E

lżbiEta

K

atarzyna

J

agusztyn

-K

rynicKa

*, r

Enata

g

odlEwsKa

*,

P

awEł

ł

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

Tom 54 2005
Numer 4 (269)
Strony 307–319

nagrodą nobla w roku 2005 z dziedzi-

ny fizjologii i medycyny zostali uhonorowa-

ni dwaj naukowcy z australii: robin Warren

i Barry Marshall, za odkrycie

Helicobacter py-

lori i wyjaśnienie jego roli w indukcji stanu

zapalnego błony śluzowej żołądka oraz cho-

roby wrzodowej. Wyniki zapoczątkowanych

przez nich eksperymentów udowodniły, że

choroby przewodu pokarmowego, uznawa-

ne za skutek niewłaściwej diety i stresu, są

chorobami zakaźnymi, podobnie jak np. dur

brzuszny czy czerwonka. Wykazanie powiąza-

nia pomiędzy infekcją bakteryjną a chorobą

wrzodową doprowadziło do zrewolucjonizo-

wania stosowanych terapii; zastąpienia tera-

pii objawowych (zaleczanie wrzodów żołąd-

ka) przez terapię przyczynową (terapia anty-

biotykowa doprowadzająca do eradykacji pa-

togenu

1

). Dodatkowo, odkrycie uhonorowa-

ne tegoroczną nagrodą nobla zainspirowało

badania naukowe mające na celu wyjaśnienie

przyczyn innych chronicznych stanów zapal-

nych, jak np. choroba Leśniowskiego-Croh-

na (przewlekły stan zapalny ścian przewodu

pokarmowego) czy miażdżyca naczyń krwio-

nośnych. Coraz więcej danych doświadczal-

nych wskazuje na powiązanie występowania

arteriosklerozy z chroniczną infekcją obliga-

toryjnym wewnątrzkomórkowym patogenem

chlamydia pneumoniae. aktualnie nie budzi

też zastrzeżeń twierdzenie, że chroniczne za-

każenia drobnoustrojami patogennymi, jak

np.

Salmonella enterica sv typhi czy niektó-

rymi chorobotwórczymi szczepami

e. coli,

są czynnikiem rozwoju chorób nowotworo-

wych.

robin Warren, urodził się w 1937 r.

w adelajdzie (południowa australia). po

ukończeniu uniwersytetu w adelajdzie

(1961), pracował jako patolog w szpitalu

królowej elżbiety w Woodville, w Instytucie

Medycyny i Weterynarii w adelajdzie, kró-

lewskim Szpitalu w Melbourne, a od 1968 r.

— w królewskim Szpitalu w perth. W latach

70. XX w. zaczyna interesować się spiralny-

mi bakteriami obecnymi w wycinkach błony

śluzowej żołądka pacjentów z objawami sta-

nu zapalnego.

Barry Marshall urodził się w 1951 r.

w kalgoorie (Zachodnia australia). W 1958 r.

rodzina B. Marshalla przeprowadziła się do

perth, gdzie ukończył on uniwersytet Zachod-

niej australii (1974), a następnie pracował

w królewskim Szpitalu w perth. W 1981 r.

B. Marshall rozpoczyna współpracę z r. War-

renem. prowadzone przez nich eksperymen-

ty doprowadzają do odkrycia, które po wielu

latach zostaje uhonorowane nagrodą nobla.

Dalsze zawodowe życie B. Marshalla poświę-

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.

308

e

lżbiEta

k. J

agusztyn

-k

rynicKa

i współaut.

go, że nieżyt żołądka, choroba wrzodowa

dwunastnicy i żołądka oraz choroba nowo-

tworowa żołądka są skutkiem infekcji

H.

pylori. ponad 10 lat, od 1986 r., B. Marshall

prowadzi badania na uniwersytecie Stanu

Wirginia w uSa. W 1997 r. wraca do austra-

lii, gdzie do dziś jest zatrudniony jako pro-

fesor na uniwersytecie Zachodniej austra-

lii w perth, jako gastroenterolog w szpitalu

w perth oraz kieruje laboratorium

H. pylori

w Centrum Medycznym królowej elżbiety II.

HIStorIa oDkrYCIa

HelIcoBacter pylorI

Historia odkrycia

Helicobacter sięga koń-

ca XIX w. W 1875 r. niemiecki bakteriolog

g. Botcher we współpracy z francuskim na-

ukowcem M. Letulle zademonstrowali obec-

ność spiralnych bakterii w śluzówce żołąd-

ka ssaków i sugerowali powiązanie choroby

wrzodowej z obecnością bakterii. W 1889 r.

