 | 空肠弯曲菌 | 3/3 | 3/3 | 3/3 | 3/3 | 3/3 | 3/3 | 3/3 | 菌形较典型的弯曲状 |
| 结肠弯曲菌 | 2/2 | 2/2 | 2/2 | 2/2 | 2/2 | 2/2 | 2/2 | ||
| C.coli | |||||||||
| 海鸥弯曲菌 | 3/3 | 3/3 | 3/3 | 3/3 | 3/3 | 3/3 | 3/3 | ||
| C.laridis | |||||||||
胃上皮化生和幽门螺杆菌超威结构的观察
| 分 型 | 绒毛形状 | GMC | 吸收细胞 | 杯状细胞 |
| Ⅰ型ⅠA | 萎缩或粘膜表面呈波浪状 | PAS阳性物质个别含少量 | 无 | 无 |
| ⅠB | 萎缩到正常 | 含少量PAS阳性物质 | 可见正常吸收C | 可见 |
| Ⅱ型 | 正常 | 无GMC | 含少量PAS阳性物质滴 | 轻度增加 |
用PCR-SSCP 区分不同来源的幽门螺杆菌
| 组别 | 菌 株 来 源 | 菌株总数 | 总百分数(%) | |||
| 十二指肠溃疡 | 胃溃疡 | 慢性溃疡 | 标准菌株 | |||
| 1 | 32 | 5 | 35 | 1 | 73 | 73.74 |
| 2 | 10 | 0 | 6 | 0 | 161 | 6.16 |
| 3 | 3 | 0 | 1 | 0 | 4 | 4.04 |
| 4 | 2 | 0 | 1 | 0 | 3 | 3.03 |
| 5 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1.01 |
| 6 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1.01 |
| 7 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1.01 |
| 临床诊断* | 停药间隔 | 菌株** | PCR-SSCP分组 |
| DU | 93060B | 1 | |
| 4周 | 9367a | 1 | |
| 5个月 | 94123A | 1 | |
| DU | 93018B | 1 | |
| 4周 | 9385a | 1 | |
| NUD | 93035B | 2 | |
| 4个月 | 93104A | 1 | |
| GU | 93077B | 1 | |
| 4周 | 9348A | 1 | |
| 6个月 | 94124A | 1 | |
| DU | 93026B | 1 | |
| 4周 | 93046A | 1 | |
| NUD | 93020B | 3 | |
| 4周 | 93036A | 3 | |
| DU | 93028B | 4 | |
| 6周 | 93055A | 4 | |
| DU | 93086B | 1 | |
| 4周 | 94114A | 1 | |
| DU | 93089B | 1 | |
| 4周 | 9392a | 1 | |
| DU | 93017B | 2 | |
| 4周 | 93032A | 2 |