幽门螺杆菌PMSS1与费氏幽门螺杆菌CS1定植诱导小鼠胃炎及化生的比较研究

引言

胃癌是全球第五常见癌症，也是癌症死亡的第四大原因。幽门螺旋杆菌（HP）感染是胃癌的主要风险因素，占全球胃癌负担的75%。HP感染极为普遍，约感染全球50%的人口，感染者中有1%至3%会发展为癌症。

HP引起的胃感染会引发一个成熟的组织病理级联反应，驱动胃黏膜的慢性炎症，进而导致广泛的上皮损伤和化生，最终导致腺癌。尽管HP与胃癌有着密切联系，但慢性炎症既是胃癌的必要且充分的诱因。

大量先前研究表明，非依赖螺旋杆菌的慢性胃炎症由促炎细胞因子过度表达、抗炎激素手术耗尽或自身免疫性胃炎引起，可诱发胃萎缩、化生和肿瘤发生。 同样，促炎细胞因子IL1B或TNF水平升高，抗炎细胞因子IL10水平降低的多态性，也与HP相关胃癌的发生率增加相关。相比之下，多个免疫缺陷小鼠模型则受到与螺旋杆菌感染相关的胃萎缩的保护。 尽管慢性炎症能调节胃癌风险已被充分证明，但促进癌症发生的炎症表型仍不明确。

绝大多数机制性研究是在小鼠模型中进行的。然而，小鼠研究存在特定挑战。HP不是天然小鼠病原体，临床分离株通常需要通过小鼠连续传代以增强小鼠定殖。小鼠适应型HP菌株，如常用的SS1菌株，已失去多种增加人类疾病严重度的毒力因子表达，且在小鼠中很少引发严重疾病。

CagA是小鼠适应过程中毒力因子丧失的最佳例子。CagA致病性岛是最著名的癌症风险相关物。该系统编码IV型分泌系统（T4SS）和CagA癌蛋白，将CagA及其他细菌成分注入宿主上皮细胞，加剧炎症并诱导宿主细胞突变。 在SS1菌株中，由于CagY的重排，CagA转移到宿主上皮细胞的过程丧失。尽管小鼠适应前的SS1菌株（PMSS1）在体外仍维持CagA表达和T4SS功能，但CagA易位在小鼠定殖3–4个月后丧失。

费氏幽门螺杆菌（HF）是HP的近亲，最初从一只猫的胃黏膜中分离出来。HF基因组与HP有超过60%的同源性，并编码了许多对胃定殖至关重要的HP关键基因的直系同源。HF容易定殖小鼠，并在感染后2个月内迅速引发严重胃炎症和萎缩性胃炎。 12至24个月的长期感染可诱发发育不良，偶尔还可能发生非侵入性腺癌。虽然HF确实定植于人类胃部，但它不是胃癌的风险因素。此外，HF不表达CagA致病性岛，可能限制其在实验模型中促进肿瘤发生的能力。 然而，HF强有力诱导胃部炎症，使其非常适合研究严重炎症如何影响胃黏膜。

HP和HF都被广泛用于研究胃癌的起始，但每种细菌的优缺点可能并不容易被明确区分。通常，研究选择使用其中一种细菌，且很少有研究直接比较其中两种细菌或它们对宿主的影响。

本研究的目标是直接比较HP和HF对体外免疫细胞激活的影响，以及它们对小鼠胃部炎症、萎缩和化生发育的影响。 我们用最广泛使用的CagA+菌株HP PMSS1菌株和HF CS1菌株感染了C57BL/6J小鼠。感染后2个月对小鼠进行评估，以确保HP仍维持CagA功能。

我们的研究结果表明，这两种细菌在体外刺激巨噬细胞的能力相似，但HF在小鼠中引发的胃炎症和萎缩更为强烈且更广泛。 尽管这两种细菌菌株各有其特定用途，本研究旨在作为资源，帮助研究人员选择最适合其实验目标的细菌模型。

