第1章 導論 (Introduction)
幽門螺旋桿菌 (Helicobacter pylori) 最早於 1982 年由 Barry Marshall 與 Robin Warren 兩位醫師自慢性胃炎與消化性潰瘍病患的胃黏膜分離出來[1]。此 菌為外型呈螺旋狀的革蘭氏陰性桿菌，菌體長約 2.5-5μm，寬約 0.5-1μm，嗜微 好氧的環境 (N2:80%, CO2:15%, O2:5%)，頇將細菌培養在 37°C 的血液培養瓊脂約 三至五天。此外因菌體末端帶有 4-6 條端鞭毛，使得細菌具有高度移動的能力 [2,3]。
幽門螺旋桿菌的基因體 (genome) 大小約 1.7 Mb，細菌具有能夠吸收外來 的 DNA 片段或是其它幽門螺旋桿菌的 DNA 後與細菌基因體進行交換的特性，
因此在長期的細菌感染過程中，細菌能進行基因體內自發性突變[4,5]。
幽門螺旋桿菌由多種致病因子決定細菌對於宿主的致病能力，如: urease、
flagella、adhesins、neutrophil activating proteins、Vacuolating cytotoxin 以及 CagA protein 等等。其中尿素酶 (urease) 與鞭毛 (flagella) 為主要決定菌株能否於胃 黏膜組織形成穩定菌落的兩個重要因子，並且對後續的感染過程中扮演重要的 角 色。 其 中 尿 素 酶被 認 為會 於 細 胞 的 表面 作 用， 將 尿 素 (urea) 分 解成 氨 (ammonia)、二氧化碳以及水，藉此中和細胞周圍的酸性環境，以利菌體生長[6]。
鞭毛則可幫助菌體穿過胃壁黏液層，使之能夠附著於胃上皮細胞[7]。而其他致 病因子目前被認為可能與幽門螺旋桿菌的毒性程度有關。
人類為幽門螺旋桿菌的主要宿主，細菌主要經口進行感染。全世界約有 50%
的受感染人口，但感染率在區域之間或不同族群間，卻有明顯的差異；感染率 與年齡成正相關，在中年成人的感染率就高達 80%，此外感染率也與社經地位 有關，像是在已開發國家的感染盛行率僅有 20-50% [8,9]。
幽門螺旋桿菌感染所引起的病徵，部分會呈現無症狀，但另一部分呈現慢 性胃炎、十二指腸潰瘍與胃潰瘍的病人之中，發現約有 70-100%受過幽門螺旋
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桿菌的感染，此外幽門螺旋桿菌的感染與胃癌 (gastric adenocarcinoma)、胃黏 膜淋巴癌 (mucosa-associated lymphoid tissue lymphoma，MALToma) 之間也被 發現有顯著的相關性[10,11,12,13,14]，也正因上述種種原因，世界衛生組織於 1994 年 將 幽 門 螺 旋 桿 菌 列 為 第 一 類 致 癌 物 質 (Class I carcinogen) (IARC monogr(WHO), 1994)。
臨床上治療並清除幽門螺旋桿菌的第一線藥物多以強效制酸劑例如質子幫 浦抑制劑 (protein pump inhibitor, PPI)，合併 2 至 3 種抗生素，如克拉黴素 (clarithromycin)、安默西林 (amoxicillin) 與甲硝唑 (metronidazole)，其目的在於 改善病患的潰瘍病徵。第二線藥物多以質子幫浦抑制劑、甲硝唑、四環素
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喹諾酮類藥物主要的抑菌機制是經由藥物、旋轉酶 (gyrase) 的 GyrA 或拓 樸異構酶 IV (topoisomerase IV) 的 parC、parE 與 DNA 三者形成複合體 (圖 1.B)，
致使旋轉酶所形成的 DNA 斷端無法再連接，使得 DNA 負性超螺旋 (negative supercoiling) 結構無法順利解開，複製叉 (replication fork) 因而停擺，藉此干 擾 DNA 的合成來達到抑制細菌生長 [24,25,26]。在幽門螺旋桿菌基因體中並沒 有拓樸異構酶 IV 基因序列[27]，而旋轉酶則主要由 2 個 GyrA 次單元與兩個 GyrB 次單元所組成的四聚體。目前已知幽門螺旋桿菌的喹諾酮類藥物抗藥機制是旋 轉酶中的次單元 GyrA，此單元上的胺基酸 67 至 106 之間的區域為喹諾酮抗藥 決定區域 (quinolone resistance-determining region，QRDR)(圖 2.A)[28]，此區的 核苷酸突變造成胺基酸改變，而常見的突變熱點 (hot spots) 為 Asn87 和 Asp91 星的抗藥性，經由初步分析後發現，其中 45%的環丙沙星 (ciprofloxacin，
CIPRO) 抗藥菌株並不具有 gyrA QRDR 的突變，表示這些菌株並非因為旋轉酶胺
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concentration, MIC)。之後以表現基因庫的方式篩選可能的抗藥基因，此外也合 併觀察這些抗藥菌株在用藥與否的培養環境，利用二維凝膠電泳的方式分析蛋 白質體上的表現差異，探討是否存在著其他的抗藥機制致使這些菌株帶有喹諾 酮類藥物的抗藥能力。
5 supE44 thi-1 recA1 gyrA96 relA1 lac [ F:proAB lacIqZΔM15 Tn10 (Tet) +
E. coli XLOLR
Stratagene, La Jolla, USA
Δ(mcrA)183Δ(mcrCB-hsdMR-mrr) 173 end A1 thi-1 recA1 gyrA96 relA1 lac * F’proAB lacIqZΔM15 Tn10 (Tet) ] Su- (nonsuppressing)λr(lambda resistant)
Helicobacter
pylori 26695
ATCC,
Manassas, USA
ATCC (American Type Culture Collection) no.
700392