Tom 54 2005
Numer 4 (269)
Strony 307 319
ElżbiEta Katarzyna Jagusztyn-KrynicKa*, rEnata godlEwsKa*,
PawEÅ‚ Å‚aniEwsKi
Uniwerytet Warszawski
Instytut Mikrobiologii
Zakład Genetyki Bakterii
Miecznikowa 1, 02-096 Warszawa
e-mail: [e-mail]
[e-mail]
[e-mail]
HelIcoBacter pylorI  patogen roku 2005
nagrodą nobla w roku 2005 z dziedzi- też zastrzeżeń twierdzenie, że chroniczne za-
ny fizjologii i medycyny zostali uhonorowa- każenia drobnoustrojami patogennymi, jak
ni dwaj naukowcy z australii: robin Warren
np. Salmonella enterica sv typhi czy niektó-
i Barry Marshall, za odkrycie Helicobacter py- rymi chorobotwórczymi szczepami e. coli,
lori i wyjaśnienie jego roli w indukcji stanu
są czynnikiem rozwoju chorób nowotworo-
zapalnego błony śluzowej żołądka oraz cho- wych.
roby wrzodowej. Wyniki zapoczÄ…tkowanych
robin Warren, urodził się w 1937 r.
przez nich eksperymentów udowodniły, że
w adelajdzie (południowa australia). po
choroby przewodu pokarmowego, uznawa- ukończeniu uniwersytetu w adelajdzie
ne za skutek niewłaściwej diety i stresu, są
(1961), pracował jako patolog w szpitalu
chorobami zakaz
nymi, podobnie jak np. dur
królowej elżbiety w Woodville, w Instytucie
brzuszny czy czerwonka. Wykazanie powiąza- Medycyny i Weterynarii w adelajdzie, kró-
nia pomiędzy infekcją bakteryjną a chorobą
lewskim Szpitalu w Melbourne, a od 1968 r.
wrzodową doprowadziło do zrewolucjonizo-  w królewskim Szpitalu w perth. W latach
wania stosowanych terapii; zastąpienia tera- 70. XX w. zaczyna interesować się spiralny-
pii objawowych (zaleczanie wrzodów żołąd- mi bakteriami obecnymi w wycinkach błony
ka) przez terapię przyczynową (terapia anty- śluzowej żołądka pacjentów z objawami sta-
biotykowa doprowadzajÄ…ca do eradykacji pa- nu zapalnego.
togenu1). Dodatkowo, odkrycie uhonorowa- Barry Marshall urodził się w 1951 r.
ne tegoroczną nagrodą nobla zainspirowało
w kalgoorie (Zachodnia australia). W 1958 r.
badania naukowe mające na celu wyjaśnienie
rodzina B. Marshalla przeprowadziła się do
przyczyn innych chronicznych stanów zapal- perth, gdzie ukończył on uniwersytet Zachod-
nych, jak np. choroba Leśniowskiego-Croh- niej australii (1974), a następnie pracował
na (przewlekły stan zapalny ścian przewodu
w królewskim Szpitalu w perth. W 1981 r.
pokarmowego) czy miażdżyca naczyń krwio- B. Marshall rozpoczyna współpracę z r. War-
nośnych. Coraz więcej danych doświadczal- renem. prowadzone przez nich eksperymen-
nych wskazuje na powiązanie występowania
ty doprowadzają do odkrycia, które po wielu
arteriosklerozy z chronicznÄ… infekcjÄ… obliga- latach zostaje uhonorowane nagrodÄ… nobla.
toryjnym wewnątrzkomórkowym patogenem
Dalsze zawodowe życie B. Marshalla poświę-
chlamydia pneumoniae. aktualnie nie budzi
cone jest przekonaniu środowiska lekarskie-
*Dwie pierwsze autorki mają taki sam wkład w powstanie tekstu
1
eradykacja, czyli eliminacja Helicobacter pylori poprzez zastosowanie kilkudniowego leczenia antybiotykami.
elżbiEta k. Jagusztyn-krynicKa i współaut.
308
go, że nieżyt żołądka, choroba wrzodowa lii, gdzie do dziś jest zatrudniony jako pro-
dwunastnicy i żołądka oraz choroba nowo- fesor na uniwersytecie Zachodniej austra-
tworowa żołądka są skutkiem infekcji H. lii w perth, jako gastroenterolog w szpitalu
pylori. ponad 10 lat, od 1986 r., B. Marshall w perth oraz kieruje laboratorium H. pylori
prowadzi badania na uniwersytecie Stanu w Centrum Medycznym królowej elżbiety II.
Wirginia w uSa. W 1997 r. wraca do austra-
HIStorIa oDkrYCIa HelIcoBacter pylorI
Historia odkrycia Helicobacter sięga koń- stralijczycy zaklasyfikowali izolowane bak-
ca XIX w. W 1875 r. niemiecki bakteriolog terie do rodzaju campylobacter, a nie jak
g. Botcher we współpracy z francuskim na- poprzednio sugerowano do krętków, i jako
ukowcem M. Letulle zademonstrowali obec- pierwsi zastosowali odpowiednie warunki
ność spiralnych bakterii w śluzówce żołąd- hodowli (odpowiednie podłoże, mikroaero-
ka ssaków i sugerowali powiązanie choroby filne warunki oraz stosunkowo długi czas
wrzodowej z obecnością bakterii. W 1889 r. hodowli  6 dni). Dziesięć lat przed nimi, H.
Walery Jaworski, polski lekarz, profesor me- W. Steer też wyizolował od pacjenta z obja-
dycyny uniwersytetu Jagiellońskiego, opisał wami stanu zapalnego żołądka spiralne bak-
występowanie spiralnych bakterii w treści terie i, jak można sadzić z opublikowanego
żołądkowej uzyskanej od chorego człowieka. zdjęcia z mikroskopu elektronowego, był to
Izolowane, spiralne mikroorganizmy nazwał H. pylori, ale z pobranych prób udało mu
Vibrio rugula i również postulował, że in- się w warunkach tlenowych wyhodować je-
fekcje bakteryjne mogą odgrywać rolę w pa- dynie pseudomonas aeruginosa. W 1985 r.
togenezie chorób żołądka. W 1893 r. włoski Barry Marshall, aby udowodnić, że wyizolo-
lekarz g. Bizzozero wyizolował z żołądka psa wane drobnoustroje są u ludzi czynnikiem
spiralne bakterie  prawdopodobnie był to etiologicznym nieżytu żołądka, wypił zawie-
Helicobacter heilmanni. trzy lata póz
niej H. sinÄ™ bakterii, co po 14 dniach spowodowa-
Salomon udokumentował możliwość prze- ło u niego silny stan zapalny błony śluzowej
niesienia infekcji na inne gatunki ssaków. żołądka. objawy chorobowe ustąpiły po za-
próbkami śluzówki od psów udało mu się stosowaniu odpowiedniej kuracji antybioty-
zainfekować myszy, u których w kilka dni kowej (Kidd i Modlin 1998). tym samym
po doustnym podaniu zakaz
nego materiału wykazał, że badane mikroorganizmy, począt-
zaobserwowano silną kolonizację błony ślu- kowo zaklasyfikowane do rodzaju campylo-
zowej żołądka. W następnych latach jeszcze bacter, spełniają tzw. postulaty kocha2 i po-
kilkakrotnie pojawiały się doniesienia o od- winny być uznane za czynnik etiologiczny
kryciu obecności bakterii w żołądkach ssa- chorób górnych odcinków przewodu pokar-
ków. W większości przypadków uznawano je mowego. Dalsze analizy biochemiczne, gene-
za przedstawicieli krętków. Spiralne mikro- tyczne oraz mikrobiologiczne, spowodowały
organizmy z ludzkiego żołądka wyizolowało wyodrębnienie nowego rodzaju  Helicobac-
i wyhodowało, po raz pierwszy, in vitro, na ter, a bakterię izolowaną od ludzi nazwano
sztucznych podłożach, dwóch australijskich Helicobacter pylori. H. pylori charakteryzuje
lekarzy  robin Warren i Barry Marshall, siÄ™ silnym tropizmem gatunkowym, jest pato-
dopiero w 1982 r. r. Warren, w przebada- genem ludzkim. Do rodzaju Helicobacter na-
nym w okresie trzech lat materiale (135 pró- leżą jeszcze inne gatunki izolowane z układu
bek tkanek pobranych od osób chorych), pokarmowego zwierząt (np. psów, kotów,
stwierdził wyraz
ną korelacje pomiędzy ob- fretek): H. canis, H. felis, H. mustelae. Zaka-
serwowanymi zmianami histopatologicznymi, żającym ludzi patogenem tego rodzaju jest
a występowaniem spiralnych bakterii. próba też H. hepaticus, a infekcje tym mikroorgani-
otrzymania czystej kultury mikroorganizmów zmem uznawane są za czynnik ryzyka rozwo-
zakończyła się powodzeniem, ponieważ au- ju chorób nowotworowych wątroby.
