微生物-宿主的相互作用影响多种生理及病理过程。幽门螺杆菌（Helicobacter pylori, H.pylori）是感染全球近一半人口的、定植于胃黏膜的革兰氏阴性病原菌。研究表明H.pylori感染可以引起慢性胃炎、胃溃疡等消化道疾病以及阿尔茨海默病等消化道外疾病，并与胃癌的发生密切相关。2021年，《马斯特里赫特VI/佛罗伦萨共识报告》已将H.pylori感染正式认定为一种传染病。而目前阶段，H.pylori感染仍然具有感染率高，范围广，引发胃部疾病和耐药率上升等特点。为了遏制H.pylori感染造成的人体和社会危害，需要对其致病机理进行深入阐释以构建更优的防治策略。研究揭示了肾小管间质性肾炎抗原样1（tubulointerstitial nephritis antigen-like 1, TINAGL1）不仅可以调控细菌感染定植还可加重慢性炎症，还进一步的阐释了胃上皮细胞和免疫细胞之间的相互作用，展示了以TINAGL1为核心的幽门螺杆菌相关性胃炎调控网络。

 

 

图片来源：《Cellular & Molecular Immunology》（https://www.nature.com/articles/s41423-023-01055-4）

 

研究材料

该项研究中，研究人员利用Tinagl1^flox/flox小鼠（由赛业生物提供）分别与EIIa-cre和Atp4b-Cre小鼠杂交得到Tinagl1^−/−小鼠和Tinagl1^ΔGEC小鼠，并进行了细菌感染实验探究TINAGL1在H.pylori的感染定植和病理性炎症中的作用。此外，研究人员还运用了人胃活检标本和血液等进行研究。

 

研究方法

作者采用了多种实验技术，包括各种组织学染色、WB、qPCR、转录组学测序（RNA-seq）、染色质免疫共沉淀（ChIP）、质谱、流式细胞术、ELISA等。

 

技术路线

01分析TINAGL1在幽门螺杆菌感染患者和小鼠的胃粘膜表达情况

02发现H.pylori和IL-1β对TINAGL1表达具有协同作用

03探究以TINAGL1为核心的幽门螺杆菌相关性胃炎调控网络

 

研究结果

 

TINAGL1在H.pylori感染的患者和小鼠胃黏膜中表达增加

为了探究基质细胞蛋白在H.pylori感染致胃黏膜炎症中的作用，研究者先对关键基质细胞蛋白的表达情况进行了筛查，发现基质细胞蛋白TINAGL1的表达具有显著变化。随后扩大样本检测进一步证实了在CagA⁺的H.pylori感染患者胃黏膜组织中，TINAGL1表达显著升高，并且具有伴随着胃炎严重程度增加而升高的趋势。H.pylori感染动物模型实验显示，在H.pylori感染后的胃黏膜组织中，TINAGL1的表达存在动态变化，并在感染后14周达到高峰。而体外离体胃黏膜组织感染实验，也进一步证实CagA⁺ Hp调控胃黏膜中TINAGL1的表达。上述结果提示，TINAGL1在H.pylori感染中可能发挥了重要的炎症损伤作用，如图1所示。

 

 

图1 TINAGL1在H.pylori感染的患者和小鼠胃黏膜中表达增加[1]

 

H.pylori感染的胃上皮细胞（GEC）产生TINAGL1，且H. pylori和IL-1β协同诱导TINAGL1表达

首先，研究人员因此使用公共微阵列分析GEO数据中Tinagl1的表达情况，发现在慢性萎缩性胃炎（ChAG）相关Kx1和胃癌症相关的Kx2菌株中，Kx1和Kx2都显著诱导了Tinagl1的表达，并且实验表明，感染幽门螺杆菌的人胃腺癌细胞（AGS）表现出增加的TINAGL1表达，且TINAGL1的产生具有时间依赖和感染剂量依赖性，如图2所示。

 

 

图2 幽门螺杆菌刺激胃上皮细胞（GECs）产生TINAGL1[1]

 

接下来，研究人员探索Th细胞释放的细胞因子是否在幽门螺杆菌感染中对TINAGL1表达起调控作用，发现在IFN-γ，IL-4，IL-17A，IL-22，IL-12，IL-6，IL-1β和IL-23中，只有IL-1β在TINAGL1的表达过程中发挥协同作用，进一步发现IL-1β通过激活ERK-SP1信号通路调控TINAGL1表达，如图3所示。

 

 

图3 幽门螺杆菌和IL-1β协同诱导TINAGL1[1]

 

TINAGL1通过CCL21-CCR7轴调控幽门螺杆菌相关性胃炎网络

为了探究TINAGL1在幽门螺杆菌相关性胃炎中的作用机制，研究者构建TINAGL1敲除小鼠Tinagl1^-/-（其中Tinagl1^flox/flox小鼠由赛业生物提供）以及胃上皮细胞特异性TINAGL1条件性敲除小鼠Tinagl1^ΔGEC，发现与WT小鼠相比，Tinagl1^-/-小鼠胃幽门螺杆菌定植减少；同时，TINAGL1增加了细菌负荷、炎症和Ly6C^high单核细胞的积累，TINAGL1减低单核细胞衍生树突状细胞（moDCs）的浸润，如图4所示。

 

 

图4 TINAGL1介导幽门螺杆菌感染胃炎中炎症细胞的表达情况^[1]

 

进一步的，研究人员探究TINAGL1在幽门螺杆菌相关性胃炎中调控这些炎症细胞的信号通路，通过RNA-seq和GO分析表明Ly6C^high单核细胞表现出放大的炎症特性，而moDCs表现出更强的抗原呈递和T细胞调节。进一步通过高通量磷酸化修饰组学等实验揭示，一方面，TINAGL1通过CCL21-CCR7轴抑制moDC浸润，损害特异性Th1反应，促进H.pylori定植，增加细菌负荷；另一方面，TINAGL1通过CCL2-CCR2轴促进Ly6C^high单核细胞的积累，并诱导其产生S100A11，导致H.pylori相关性胃炎。

 

图5 TINAGL1及幽门螺杆菌相关性胃炎调控网络图[1]

 

文章结论与讨论，启发与展望

总之，该研究描述了以TINAGL1为核心的胃上皮细胞和免疫细胞之间的相互作用在H.pylori胃炎中的作用以及机制，揭示了一种新发现的基质细胞蛋白——肾小管间质肾炎抗原样1（TINAGL1），在幽门螺杆菌感染中具有促进细菌定植和促炎作用。该研究为H.pylori感染致胃炎的免疫学机制提供新的实验依据和理论基础。