一、材料与方法

1、动物饲养与处理

小鼠自由摄取标准饲料和水，饲养于温湿度受控的房间内，并遵循标准的 12 小时明暗循环光照周期。八周龄的小鼠通过口服灌胃法进行模拟感染或 HP/HF 菌感染。模拟感染组小鼠接受 500 µL 无菌布鲁氏菌肉汤，而感染组小鼠则接种含有相应细菌（10^9 CFU）的 500 µL 布鲁氏菌肉汤，两次接种间隔 24 小时。

在 HP 感染研究中，同时使用了雄性和雌性小鼠；而在 HF 感染研究中，仅使用了雌性小鼠，因为小鼠对 HF 的反应存在显著的性别差异。为了分离腹腔巨噬细胞，小鼠接受单次腹膜内注射 1 mL 无菌 Brewer 硫乙醇酸盐培养基（Sigma-Aldrich）。 4 天后，收集腹腔灌洗液并进行培养，并通过预热 1x 磷酸盐缓冲液洗涤去除非贴壁细胞。

2、细菌制备

费氏幽门螺杆菌（HF，ATCC 49179）在含有5%脱纤维羊血和10 µg/mL万古霉素的胰蛋白酶大豆琼脂平板上培养。培养条件为37°C、微需氧环境（5% O₂和10% CO₂），培养时间为2天。 随后收集HF菌落，转移至含有5%胎牛血清（FBS）和10 µg/mL万古霉素的布鲁氏菌肉汤中，并在37°C、微需氧条件下振荡培养过夜。细菌菌液经离心后，重悬于不含抗生素的新鲜布鲁氏菌肉汤中，随后进行分光光度法和小鼠感染。

幽门螺杆菌PMSS1接种于含有10%胎牛血清和10 µg/mL万古霉素的布鲁氏菌肉汤中，并在37°C、微需氧条件下振荡培养过夜。细菌菌液经离心后，重悬于不含抗生素的新鲜布鲁氏菌肉汤中，随后进行分光光度法和小鼠感染。

3、组织制备

小鼠在接种后2个月实施安乐死。取出胃部，沿胃大弯切开，并用磷酸盐缓冲液冲洗以清除胃内容物。将胃的一侧置于4°C的4%多聚甲醛中固定过夜，然后切成条状。 这些组织条要么在30%蔗糖中冷冻保存并包埋于OCT介质中，要么转移至70%乙醇中，并提交实验室进行常规处理、包埋、切片和H&E染色。对于组织学分析，组织条取自胃体中部，避开胃小弯。 从胃体的另一侧切除一个2毫米的活检样本用于RNA分离，并立即在液氮中速冻。剩余的胃体组织则按如下所述解离成单细胞悬液，用于流式细胞术分析。

4、组织学分析

免疫染色采用标准方法进行。将5微米厚的胃冷冻切片在室温下孵育1小时或在4°C下过夜，分别使用抗H+/K+ ATPase抗体（克隆号1H9，MBL Life Science公司）、MIST1抗体（Cell Signaling Technologies公司）、CD45抗体（克隆号104，Biolegend公司）或CD44v9抗体（Cosmo Bio公司）。 切片随后在室温下与二抗孵育1小时。

在指定情况下，将荧光标记的葛氏简毛拟节杆菌凝集素（GSII；Thermo Fisher Scientific公司）与二抗一同加入。切片使用含有4',6-二脒基-2-苯基吲哚（DAPI）的Vectastain封片剂（Vector Laboratories公司）进行封片。 图像通过Zeiss 710共聚焦激光扫描显微镜（Carl-Zeiss公司）获取，并使用Zen Black（Carl-Zeiss公司）成像软件进行处理。

5、RNA 提取与 qRT-PCR

对于胃组织，RNA在TRIzol（Thermo Fisher Scientific）中提取，并用等体积的100%乙醇从水相沉淀。混合物被转移到RNA分离柱（Omega Bio-Tek），其余步骤按照制造商建议进行。腹膜巨噬细胞则使用MicroElute Total RNA套件（Omega Bio-Tek）分离出RNA。 RNA在分离过程中用无RNase DNase I（Omega Bio-Tek）处理。