2
 postulaty kocha , pozwalają określić czy dany mikroorganizm rzeczywiście jest czynnikiem etiologicznym kon-
kretnej choroby: (i) organizm musi być znaleziony u wszystkich chorych osobników i nie występować naturalnie
u zdrowych osobników, (ii) organizm powinien dać się wyizolować z chorych osobników i hodować w czystych
kulturach w warunkach laboratoryjnych, (iii) wyizolowany organizm powinien powodować pojawienie się ob-
jawów choroby u zarażonych zwierząt, identycznych do obserwowanych uprzednio, (iv) powinna być możliwa
ponowna izolalacja mikroorganizmów z zarażonych zwierząt.
Helicobacter pylori  patogen roku 2005
309
epIDeMIoLogIa I oBJaWY CHoroBoWe
Częstość występowania zakażenia H. py-
lori zwiÄ…zana jest z sytuacjÄ… ekonomicznÄ….
Dane epidemiologiczne wskazują, że oko-
ło 50% ludzkiej populacji jest zakażona tym
patogenem, ale odsetek w krajach rozwijajÄ…-
cych się jest znacznie wyższy (70 90%) niż
w krajach rozwiniętych (25 50%). W polsce
zakażonych jest 40 60 % ludzi (dziEniszEwsKi
i współaut. 2004). podatność na infekcję jest
większa u osób starszych, choć do zakażenia
dochodzi najczęściej we wczesnym dzieciń-
stwie, najprawdopodobniej drogÄ… kropelko-
wą. Infekcja utrzymuje się przez całe życie
człowieka i często jest bezobjawowa. tylko
u około 10% zakażonych osób dochodzi do
zmian morfologicznych w błonie śluzowej
żołądka: choroby wrzodowej, rzadziej raka
żołądka, chłoniaka typu MaLt lub choroby
Ménétriera. Dlatego też, w 1994 r., WHo
zaliczyła H. pylori do I klasy karcinogenów.
rodzaj występujących zmian chorobowych
zależy przede wszystkim od szczepu bakte-
ryjnego (jego czynników wirulencji) oraz od
cech gospodarza (predyspozycji genetycznej,
intensywności odpowiedzi ze strony układu
immunologicznego na infekcjÄ™, diety, warun-
ryc. 1. Zmiany chorobowe wywołane zakaże-
ków życia) (ryc.1).
niem Helicobacter pylori.
poDStaWoWe CZYnnIkI WIruLenCJI.
pomimo, że coraz więcej wiadomo na ureaZa
temat czynników wirulencji H. pylori i ich
ureaza jest głównym czynnikiem warun-
oddziaływania z układem immunologicznym
kującym kolonizację błony śluzowej żołądka
człowieka, wciąż jesteśmy dalecy od pełnego
przez H. pylori. enzym, katalizujÄ…cy reakcjÄ™
zrozumienia mechanizmów patogenności tej
rozkładu mocznika do amoniaku i dwutlen-
bakterii. Do głównych czynników wirulencji
ku węgla, wytwarzany jest przez wszystkie
tego patogenu zalicza siÄ™ obecnie: enzymy
opisane dotychczas szczepy i stanowi 6 10%
ułatwiające kolonizację  ureazę, katalazę,
białek bakterii. nagromadzony amoniak, alka-
lipazy, fosfolipazy, proteazy; adhezyny; cy-
lizując środowisko, powoduje neutralizację
totoksynę wakuolizującą Vaca, białko Caga,
soku żołądkowego, co w konsekwencji po-
białka budujące aparat sekrecyjny typu IV
zwala komórkom H. pylori bezpiecznie sfor-
(transportujący m.in. Caga do komórek eu-
sować warstwę śluzu i dotrzeć do nabłonka.
kariotycznych); białko aktywujące neutrofile
napa i wiele innych. przeprowadzone ostat- amoniak, powstajÄ…cy w reakcji hydrolizy
nio eksperymenty (ang. signature tagged mu- mocznika przez ureazę, indukuje, zarówno
tagenesis, mutageneza StM) zidentyfikowały
bezpośrednio jak i pośrednio, powstawanie
47 genów H. pylori, których produkty od- uszkodzeń komórek tkanki nabłonkowej.
grywają znaczącą rolę w procesie koloniza- amoniak, w środowisku wodnym, dysocjuje
cji śluzówki żołądka (KavErMann i współaut.
uwalniajÄ…c jon amonowy i jony oH , te dru-
2003).
gie mają toksyczny wpływ na komórki euka-
ograniczone rozmiary niniejszego artyku- riotyczne (sMoot i współaut. 1990). aktyw-
łu uniemożliwiają szczegółowe opisanie roli
ność ureazy może być także odpowiedzialna
wszystkich wymienionych białek.
za uszkodzenia nabłonka żołądka, poprzez
elżbiEta k. Jagusztyn-krynicKa i współaut.
310
interakcje z układem immunologicznym go- mu), w wyniku którego powstaje 37/33 kDa
spodarza. kontakt komórek bakteryjnych n-terminalny fragment (p37) i 58/55 kDa
z komórkami układu immunologicznego fragment C-terminalny (p58). uważa się, że
(np. z neutofilami) powoduje uruchomienie 58 kDa podjednostka jest odpowiedzialna za
tlenowych mechanizmów zabijania drobno- wiązanie z receptorem, a 37 kDa warunkuje
ustrojów. Sugeruje się, że nadtlenek wodoru wytworzenie kanału w błonie komórki euka-
utlenia jony chlorowe, które następnie re- riotycznej. Do wywołania efektu wakuolizacji
agują z amoniakiem, uwalnianym po hydro- konieczna jest obecność kompleksu białko-
lizie mocznika przez ureazÄ™, i powstaje sil- wego utworzonego z obu domen Vaca (p37
nie cytotoksyczna monochloramina (suzuKi i p58). W eksperymentach in vitro, podda-
i współaut. 1992). Monochloramina, wywiera nie komórek eukariotycznych niezależnemu
mutagenny efekt na Dna komórek eukario- działaniu rekombinowanych białek p37 lub
tycznych, tak więc może być istotnym czyn- p58 nie wywoływało tego efektu (torrEs
nikiem doprowadzającym do powstawania i współaut. 2005). Większość cytotoksyny od-
nowotworów u osób z chroniczną infekcją. najdywana jest w supernatancie hodowli H.
ponadto, sama ureaza może powodować ak- pylori, choć część cząsteczek dojrzałej Vaca
tywację monocytów, uruchamianie odpo- pozostaje związana z powierzchnią komór-
wiedzi przeciwzapalnej, której efektem jest ki bakteryjnej. receptorami dla cytotoksyny
uszkodzenie nabłonka śluzówki żołądka (Mai na powierzchni komórek eukariotycznych
i współaut. 1992). są: 140 kDa białko p140 zidentyfikowane
W produkcję ureazy zaangażowanych jako rptpą (ang. receptor-like protein tyro-
jest co najmniej siedem genów, skupionych sine phosphatase ą) i 250 kDa białko p250
w dwóch obszarach genomu. geny: ureaB  rptpą, w zależności od rodzaju komórek
kodują dwie podjednostki enzymu, a ure- (yahiro i współaut. 1997, 1999). Dodatko-
IeFGH  białka pomocnicze, konieczne do wo Vaca rozpoznawana jest, w procesie za-
wbudowywania jonów niklu do centrum leżnym od obecności cholesterolu, w błonie
aktywnego i białko związane z transportem komórki docelowej, przez oporne na działa-
mocznika (ureI). ureI funkcjonuje jako kanał nie detergentów mikrodomeny błony, tzw.
