摘要：来自德国维尔茨堡 Julius Maximilians 大学分子感染生物学研究所传染病研究中心的Carmen Aguilar, Mindaugas Pauzuolis, Malvika Pompaiah等多名研究人员发表了题为《Helicobacter pyl

幽门螺杆菌（Helicobacter pylori，简称 H. pylori）是一种常见的胃部致病菌，与多种胃部疾病的发生发展密切相关。

来自德国维尔茨堡 Julius Maximilians 大学分子感染生物学研究所传染病研究中心的Carmen Aguilar, Mindaugas Pauzuolis, Malvika Pompaiah等多名研究人员发表了题为《Helicobacter pylori shows tropism to gastric differentiated pit cells dependent on urea chemotaxis》的研究成果。在该文章中，研究人员使用了Y-27632（AbMole，M1817）。研究揭示了 H. pylori 对胃分化凹细胞的特殊趋向性，这一发现为深入理解 H. pylori 的感染机制提供了重要线索。

该研究结合人类成人干细胞衍生的胃类器官和单细胞 RNA 测序技术，旨在确定 H. pylori 的优先靶细胞。研究结果表明，胃类器官和胃类器官衍生的单层细胞代表了胃单位的不同区域。通过对新鲜分离的人类胃上皮细胞、3D 胃类器官和 2D 单层细胞进行单细胞 RNA 测序，发现 3D 胃类器官主要包含来自腺体区域的细胞，而 2D 单层细胞则主要包含凹细胞和其祖细胞。

图1 类器官和类器官衍生的单层代表胃单位的不同区域

进一步的研究通过单细胞 RNA 测序识别了 H. pylori 的趋向性。对感染 H. pylori 的细胞进行测序分析，发现 H. pylori 并非随机感染胃细胞，而是优先结合凹细胞的一个特定亚群。其中，最小的集群（集群 4）代表最高分化的凹细胞，含有最高百分比的感染细胞（65%），而其他代表凹细胞祖细胞的集群 1 和 2 中，分别有 25% 和 26% 的细胞被感染，代表分化程度最低的细胞的集群 3 中，只有 10% 的细胞被感染。这表明 H. pylori 对凹细胞具有明显的感染偏好。

图2 scRNA-seq 显示幽门螺杆菌与凹坑细胞亚群结合。

为了进一步表征 H. pylori 的优先靶细胞群体，研究人员聚焦于这些细胞的特定转录谱。通过比较优先靶细胞（集群 4）与分化程度较低的细胞（集群 1 - 3），发现了 19 个差异表达基因，其中 5 个基因表达上调，14 个基因表达下调。研究人员重点关注了表达水平较高的 5 个基因：GKN1、GKN2、CEACAM5、前列腺干细胞抗原（PSCA）和脯氨酸、组氨酸和甘氨酸丰富 1（PHGR1）。这些基因的表达与 MUC5AC 相似，在集群 4 中表达水平最高。质谱分析表明，PSCA 高表达的细胞也呈凋亡标志物（磷酸化 H2A 组蛋白家族成员 X、切割的多聚 ADP - 核糖聚合酶）阳性和 YAP 阴性，这表明该梯度指示细胞分化，集群 4 可能构成了高度分化的凹细胞群体。

图3 幽门螺杆菌靶群的特征是高水平的细胞分化。

为了验证 H. pylori 的优先结合特性，研究人员通过定向分化来控制 2D 单层细胞中分化凹细胞的丰度。结果表明，通过修改培养基的组成，可以生成三种类型的 2D 单层细胞，它们在凹或腺型细胞的含量上有所不同。当 2D 单层细胞中分化凹细胞的数量增加时，H. pylori 的粘附也随之增加，这表明 H. pylori 优先结合分化的凹细胞，并且这种分化可以引导细菌的粘附增加，在 2D 和 3D 环境中均是如此。

此外，研究人员还探究了 H. pylori 与分化凹细胞结合的相关因素。他们假设特定蛋白质可能介导了这种结合偏好，候选蛋白质为 MUC5AC 和 PSCA。然而，通过 CRISPR / Cas9 介导的基因敲除实验，发现 MUC5AC 和 PSCA 对于 H. pylori 与 2D 单层细胞的粘附不是必需的。

进一步的研究揭示了 H. pylori 对凹细胞的偏好取决于尿素趋化性和细胞大小。通过经典的趋化性实验，发现所有细胞条件培养基都能吸引细菌，但凹细胞条件培养基吸引的细菌约为腺体细胞条件培养基的两倍。添加 500 mM 尿素可消除 H. pylori 对凹细胞条件培养基的响应，且删除 H. pylori 基因 TlpB（该基因编码识别尿素的受体）会消除细菌对凹细胞的偏好。此外，尿素是氨基酸分解代谢的产物，较大的细胞产生更多的蛋白质，可能分泌更多的尿素。实验结果表明，凹细胞产生的尿素浓度约为腺体细胞的 3 倍，且 H. pylori 感染细胞的百分比与细胞大小相关，即使在没有凹细胞的情况下也是如此。

最后，通过对 H. pylori 阳性的胃活检组织进行免疫荧光显微镜观察，发现 H. pylori 主要存在于表达 GKN1 的细胞附近，这些细胞位于胃凹的开口处。这表明在体内，H. pylori 也优先与高度分化的凹细胞紧密相邻。

综上所述，该研究揭示了 H. pylori 优先结合高度分化的胃凹细胞，这种结合依赖于细菌对宿主细胞释放的尿素的趋化性，而尿素的分泌与细胞大小相关，因此 H. pylori 对大细胞具有偏好性。这一发现不仅有助于深入理解 H. pylori 的感染机制，还为开发针对 H. pylori 感染的新治疗策略提供了潜在的靶点。未来的研究可以进一步探讨如何利用这些发现来预防和治疗 H. pylori 相关的胃部疾病，改善患者的健康状况。

来源：AbMole