Надо Знать

добавить знаний



Helicobacter pylori


Helicobacter pyloriмикрофотография с помощью СЭМ

План:


Введение

Helicobacter pylori (произносится геликобактер пилори) - спиралевидная палочковидных грамотрицательная бактерия, что инфицирует различные области желудка и двенадцатиперстной кишки. Большинство случаев язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, гастритов, дуоденитов и некоторые случаи лимфом желудка и рака желудка этиологически связаны с инфицированием Helicobacter pylori. Однако, хотя значительная часть населения инфекована этой бактерией, большинство зараженных не проявляют никаких симптомов болезни.

Виды рода Helicobacter есть ацидофильными экстремофилов, единственными известными на сегодня микроорганизмы, способными длительно выживать в чрезвычайно кислой почти анаэробном среде желудка и колонизировать его слизистую оболочку. Спиралевидная форма бактерии, от которой происходит родовое название Helicobacter, как считается, связана с развитием в этой бактерии способности проникать в слизистую оболочку желудка и двенадцатиперстной кишки, поскольку такая форма облегчает ее движение в слизистом геле, покрывающей стенки пищеварительного тракта [1].


1. История открытия

В 1875 году группа немецких ученых обнаружила спиралевидную бактерию в слизистой оболочке желудка человека. Как это часто бывает, бактерия не росла в культуре (на известных в то время искусственных питательных средах), и это случайное открытие было в конце концов забыто [2].

В 1893 году итальянский исследователь Джулио Биззоцеро описал похожую спиралевидную бактерию, живущий в кислом содержимом желудка собак [3].

В 1899 году польский профессор Валерий Яворский из Ягеллонского университета в Кракове, исследуя осадок из промывных вод желудка человека, обнаружил кроме бактерий, напоминающие по форме прута, также некоторое количество бактерий характерной спиралеобразной формы. Он назвал обнаруженную им бактерию Vibrio rugula. Яворский был первым, кто предположил возможную этиологическую роль этого микроорганизма в патогенезе заболеваний желудка. Его работа на эту тему была включена в польское "Руководство по заболеваниям желудка". Однако эта работа не имела большого влияния на остальные медицинского и научного мира, поскольку была написана польским языком [4].

Бактерия была вновь открыта в 1979 году австралийских патологом Робином Уорреном, который затем, начиная с 1981 года, провел дальнейшие ее исследования вместе с Барри Маршаллом. Уоррену и Маршаллу удалось выделить и изолировать этот организм из проб слизистой оболочки желудка человека. Они также были первыми, кому удалось культивировать этот организм на искусственных питательных средах [5]. В оригинальной публикации [6] Уоррен и Маршалл высказали предположение, что большинство язв желудка и гастритов человека вызываются инфицированием этой бактерией, а не стрессом или острой пищей, как считалось ранее [7].

Гистологичний препарат слизистой желудка, демонстрирующий хеликобактерный гастрит и колонизацию слизистой бактерией Helicobacter. Окраска серебром за Вартина-Старр.

Медицинское и научное сообщества медленно и неохотно признавали патогенетическую роль этой бактерии в развитии язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки и гастритов, вследствие распространенного в то время убеждение, что ни один микроорганизм способен выжить сколько-нибудь длительное время в кислой среде желудка. Признания научным сообществом этиологической роли этого микроба в развитии заболеваний желудка начало постепенно приходить лишь после того, как были проведены дополнительные исследования. Одним из самых убедительных экспериментов в этой области был поставлен Барри Маршаллом: он сознательно выпил содержимое чашки Петри с культурой бактерии H. pylori, после чего у него развился гастрит. Бактерия была обнаружена в слизистой оболочке его желудка, тем самым были выполнены три из четырех постулатов Коха. Четвертый постулат был выполнен, когда на второй эндоскопии, через 10 дней после преднамеренного заражения, были обнаружены признаки гастрита и присутствие H. pylori. Затем Маршалл сумел продемонстрировать, что он может вылечить свой хеликобактерный гастрит с помощью 14-дневного курса лечения солями висмута и метронидазолом. Маршалл и Уоррен затем пошли дальше и сумели показать, что антибиотики эффективны в лечении многих, если не большинства, случаев гастрита и язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки.

