东亚胃癌发病率高于西方可能与幽门螺杆菌脂多糖结构差异有关

来自四川大学华西医院的研究人员在PLOS Genetics上发表了名为”East-Asian Helicobacter pylori strains synthesize heptan-deficient lipopolysaccharide”的文章，他们发现了幽门螺杆菌东亚菌株和西方菌株在脂多糖结构上有明显不同，东亚菌株缺少庚糖转移酶导致其脂多糖结构缺乏庚糖组分。鉴于东亚地区胃癌的高发病率，有必要进一步研究解决脂多糖庚糖组分在Hp发病机理中的作用。

背景介绍

幽门螺杆菌是一种人类胃部的致病菌，感染了世界上一半以上的人，是胃癌最重要的病因。值得注意的是，东亚三国(中国、日本和韩国)就占全球胃癌病例的一半以上，提示不同地理起源的幽门螺杆菌菌株可能与胃癌发生相关。

幽门螺杆菌的慢性定植是细菌、宿主的遗传以及环境因素相互作用的结果。幽门螺杆菌主要的表面分子LPS（脂多糖），在宿主与细菌的相互作用中起了重要作用。欧洲幽门螺杆菌模型菌株G27表达的脂多糖O抗原结构包含三糖，中间的葡聚糖-庚聚糖和远端Lewis抗原，可促进免疫逃逸。既往有研究报导西方幽门螺杆菌菌株和东亚菌株在LPS结构上存在差异，基于这种现象，作者推测不同地理起源的幽门螺杆菌LPS的糖基转移酶基因存在差异，而且这种差异可能和幽门螺杆菌的定值相关，对此，作者进行了相关研究。

结果一  幽门螺杆菌G27菌株LPS糖基转移酶基因的全基因组鉴定

为了分析不同地理起源的幽门螺杆菌中LPS基因的含量，需要一个菌株的完整的LPS基因集作为参考，而糖基转移酶与LPS生物合成相关，因此本研究的首要目标是鉴定幽门螺杆菌G27菌株中完整的LPS糖基转移酶基因。作者使用糖活性酶(CAZy)数据库对该菌株的糖基转移酶基因进行了全基因组搜索，发现了24个糖基转移酶基因，其中HP1283对于大家来说了解的很少，最近有报道认为其编码庚糖转移酶。

Fig 1. LPS structures in G27 wild-type and mutants

结果二 幽门螺杆菌G27菌株LPS基因的系统突变分析

为了获得幽门螺杆菌G27菌株中完整的LPS基因突变，作者对G27菌株中所有已知和推定的LPS糖基转移酶基因进行了突变。最终,在G27ΔHP0102、G27ΔHP1283、G27ΔHP1578和G27ΔHPG27_1230中观察到了LPS的改变（Fig. 1和2），说明HP0102、HP1283、HPG27_1230和HP1578可能是参与了幽门螺杆菌G27菌株LPS的生物合成的糖基转移酶。

Fig 2. Systematic mutational analysis of LPS genes in G27

结果三 LPS的结构特征使幽门螺杆菌G27菌株缺失的LPS糖基转移酶基因得以鉴定

为了将上述糖基转移酶基因分别对应到幽门螺杆菌G27菌株的LPS生物合成中，作者对相应突变体的LPS结构进行了研究，研究结果表明HP1283编码庚糖转移酶，HP0102作为三糖岩藻糖基转移酶（Fig. 3），这与之前的研究一致。

Fig 3. MS analysis of G27 mutant LPS

结果四 东亚幽门螺杆菌株中完全缺失庚糖转移酶基因HP1283

作者比较了美洲、欧洲、非洲、新几内亚和东亚菌株，总的来说，庚糖转移酶基因HP1283在约80%的幽门螺杆菌西方菌株中存在，而在东亚菌株中则完全缺失（Fig. 4）。

Fig 4. Bioinformatic analysis of the glycosyltransferase genes in H. pylori LPS biosynthetic pathway.

讨论

与幽门螺杆菌西方菌株相比，东亚菌株脂多糖明显缺少庚糖组分和庚糖转移酶HP1283，而HP1283在ALPK1-TIFA轴介导的炎症反应中有重要作用，东亚胃癌的高发病率可能与幽门螺杆菌HP1283的差异相关，此项研究为幽门螺杆菌的定植和致癌机制研究提供了新的思路。

主要参考文献

1. Hooi JKY, Lai WY, Ng WK, Suen MMY, Underwood FE, et al. (2017) Global Prevalence of Helicobacter pylori Infection: Systematic Review and Meta-Analysis. Gastroenterology 153: 420–429.

2. Malfertheiner P, Megraud F, O’Morain CA, Gisbert JP, Kuipers EJ, et al. (2017) Management of Helicobacter pylori infection-the Maastricht V/Florence Consensus Report. Gut 66: 6–30.

3. Sugano K, Tack J, Kuipers EJ, Graham DY, El-Omar EM, et al. (2015) Kyoto global consensus report on Helicobacter pylori gastritis. Gut 64: 1353–1367. https:///10.1136/gutjnl-2015-309252

4. Li H, Yang T, Liao T, Debowski AW, Nilsson HO, et al. (2017) The redefinition of Helicobacter pylori lipopolysaccharide O-antigen and core-oligosaccharide domains. PLoS Pathog 13: e1006280.

原文链接：

https://journals./plosgenetics/article?id=10.1371/journal.pgen.1008497

◆《新英格兰医学杂志》“Clinical Practice”版块发表强调幽门螺杆菌的病例摘要

◆重磅！Lancet子刊发文证实现行幽门螺杆菌根除方案的长期安全性

◆随访22年，北大肿瘤医学院学者发现幽门螺杆菌根除治疗，长期补充维生素和大蒜，可降低胃癌风险

撰稿：衡定

校对：BHK

编辑：白越凡