błony wewnętrznej, transportujący mocznik lipid rafs (schraw i współaut. 2002, riEdEr
do komórki, a jego aktywność stymulowana i współaut. 2005).
jest spadkiem pH środowiska zewnętrznego. poddanie cytotoksyny krótkiemu dzia-
kanał zostaje otwarty, gdy pH w otoczeniu łaniu kwaśnego pH powoduje dysocjację
bakterii spada poniżej 6,5. oligomeru Vaca i powstanie monomerów.
podjednostka p58 wiąże się z receptorem na
CYtotokSYna WakuoLIZuJÄ…Ca VaCa
powierzchni komórki eukariotycznej, wraz
gen kodujący białko Vaca jest obecny z podjednostką p37 wbudowuje się w błonę
w genomach wszystkich izolowanych szcze- tej komórki i tworzy kanał selektywnie prze-
pów H. pylori, choć około 50% szczepów puszczający aniony. następnie, cytotoksyna
nie ma właściwości cytotoksycznych. udoku- na drodze endocytozy dostaje się do endoso-
mentowano, że w szczepach tox , które nie mu, co powoduje wzrost przepuszczalności
indukują wakuolizacji w komórkach eukario- jego ścian i akumulację jonów. proces inter-
tycznych transkrypcja genu vaca zachodzi na nalizacji Vaca przebiega w strukturach przy-
dużo niższym poziomie niż w szczepach fe- pominających kaweole i jest uzależniony od
notypowo tox+ (Forsyth i współaut. 1998). przemian aktynowego cytoszkieletu komórek
Białko Vaca, należące do klasy autotrans- (ricci i współaut. 2000). W wyniku tych zja-
porterów (V typ sekrecji), ma oligomeryczną wisk, do wnętrza endosomu napływa woda
budowę. natywna proteina składa się z sze- powiększając go i w efekcie powstaje wa-
ściu lub siedmiu podjednostek, a jej struk- kuola (rEyrat i współaut. 1999). W proces
tura przypomina kształtem kwiat z sześcio- powstawania wakuoli, oprócz białka Vaca,
ma lub siedmioma płatkami (lanzavEcchia zaangażowanych jest kilka innych białek,
i współaut. 1998). prekursor cytotoksyny m.in. markery tzw. póz
nych endosomów i li-
Vaca składa się z trzech domen: 33 amino- zosomów  rab7 i białko błonowe Lgp110;
kwasowej sekwencji sygnalnej, właściwej cy- raC1, dynamina; V-atpaza. Wykazano, że cy-
totoksyny wydzielanej z komórki (~ 90 kDa) totoksyna (jak również ureaza, białko Caga
i C-terminalnej domeny związanej z komórką i inne białka kodowane przez geny wyspy
(~ 50 kDa). Vaca jest poddawana specyficz- patogenności) może wpływać na wzmożoną
nemu procesowaniu (cięciu proteolityczne- apoptozę jelitowych komórek nabłonkowych.
Helicobacter pylori  patogen roku 2005
311
poza opisaną funkcją wakuolizacji i stymula- mu (radosz-koMoniEwsKa i współaut. 2005,
cji apoptozy, cytotoksyna indukuje rozluz
nie- riEdEr i współaut. 2005)
nie ścisłych powiązań pomiędzy komórkami gen kodujący cytotoksynę wakuolizującą
nabłonka oraz funkcjonuje jako permeaza H. pylori charakteryzuje się mozaikowatową
ureazowa. Dodatkowo, białko Vaca bezpo- budową (ryc. 2). obszary o silnie konserwo-
średnio moduluje aktywność komórek układu wanej sekwencji nukleotydowej przeplatają
immunologicznego: blokuje proces dojrzewa- siÄ™ z fragmentami o sekwencji wysoce zmien-
nia fagosomów, hamuje proces prezentacji nej. odcinek Dna kodujący C-terminalną do-
antygenów i proliferacji limfocytów t oraz menę protoksyny oraz segment genu kodu-
obniża poziom odpowiedzi immunologicz- jący fragment n dojrzałego białka jest silnie
nej th1. Wszystkie te procesy niewÄ…tpliwie konserwowany we wszystkich szczepach.
ułatwiają ustanowienie chronicznej infekcji Zmienność wykazuje środkowy region genu,
(blasEr i athErton 2004, riEdEr i współaut. kodujący fragment Vaca odpowiedzialny za
2005). wiązanie z komórką docelową (tzw. region
H. pylori uznawany jest za patogen ze- m., ang. middle-region) oraz fragment kodu-
wnątrzkomórkowy, tylko niewielki procent jący sekwencję sygnalną białka (tzw. region
komórek mikrorganizmu odnajdywanych s, ang. signal sequence). Znane są przynajm-
jest, w doświadczeniach in vitro, wewnątrz niej trzy typy sekwencji sygnalnej, oznaczone
komórek eukariotycznych (zarówno linii na- s1a, s1b i s2 oraz cztery allele regionu m. 
błonkowych, jak i pochodnych makrofagów) m1, m2, m1* (m1-like), m1*-m2. Wśród bada-
zamkniętych w wakuoli. W stanie żywym nych, pod tym względem, szczepów H. pylori
i ruchliwym mogą w tej niszy przetrwać kil- odnaleziono wszystkie możliwe kombinacje
ka dni, po czym uwalniane są do środowiska. genotypu genu vaca, oprócz s2/m1. Szczepy
W procesie blokowania utworzenia fagolizo- z genotypem vaca s1a odpowiedzialne sÄ… za
somu, indukowanym prawdopodobnie przez najsilniejsze reakcje ze strony układu immu-
Vaca, wykorzystywane jest jedno z białek eu- nologicznego człowieka. od pacjentów ze
kariotycznych określane skrótem taCo (ang. zmianami nowotworowymi najczęściej izolo-
tryptofan-aspartate-containing coat protein). wane są szczepy z allelem vaca s1/m1. Biał-
Białko to gromadzone w błonie komórko- ko produkowane przez szczepy o genotypie
wej, z błony fagosomu jest uwalniane bez- vaca s2/m2 nie wykazuje aktywności cyto-
pośrednio po pobraniu przez makrofaga ob- toksycznej (yaMaoKa i współaut. 1998).
cego materiału. Zatrzymywanie taCo w bło-
BIałko Caga I WYSpa patogennośCI
nie fagosomu, zjawisko, w którym aktywnie
uczestniczą komórki patogenu, upodabnia ją gen caga (ang. cytotoxin-associated ge-
do błony otaczającej komórkę, co jest praw- ne a), kodujący silnie immonogenne 120-
dopodobnie bodz
cem blokującym uwalnianie  145kDa białko Caga, znajduje się w ob-
zawartości lizosomalnej do wnętrza fagoso- szarze wyspy patogenności paI (~ 40 kb),
ryc. 2. Mozaikowa budowa
genu vaca.
elżbiEta k. Jagusztyn-krynicKa i współaut.
312
fragmentu genomu nabytego w drodze ho- Map kinase kinase/extracellular signal regu-
ryzontalnego transferu. oprócz genu caga, lated protein kinase). Jego rozregulowanie,
zlokalizowane są tam również inne geny w wyniku działania białka Caga, prowadzi do
związane z patogennością H. pylori, głów- nieprawidłowej proliferacji komórek, zmiany
nie budujące aparat systemu sekrecji typu ich kształtu (wydłużanie, tzw. fenotyp kolibra
IV  tFSS (ang. type four secretion system).  ang. hummingbird) i ruchliwości (fenotyp
Większość szczepów H. pylori, wywołujących rozproszony  ang. scattered). ten sam szlak
poważne objawy chorobowe u ludzi, zawiera przekaz
nictwa sygnału zapoczątkowywany
w swoim genomie wyspę patogenności. Za jest tworzeniem kompleksu białkowego po-
pośrednictwem systemu tFSS, białko Caga między połączonym z błoną ufosforylowa-
jest transportowane z komórki bakteryjnej nym Caga a proteiną grb2 (ang. growth fac-
do komórki eukariotycznej. Do zajścia pro- tor receptor bound 2) (MiMuro i współaut.
