幽门螺杆菌的发现过程

中国药科大学生命科学与技术学院徐旭东幽门螺杆菌的发现过程——平凡的病和不平凡的发现2005年10月3日，诺贝尔奖评审委员会宣布，将该年的诺贝尔生理和医学奖颁发给澳大利亚科学家巴里·马歇尔（BarryJ.Marshall）和罗宾·沃伦（J.RobinWarren），以表彰他们“发现了幽门螺杆菌以及这种细菌在胃炎和胃溃疡等疾病中扮演的角色（TheBacteriumHelicobacterpyloriandItsRoleinGastritisandPepticUlcerDisease）。”这是一个似乎颇令人感到“失望”的获奖：因为与之前多年“曲高和寡”的获奖成果相比，今年的获奖成果显得有点平淡。但是幽门螺杆菌的发现，实实在在地开创了人类对胃溃疡等疾病的有效治疗方法，提高了人类的健康水平。幽门螺杆菌（Helicobacterpylori，简称Hp）是B型胃炎、消化性溃疡及胃粘膜相关淋巴组织（MALT）淋巴瘤的主要致病因素，并且与胃癌的发生密切相关，现已被WHO列入第一级生物致癌原。Hp在全世界人群中的慢性感染率达50%以上。1968-74M.B.,B.S.,Univ.ofWesternAustralia1977-84Registrar,Medicine,RoyalPerthHospital1985-86NHMRCResearchFellow,Gastroenterology,RoyalPerthHospital1986-94ResearchFellowandProfessorofMedicine,Univ.ofVirginia1996ProfessorofResearchinInternalMedicine,Univ.ofVirginia1997ClinicalProfessorofMedicine,Univ.ofWesternAustralia1999ClinicalProfessorofMicrobiology,Univ.ofWesternAustralia2003NHMRCSeniorPrincipalResearchFellow,Univ.ofWesternAustraliaBarryJ.Marshall–CurriculumVitaebornSeptember30,1951,Kalgoorlie,WesternAustralia1961M.B.,B.S.UniversityofAdelaide,SouthAustralia1961JuniorResidentMedicalOfficer,QueenElizabethHosp.,Woodville,SA1962RegistrarinHaematologyandClinicalPathology,InstituteofMedicalandVeterinaryScience,Adelaide1964-66RegistrarinClinicalPathology,RoyalMelbourneHospital1966-68RegistrarinPathology,RoyalMelbourneHospital1967FellowshipoftheRoyalCollegeofPathologistsofAustralasia1968-99Pathologist,RoyalPerthHospitalJ.RobinWarren–CurriculumVitaebornJune11,1937,Adelaide,SouthAustralia阻碍人们获得知识的最大敌人，并非是对未知世界的一无所知，而是对事物的错误认知。——丹尼尔·鲍斯坦1906年，Kreint在人的胃内发现螺旋状微生物，误认为是“螺旋体（Spirochaetn）”。1915年Rosenow在消化性疡人胃内也发现了“螺旋体”。1921年Luger证实了胃癌病人有“螺旋体”存在，而健康人没有这种微生物。1932年Applmans在消化性溃疡和胃癌病人体内同时发现了螺旋状微生物。1939年Doenges在242例尸检标本中发现104例（43％）的胃内有“螺旋体”，由于大部分标本自溶，难以下病理学诊断。1940年Freedburg等经过长期的研究，发现35例手术切除的胃组织上有13例有“螺旋体”，一般寄生于良性和恶性溃疡的边缘，他们认为是“非致病性的机会菌”。1954年Palmer用HE染色对1180例胃活检标本进行观察，未发现螺旋体。认为胃内的“螺旋体”是经口腔污染所致。1975年，Steer等在胃溃疡病人的胃上皮表面或粘液底层发现有细菌存在。他们还在电镜下看到多形核细胞内有被吞噬的细菌，对这种细菌培养却长出了绿脓杆菌。后经仔细观察该文的照片，认为粘膜上的细菌确系螺旋状细菌，而培养的绿脓杆菌可能系污染所致。1983年，Warren报道了他历经3年（1979年开始）在135例胃活检标本上发现了弯曲状或S状杆菌，该菌在光镜下与空肠弯曲菌相似，用HE染色难以看清，而用Warthin-Starry银染则易辨认。这种细菌位于皮表面、胃小凹或小凹之间，在胃窦部多见，并与活动性胃炎密切相关。因此，他与Marshall进行合作，开始对此菌进行分离。他们采用空肠弯曲菌分离技术，在厌氧37℃条件下，在巧克力琼脂上经过3～4天的培养，成功地分离了这种细菌，即幽门螺杆菌。