В 1994 году американский Национальный институт здравоохранения опубликовал экспертное мнение, в которой утверждалось, что большинство рецидивирующих язв желудка и гастритов с повышенной кислотностью вызываются инфекцией бактерией H. pylori, и рекомендовал включать антибиотики в терапевтические режимы при лечении этих болезней [8]. Постепенно накапливались данные также о том, что язвы двенадцатиперстной кишки и дуодениты также связаны с инфицированием H. pylori [9] [10]. В 2005 году первооткрыватели бактерии Робин Уоррен и Барри Маршалл были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине [11].

До того, как стала понятна роль инфекции Helicobacter pylori в развитии язв желудка и двенадцатиперстной кишки и гастритов, эти болезни обычно лечили лекарствами, которые нейтрализуют кислотность ( антациды) или снижают ее продукцию в желудке ( ингибиторы протонного насоса, антагонисты H 2-рецепторов, холинолитики и др..). Хотя такое лечение в ряде случаев бывало эффективным, язвы и гастриты весьма часто рецидивировали после прекращения лечения. Очень распространенным препаратом для лечения гастритов и пептических язв желудка и двенадцатиперстной кишки был субсалицилат висмута (пепти-бисмол). Хотя он часто эффективным, этот препарат вышел из употребления, поскольку его механизм действия оставался непонятным. Сегодня известно, что эффект пепти-бисмола был обусловлен тем, что соли висмута действуют на Helicobacter pylori как антибиотик. Сегодня большинство случаев язв лечат антибиотиками, эффективными против H. pylori.

Бактерия была первоначально названа Campylobacter pyloridis, затем Campylobacter pylori (после коррекции названия в соответствии с латинской грамматики), и только в 1989 году, после того, как анализ последовательностей ДНК этой бактерии показал, что на самом деле она не принадлежит к роду Campylobacter, ее и близкие им виды выделили в отдельный род, Helicobacter. Название pylori происходит от слова "pylōri" (т.е., относящейся к pilorus - циркулярного жома, перекрывающий проход из желудка в двенадцатиперстную кишку), которое, в свою очередь, происходит от греческого слова πυλωρός, что буквально означает "сторож".

Хотя H. pylori и остается наиболее медико значимой бактерией, населяющий желудок человека, в других млекопитающих и некоторых птиц были найдены другие представители рода Helicobacter. Некоторые из них способны заражать и человека [12]. Виды рода Helicobacter были также обнаружены в печени некоторых млекопитающих, причем они способны вызывать поражения и заболевания печени [13].


2. Строение

Размеры и схематичных строение H. pylori

Helicobacter pylori - спиралевидная грамотрицательная бактерия, около 3 микрон в длину, диаметром около 0,5 микрона. Она имеет 4-6 жгутиков и способна очень быстро двигаться даже в густом слизи или агаре. Она микроаэрофильная, т.е. требует для своего развития наличие кислорода, но в значительно меньших концентрациях, чем атмосферные.

Бактерия содержит гидрогеназу, фермент, который может использоваться для получения энергии путем окисления молекулярного водорода, выделяемого другими кишечного бактериями [14]. Бактерия также производит оксидазу, каталазу и уреазу.

Helicobacter pylori обладает способностью формировать биопленки, в которых внутренние слои защищены от воздействия кислоты и других вредных факторов внешней слоем слизи и бактерий [15] и перехода от спиральной к кокковой формы [16]. Вероятно, оба фактора увеличивают способность ее выживания в кислой и агрессивной среде желудка. Кокковую форму пока не удалось культивировать на искусственных питательных средах, хотя она может спонтанно возникать по мере "старения" культур и была обнаружена в некоторых водных источниках в США и других странах. Кокова форма бактерии также обладает способностью к адгезии к клеткам эпителия желудка in vitro.