cesu transportu Caga niezbędna jest aktyw- 2002). Intensywność i rodzaj obserwowa-
ność 18 z 27 genów paI, podczas gdy 14 nych zmian morfologicznych warunkowana
z nich bierze udział w stymulacji wytwarza- jest nie tylko allelem genu caga, ale także
nia IL-8 przez komórki eukariotyczne (Fi- genotypem komórki (typ zastosowanej linii
schEr i współaut. 2001). Caga jest białkiem komórkowej). Caga indukuje także procesy
wielofunkcyjnym, modulującym wiele ście- przekazywania sygnału poprzez oddziaływa-
żek sygnalizacyjnych. niektóre indukowane nie z innymi białkami: fosfolipazą Cą (pLC-ą)
efekty sÄ… skutkiem stymulacji/zahamowania oraz cytoplazmatycznÄ… domenÄ… receptora c-
kilku szlaków transdukcji sygnału. na tere- -Met. ufosforylowane białko Caga, w sposób
nie komórki docelowej tyrozyna motywu/ów bezpośredni lub pośredni (oddziaływując
epIYa Caga ulega fosforylacji przez kinazę z kinazą Csk), blokuje aktywność kinazy Src,
Src. gen caga, podobnie jak vaca, charak- kontrolując ten sposób poziom własnej fos-
teryzuje siÄ™ silnym polimorfizmem. Dotyczy foryzacji i utrzymujÄ…c indukowane przemia-
on głównie liczby i sekwencji flankujących ny na odpowiednim poziomie, co prawdo-
motywy fosforylacji zlokalizowanych w do- podobnie ułatwia ustanowienie długotrwałej
menie karboksylowej Caga (higashi i współ- infekcji (sElbach i współaut. 2003, tsutsuMi
aut. 2002). Szczepy izolowane od pacjentów i współaut. 2003). W komórce obecnych jest
z uSa, zachodniej europy oraz australi (tzw. wiele substratów kinazy Src, tak więc zaha-
typ zachodni; Western type), zawierające mowanie jej aktywności wywołuje dodatko-
inny układ motywów fosforylacji niż szcze- we przemiany, np. obniżenie poziomu fosfo-
py typu wschodnio azjatyckiego (east-asian ryzacji białek powiązanych z cytoszkieletem,
type), infekujące mieszkańców Chin, korei takich jak np. kortraktyna czy ezryna. głów-
i Japonii, indukują znacznie niższy poziom ne szlaki przemian indukowane aktywnością
stanu zapalnego (azuMa i współaut. 2004). Caga ilustruje rycina 3.
po infekcji spolaryzowanej linii komórkowej Infekcja H. pylori indukuje także inne
MDCk przez H. pylori, Caga odnajdywane szlaki przekaz
nictwa sygnału w sposób za-
jest z dwoma proteinami gospodarza JaM leżny od tFSS, ale nie wymagający aktyw-
(ang. junctional adhesion molecule) i Zo-1 ności białka Caga. po infekcji, do miejsca
(ang. tight junction scaffollding protein). to przylegania patogenu rekrutowane są małe
oddziaływanie, niezależne od procesu fosfo- białka g  gtpazy (Cdc42 oraz rac1), któ-
rylacj, powoduje, że komórki nabłonkowe rych aktywacja stymuluje p21 i doprowadza
przestają ściśle do siebie przylegać i zmienia do zmian cytoszkieletu (churin i współaut.
się ich morfologia (aMiEva i współaut. 2003), 2001). także uruchomienie systemów prze-
co umożliwia patogenowi oddziaływanie z in- kaz
nictwa sygnału indukuje aktywację czyn-
nymi receptorami zlokalizowanymi na przy- nika transkrypcyjnego nF-Ä…B, co w konse-
podstawnej powierzchni komórek nabłonko- kwencji prowadzi do produkcji interleukiny
wych (wallasch i współaut. 2002). ufosfo- 8 (IL-8) i przebiega w sposób niezależny od
rylowana proteina Caga reaguje z wieloma Caga (viala i współaut. 2004).
białkami. Jednym z dokładniej poznanych W ostatnim roku, poza pracami szcze-
szlaków jest ścieżka zapoczątkowywana od- gółowymi, ukazało się kilka prac przeglądo-
działywaniem z domeną SH2 (ang. src-homo- wych opisujących zmiany w fizjologii komó-
logy domain 2) tyrozynowej fosfatazy SHp-2, rek eukariotycznych wywoływanych infekcją
co doprowadza do zmiany konformacji SHp-2 H. pylori (blasEr i athErton 2004, bourzac
i skutkuje stymulacjÄ… szlaku przekaz
nictwa i guillEMin 2005, nauMann 2005).
sygnału Map/Mek/erk (ang. Map kinase/
Helicobacter pylori  patogen roku 2005
313
ryc. 3. główne szlaki przemian indukowane aktywnością białka Caga.
karCYnogeneZa
Chroniczne infekcje bakteryjne, powią- apoptozy i regulacji cyklu komórkowego.
zane z indukcją stanu zapalnego oraz uszka- tylko szczepy niosące pełną paI zdolne są
dzaniem komórek gospodarza, niewątpliwie do stymulowania kaskady sygnałowej, skutku-
są czynnikiem ryzyka rozwoju chorób no- jącej aktywacją nFąB, choć mechanizm tego
wotworowych. Infekcja Helicobacter dopro- zjawiska pozostaje nie w pełni wyjaśniony.
wadza do zachwiania homeostazy komórek udokumentowano, że w przeciwieństwie
nabłonkowych, równowagi pomiędzy proce- do innych enteropatogenów, Helicobacter
sami apoptozy a proliferacji. W większości nie stymuluje ścieżek sygnalizacyjnych zwią-
analizowanych przypadków, eradykacja pa- zanych z receptorami tLr5, tLr9 i tLr4
togenu doprowadzała do obniżenia poziomu (ang. toll-like receptors), ale produkty roz-
proliferacji komórek. Choć badania epidemio- padu peptydoglikanu tego mikroorganizmu
logiczne bezsprzecznie udokumentowały, jak generowane przez transglikozylazę, będą-
wspomniano wyżej, że ludzie zainfekowani ce cząsteczką efektorową tFSS, stymulują
szczepami H. pylori, produkującymi aktywną wewnątrzkomórkowe receptory nod (ang.
toksynÄ™ Vaca oraz posiadajÄ…cymi wyspÄ™ pa- nucleotide-binding oligomerization domain
togenności Caga, obarczeni są wyższym ry- protein), wywołując aktywację czynników
zykiem rozwoju chorób nowotworowych niż transkrypcyjnych. (viala i współaut. 2004).
ludzie zakażeni szczepami nie posiadającymi Mechanizm indukcji stanu zapalnego przez
tych czynników wirulencji, to molekularny szczepy Helicobacter caga- przebiega poprzez
mechanizm tych zjawisk pozostaje nadal nie inne szlaki sygnalizacyjne (blasEr i athErton
w pełni wyjaśniony. profil ekspresji genów 2004, nauMann i crabtrEE 2004).
komórek nabłonkowych żołądka, po kontak- W eksperymentach in vitro, H. pylori, ho-
cie ze szczepami caga+ paI lub caga-, ana- dowany w obecności komórek eukariotycz-
lizowany przy zastosowaniu cDna mikro- nych, wykazuje aktywność zarówno pro-, jak
paneli, wykazuje znaczące różnice. Dotyczą i antyapoptyczną, wpływając na poziom syn-
one głównie genów związanych z procesami tezy różnych białek rodziny Bcl-2 (shibayaMa
elżbiEta k. Jagusztyn-krynicKa i współaut.
