Helicobacter pylori (w skrócie Hp, dawna nazwa Campylobacter pylori) – Gram-ujemna, wyposażona w kilka witek bakteria o helikalnym kształcie, która zaliczana jest do pałeczek. Bakteria ta zasiedla powierzchnię komórek nabłonkowych błony śluzowej części przedodźwiernikowej żołądka.
Światowa Organizacja Zdrowia w 2006 r. szacowała, że zainfekowanych tą bakterią było ok. 70% ludzi w krajach rozwijających się i ok. 30% w krajach rozwiniętych. Jej obecność zwiększa ryzyko wystąpienia takich schorzeń jak zapalenie żołądka typu B (mogące prowadzić do powstania nowotworu) i wrzody trawienne. Obecnie wiadomo, że H. pylori odpowiada w przybliżeniu za 80% przypadków choroby wrzodowej żołądka i 90% przypadków choroby wrzodowej dwunastnicy. Jednakże u większości zakażonych osób choroba nie rozwija się; wysunięto wiele hipotez wyjaśniających ten fakt, ale żadna z nich nie uzyskała powszechnej aprobaty. Uważa się, że helikalny kształt bakterii (od którego wzięła się nazwa rodzaju) ma jej ułatwiać ruch w warstwie śluzu.
Historia odkrycia
Bakterie Helicobacter pylori zostały odkryte przez niemieckich naukowców w 1875, ale nie udało im się ich sztucznie wyhodować w laboratorium i szybko o nich zapomniano. W 1893 włoski badacz Giulio Bizzozero opisał bakterie helikalnego kształtu żyjące w kwaśnym środowisku żołądka psa. Po raz drugi, niezależnie od badania z 1875, bakterie te zostały zauważone przez Walerego Jaworskiego pracującego na Uniwersytecie Jagiellońskim w 1899. Zaobserwował on charakterystyczne spirale bakterii i nazwał je Vibrio rugula. Jako pierwszy zasugerował także, że mogą one powodować schorzenia żołądka, ale swoje obserwacje opublikował jedynie po polsku, w książce Podręcznik chorób żołądka i dietetyki szczegółowej i przeszły one niezauważone. W 1952 r. Kornberg opisał hydrolizę znakowanego węglem C-14 mocznika w żołądku kota. Zauważył również, że zjawisko to jest hamowane po podaniu antybiotyków. Obecnie wiadomo, że przyczyną rozkładu mocznika jest wydzielanie ureazy przez bakterie Helicobacter, a oparty na podobnej zasadzie test jest wykorzystywany od 1987 roku w diagnostyce zakażeń. W 1982, kiedy po raz pierwszy udało się wyhodować drobnoustrój, zauważono jego ogromne podobieństwo morfologiczne do rodziny Campylobacter, naukowcy nazwali więc wykryte bakterie organizmami podobnymi do Campylobacter (ang. CLO – Campylobacter-like organisms). Różnica dotyczyła jedynie licznych rzęsek, które w rodzinie Campylobacter są niezmierną rzadkością. Początkową nazwą było Campylobacter pyloridis (1984), zamienione w 1987 na Campylobacter pylori. Po zbadaniu genomu w 1989 szczepy zakwalifikowano ostatecznie do rodzaju Helicobacter. Początkowo nie było pewne, czy bakteria ma jakiekolwiek szkodliwe działanie. Aby to udowodnić, dwaj australijscy patolodzy z uniwersytetu w Perth, Barry Marshall i Robin Warren, rozpoczęli badania, podczas których m.in. ten pierwszy wypił zawiesinę zawierającą hodowlę bakterii. Wystąpiły u niego objawy ostrego zapalenia żołądka, co było ważnym dowodem na chorobotwórcze działanie H. pylori. Za to odkrycie Marshall i Warren zostali w 2005 uhonorowani Nagrodą Nobla w dziedzinie medycyny.
Stosunkowo szybko dostrzeżono powiązanie pomiędzy wrzodami i zapaleniem żołądka a obecnością bakterii w żołądku. Helicobacter pylori jest najważniejszą bakterią wśród flory żołądkowej człowieka. Odkryto również inne gatunki z rodzaju Helicobacter u ssaków i ptaków; niektóre z nich także mogą zakażać ludzi. Odkryto również, że niektóre gatunki z rodzaju Helicobacter zakażają wątroby pewnych ssaków, co prowadzi do chorób.
Niedawne badania wskazują, że różnorodność genetyczna H. pylori zmniejsza się wraz z odległością od Afryki Wschodniej, miejsca pochodzenia współczesnych ludzi. Przy pomocy danych o różnorodności genetycznej badacze stworzyli symulacje, które wskazują, że bakterie rozprzestrzeniły się z Afryki Wschodniej około 58 000 lat temu. Wyniki wskazują, że zakażenie H. pylori u nowoczesnych ludzi występowało przed rozpoczęciem migracji z Afryki.