3. Факторы вирулентности

Факторы вирулентности Helicobacter

Способность H. pylori колонизировать слизистую желудка и вызывать гастрит или язву зависит не только от состояния иммунитета организма хозяина, но и от наличия и количества у конкретного штамма бактерии специфических факторов вирулентности, определяющих ее специфическое взаимодействие с организмом хозяина и ее патогенность [17].

Важными факторами вирулентности Helicobacter является наличие у нее жгутиков, благодаря которым обеспечивается быстрое движение микроорганизма в слое густой слизи, что защищает слизистую желудка от воздействия кислоты, ее возможность осуществлять хемотаксис в места скопления других бактерий этого вида и, в результате, быстрая колонизация слизистой оболочки [18].

Некоторые липополисахариды и белки наружной мембраны бактерии обладают свойством адгезии к наружной оболочке мембран клеток слизистой оболочки желудка. Кроме того, липополисахариды наружной оболочки H. pylori вызывают иммунный ответ организма хозяина и развитие воспаление слизистой оболочки.

Литические ферменты, секретируемые бактерией во внешнюю среду, - муциназа, протеазы, липаза - вызывают деполимеризацию и растворение защитной слизи (состоящей в основном из муцина) и повреждение собственно клеток слизистой оболочки желудка.

Молекулярная модель уреазы H. pylori

Очень важную роль в вирулентности бактерии и в ее способности выживать в кислом содержимом желудка играет секреция бактерией уреазы - фермента, расщепляющего мочевину с образованием аммиака. Аммиак нейтрализует соляную кислоту желудка и обеспечивает бактерии локальную поддержку комфортного для нее pH (около 6-7). Одновременно с этим аммиак вызывает химическое раздражение и воспаление, а затем и гибель клеток слизистой оболочки желудка.

Продукция бактерией различных экзотоксинов, в частности, вакуолизуючого экзотоксина (продукта гена vacA), также вызывает вакуолизацию, повреждение и гибель клеток слизистой оболочки желудка [19].

Система секреции IV типа, использующий инъекцию веществ через пустые ворсинки [20], может использоваться для непосредственного впрыскивания в клетки слизистой оболочки желудка различных эффекторных белков (в частности, продуктов гена cagA), вызывающих воспаление, повышение продукции интерлейкина-8, ингибирование апоптоза и избыточный рост определенных типов клеток. Считают, что именно этим обусловлено гиперплазия париетальных (кислотообразующих) клеток желудка, что наблюдается при Нр, гиперсекреция соляной кислоты и пепсина, и, наконец, повышение вероятности рака желудка [21].

Штаммы H. pylori, выделенные от больных с язвой желудка или двенадцатиперстной кишки, как правило, проявляют большую биохимическую агрессивность, чем штаммы, выделенные от больных с гастритом, а штаммы, выделенные от больных с гастритом, обычно агрессивны и вирулентны, чем штаммы, выделенные от бессимптомных носителей . В частности, штаммы, выделенные от больных с язвенной болезнью, чаще бывают CagA-позитивными (т.е. производят эффекторный белок CagA). Штаммы, выделенные от больных с гастритом, чаще продуцируют экзотоксин VacA, чем штаммы, выделенные от бессимптомных носителей. В патогенных штаммов также выше продукция уреазы, муциназы, протеаз, липазы - соответственно выше продукция аммиака и способность растворять и повреждать слизистую желудка.


4. Колонизация желудка

Схематическое изображение патогенеза язвы желудка

На начальном этапе после попадания в желудок H. pylori, быстро двигаясь с помощью жгутиков, преодолевает защитный слой слизи и колонизирует слизистую желудка. Закрепившись на поверхности слизистой оболочки, бактерия начинает вырабатывать уреазу, благодаря чему в слизистой оболочке и слое защитной слизи поблизости от колонии, растет, увеличивается концентрация аммиака и повышается pH. По механизму отрицательной обратной связи это вызывает повышение секреции гастрина клетками слизистой оболочки желудка и компенсаторное повышение секреции соляной кислоты и пепсина, с одновременным снижением секреции бикарбонатов. Кроме этого, аммиак оказывает непосредственное раздражающее и разъедающее действие на слизистую оболочку желудка, вызывает химический ожог и воспаление.