Walery Jaworski, polski lekarz, profesor me-

dycyny uniwersytetu Jagiellońskiego, opisał

występowanie spiralnych bakterii w treści

żołądkowej uzyskanej od chorego człowieka.

Izolowane, spiralne mikroorganizmy nazwał

Vibrio rugula i również postulował, że in-

fekcje bakteryjne mogą odgrywać rolę w pa-

togenezie chorób żołądka. W 1893 r. włoski

lekarz g. Bizzozero wyizolował z żołądka psa

spiralne bakterie — prawdopodobnie był to

Helicobacter heilmanni. trzy lata później H.

Salomon udokumentował możliwość prze-

niesienia infekcji na inne gatunki ssaków.

próbkami śluzówki od psów udało mu się

zainfekować myszy, u których w kilka dni

po doustnym podaniu zakaźnego materiału

zaobserwowano silną kolonizację błony ślu-

zowej żołądka. W następnych latach jeszcze

kilkakrotnie pojawiały się doniesienia o od-

kryciu obecności bakterii w żołądkach ssa-

ków. W większości przypadków uznawano je

za przedstawicieli krętków. Spiralne mikro-

organizmy z ludzkiego żołądka wyizolowało

i wyhodowało, po raz pierwszy, in

vitro, na

sztucznych podłożach,

dwóch australijskich

lekarzy — robin Warren i Barry Marshall,

dopiero w 1982 r. r. Warren, w przebada-

nym w okresie trzech lat materiale (135 pró-

bek tkanek pobranych od osób chorych),

stwierdził wyraźną korelacje pomiędzy ob-

serwowanymi zmianami histopatologicznymi,

a występowaniem spiralnych bakterii. próba

otrzymania czystej kultury mikroorganizmów

zakończyła się powodzeniem, ponieważ au-

stralijczycy zaklasyfikowali izolowane bak-

terie do rodzaju

campylobacter, a nie jak

poprzednio sugerowano do krętków, i jako

pierwsi zastosowali odpowiednie warunki

hodowli (odpowiednie podłoże, mikroaero-

filne warunki oraz stosunkowo długi czas

hodowli — 6 dni). Dziesięć lat przed nimi, H.

W. Steer też wyizolował od pacjenta z obja-

wami stanu zapalnego żołądka spiralne bak-

terie i, jak można sadzić z opublikowanego

zdjęcia z mikroskopu elektronowego, był to

H. pylori, ale z pobranych prób udało mu

się w warunkach tlenowych wyhodować je-

dynie

pseudomonas aeruginosa. W 1985 r.

Barry Marshall, aby udowodnić, że wyizolo-

wane drobnoustroje są u ludzi czynnikiem

etiologicznym nieżytu żołądka, wypił zawie-

sinę bakterii, co po 14 dniach spowodowa-

ło u niego silny stan zapalny błony śluzowej

żołądka. objawy chorobowe ustąpiły po za-

stosowaniu odpowiedniej kuracji antybioty-

kowej (K

idd

i M

odlin

1998). tym samym

wykazał, że badane mikroorganizmy, począt-

kowo zaklasyfikowane do rodzaju

campylo-

bacter, spełniają tzw. postulaty kocha

2

i po-

winny być uznane za czynnik etiologiczny

chorób górnych odcinków przewodu pokar-

mowego. Dalsze analizy biochemiczne, gene-

tyczne oraz mikrobiologiczne, spowodowały

wyodrębnienie nowego rodzaju —

Helicobac-

ter, a bakterię izolowaną od ludzi nazwano

Helicobacter pylori. H. pylori charakteryzuje

się silnym tropizmem gatunkowym, jest pato-

genem ludzkim. Do rodzaju

Helicobacter na-

leżą jeszcze inne gatunki izolowane z układu

pokarmowego zwierząt (np. psów, kotów,

fretek):

H. canis, H. felis, H. mustelae. Zaka-

żającym ludzi patogenem tego rodzaju jest

też

H. hepaticus, a infekcje tym mikroorgani-

zmem uznawane są za czynnik ryzyka rozwo-

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.

309

Helicobacter pylori — patogen roku 2005

Częstość występowania zakażenia

H. py-

lori związana jest z sytuacją ekonomiczną.