但是，在二十世纪八十年代以前，正统医学界认为，胃溃疡是由于长期食用辛辣食物、饮食不规律以及工作压力等原因造成的。其实，早在二十世纪初，很多研究者都在活体组织样本中就发现了螺旋状的微生物，并在1966年出版的著名“生理学手册”中刊登了带有幽门螺杆菌的组织切片的照片。但是，始终没有引起人们的重视，人们一直将依多的发现当作一个特例，因为，主流医学界认为，在胃这样的极度酸性的环境中是不可能有微生物存在的。Warren把自己的发现拿给同事们看，但同事们都说看不到！他就在医院宣传他的观点，并且在医院内部刊物发表了文章，认为胃炎和溃疡病与螺旋菌感染有关。据说当时被许多同事嘲笑，大家都觉得他是在胡说八道，医学界更是对此不屑一顾。1981年，Marshall的到来，开始了两人的合作！1982年,马歇尔成功地从数份活检样本中培养出幽门螺杆菌。当两人提出幽门螺杆菌感染导致胃炎，并进一步引起溃疡时，医学界仍然是一片反对，而且这种反对态度持续多年。1983年马歇尔写论文投给某杂志，但遭到编辑部的拒绝：“我们需要56篇文章，而你是第67篇。1984年7月，马歇尔决定用自己的胃做实验，他把60毫升的幽门螺杆菌培养液喝了下去！14天后，马歇尔出现了明显的恶心、呕吐症状，10天后的胃镜检查发现他确实患了胃炎。“尝起来，就像坏掉的鸡肉。”（2006.3.21在上海交大的报告）“这意味着我的论文属于其中水平最烂的20％。”（2006.3.27在浙大的报告）1984年，两人合著的正式论文在《柳叶刀》杂志发表，标志着这一研究成果终于得到主流学界的承认。幽门螺杆菌的致病机制1.基因学说HP基因多态性是造成HP感染后不同临床结局主要的原因，现在认为与空泡毒素A（VacA）基因和细胞毒相关基因（CagA）及其基因表达的蛋白质与致病有关。VacA和CagA蛋白是HP毒素的主要标志。部分革兰阴性和阳性致病菌的染色体上毒力因子基因的特殊区域称为“致病岛（pathogenicityisland）”。CagA致病岛是HP的主要毒力因子。CagA基因序列的拓展研究发现，CagA是Cag致病岛中基因之一，CagE是诱导胃上皮细胞产生白介素8（IL-8）的主要基因，IL是诱发胃黏膜炎症的主要细胞因子。2.漏项学说（LeakRoofHypothesis）“尿素-尿素酶-氨系统”被认为是HP感染致胃黏膜损伤的一种病理生理机制。HP产生的尿素酶、过氧化物酶、脂酶等及其产物氨、羟氨以及细胞毒素等，可损伤胃黏膜，主要损伤胃窦部黏膜，受损伤的细胞表面pH升高，从而阻滞氢离子由黏膜向胃腔内分泌，并促使氢离子逆向扩散，进一步破坏了胃黏膜屏障。3.促胃液素联系学说（GastrinLinkHypothesis）研究发现HP阳性的慢性胃炎及十二指肠溃疡患者的血清促胃液素水平较HP阴性的患者高，清除HP可使其血清促胃液素下降，认为“氨-促胃液素-酸系统”是HP使胃内促胃液素-酸正常负反馈机制失衡，从而造成胃黏膜损伤及十二指溃疡形成的原因。但HP致高促胃液素血症及胃肠黏膜损伤的确切机制尚不十分清楚。促胃液素、生长抑素分别是由胃窦部G细胞及D细胞分泌的一对相互拮抗激素它们共同调节胃酸、胃蛋白酶的分泌。在胃、十二指肠溃疡发病中具有重要作用。4.免疫学说作为一种长期定植于人体胃黏膜表面的细菌。HP可通过多种细菌的黏附、毒力因子对黏膜细胞的直接损伤，以及机体对细菌的免疫反应而导致的免疫和（或）炎症性组织损伤等机制而引起消化性溃疡、慢性胃炎、胃癌、胃MALT淋巴瘤的发生。HP感染后，宿主的免疫应答反应在胃黏膜炎症和损害方面也起着一定的作用。局部的细胞免疫和体液免疫反应，激活T细胞、巨噬细胞和补体反应，使中性粒细胞和单核细胞释放出IL-2，IL-6，TNF-α以及激活氧自由基和一氧化氮的释放，导致炎症和细胞损伤。体会：1、不要低估小的、基础的实验，兢兢业业做好自己的工作，就是最大的功德；“不积硅步，无以致千里”；“没有小实验，只有小问题”；“360行，行行出状元”。2、突破传统；“所有进步都意味着与社会的战争”；“自信心是创新的重要条件”；“态度决定一切：有责任心的人才能完成突破”。3、科学研究需要牺牲精神，但不是指拿自己的身体做实验。Letmeclarifyhere,whileitistruethatMacFarlaneBurnetinjectedhimselfwiththerabbitmyxomavirus,andIdidactuallyinfectmyselfwithHelicobacterpylori,Idon'tsuggesttootheraspiringAussiescientiststhatthisprocesswillguaranteeaNobelPrize.ButtoyoungpeoplelisteningtonightIwouldsay,findpassioninyourwork–whateveritis.If,likeme,youareworkingintheareaofscience,Icanpromiseyouthatitcanbethemostexcitingandrewardingofcareers.科学研究中最大的牺牲精神，是敢于冒着终身一事无成的危险，做一些旁人不愿意做的事情。自然界中有很多人类未知的领域，需要开拓者。我们即使不能开创一片新的天地，也希望自己能够成为一个指示牌，告诉后来者：此路不通。