314
i współaut. 2001, zhang i współaut. 2004). wania chorób nowotworowych, będących
Badania na modelach zwierzęcych sugerują, konsekwencją infekcji H. pylori. Można jed-
że końcowy efekt infekcji H. pylori jest pro- nak zauważyć, że potencjał wpływu patoge-
-proliferacyjny i proapoptyczny. pro-prolife- nu na procesy komórkowe jest niewyobra-
racyjne sygnały, stymulowane miedzy innymi żalny. Dodatkowo, niedawno udowodniono,
aktywnością Caga (omówione w poprzednim że polimorfizm ludzkich genów kodujących
fragmencie tekstu), podwyższają tempo po- IL-1 odgrywa decydującą rolę w rozwoju
działu komórek, zwiększając szanse nagroma- choroby nowotworowej żołądka. Jak wspo-
dzania mutacji, podczas gdy sygnały proapop- mniano, H. pylori kolonizuje śluzówkę żo-
tyczne wywierają efekt ochronny, prowadząc łądka, głównie jego część przedodz
wiernikÄ…,
do usuwania uszkodzonych komórek. Jednak wywołując silny stan zapalny. kolonizacja
na indukowaną przez bakterie apoptozę, or- korpusu żołądka doprowadza do rozwoju hy-
ganizm gospodarza odpowiada wzmożoną pochlorochydii i stanów atrofii, które uzna-
proliferacją komórek. H. pylori, po adhezji wane są za stan przednowotworowy. niektó-
do powierzchni komórki, może indukować rzy ludzie, nosiciele konkretnych alleli IL-1,
apoptozę bezpośrednio (oddziaływanie białek są szczególnie podatni na tego typu zmiany.
bakteryjnych z czynnikami komórkowymi) podczas infekcji H. pylori dochodzi u nich
lub pośrednio, poprzez indukcję wzmożone- do podwyższenia poziomu IL-1ą w śluzów-
go uwalniania cytokin stanu zapalnego oraz ce żołądka, co przyczynia się do częściowej
podwyższanie poziomu syntazy no. kwestią eradykacji patogenu, choć jednocześnie wy-
sporną pozostaje, który z produkowanych stępuje obniżenie zawartości kwasu solnego
przez bakterie czynników odgrywa kluczową w żołądku, ponieważ interleukina 1 jest sil-
rolę w apoptozie. Jednym z nich jest toksyna nym inhibitorem jego produkcji. obniżenie
Vaca warunkująca uwalnianie cytochromu poziomu kwasu ułatwia mikrorganizmowi
c z mitochondriów (galMichE i współaut. zmianę miejsca  zamieszkania i kolonizację
2000, KucK i współaut. 2001). korpusu żołądka. na tym etapie zakażenia
Dodatkowo, H. pylori aktywuje geny po- ma miejsce kumulacja toksyn bakteryjnych
wiązane z karcynogenezą, między innymi oraz produktów reakcji zapalnej uszkadzają-
geny kodujące białko p53 (ang. tumor-sup- cych śluzówkę. Zaindukowana infekcją H. py-
presed protein), białko p52 (ang. cell-cycle lori hypochlorochydia, dodatkowo, znacząco
inhibitor), cyklooksygenazę 2 (CoX2), kina- obniża poziom witaminy C, związku neutra-
zę Jnk, fosfolipazę a oraz białko regulujące lizującego wolne rodniki tlenowe uwalniane
cykl komórkowy cyklinę D1 (lax i thoMas przez neutrofile. ponadto, obniżenie stężenia
2002, nauMann i crabtrEE 2004). nade- jonów wodorowych umożliwia kolonizację,
kspresja cykliny D1 jest uznawana za czyn- tej normalnie niedostępnej dla patogenów,
nik wpływający na rozwój nowotworów niszy ekologicznej przez inne drobnoustroje.
niektórych organów, a nadekspresja białka Hipotezę tę potwierdzają badania epidemio-
CoX2, indukująca proliferację komórek oraz logiczne; stan zapalny korpusu żołądka przy
proces angiogenezy, przy jednoczesnej su- obniżonym poziomie wytwarzania HCl do-
presji procesów apoptozy, sprzyja rozwojo- prowadza do rozwoju choroby nowotworo-
wi choroby nowotworowej. alternatywnie, wej, podczas gdy u pacjentów ze skolonizo-
indukcja produkcji przeciwciał, skierowa- waną częścią przedodz
wiernikowÄ… dochodzi
nych przeciwko niektórym wielocukrom na raczej do rozwoju choroby wrzodowej. poli-
powierzchni komórek śluzówki (efekt mi- morfizm genu Il-1, powodujący podwyższo-
mikry molekularnej) i niszczących komórki ną produkcje tej interleukiny wraz z infekcją
kubkowe nabłonka żołądka, może przyczy- H. pylori, jest więc czynnikiem indukującym
niać się do hyperproliferacji komórek ma- kaskadę zachodzących przez lata reakcji, któ-
cierzystych. Jak widać, nie ma przejrzystego rych konsekwencją może być choroba no-
schematu tłumaczącego mechanizm powsta- wotworowa (El-oMar i współaut. 2000).
DIagnoStYka
W diagnostyce zakażeń Helicobacter ruty- ce pobrania fragmentów tkanki nabłonkowej
nowo stosowane są różnorodne testy, zarów- żołądka od pacjenta (hardin i wright 2002,
no inwazyjne, połączone z badaniem endo- rautElin i MEgraud 2003). Badania histopa-
skopowym, jak i nieinwazyjne, niewymagają- tologiczne wycinków błony śluzowej pozwa-
Helicobacter pylori  patogen roku 2005
315
lają na ocenę zmian tkanki nabłonkowej oraz oraz tzw. test oddechowy, pozwalający na
wykazanie, przy zastosowaniu odpowiednich wykrycie mocznika w wydychanym przez
barwień, obecności komórek H. pylori. Wy- pacjenta powietrzu. rutynowo stosowane są
stępowanie H. pylori w materiale z biopsji różnorodne serologiczne testy diagnostyczne,
błony śluzowej podlega weryfikacji, zarówno głównie testy eLISa wykrywające specyficzne
klasycznymi metodami mikrobiologicznymi przeciwciała klasy Igg, z zastosowaniem róż-
i biochemicznymi, jak i metodami biologii norodnych antygenów opłaszczających (so-
molekularnej. pierwsza z nich, to hodowla nikaty komórek H. pylori, oczyszczone frak-
bakterii na odpowiednich podłożach i oce- cje białek lub oczyszczone pojedyncze anty-
na ich fenotypu, zdolności do wytwarzania geny, takie jak ureaza czy toksyna). Czułość
ureazy, katalazy i oksydazy. Hodowla mikro- testu zależy od stosowanego w badaniach
organizmu pozwala również na ocenę opor- antygenu. testy serologiczne, stosunkowo
ności szczepu na stosowane w terapii anty- tanie i proste w wykonaniu, znalazły zasto-
biotyki. Coraz częściej do wykrywania pato- sowanie w badaniach epidemiologicznych,
genu w materiale pobranym od pacjentów gdy zachodzi potrzeba analizy dużej liczby
stosowane są metody biologii molekularnej; prób. W ostatnich latach, korzystając z faktu
testy pCr z użyciem specyficznych starte- określenia sekwencji nukleotydowej genomu
rów. opracowano także specyficzne startery H. pylori, prowadzona jest intensywna analiza
do reakcji pCr, pozwalające ustalić oporność immunoproteomu mikroorganizmu. W tych
drobnoustroju na antybiotyki. klasyczna me- badaniach, białka rozdzielone metodą dwu-
toda pCr, w laboratoriach wyposażonych kierunkowej elektroforezy poddawane są re-
w odpowiedni sprzęt, jest zastępowana zde- akcji z surowicami pobranymi od pacjentów
cydowanie czulszym testem rt-pCr (ang. re- z różnymi objawami chorobowymi. ekspery-
al-time pCr), umożliwiającym dokładną oce- menty mają na celu identyfikację antygenów
nę gęstości zakażenia. rt-pCr znajdzie też użytecznych w diagnostyce do określenia ry-
prawdopodobnie zastosowanie do monitoro- zyka rozwoju konkretnych objawów choro-
wania skuteczności terapii (MiKuła i współ- bowych (haas i współaut. 2002, utt i współ-
aut. 2003). aut. 2002).