Муциназа, протеаза и липаза, вырабатываемые бактерией, вызывают деполимеризацию и растворение защитной слизи желудка, вследствие чего соляная кислота и пепсин получают непосредственный доступ к клеткам эпителия желудка и начинают разъедать их, вызывая химический ожог, воспаление и изъязвление слизистой оболочки. Экзотоксины, производимых бактерией, вызывают вакуолизацию и гибель клеток слизистой оболочки. Протеазы и эффекторных белки (в частности, CagA) дополнительно усиливают воспаление и гибель клеток. Привлеченные воспалением (в частности, секрецией интерлейкина-8 клетками слизистой оболочки) лейкоциты вырабатывают различные медиаторы воспаления и химически агрессивные вещества (в частности перекись водорода), что приводит к прогрессу воспаления и роста язвы [22].


5. Диагностика инфекции

Иммуногистохимическое окраски H. pylori в биоптате слизистой оболочки желудка.

Диагностика хеликобактерной инфекции обычно проводится путем опроса больного на наличие диспептических жалоб и симптомов, а затем выполнения тестов, которые могут помочь подтвердить или опровергнуть факт наличия хеликобактерной инфекции.

Неинвазивные (без применения эндоскопии) тесты на наличие бактерии включают определение титра антител в крови к антигенов H. pylori, определение наличия антигенов H. pylori в кале, а также уреазный дыхательный тест, заключающийся в том, что пациент выпивает раствор меченой 14C-или 13C-углеродом мочевины, которую бактерия расщепляет с образованием меченного 14C-или 13C-двуокиси углерода, который затем может быть обнаружен в выдыхаемом, с помощью измерения радиоактивности (в случае мечения радиоактивным изотопом углерода C-14) или масс-спектрометрии (в случае метки стабильным изотопом углерода C-13).

Однако самым надежным методом диагностики инфекции этой бактерией остается биопсия, проводимая во время эндоскопического обследования желудка и двенадцатиперстной кишки. Взятую при биопсии ткань слизистой подвергают быстрому тестированию на наличие уреазы и антигенов H. pylori, гистологическом исследованию, а также культуральной исследованию с выделением бактерии на искусственных питательных средах.

Ни один из методов диагностики инфекции H. pylori не является полностью достоверным и защищенным от диагностических ошибок или неудач. В частности, результативность биопсии в диагностике хеликобактерной инфекции зависит от места взятия биоптата, поэтому при эндоскопическом исследовании обязательно взятие биоптатов из разных мест слизистой желудка. Тесты на наличие антител к антигенам бактерии чувствительны всего лишь от 76% до 84%. Некоторые лекарства могут влиять на активность уреазы, выделяемого H. pylori, вследствие чего при исследовании уреазной активности с помощью меченой мочевины могут выйти ложноотрицательные результаты.

H. pylori в слизистой оболочке желудка. Окраска по Романовскому-Гимзе.

Хеликобактерная инфекция может сопровождаться симптомами или протекать бессимптомно (без каких-либо жалоб со стороны инфицированного). Предполагается, что до 70% случаев хеликобактерной инфекции протекают бессимптомно и от 1/2 до 2/3 человеческой популяции в мировом масштабе инфицированы H. pylori. Действительное количество бессимптомных носителей бактерии варьирует от страны к стране. В развитых странах Запада ( Западная Европа, США, Канада, Австралия) эта доля составляет примерно 25%, однако она значительно выше в странах так называемого "третьего мира" и в посткоммунистических странах Восточной Европы и особенно в странах бывшего Советского Союза. В странах третьего мира и в посткоммунистических странах, вследствие сравнительно низких санитарных стандартов и условий, не редки случаи выявления инфекции H. pylori в детей и подростков.