Biologia mały|Morfologia H. pylori Od czasu zaklasyfikowania bakterii jako Helicobacter pylori odkryto dziesiątki innych gatunków z rodzaju Helicobacter, które bytują w przewodzie pokarmowym różnych zwierząt.
Morfologia i fizjologia Bakterie H. pylori są podobne pod względem morfologicznym do bakterii Campylobacter, jednakże są od nich zazwyczaj większe. Długość bakterii wynosi 3–6 μm, a szerokość 0,6 μm. Drobnoustrój nie wytwarza przetrwalników.
Bakteria bytuje w warunkach niewielkiej dostępności tlenu na powierzchni błony śluzowej żołądka i dwunastnicy, rzadziej na błonie wyścielającej przełyk, wykazując dużą ruchliwość w śluzie pokrywającym błony. Ruchliwość ta wynika z faktu posiadania przez bakterię kilku, zazwyczaj do sześciu, pojedynczych witek. Nie ma jednomyślności w sprawie prawidłowej kwalifikacji bakterii pod względem wymagań tlenowych – jest ona zaliczana do mikroaerofilów albo do beztlenowców. Te rozbieżności prowadzą do różnic w warunkach hodowlanych stosowanych przez laboratoria mikrobiologiczne w celu zapewnienia bakteriom optymalnego środowiska do wzrostu. Badania dowiodły, że duże kolonie są w stanie wzrastać w szerokim zakresie stężeń tlenu. Helicobacter pylori wytwarza hydrogenazę, dzięki której może pozyskiwać energię z utlenienia cząsteczkowego wodoru (H2) wytwarzanego przez inne bakterie jelitowe. Może wytwarzać biofilmy, a także przechodzić z formy spiralnej do postaci ziarenkowca, co prawdopodobnie ułatwia jej przeżycie i rozprzestrzenianie się. Forma ziarenkowca nie została wyhodowana, ale odkryto ją w sieci wodociągowej w Stanach Zjednoczonych. Odkryto również, że ta forma może przylegać do komórek nabłonkowych żołądka in vitro.
Helicobacter pylori jest raczej wrażliwy na warunki zewnętrzne, potrafi jednak przeżywać w kwaśnym środowisku. Bakteria posiada pięć głównych rodzin białek błony zewnętrznej (OMP). Największa rodzina zawiera znane i domniemane adhezyny. Pozostałe cztery rodziny zawierają poryny, transportery żelaza, białka związane z rzęskami i białka o nieznanej funkcji. Podobnie jak inne typowe Gram-ujemne bakterie, błona zewnętrzna H. pylori składa się z fosfolipidów i lipopolisacharydu (LPS). Antygen O lipopolisacharydu może podlegać fukozylacji i przypominać antygeny grupowe krwi Lewisa znajdujące się na nabłonku żołądkowym. Zewnętrzna błona zawiera też glukozydy cholesterolu, który występuje u niewielkiej liczby innych bakterii.
+ Profil biochemicznyCechaWynikCechaWynik Ureaza wytwarza Katalaza wytwarza Oksydaza wytwarza Produkcja H2S brak Redukcja azotanów brak Hydrolaza hipuranu brak Fosfataza zasadowa wytwarza Aminopeptydaza argininowa wytwarza γ-glutamylo-transferaza wytwarza Aminopeptydaza histydynowa wytwarza Cechy biochemiczne mogą służyć do różnicowania bakterii w obrębie rodzaju. Zdolność do wytwarzania ureazy jest wykorzystywana w diagnostyce.
Czynniki wirulencji Czynniki wirulencji są to takie cechy bakterii, które pozwalają jej przełamywać naturalne systemy obronne organizmu. Treść żołądkowa ma odczyn kwaśny i posiada wyjątkowo niskie pH, wynoszące 2–4, które jest zabójcze dla większości bakterii. Cechy umożliwiające przeżycie w tym wybitnie trudnym środowisku to: mały|Czynniki wirulencji H. pylori Wytwarzanie w dużych ilościach ureazy – enzymu katalizującego rozkład mocznika do amoniaku i dwutlenku węgla. Amoniak powoduje neutralizację kwasu solnego obecnego w soku żołądkowym i podwyższenie pH w bezpośrednim otoczeniu bakterii. Najmniejsze pH, przy którym obserwowany jest jeszcze wzrost bakterii in vitro wynosi 4,5; jeżeli jednak do podłoża zostanie dodany mocz (zawierający mocznik) wzrost jest widoczny nawet przy pH 3,5. Rzęski – sześć rozmieszczonych biegunowo rzęsek umożliwia poruszanie się i wnikanie pod warstwę śluzową. Warstwa śluzowa chroni komórki żołądka przed działaniem kwasu solnego; w ten sposób bakteria korzysta z ochronnego systemu gospodarza. Dzięki nim bakteria jest bardzo ruchliwa. Charakterystyczne włókna rzęsek pokryte osłonką składają się z dwóch współpolimeryzowanych flagelin: FlaA i FlaB. Pompa wypompowująca jony H+ z komórek. Blokowanie tych pomp przez niektóre leki (np. omeprazol) podnosi pH w żołądku, który jest środowiskiem życia drobnoustroju. Układ antyoksydacyjny mający na celu neutralizację wolnych rodników wytwarzanych przez neutrofile. Jest on dość złożony, w jego skład wchodzą enzymy katalaza, dysmutaza ponadtlenkowa, niedawno odkryte antyoksydacyjne białka MdaB oraz NapA (Neutrophil-activating protein) oraz bardzo sprawny system naprawiający uszkodzenia DNA. Adhezyny odpowiadające za przyleganie do nabłonka żołądka. Cytotoksyny – kodowane w genach vacA (50% szczepów) i cagA (70% szczepów). Toksyna wakuolizująca (vacA) powoduje w komórkach nabłonkowych zlanie endosomów z lizosomami i sprzyja tworzeniu ogromnych wakuoli. Ułatwia ponadto swobodny przepływ mocznika do światła żołądka. Toksyna cytotoksyczna zaburza cytoszkielet komórek nabłonkowych i zwiększa adhezję bakterii do tak uszkodzonego nabłonka.