在同一反应中，使用通用探针单步PCR套件（Bio-Rad Laboratories）和TaqMan引子/探针混合物（均来自Thermo Fisher Scientific）完成逆转录和定量PCR分析：Ppib（Mm00478295_m1）、Wfdc2（Mm00509434_m1）、Il13（Mm00434204_m1）、Ifng（Mm01168134_m1）、Cftr（Mm00445197_m1）、Tnf（Mm00443258_m1）和Il1b（Mm00434228_m1）。相对基因表达被归一化为Ppib。

6、流式细胞术

安乐死小鼠的胃体组织在含有5 mM HEPES、5 mM EDTA和5%胎牛血清（FBS）的不含Ca²⁺或Mg²⁺的Hanks平衡盐溶液中，于37°C洗涤20分钟。 随后，将组织在含有Ca²⁺或Mg²⁺的Hanks平衡盐溶液中短暂洗涤，然后在1 mg/mL胶原酶（Worthington公司）中于37°C消化30分钟。

消化后，将组织碎片通过100 µm滤网推过， 再通过40 µm滤网冲洗，最后通过Optiprep（Serumwerk公司）密度梯度离心去除细胞碎片。使用TruStain（Biolegend公司）封闭Fc受体，然后在冰上用抗体染色20分钟。

使用的抗体包括：CD45.2（克隆号104）、CD3e（克隆号145–2C11）、B220（克隆号RA3-6B2）、CD4（克隆号GK1.5）、CD8a（克隆号53–6.7）、CD11b（克隆号M1/70）、MHCII（克隆号M5/114.15.2）、Ly6g（克隆号1A8）、F4/80（克隆号BM8）和SiglecF（E50-2440）。使用放线菌素D（A1310，Invitrogen公司）标记死细胞。细胞在Cytek Aurora光谱流式细胞仪（Cytek Biosciences公司）上进行分析。 流式细胞术分析使用Cytobank（Beckman Coulter公司）软件完成。

7、腹膜巨噬细胞治疗与细胞因子阵列

腹腔巨噬细胞分别用载体（无菌布鲁氏菌肉汤）或以1:2的巨噬细胞与HP或HF细菌比例进行处理。处理后3小时，收集并洗涤细胞用于RNA提取。处理后24小时，收集培养基用于细胞因子分析。

细胞因子的检测按照制造商的方案使用小鼠C3细胞因子阵列试剂盒（RayBiotech公司）进行。 阵列图像通过iBright 1500成像系统（Thermo Fisher Scientific公司）获取，并使用其配套的分析软件测量点阵密度。若细胞因子的像素密度高于细胞因子阵列上阴性对照点的1.5倍，则视为有表达。 热图使用Morpheus热图工具（Broad Institute）生成。

8、统计分析

所有误差线均表示平均值的标准差（±SD）。每个实验的样本量均在图注中注明。实验至少重复了两次。统计分析及显著性检验采用 GraphPad Prism 10 软件进行。 当比较三组或更多组时，采用单因素方差分析（ANOVA）及事后 Tukey t-检验；当比较两组时，采用非配对 t-检验。统计学显著性设定为 P ≤ 0.05。具体的 P 值列于图注中。

二、结果

1、费氏幽门螺杆菌与幽门螺杆菌在体外表现出相似的免疫刺激效应

幽门螺杆菌（HP）已经进化出逃避宿主免疫系统的能力。HP的脂多糖（LPS）和鞭毛蛋白发生的突变，分别避免了与TLR4和TLR5的结合。HF在体内表现出的更强免疫原性，提示我们HF可能天生就比HP更具免疫刺激性。

为了检验HP和HF的免疫刺激效应，我们从C57Bl6/J小鼠中分离了经硫乙醇酸盐诱导的腹膜巨噬细胞。 我们将这些细胞培养物以2:1的细菌与细胞比例用HP或HF攻毒3小时，然后通过qRT-PCR评估促炎细胞因子的表达。两种细菌攻毒均诱导了相似水平的Tnf，而HF攻毒的巨噬细胞中Il6和Il1b的诱导水平显著更高（图1A）。

接下来，我们使用相同的实验系统来测量细菌对细胞因子的诱导作用。 将巨噬细胞与HF或HP共培养24小时，然后通过小鼠62种细胞因子点阵芯片分析细胞培养基（表1）。在该检测中，如果光密度高于阴性对照背景1.5倍，则认为该细胞因子可被检测到。

我们在组织培养基中检测到了22种细胞因子。尽管有几种细胞因子因细菌共培养而被显著诱导，但令人惊讶的是，HP或HF刺激的巨噬细胞的细胞因子表达谱之间没有明显差异（图1B和C）。 这些数据表明，HP和HF在体外具有相似的刺激巨噬细胞的倾向，说明这两种菌株的免疫原性相似。

图1：幽门螺旋杆菌和费氏幽门螺杆菌在体外诱导了相似的巨噬细胞活化。

（A）使用从培养腹膜巨噬细胞分离的RNA，在模拟刺激或幽门螺杆菌与费利螺旋杆菌1：1比例刺激后3小时，对所指基因进行定量RT-PCR。N ≥ 5。**P ≤ 0.01 ****P ≤ 0.0001。

（B）代表性的细胞因子点阵图。阵列使用了经幽门螺杆菌或猫螺杆菌以1:1比例刺激24小时的腹膜巨噬细胞的细胞培养基进行探测。点的标签见表1。

（C） 细胞因子阵列的热图见（B）。如果点密度比背景高出1.5倍，则认为细胞因子表达为正常。N ≥ 3.

表1：细胞因子点阵图索引

2、费氏幽门螺杆菌感染会引发胃部严重炎症

与幽门螺杆菌感染相关的慢性炎症是胃癌发生的主要风险因素。我们的研究表明，幽门螺杆菌（HP）和另一种幽门螺杆菌（HF）在体外均能引发强烈的巨噬细胞活化。

我们在攻毒后2个月评估了胃部的免疫细胞图谱，以确定这些细菌种类如何影响胃炎。 对胃体进行针对共同白细胞抗原CD45的免疫染色显示，模拟攻毒的胃中免疫细胞相对较少，这与之前的报告一致，即健康的胃含有相对较少的常驻白细胞（图2A）。HP感染在胃体内引起了适度的白细胞浸润。相比之下，HF感染在整个胃体中都引起了严重的白细胞浸润（图2A）。

接下来，我们利用光谱流式细胞术来研究对幽门螺杆菌感染产生反应的特定免疫细胞群。在这些研究中，我们解离了整个胃体。与模拟对照组相比，HP和HF感染均诱导了统计学上显著的胃部免疫浸润增加（图2B）。

然而，HF感染的胃部炎症程度显著高于HP感染的胃部。 在HF感染的小鼠中，CD3+ T细胞和B220+ B细胞均显著增加，其中T细胞是最丰富的免疫细胞群（图2B）。虽然HP感染的胃中T细胞有所增加，但这种增加在统计学上不显著。

两种幽门螺杆菌感染均未使巨噬细胞发生显著变化。中性粒细胞和嗜酸性粒细胞仅在HF感染的小鼠中显著增加。 胃浸润T细胞与小鼠幽门螺杆菌感染相关的大部分胃萎缩有关 。在稳态条件下，鼠胃中的胃T细胞非常稀少 (图2B)，但在模拟感染小鼠中存在的T细胞几乎完全是CD4+辅助T细胞。

有趣的是，尽管HP仅引起胃T细胞总数的适度增加，但每种细菌菌株对CD4/CD8 T细胞比例的影响不同。HP诱导了偏向CD8+的T细胞反应，而HF诱导了偏向CD4+的T细胞反应 (图2C)。