Разница в частоте хеликобактерной инфекции в развитых странах Запада и в странах "третьего мира" объясняется строгим соблюдением гигиенических стандартов и широким использованием антибиотиков. Однако со временем стала проявляться проблема резистентности к антибиотикам некоторых штаммов H. pylori [23]. В настоящее время [ Когда? ] многие штаммы этой бактерии в Европе, США и даже в развивающихся странах, уже устойчивы к метронидазола.

H. pylori была выделена из кала, слюны и зубного налета инфицированных пациентов, что объясняет возможные пути передачи инфекции - фекально-оральный или оральный-оральный (например, при поцелуях, пользовании общим посудой, общими столовыми приборами, общими зубными щетками). Возможно (и весьма часто встречается) заражение бактерией в учреждениях общественного питания. Иногда возможно заражение через инфицированные эндоскопы при проведении диагностической гастроскопии.

H. pylori в слизистой оболочке желудка. Окраска гематоксилин-эозином.

Считается, что при отсутствии лечения, хеликобактерная инфекция, однажды колонизировав слизистую желудка, может существовать в течение всей жизни человека. Однако у пожилых людей, а также у больных с давним гастритом, хеликобактерная инфекция, вероятно, может самостоятельно исчезать, поскольку с возрастом или с давностью заболевания гастритом слизистая желудка становится все атрофичной, истонченной и менее пригодной для колонизации бактерией. Вместе с тем, атрофический гастрит у пожилых, или гастрит, перешел в стадию атрофического гастрита после многих лет болезни, поддается лечению гораздо труднее, чем хеликобактерной гастриты. Поэтому не следует откладывать лечение больных с острым или хроническим Нр гастритом в надежде, что инфекция "пройдет сама".

Процент острых хеликобактерной инфекций, которые переходят в хроническую форму, точно не известно, однако, в нескольких исследованиях, в которых изучалось естественное течение болезни без лечения в человеческих популяциях, сообщалось о возможности спонтанного самоизлечения (спонтанного устранения микроба-возбудителя) [24] [25 ].


6. Лечение инфекции

У пациентов с пептической язвой желудка, у которых диагностирована хеликобактерная инфекция, стандартным протоколом лечения является "эрадикация Helicobacter pylori", то есть лечебный режим, направленный на полное уничтожение этого микроба в желудке с целью обеспечить условия для заживления язвы.

Стандартной терапией при Нр сегодня является так называемая "однонедельная тройная терапия". Австралийский гастроэнтеролог Томас Бороде ввел первый известный режим "тройной терапии" в 1987 году [26]. Сегодня стандартной "тройной терапией? является комбинация амоксициллина, кларитромицин и ингибитора протонного насоса, такого, как омепразол [27]. За последние десятилетия были разработаны различные варианты "двойной" или "тройной" терапии, такие, использующих другие, современные и мощные ингибиторы протонной помпы, например, эзомепразола, пантопразола, лансопразола, рабепразола, или используют метронидазол вместо амоксициллина или вместо кларитромицина для больных с аллергией к производным пенициллина или к макролидам [28] [29].

Эти виды терапии значительно повысили эффективность лечения пептических язв и сделали возможным лечение болезни, тогда как раньше единственной возможностью были традиционные методы симптоматического лечения с помощью антацидов, антагонистов H 2-рецепторов или использование отдельно ингибиторов протонной помпы [30] [31].

Анализ клинических испытаний также предлагает дополнительное использование пробиотиков, которые способны повысить темпы эрадикации H. pylori и уменьшить побочные эффекты [32].

К сожалению, все большее число больных сейчас инфековани штаммами, разистентнимы к некоторым антибиотикам. Как следствие первое лечение может закончиться неудачно, после чего требуется повторное лечение новой комбинацией лекарств. Например, для лечения штаммов, резистентных к кларитомицину, рекомендуется использование в Скади терапии левофлоксацина. Соединения висмута также часто бывают эффективными в комбинации с некоторыми из упомянутых препаратов.