Epidemiologia Zakażenie H. pylori występuje powszechnie na całym świecie, chociaż stwierdza się różnice w częstości infekcji w poszczególnych krajach. Regułą jest, że częściej zakażenia tą bakterią stwierdza się w krajach rozwijających się, gdzie dotyka co najmniej 70% osób, a tylko u ok. 30% populacji w krajach wysokorozwiniętych. Ocenia się, że w Polsce zakażonych jest ok. 84% osób dorosłych i ok. 32% osób do 18. roku życia.
Drogi zakażenia Zakażenie bakterią następuje na drodze pokarmowej, najczęściej we wczesnym dzieciństwie przed osiągnięciem 10 roku życia i od tego czasu utrzymuje się przez całe życie, chociaż potwierdzono, że u części dzieci może dochodzić do samoistnego ustąpienia zakażenia. Uważa się, że do transmisji infekcji dochodzi z człowieka na człowieka i ustalono, że najczęściej matka zakaża dziecko.
Istnieje wiele wątpliwości co do drogi, poprzez którą najczęściej dochodzi do zakażenia. Rozważane są: gastro-oralna, oralno-oralna i fekalno-oralna. Często do infekcji może dochodzić w wyniku kontaktu ze śliną zainfekowanej osoby (picie ze wspólnych butelek, jedzenie ze wspólnego talerza) lub poprzez jedzenie zanieczyszczonymi rękami. Istnieje również możliwość przeniesienia zakażenia drogą kontaktu oralno-analnego.
Chorobotwórczość mały|prawo|Przebieg zakażenia H. pylori:1. H. pylori penetruje warstwę śluzową żołądka gospodarza i przylega do powierzchni komórek epitelialnych śluzówki żołądka.2. Przy pomocy ureazy produkuje z mocznika amoniak, który neutralizuje kwas żołądkowy, co pozwala jej na przeżycie.3. Namnaża się, migruje i tworzy miejsce zakażenia.4. W wyniku zniszczenia śluzówki, procesu zapalnego i martwicy komórek śluzówki dochodzi do powstania owrzodzenia żołądkowego. W swoich badaniach Barry Marshall i Robin Warren udowodnili, że choroba wrzodowa jest chorobą zakaźną, w której bakteria jest podstawowym czynnikiem patogenetycznym. Ponadto wykazali związek zakażenia z kilkoma chorobami górnego odcinka przewodu pokarmowego, ale samo zakażenie H. pylori nie daje objawów patognomonicznych.
Zapalenie błony śluzowej żołądka Po dostaniu się do żołądka bakterie H. pylori wywołują fazę ostrą zapalenia z uszkodzeniem nabłonka błony śluzowej, zmniejszoną produkcją śluzu oraz zmniejszeniem wydzielania kwasu solnego (hipochlorhydria). Uszkodzenie komórek nabłonka powodują związki produkowane przez H. pylori: amoniak, proteazy, cytotoksyna A, i niektóre fosfolipazy. Rzadko (głównie u dzieci) może dojść do zwalczenia zakażenia i samowyleczenia, ale częściej dochodzi do przewlekłej fazy zakażenia. Zakażenie H. pylori jest najczęstszą przyczyną przewlekłego zapalenia błony śluzowej żołądka.
Zakażenie wywołuje zmiany w błonie śluzowej żołądka – zapalenie błony śluzowej typu B. W ok. 80% przypadków nie ma wyraźnych objawów choroby, a poziomy gastryny oraz wydzielanie kwasu solnego przez błonę śluzową żołądka są prawidłowe.