最后，我们通过qRT-PCR评估了胃体内的炎症基因表达。Tnf和Il13转录本水平在HP感染后没有显著增加，而这两种细胞因子在HF感染后均显著增加 (图2D)。相比之下，Infg水平在HP和HF感染组中均显著增加，但在HP感染小鼠中最高。 总之，这些结果表明，尽管HP PMSS1菌株引起了胃炎，但与HF相比，其程度较轻。

图2：费氏幽门螺杆菌感染的小鼠比幽门螺杆菌感染的小鼠发展出更严重的胃炎。在模拟感染或攻毒幽门螺杆菌/费氏幽门螺杆菌2个月后，从胃体收集冷冻切片（A）、细胞（B, C）和RNA（D）。

(A) 代表性免疫染色图。切片使用针对共同白细胞抗原CD45的抗体进行探测（绿色）。细胞核用DAPI染色。n ≥ 6。比例尺 = 100 µm。

(B, C) 对解离的胃体中指定细胞类型进行的流式细胞术分析。

(C) CD4+ 和 CD8+ T细胞的比例。n ≥ 8。

(D) 对胃体RNA进行的针对指定基因的定量RT-PCR分析。n ≥ 5。*P ≤ 0.05, **P ≤ 0.01, P ≤ 0.001, *P ≤ 0.0001。

3、费氏幽门螺杆菌比幽门螺杆菌在小鼠中诱导更严重的萎缩性胃炎

由于HF引起了显著更多的整体免疫细胞浸润和胃T细胞募集，我们假设HF感染小鼠的胃上皮损伤也会更严重。我

们通过H&E染色评估了胃体的形态。与模拟感染对照组相比，HP感染小鼠表现出炎症浸润轻微增加，这与我们在图2中的发现相似。此外，尽管腺体总长度似乎没有变化，但存在明显的凹窝增生，即小凹细胞延伸至腺体颈部（图3A）。

然而，壁细胞和主细胞区域大体上看起来正常。 相比之下，HF在整个胃体诱导了显著的胃上皮变化，伴有大量免疫细胞增加和胃黏膜增厚（图3A）。此外，胃小凹细胞和黏液颈细胞急剧扩张，而壁细胞和主细胞完全缺失。

接下来，我们使用黏液颈细胞标志物GSII凝集素、成熟主细胞标志物MIST1 (BHLHA15) 和壁细胞特异性氢钾ATP酶进行免疫染色，以更好地观察主要胃细胞谱系的变化。HP感染小鼠看起来与模拟感染对照组相似，具有正常比例的黏液颈细胞、主细胞和壁细胞（图3B）。

此外，针对细胞谱系标志物Tff2（黏液颈细胞）、Gif（主细胞）和Atp4b（壁细胞）的qRT-PCR分析表明，HP攻毒后2个月这些主要胃谱系的相对表达量没有变化（图3C）。 相比之下，HF感染小鼠表现出GSII免疫染色显著增加，MIST1+细胞完全缺失，以及仅存少量散在的壁细胞（图3B）。

同样，qRT-PCR显示Tff2显著扩增，Gif和Atp4b分别显著丢失8.9倍和4.3倍（图3C）。这些结果表明，HP感染在攻毒后2个月内在胃体诱导非萎缩性胃炎，而HF迅速诱导萎缩性胃炎，表现为对胃上皮的巨大损伤，导致主要胃上皮细胞谱系发生剧烈变化。

图3：费氏幽门螺杆菌感染的小鼠比幽门螺杆菌感染的小鼠发展出更广泛的萎缩性胃炎。在模拟感染或攻毒幽门螺杆菌/猫螺杆菌2个月后，从胃体收集组织（A, B）和RNA（C）。 (A)代表性H&E显微照片。