Некоторые исследования показывают эффективность лечебных препаратов растительного происхождения, например брокколи ингибирует рост H. pylori [33] с помощью сульфорафан, содержащийся в ней [34]. Другие исследования показывают эффективность зеленого чая в подавлении роста H. pylori [35] и ингибировании адгезии бактерии к эпителиальных клеток [36]. Обычно, однако, использование исключительно растительных препаратов недостаточно для эрадикации H. pylori.


7. Связь с раком

Сейчас частота инфекции H. pylori снижается в развитых странах [37] [38], вероятно из-за улучшения санитарии и использования антибиотиков, это снижение коррелирует с тем фактом, что в США количество больных язвенной болезнью желудка и двенадцатиперстной кишки сократилось на 80% с 1900 до 2000 года. Подобная корреляция также прослеживается в эпидемиологическом связи между H. pylori и раком. Подробнее, как рак желудка, так и лимфома лимфоидной ткани, ассоциированной со слизью, связанные с H. pylori, а бактерия категоризуеться как канцероген I группы Международным агентством дослиження рака (IARC). Несмотря на эти данные, прямой причинно-следственной связи не было продемонстрировано. Однако, среди бактерий H. pylori считается опасным канцерогеном.

Сейчас исследуются два связанных между собой механизмы, с помощью которых H. pylori может вызвать рак. Один механизм касается увеличения выделения "Свободных" радикалов в районе колонии H. pylori, и, как следствие, увеличение мутаций клеток хозяина. Другой механизм называется "перигенетичним" путем [39]. Он касается транформации фенотипа клеток за счет изменения некоторых белков, таких как белки клеточной адгезии. Существует гипотеза, что эти изменения связаны с воспалением, вызванным H. pylori, и увеличением уровней фактора некроза опухолей альфа и интерлейкина 6. По этой гипотезе изменения в адгезии приводят к облегчению миграции мутантных эпителиальных клеток без необходимости дополнительных мутаций [39].


8. Генетические исследования

Электронная микрофотография H. pylori

Известны несколько штаммов Helicobacter pylori, и геном двух из них полностью секвенирован [40] [41]. Геном штамма 26695 состоит из примерно 1,7 миллионов пар оснований и содержит около 1550 генов. Два исследованные штаммы демонстрируют значительные генетические различия, до 6% последовательности у них разные.

Изучение генома H. pylori ведется в основном с целью улучшить понимание патогенеза гастритов и язвенной болезни желудка, причин способности этого микроорганизма вызывать эти заболевания. В настоящее время в базе данных генома Helicobacter pylori 62 гена к категории "патогенных" (т.е. их наличие у бактерии коррелирует с ее патогенностью). Оба исследованные штаммы имеют общий "патогенный островок" (общую последовательность генов, имеющих отношение к вирулентности и патогенности этой бактерии) длиной около 40 kbp, так называемый Cag. Этот островок обычно отсутствует у штаммов, выделенных из людей, являются бессимптомными носителями H. pylori. Ген cagA кодирует один из главных факторов вирулентности H. pylori. Бактеральни штаммы, имеющие ген cagA, связанные со способностью вызывать наиболее тяжкие язвы. Этот ген кодирует относительно длинный (1186 аминокислоты) белок. Продукт гена, CagA, попадает в человеческих клеток, где может разрушать нормальное функционирование цитоскелета. Островок патогенности Cag содержит около 30 генов, кодирующих комплекс системы секреции IV типа. После присоединения H.pylori к эпителиальных клеток, белок CagA впрыскивается в них с помощью этой системы. Патогенные штаммы H. pylori активируют рецептор эпидермального фактора роста (EGFR), мембранный белок с активностью тирозиновои киназы. Эта активация связана с изменениями сигнальных систем клеток и экспрессии генов в эпителиальных клетках хозяина, что, вероятно, способствует патогенеза. Также известно, что C-терминальный регион CagA (аминокислоты 873-1002) может регулировать транскрипцию генов клетки независимо от фосфорилирования тирозина. Из-за низкого содержание GC гена cagA сравнению с остальными генома, считается, что он был получен от другого вида бактерий с помощью горизонтального переноса генов.


код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам