腸胃遭細菌感染或胃酸倒流令人苦不堪言。若你曾有過這些毛病,相信有不少人與你同病相憐,皆因它們並不罕見,幽門螺旋桿菌感染了全球一半人口、胃酸倒流則影響超過十億人。你有沒有想過為何在全球引發消化性潰瘍的幽門螺旋桿菌,可於你胃中的強酸環境下頑強地生存?除了具風險的入侵性手術,有沒有較安全的方法對抗胃灼熱?以下兩項中大教授的新發現及研發的新醫療技術,也許能給你一些啟示。

破解幽門螺旋桿菌胃內生存幻術

幽門螺旋桿菌呈螺旋形,令全球逾半人口胃部受感染,乃引發消化性潰瘍及胃炎的元兇,也與不同部位的癌症有關。它能在胃內作惡,因為它是唯一可在胃內繁殖的病菌。

人的胃部充滿幫助消化食物的強效胃酸,不利細菌生長,但幽門螺旋桿菌自有其生存之道。它會產生尿素酶,把胃裡的尿素轉化成氨(即阿摩尼亞),從而降低環境酸度。 由於尿素酶需要具毒性的鎳離子激活,幽門螺旋桿菌如何在不傷害自身的情況下將鎳離子傳遞到尿素酶,一直是個謎團。具體而言,科學家並不確定藏於尿素酶深處的鎳離子,如何在結合鎳離子的口袋密封下進入尿素酶。

這謎團由中大生命科學學院院長黃錦波教授帶領的研究團隊,聯同英國牛津大學及美國國家癌症研究所的Susan Lea教授打破。

(左起)碩士生曾嘉隆、 黃錦波教授、本科生王逸熙及蔡彤。

「團隊使用電子顯微鏡來研究尿素酶,發現輔助蛋白複合物為我們帶來線索。」黃教授說。

他們的研究顯示,幽門螺旋桿菌產生的輔助蛋白,可以與尿素酶結合形成蛋白質複合物,並在其中打開一條「隧道」,讓鎳離子通過,從而將鎳與細胞隔離以免產生相互作用。

「『隧道』在蛋白質複合物之內。」黃教授補充:「有毒的鎳離子經『隧道』由輔助蛋白傳遞到尿素酶的活性部位,因此離子沒有機會滲透到細菌細胞中產生毒性。」

由輔助蛋白(黃色)攜帶的鎳離子,通過蛋白複合物內部的「隧道」進入尿素酶(粉紅色),這樣鎳離子(綠色)就無法滲透到人體細胞中產生毒性。

他現正研究如何阻止鎳離子被運到尿素酶,這可能有助開闢針對幽門螺旋桿菌感染的新療法。

「我們知道,如果能抑制其中一種輔助蛋白UreG,就可以阻斷鎳的運送。我們一直以電腦模擬篩選能與UreG結合的抑制劑,希望從而減少幽門螺旋桿菌在酸性環境中存活。」他正計劃與藥物化學家合作找出這些抑制劑。

令胃酸不再倒流

當胃酸向上流入食道引起刺激時,就會引起胃食管反流病(又稱胃酸倒流)。此疾病影響全球14% 人口,即超過十億人。

現時有多種治療胃酸倒流方法,但全都有缺點:長期使用質子泵抑製劑等藥物可能會產生副作用;各種手術方法則帶來風險,如以電刺激下食管括約肌,即胃部上方肌肉效果不俗,卻須進行入侵式手術及在體內植入裝置。

工程學院張立教授、醫學院趙偉仁教授及陳啟楓教授領導的研究團隊最近研發了一種無線供電的電子支架,利用電刺激下食管括約肌,為避免開刀手術之非入侵性治療,為治療提供一個新選擇。

(左起)陳啟楓教授、張立教授、趙偉仁教授。

電子支架由熔點低至 15.4℃ 的液態金屬天線組成,這意味著它可以自行變形並通過口腔等自然孔洞進入患者體內,無需開刀。電子支架可通過穿戴式無線供能線圈產生的磁場供電,原理與手提電話無線充電相似。然後,該支架便可使用微針電極來刺激食道進行治療。

無線供電電子支架。

電子支架耗時約兩年研發,已在活豬上進行實驗。團隊正致力將儀器發展成可用的臨床設備,預計在兩到三年內可在人體試驗。教授們希望平台的應用不僅限於治療胃酸倒流,還包括胃腸道其他部位或其他有自然孔洞的器官。