(B) 代表性免疫染色图。切片使用针对MIST1（成熟主细胞，绿色）、H+/K+ ATP酶（壁细胞，红色）和 Griffonia simplicifolia 凝集素（黏液颈细胞，灰色）的抗体进行探测。细胞核用DAPI染色。 (A, B) n ≥ 6。比例尺 = 100 µM。

(C) 对胃体RNA进行的针对指定基因的定量RT-PCR分析。n ≥ 5。**P ≤ 0.01, ****P ≤ 0.0001。

4、费氏幽门螺杆菌感染诱导幽门化生

胃体通过改变细胞分化来应对炎症和腺体损伤，从而导致幽门化生（PM）的发展，这是一种推定的癌前病变 。为了评估PM的发展，我们使用新生PM标志物CD44v9进行了免疫染色。模拟感染小鼠在胃体的腺体内未表现出任何可检测到的CD44v9表达（图4A）。

同样，HP感染小鼠的胃体腺体内基本没有CD44v9染色，尽管在腺体基部偶尔可见阳性细胞。相比之下，HF感染小鼠在整个胃体腺体中表现出广泛的CD44v9阳性腺体。

接下来，我们评估了PM标志物转录本Wfdc2和Cftr的表达。奇怪的是，这些转录本在HP和HF感染小鼠中均显著增加（图4B），并且与HF感染小鼠相比，HP感染小鼠的Cftr表达量显著更高。

总体而言，感染后2个月，HP感染小鼠不具备PM的大体形态特征（图4A和B），且缺乏CD44v9的表达（图4A）。

图4：费氏幽门螺杆菌感染的小鼠幽门化生更为广泛。在模拟感染或攻毒幽门螺杆菌/费氏幽门螺杆菌2个月后，从胃体收集组织（A）和RNA（B）。 (A)针对幽门化生标志物CD44v9的免疫染色图。n ≥ 5。比例尺 = 100 µM。 (B) 对胃体RNA进行的针对指定基因的定量RT-PCR分析。n ≥ 6。**P ≤ 0.01, ****P ≤ 0.0001。

5、费氏幽门螺杆菌在胃窦引发更广泛的炎症

在人类中，HP通常最初定植于胃窦，随后逐渐沿着炎症和萎缩的前沿进入胃体。PMSS1遵循类似的定殖模式，尽管定殖模式具有特定菌株特异性。 接着，我们使用H&E显微照片评估HP和HF感染小鼠胃窦的粗略形态。

与模拟感染对照组相比，HP和HF感染的小鼠的胃窦发育出适度的白细胞浸润（见图5）。 然而，感染HF的小鼠白细胞浸润更为广泛，腺体也被增厚。这些结果表明，HF会引发更广泛的胃部炎症，影响整个胃部和幽门。

图5：费氏幽门螺杆菌在胃窦内诱导更广泛的炎症。这是模拟感染或幽门螺杆菌/猫螺杆菌感染2个月后收集的胃窦H&E显微照片。比例尺 = 50 µM。N ≥ 5。

三、结论

胃定植的螺杆菌属物种与宿主免疫反应之间存在复杂的关系。

轻微的炎症可能通过引起泌酸腺萎缩而使病原体受益，从而允许其进一步定植于胃体，并增加受损和化生胃腺对粘附分子的表达。

严重的炎症与较低的细菌负荷相关，这是由于免疫系统增加了病原体清除率，以及由于胃酸缺乏导致肠道菌群定植胃部而增加了竞争。严重的炎症最终可能导致宿主根除螺杆菌。因此，幽门螺杆菌已进化出逃避宿主免疫系统的能力。

幽门螺杆菌的脂多糖（LPS）脂质A是四乙酰化的，对TLR4的激活能力很弱。幽门螺杆菌鞭毛蛋白在TLR5结合位点的突变可逃避TLR5的激活，且其DNA经过修饰以避免TLR9的激活。相反，幽门螺杆菌和费氏幽门螺杆菌都是TLR2的有效激活剂。

费氏幽门螺杆菌的LPS对TLR4激活有类似作用，但与幽门螺杆菌不同的是，据报道它能激活TLR9以诱导胃炎。我们的RNAseq分析显示，费氏幽门螺杆菌比幽门螺杆菌表达了更高水平的LPS合成基因和鞭毛基因。此外，费氏幽门螺杆菌在小鼠中诱导了显著更强的炎症反应。

因此，我们假设费氏幽门螺杆菌天生比幽门螺杆菌更具免疫原性。 令人惊讶的是，尽管费氏幽门螺杆菌诱导了更高水平的Il6和Il1b mRNA，但当通过半定量点阵图芯片评估时，两种细菌诱导了相似的细胞因子反应。

Mandell等人报道了类似的发现，即幽门螺杆菌SS1株和费氏幽门螺杆菌均引起了TLR4和TRL2的相似激活。这些数据表明，在费氏幽门螺杆菌定植的小鼠胃中观察到的增强炎症并非由于费氏幽门螺杆菌的免疫原性增强，而可能是由于其他机制，例如增强的费氏幽门螺杆菌定植或幽门螺杆菌介导的炎症通路抑制。

我们的老鼠定植研究表明，与幽门螺杆菌PMSS1株相比，费氏幽门螺杆菌诱导了更广泛的胃炎和上皮重塑。慢性炎症对于胃癌的发生既是必要的也是充分的。缺乏成熟B细胞和T细胞的小鼠受到保护，不会因幽门螺杆菌或费氏幽门螺杆菌感染而发生胃上皮的形态学改变，并且髓系细胞的激活是启动幽门化生所必需的。

此外，在壁细胞特异性H+/K+ ATP酶β启动子的控制下过表达促炎性IL1B或IFN-γ，可在没有伴随螺杆菌感染的情况下驱动胃肿瘤的发生。虽然我们发现在体外幽门螺杆菌和费氏幽门螺杆菌诱导了相似的巨噬细胞激活，但在感染后2个月，这两种细菌引起的胃炎存在显著差异。幽门螺杆菌在感染后2个月仅在胃体内引发了轻微的炎症反应。

相比之下，费氏幽门螺杆菌在同一时间点在整个胃体引发了严重的炎症。尽管先前的研究报告称幽门螺杆菌在感染后2个月会引发胃炎、萎缩和化生，但我们的研究结果表明这些事件是轻微的，并且局限于胃体的小弯侧。

在人类中，幽门螺杆菌通常最初定植于胃窦，并随着时间的推移通过胃体小弯扩散。虽然这种通过胃部扩散模式的潜在机制尚未完全明确，但小弯侧更容易发生炎症和随之而来的泌酸腺萎缩。相比之下，费氏幽门螺杆菌诱导的化生和炎症在整个胃体中无处不在。在胃窦内，两种细菌都引起了炎症，但正如在胃体中一样，费氏幽门螺杆菌引发了更广泛的炎症。

PMSS1菌株的定植不良可能解释了部分炎症反应微弱的原因。Sigal等人发现，攻毒后2个月，幽门螺杆菌PMSS1存在于胃窦中，但不定植于C57BL/6J小鼠的胃体腺体。此外，与微生物群的相互作用可能会消除幽门螺杆菌诱导的炎症，因为同一项研究报告称，来自不同供应商的C57BL/6小鼠在胃体炎症方面表现出巨大差异。

值得注意的是，幽门螺杆菌的定植模式因菌株而异。 其他幽门螺杆菌菌株，如X47，优先定植于胃体，尽管该菌株不表达CagA。

T细胞是小鼠中与螺杆菌感染相关的大部分胃上皮损伤和重塑所必需的。Th1/Th17相关细胞因子水平升高与人类癌症风险增加相关。

在这里，我们发现幽门螺杆菌在感染后2个月并未诱导显著的T细胞反应。这种反应的缺乏与轻微的上皮变化和缺乏化生发展是一致的。费氏幽门螺杆菌诱导了剧烈的T细胞激活，特别是在CD4+ T细胞区室中。

据报道，CD4+ T细胞驱动了与费氏幽门螺杆菌感染相关的大部分胃损伤。有趣的是，尽管幽门螺杆菌仅引起轻微的胃T细胞募集，但它导致了CD4/CD8 T细胞比例的变化，偏向于增强的CD8细胞毒性T细胞反应。这种增加可能是由于CagA致病岛和将细菌成分转移到宿主上皮细胞中的功能性T4SS所致。我们发现，尽管费氏幽门螺杆菌的炎症主要偏向于CD4+ T细胞，但胃CD8+ T细胞总体仍有增加。

据报道，CD8 T细胞也会在费氏幽门螺杆菌感染期间诱导胃损伤，但其作用是次要于CD4 T细胞的。这些细胞毒性T细胞的确切作用尚不清楚。虽然CD8+ T细胞反应会导致上皮损伤，但它们无疑也在响应新抗原以清除发育中的肿瘤细胞方面发挥重要作用。 螺杆菌诱导的高度炎症环境可能会促进细胞毒性T细胞耗竭和功能障碍，这可能解释了为什么更强烈的胃炎与癌症风险增加相关。

幽门螺杆菌和费氏幽门螺杆菌是密切相关的螺杆菌物种，彼此共享超过60%的基因组。费氏幽门螺杆菌的基因组编码许多幽门螺杆菌的同源物，这些同源物是胃定植所必需的，例如脲酶簇、鞭毛和趋化基因、胃上皮粘附蛋白、RecA、胶原酶和铁摄取基因簇。

CagA和空泡毒素VacA是与人类胃癌风险相关的最著名的幽门螺杆菌毒力因子，而在费氏幽门螺杆菌基因组中明显缺失。CagA是一种真正的细菌癌蛋白，通过其T4SS注入宿主上皮细胞。一旦进入宿主细胞，CagA附着在质膜上并与宿主蛋白广泛相互作用，诱导突变、细胞重编程和炎症。异位表达CagA的转基因小鼠（由壁细胞特异性H+/K+ ATP酶启动子驱动）会自发发展出胃肿瘤。

尽管CagA足以驱动胃炎和癌症启动，但我们的结果表明，CagA+幽门螺杆菌诱导的炎症与费氏幽门螺杆菌相比仍然相形见绌。CagA表达可能是小鼠感染研究中使用幽门螺杆菌的最重要理由之一。

然而，当从感染小鼠中重新分离幽门螺杆菌时，发现它们在感染后3-4个月失去了T4SS功能。因此，仅根据CagA的表达来选择用于小鼠感染研究的幽门螺杆菌菌株可能无法产生预期的表型。

虽然我们展示了费氏幽门螺杆菌比幽门螺杆菌诱导了更强健的炎症和上皮重塑，但应注意我们没有评估胃上皮细胞内的变化。CagA对上皮细胞有多种影响，包括影响细胞信号通路、抑制p53和其他肿瘤抑制因子以及改变细胞增殖。因此，应仔细考虑研究目标和实验终点，以选择合适的螺杆菌模型。

总之，小鼠中的幽门螺杆菌感染研究在模拟人类观察到的炎症表型和癌症启动方面面临特定挑战。

这些问题源于幽门螺杆菌不是天然的小鼠病原体，且常见的小鼠适应株（如PMSS1）存在免疫原性弱和促进癌症风险的毒力因子功能丧失的问题。

几十年来，费氏幽门螺杆菌一直被用来模拟致瘤性胃炎和癌症启动，并在小鼠模型中快速且一致地引发炎症。尽管费氏幽门螺杆菌更适合于螺杆菌诱导的胃炎、化生和癌症启动的研究，但其缺乏CagA和VacA限制了其在研究细菌对胃上皮细胞直接影响方面的效用。 此外，幽门螺杆菌可能更适合于细菌定植和与胃微生物群相互作用的研究。

参考文献

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更新日期：2026-04-24

编制人：大刘

审稿人：小藻