Z metod nieinwazyjnych w diagnostyce
najczęściej stosowane są testy serologiczne
terapIa  kogo I Jak LeCZYĆ Z ZakaŻenIa H. pylorI
Lekarze wciąż nie są zgodni w przypad-  choroba wrzodowa żołądka lub dwunastni-
ku których chorób współistniejących z zaka- cy w wywiadzie;
żeniem H. pylori należy zastosować leczenie  przebyta operacja z powodu choroby wrzo-
antybakteryjne. przeciwko leczeniu wszyst- dowej;
kich osób zainfekowanych H. pylori prze-  zapalenie żołądka;
mawiają nie tylko względy ekonomiczne  zmiany przedrakowe (zapalenie zanikowe,
(wysoki koszt terapii), ale także medyczne. metaplazja, dysplazja);
W ostatnich latach wykazano prawdopodob-  resekcja żołądka z powodu wczesnego
ny związek pomiędzy zakażeniem H. pylori raka;
a chorobą refluksową żołądkowo-przełykową.  rak żołądka w rodzinie;
W Stanach Zjednoczonych, gdzie częstość za-  polipy gruczolakowate i hiperplastyczne
każeń H. pylori znacznie spadła (wraz z nią żołądka;
częstość występowania wrzodów i raka żo-  MaLt lymphoma żołądka;
Å‚Ä…dka), zaobserwowano wzrost zachorowaÅ„  choroba Ménétriera;
na choroby przełyku, w tym chorobę nowo-  dyspepsja czynnościowa (przy braku po-
tworowÄ…. prawy lub nawrocie po leczeniu standar-
W polsce w 2004 r. lekarze i bakteriolo- dowym);
dzy, wchodzący w skład grupy roboczej pol-  przewlekłe leczenie niesterydowymi leka-
skiego towarzystwa gastroenterologicznego, mi przeciwzapalnymi (nLpZ);
zaproponowali następujący wykaz wskazań  na życzenie pacjenta.
do leczenia zakażeń H. pylori (dziEniszEwsKi pomimo około dziesięcioletniego doświad-
i współaut. 2004): czenia w leczeniu zakażeń H. pylori lekarze
 wrzód dwunastnicy lub żołądka; wciąż poszukują najskuteczniejszego sposobu
elżbiEta k. Jagusztyn-krynicKa i współaut.
316
leczenia. po zastosowaniu nawet najbardziej W polsce najczęściej stosuje się następu-
skutecznych schematów terapeutycznych, aż jące kombinacje leków: ppI, amoksycylina
do 20% pacjentów pozostaje niewyleczona i klarytromycyna; ppI, klarytromycyna i me-
(gisbErt i PaJarEs 2005). przyczynÄ… jest m.in. tronidazol; ppI, amoksycylina i metronidazol.
wzrastająca częstość występowania oporno- W przypadku niepowodzenia zaleca się zwy-
ści szczepów H. pylori na wykorzystywane kle terapię czteroskładnikową: ppI, cytrynian
antybiotyki. najczęściej stosowana jest tzw. bizmutu, tertracyklina, metronidazol (gisbErt
terapia potrójna, w której skład wchodzą: lek i PaJarEs 2005). przedstawione schematy le-
zmniejszający wydzielanie żołądkowe  sole czenia, oprócz wysokich kosztów, mają jesz-
bizmutu (cytrynian bizmutu) lub inhibitor cze jedną wadę: są uciążliwe dla pacjentów.
pompy protonowej (ppI) (omeprazol, lanso- od 15 do 30% chorych skarży się na wystę-
prazol lub pantoprazol) oraz dwa antybiotyki powanie objawów niepożądanych. Są to za-
(amoksycylina, klarytromycyna, metronidazol burzenia smaku, nudności, wymioty, bóle
lub tynidazol). Dobór antybiotyków zależy brzuch, biegunka. ponadto, niektóre ze skład-
od występowania tzw. pierwotnej oporno- ników (metronidazol) wchodzą w interakcje
ści szczepów H. pylori, która może się róż- z alkoholem. konieczność stosowania rów-
nić w poszczególnych krajach. Leczenia trwa nocześnie kilku leków jest również dla wielu
zwykle 7 dni. ludzi kłopotliwa.
proFILaktYka
Fakt, że H. pylori jest drugim, w skali glo- tywacja limfocytów t, zarówno klasy th1 jak
balnej, co do częstości występowania, ludz- i th2. analiza poziomu wytwarzanych cyto-
kim patogenem, a infekcja często skutkuje kin wskazuje na przewazajacą indukcję drogi
poważnymi objawami chorobowymi inspiro- th1, co jest nietypowe dla zewnątrzkomór-
wał wiele grup badawczych do poszukiwania kowego, wytwarzającego toksynę patogenu,
skutecznych szczepionek anty-Helicobacter, jakim jest H. pylori. Większość, stosowanych
zarówno profilaktycznych (dla osób nie za- jak dotąd, preparatów immunizacyjnych in-
każonych), jak i terapeutycznych (dla osób dukowała odpowiedz
immunologicznÄ… spola-
już zainfekowanych). Choć prowadzone, we ryzowaną w kierunku odpowiedzi th2, skut-
wczesnych latach 90. XX wieku, ekspery- kujÄ…cÄ… produkcjÄ… cytokin, np. IL-10, hamujÄ…-
menty, głównie na modelu mysim, wykazały cych odpowiedz
typu th1. także dwa naj-
ochronny efekt kilku prototypów szczepio- częściej stosowane adiuwanty (różne wersje
nek (lizaty komórek mikroorganizmu lub róż- toksyn Lt i Ct oraz sole aluminium) wzmac-
ne antygeny bakterii aplikowane razem z tok- niajÄ… odpowiedz
typu th2 (Prinz i współaut.
synami Lt lub Ct, jako adiuwantem), więk- 2003, blasEr i athErton 2004).
szość z nich użyta do immunizacji ludzi nie Duża liczba białek Helicobacter, przeważ-
dała pozytywnego efektu. Dodatkowo, efekt nie białek zewnątrzkomórkowych będących
działania prototypów szczepionek był uzależ- czynnikami wirulencji, przebadana została
niony od faktu czy poddawane immunizacji pod kątem ich skuteczności w profilaktyce
zwierzęta lub ludzie byli już zainfekowani H. anty-Helicobacter. W preparatach immuni-
pylori czy też nie. nadal wiele problemów zacyjnych stosowano: ureazę lub jej podjed-
dotyczÄ…cych skutecznej i bezpiecznej immu- nostki, Vaca, Caga, nap oraz kilka innych
nizacji anty-Helicobacter wymaga wyjaśnie- białek zewnątrzkomórkowych biorących
nia. główne z nich to: wybór właściwego udział w procesach adhezji czy interakcji
antygenu lub kombinacji antygenów, wybór z komórkami gospodarza np. Baba (dEl giu-
drogi i sposobu podania antygenu oraz spo- dicE i współaut. 2001, MichEtti i svEnnEr-
sobu zaindukowania właściwej, czyli skutecz- holM 2003). podawane one były zarówno
nej odpowiedzi immunologicznej. Induko- pojedynczo, jak i w różnych kombinacjach
wana naturalnÄ… infekcjÄ…, nabyta odpowiedz
głównie drogą doustną. ponieważ oczysz-
immunologiczna jest nieskuteczna i musi być czone preparaty białkowe charakteryzują się
odpowiednio wzmocniona przez stymulację niską immunogennością, w większości wy-
wrodzonych mechanizmów obronnych. pod- padków stosowano różne adiuwanty, głów-
czas infekcji dochodzi do indukcji zarówno nie wspomniane wyżej pochodne toksyn Lt
odpowiedzi humoralnej (wytwarzanie specy- lub Ct. Badania, dotyczÄ…ce typu odpowiedzi
ficznych przeciwciał), jak i komórkowej; ak- immunologicznej indukowanej naturalną in-
Helicobacter pylori  patogen roku 2005
317
fekcjÄ…, sugerujÄ… zastosowanie jako adiuwantu jak na razie znajdujÄ…ce siÄ™ w poczÄ…tkowej fa-
Cpg oDn (sztucznie syntetyzowanych oligo- zie badań, strategie immunizacji anty-Helico-
nukleotydów z motywem Cpg). ten preparat bacter to: konstrukcje transgenicznych roślin
poprzez oddziaływanie z receptorami tLr9 wytwarzających białka Helicobacter, zastoso-
stymuluje odpowiedz
immunologiczną klasy wanie  duchów drobnoustrojów (osłony ko-
th1, co powinno wzmocnić skuteczność te- mórek bakteryjnych) czy immunizacja przy
stowanych preparatów. obiecujące wyniki użyciu czystego Dna (todoroKi i współaut.
wstępnych eksperymentów otrzymano ostat- 2000, Prinz i haFsi 2003, dzwonEK i współ-
nio, przy uodparnianiu mieszaniną trzech an- aut. 2004, liu i współaut. 2005, xu i współ-
tygenów (Caga, Vaca i nap), aplikowanych aut. 2005, zhang i współaut. 2005). poznanie
drogą pozajelitową (ruggiEro i współaut. pełnego zapisu genetycznego dwu szczepów
2003). Helicobacter umożliwiło poszukiwania no-
Jako nośniki genów Helicobacter (gluure- wych kandydatów do konstrukcji szczepio-
azy) testowane są też atenuowane szczepy nek na drodze globalnej analizy transkryp-
Salmonella. W niektórych przypadkach (H. tomu lub proteomu mikroorganizmu (bJor-
pylori  negatywni ludzie) udokumentowano KholM i salaMa 2003, walducK i współaut.
indukcjÄ™ odpowiedzi immunologicznej. Inne, 2004).
HelIcoBacter pylorI  noBeL prIZe 2005
S u m m a r y
teria may remain in the stomach for the rest of the
the nobel prize in physiology or Medicine for
person s life. H. pylori has been identified as the
2005 has been awarded jointly to Barry J. Marshall
and J. robin Warren for their discovery of  the bac- causative agent of chronic inflammation, chronic
gastritis and peptic ulceration and is believed to be
terium Helicobacter pylori and its role in gastritis
a risk factor for the development of mucosa-associat-
and peptic ulcer disease . this year s nobel Winners
ed lymphoid tissue lymphoma and adenocarcinoma
made the remarkable and unexpected discovery that
inflammation in the stomach (gastritis) as well as ul- of the stomach. the World Health organization has
assigned H. pylori as class I carcinogens. although
ceration of the stomach or duodenum (peptic ulcer
more than 50% of the human population is infected
disease) is the result of an infection of the stomach
with H. pylori only a subset develops the disease.
caused by the bacterium Helicobacter pylori. thanks
the nature and severity of the disease depend on
to the pioneering discovery by Marshall and Warren,
peptic ulcer disease are no longer a chronic, fre- host characteristics, bacterial genotype and environ-
mental factors.
quently disabling condition, but a disease that can
the focus of this minireview is on three major
be cured by a short regimen of antibiotics and acid
virulence factors of Helicobacter pylori: vacuolat-
secretion inhibitors. the discovery of Helicobacter
ing cytotoxin Vaca, Caga  an effector molecule of
pylori has also led to increased understanding of the
the type four secretion system and urease. Vaca and
connection between chronic infection, inflammation
Caga have also immunomodulatory activities that
and cancer.
enable H. pylori to establish a chronic infection.
Helicobacter pylori, a gramnegative spiral-shaped
the molecular basis by which H. pylori triggers cell
bacterium, member of Ä…-proteobacteria, colonizes
the gastric mucosa of humans. It is now recog- signaling cascades and promotes inflammation and
epithelial cell proliferation is described as well. this
nized that H. pylori infects about half of the world s
minireview also highlights recent developments in
population (87% of polish population). Infection is
the field of H. pylori diagnosis and vaccine con-
typically contracted in early childhood, frequently
by transmission from mother to child, and the bac- struction.
LIteratura
aMiEva M r., vogElMann r., covacci a., toMPKins l. bJorKholM b., salaMa n. r., 2003. Genomics of Heli-
s., nElson w. J., FalKow s., 2003. Disruption of cobacter. Helicobacter 8, 1 7.
the epithelial apical-junctional complex by Heli- BlasEr M. J., athErton J. C., 2004. Helicobacter py-
cobacter pylori caga. Science 300, 1430 1434. lori persistence: Biology and disease. J. Clin. In-
azuMa t., yaMazaKi s., yaMaKawa a., ohtani M., Mu- vest. 113, 321 333.
raMatsu a., suto h., ito y., doJo M., yaMazaKi bourzac K. M., guillEMin k., 2005. Helicobacter py-
y., KuriyaMa M., KEida y., higashi h., hataKEy- lori-host cell interactions mediated by type iv se-
aMa M., 2004. association between diversity in cretion. Cell Microbiol. 7, 911 919.
the src homology 2 domain--containing tyrosine churin y., Kardalinou E., MEyEr t. F., nauMann M.,
phosphatase binding site of Helicobacter pylori 2001. pathogenicity island-dependent activation
caga protein and gastric atrophy and cancer. J. of rho gtpases rac1 and cdc42 in Helicobacter
Infect. Dis. 189, 820 827. pylori infection. Mol. Microbiol. 40, 815 823.
elżbiEta k. Jagusztyn-krynicKa i współaut.
318
dEl giudicE g., covacci a., tElFord J. l., MontEcuc- lax a. J., thoMas w., 2002. How bacteria could
co c., raPPuoli r., 2001. the design of vaccines cause cancer: one step at a time. trends Micro-
against Helicobacter pylori and their develop- biol. 10, 293 299
ment. ann. rev. Immunol. 19, 523 563. liu x. F., hu J. l., quan q. z., sun z. q., wang y.
dziEniszEwsKi J., Jarosz M., gruPa robocza Ptg, J., 2005. Systemic immune responses to oral ad-
2004. postępowanie w zakażeniu Helicobacter ministration of recombinant attenuated Salmo-
pylori (rok 2004). Wytyczne opracowane przez nella typhimurium expressing Helicobacter py-
grupÄ™ roboczÄ… polskiego towarzystwa genetycz- lori urease in mice. World J. gastroenterol. 11,
nego. gastroenterol. pol. 11, 41 48. 2154 2156.
dzwonEK a., MiKula M., woszczynsKi M., hEnnig E., Mai u. E., PErEz PErEz g. i., allEn J. b., wahl s. M.,
ostrowsKi J., 2004. protective effect of vaccina- blasEr M. J., sMith P. D., 1992. Surface proteins
tion with DNa of the H. pylori genomic library from Helicobacter pylori exhibit chemotactic ac-
in experimentally infected mice. Cell Mol. Biol. tivity for human leukocytes and are present in
Lett. 9, 483 495. gastric mucosa. J. exp. Med. 175, 517 525.
El-oMar E., carrington M., chow w., Mccoll K., MichEtti P., svEnnErholM a. M., 2003. Helicobacter
brEaM J., young h., hErrEra J., lissowsKa J., pylori  inflammation, immunity and vaccines.
yuan c., rothMan n., lanyon g., Martin M., Helicobacter 8, 31 35.
FrauMEni J. J., rabKin C., 2000. Interleukin-1 MiKuła M., dzwonEK a., Jagusztyn-krynicKa E. k.,
polymorphisms associated with increased risk ostrowsKi J., 2003. Quantitative detection for
of gastric cancer. nature 404, 398 402. low levels of Helicobacter pylori infection in
FischEr w., Puls J., buhrdorF r., gEbErt b., odEnb- experimentally infected mice by real-time pcr.
rEit s., haas r., 2001. Systematic mutagenesis of J. Microbiol. Methods. 55, 351 359.
the Helicobacter pylori cag pathogenicity island: MiMuro h., suzuKi t., tanaKa J., asahi M., haas r.,
essential genes for caga translocation in host sasaKawa c., 2002. Grb2 is a key mediator of
cells and induction if interleukin-8. Mol. Micro- Helicobacter pylori caga protein activities. Mol.
biol. 42, 1337 1348. Cell 10, 745 755.
Forsyth M. h., athErton J. c., blasEr M. J., covEr nauMann M., 2005. pathogenicity island-dependent
t. L., 1998. Heterogeneity in levels of vacuolat- effects of Helicobacter pylori on intracellular sig-
ing cytotoxin gene (vaca) transcription among nal transduction in epithelial cells. Int. J. Med.
Helicobacter pylori strains. Infect. Immun. 66, Microbiol. 295, 335 341.
3088 3094. nauMann M., crabtrEE J. e., 2004. Helicobacter py-
galMichE a., rassow J., doyE a., cagnol s., chaM- lori-induced epithelial cell signalling in gastric
bard J. c., contaMin s., dE thillot v., Just i. carcinogenesis. trends Microbiol.12, 29 36.
r. v., solcia E., van obbErghEn E., boquEt p., Prinz c., haFsi n., 2003. Helicobacter pylori viru-
2000. the n-terminal 34 kDa fragment of He- lence factors and the host immune response:
licobacter pylori vacuolating cytotoxin targets Implications for therapeutic vaccination. trends
mitochondria and induces cytochrome c release. Microbiol. 11, 134 138
eMBo J. 19, 6361 6370. radosz-koMoniEwsKa h., bEK t., JozwiaK J., Mar-
gisbErt J. P., PaJarEs J. M., 2005. Helicobacter pylori tirosian g., 2005. pathogenicity of Helicobacter
 rescue therapy after failure of two eradication pylori infection. Clin. Microbiol. Infect. 11, 602-
treatments. Helicobacter 10, 363 372. 610
haas g., Karaali g., EbErMayEr K., MEtzgEr w. g., rautElin h. l. P., MEgraud F., 2003. Diagnosis of
laMEr s., ziMny-arndt u., diEschEr s., goEbEl u. Helicobacter pylori infection. Helicobacter 8, 13-
b., vogt K., roznowsKi a. b., wiEdEnMann b. J., 20.
MEyEr t. F., aEbischEr t., Jungblut P. r., 2002. rEyrat J. M., PElicic v., PaPini E., MontEcucco c.,
Immunoproteomics of Helicobacter pylori infec- raPPuoli r., tElFord J. l., 1999. towards deci-
tion and relation to gastric disease. proteomics phering the Helicobacter pylori cytotoxin. Mol.
2, 313 324. Microbiol. 34, 197 204.
hardin F. J., wright r. a., 2002. Helicobacter pylori: ricci v., galMichE a., doyE a., nEcchi v., solcia E.,
review and update. Hospital physician May, 2 boquEt P., 2000. High cell sensitivity to Helico-
3 3 1. bacter pylori Vaca toxin depends on a gpi-an-
higashi h., tsutsuMi r., FuJita a., yaMazaKi s., asaKa chored protein and is not blocked by inhibition
M., azuMa t., hataKEyaMa M., 2002. Biological of the clathrin-mediated pathway of endocytosis.
activity of the Helicobacter pylori virulence fac- Mol. Biol. Cell. 11, 3897 3909.
tor caga is determined by variation in the tyro- riEdEr g., FischEr w., haaS r., 2005. Interaction of
sine phosphorylation sites. proc. natl. acad. Sci. Helicobacter pylori with host cells: Function of
uSa 99, 14428 14433. secreted and translocated molecules. Curr. opin.
KavErMann h., burns b. P., angErMullEr K., odEnb- Microbiol. 8, 67 73.
rEit s., FischEr w., MElchErs K., haas r., 2003. ruggiEro P., PEPPoloni s., raPPuoli r., 2003. the
Dentification and characterization of Helico- quest for a vaccine against Helicobacter pylori:
bacter pylori genes essential for gastric coloni- How to move from mouse to man? Microbes In-
zation. J. exp. Med. 197, 813 822 fect. 5, 749 756
Kidd M., Modlin i. M., 1998. a century of Helico- schraw w., li y., Mcclain M. s., van dEr goot F.
bacter pylori: paradigms lost-paradigms re- g., covEr t. L., 2002. association of Helicobacter
gained. Digestion 59, 1 15 pylori vacuolating toxin (Vaca) with lipid rafts.
KucK d., KolMErEr b., iKing KonErt c., KraMMEr P. J. Biol. Chem. 277, 34642 34650
h., strEMMEl w., rudi J., 2001. Vacuolating cy- sElbach M., MoEsE s., hurwitz r., haucK c. r., MEyEr
totoxin of Helicobacter pylori induces apoptosis t. F., 2003. the Helicobacter pylori caga protein
in the human gastric epithelial cell line aGS. In- induces cortactin dephosphorylation and actin
fect. Immun. 69, 5080 5087. rearrangement by c-src inactivation. eMBo J.
lanzavEcchia s., bEllon P. l., luPEtti P., dallai r., 22, 515 528
raPPuoli r., tElFord J. l., 1998. three-dimen- shibayaMa K., doi y., shibata n., yagi t., nada t., ii-
sional reconstruction of metal replicas of the nuMa y., araKawa Y., 2001. apoptotic signaling
Helicobacter pylori vacuolating cytotoxin. J. pathway activated by Helicobacter pylori infec-
Struct. Biol. 121, 9 18. tion and increase of apoptosis-inducing activity
Helicobacter pylori  patogen roku 2005
319
under serum-starved conditions. Infect. Immun. sms of vaccine-induced protection against H. py-
69, 3181 3189. lori. FaSeB J. 18, 1955 1957.
sMoot d. t., MoblEy h. l. t., chiPPEndalE g. r., lEw- wallasch c., crabtrEE J. E., bEvEc d., robinson P.
ison J. F., rEsau J. h., 1990. Helicobacter pylori a., wagnEr h., ullrich a., 2002. Helicobacter
urease activity is toxic to human gastric epithe- pylori-stimulated egf receptor transactivation re-
lial cells. Infect. Immun. 58, 1992 1994. quires metalloprotease cleavage of HB-eGF. Bio-
suzuKi M., Miura s., suEMatsu M., suzuKi h., FuKu- chem. Biophys. res. Commun. 295, 695 701.
Mura d., KurosE i., suzuKi h., Kai a., Kudoh y., xu c., li z. s., du y. q., tu z. x., gong y. F., Jin J.,
ohashi M., tsuchiya M., 1992. Helicobacter pylo- wu h. y., 2005. construction of a recombinant
ri  associated ammonia production enhances attenuated Salmonella typhimurium DNa vac-
neutrophil-dependent gastric mucosal cell inju- cine carrying Helicobacter pylori hpaa. World J.
ry. am. J. physiol. 263, g719 g725. gastroenterol. 11, 114 117.
todoroKi i., watanabE K., Miyashita M., sEno K., yahiro K., niidoME t., hataKEyaMa t., aoyagi h.,
noMura t., yoKoyaMa y., tochiKubo K., itoh Kurazono h., Padilla P. i., wada a., hirayaMa
M., 2000. Suppressive effects of DNa vaccines t., 1997. Helicobacter pylori vacuolating cyto-
encoding heat shock protein on Helicobacter toxin binds to the 140-kda protein in human
pylori - induced gastritis in mice. Biochem. Bio- gastric cancer cell lines, aZ-521 and aGS. Bio-
phys. res. Commun. 277, 159 163. chem. Biophys. res. Commun. 238, 629 632.
torrEs v. J., iviE s. E., Mcclain M. S., 2005. Functio- yahiro K., niidoME t., KiMura M., hataKEyaMa t.,
nal properties of the p33 and p55 domains of aoyagi h., Kurazono h., iMagawa K., wada a.,
the Helicobacter pylori vacuolating cytotoxin. J. Moss J., hirayaMa t., 1999. activation of Heli-
Biol. Chem. 280, 21107 21114. cobacter pylori vaca toxin by alkaline or acid
tsutsuMi r., higashi h., higuchi M., oKada M., conditions increases its binding to a 250-kda re-
2003. attenuation of Helicobacter pylori caga ceptor protein-tyrosine phosphatase beta. J. Biol.
x shp-2 signaling by interaction between caga Chem. 274, 36693 36699.
and c-terminal src kinase. J. Biol. Chem. 278, yaMaoKa y., KodaMa t., Kita M., iManishi J., Kashi-
3664 3670. Ma K., grahaM d., 1998. relationship of vaca
utt M., nilsson i., lJungh a., wadstroM t., 2002. genotypes of Helicobacter pylori to caga status,
Identification of novel immunogenic proteins of cytotoxin production, and clinical outcome. He-
Helicobacter pylori by proteome technology. J. licobacter 3, 241 253.
Immunol. Meth. 259, 1 10. zhang h., Fang d. c., wang r. q., yang s. M., liu
viala J., chaPut c., bonEca i. g., cardona a., gi- h. F., 2004. effect of Helicobacter pylori infec-
rardin s. E., Moran a. P., athMan r., MEMEt s., tion on expression of bcl-2 family members in
huErrE M. r., coylE a. J., distEFano P. s., sanso- gastric adenocarcinoma. World J. gastroenterol.
nEtti P. J., labignE a., bErtin J., PhilPott d. J., 10, 227 230.
2004. Nod1 responds to peptidoglycan delivered zhang h., zhang x., liu M., zhang J., li y., 2005.
by the Helicobacter pylori cag pathogenicity is- expression and characterization of Helicobacter
land. nat. Immunol. 5, 1166 1174. pylori Hspa protein in transgenic tobacco plants.
walducK a., schMitt a., lucas b., aEbischEr t., 2004. Biotechnol. appl. Biochem. Sep 1.
transcription profiling analysis of the mechani-