Dane epidemiologiczne wskazują, że oko-

ło 50% ludzkiej populacji jest zakażona tym

patogenem, ale odsetek w krajach rozwijają-

cych się jest znacznie wyższy (70–90%) niż

w krajach rozwiniętych (25–50%). W polsce

zakażonych jest 40–60 % ludzi (d

ziEniszEwsKi

i współaut. 2004). podatność na infekcję jest

większa u osób starszych, choć do zakażenia

dochodzi najczęściej we wczesnym dzieciń-

stwie, najprawdopodobniej drogą 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 infekcję, diety, warun-

ków życia) (ryc.1).

ureaZa

ureaza jest głównym czynnikiem warun-

kującym kolonizację błony śluzowej żołądka

przez

H. pylori. enzym, katalizujący reakcję

rozkładu mocznika do amoniaku i dwutlen-

ku węgla, wytwarzany jest przez wszystkie

opisane dotychczas szczepy i stanowi 6–10%

białek bakterii. nagromadzony amoniak, alka-

lizując środowisko, powoduje neutralizację

soku żołądkowego, co w konsekwencji po-

zwala komórkom

H. pylori bezpiecznie sfor-

sować warstwę śluzu i dotrzeć do nabłonka.

amoniak, powstający w reakcji hydrolizy

mocznika przez ureazę, indukuje, zarówno

bezpośrednio jak i pośrednio, powstawanie

uszkodzeń komórek tkanki nabłonkowej.

amoniak, w środowisku wodnym, dysocjuje

uwalniając jon amonowy i jony oH

–

, te dru-

gie mają toksyczny wpływ na komórki euka-

riotyczne (s

Moot

i współaut. 1990). aktyw-

ność ureazy może być także odpowiedzialna

za uszkodzenia nabłonka żołądka, poprzez

epIDeMIoLogIa I oBJaWY CHoroBoWe

ryc. 1. Zmiany chorobowe wywołane zakaże-
niem

Helicobacter pylori.

poDStaWoWe CZYnnIkI WIruLenCJI.

pomimo, że coraz więcej wiadomo na

temat czynników wirulencji

H. pylori i ich

oddziaływania z układem immunologicznym

człowieka, wciąż jesteśmy dalecy od pełnego

zrozumienia mechanizmów patogenności tej

bakterii. Do głównych czynników wirulencji

tego patogenu zalicza się obecnie: enzymy

ułatwiające kolonizację — ureazę, katalazę,

lipazy, fosfolipazy, proteazy; adhezyny; cy-

totoksynę wakuolizującą Vaca, białko Caga,

białka budujące aparat sekrecyjny typu IV

(transportujący m.in. Caga do komórek eu-

kariotycznych); białko aktywujące neutrofile

napa i wiele innych. przeprowadzone ostat-

nio eksperymenty (ang. signature tagged mu-

tagenesis, mutageneza StM) zidentyfikowały

47 genów

H. pylori, których produkty od-

grywają znaczącą rolę w procesie koloniza-

cji śluzówki żołądka (K

avErMann

i współaut.

2003).

ograniczone rozmiary niniejszego artyku-

łu uniemożliwiają szczegółowe opisanie roli

wszystkich wymienionych białek.

310

e

lżbiEta

k. J

agusztyn

-k

rynicKa

i współaut.

interakcje z układem immunologicznym go-

spodarza. kontakt komórek bakteryjnych

z komórkami układu immunologicznego

(np. z neutofilami) powoduje uruchomienie

tlenowych mechanizmów zabijania drobno-

ustrojów. Sugeruje się, że nadtlenek wodoru

utlenia jony chlorowe, które następnie re-

agują z amoniakiem, uwalnianym po hydro-

lizie mocznika przez ureazę, i powstaje sil-

nie cytotoksyczna monochloramina (s

uzuKi

i współaut. 1992). Monochloramina, wywiera

mutagenny efekt na Dna komórek eukario-

tycznych, tak więc może być istotnym czyn-

nikiem doprowadzającym do powstawania

nowotworów u osób z chroniczną infekcją

.

ponadto, sama ureaza może powodować ak-

tywację monocytów, uruchamianie odpo-

wiedzi przeciwzapalnej, której efektem jest

uszkodzenie nabłonka śluzówki żołądka (M

ai

i współaut. 1992).

W produkcję ureazy zaangażowanych

jest co najmniej siedem genów, skupionych

w dwóch obszarach genomu. geny:

ureaB

kodują dwie podjednostki enzymu, a

ure-

IeFGH — białka pomocnicze, konieczne do

wbudowywania jonów niklu do centrum

aktywnego i białko związane z transportem

mocznika (ureI). ureI funkcjonuje jako kanał

błony wewnętrznej, transportujący mocznik

do komórki, a jego aktywność stymulowana

jest spadkiem pH środowiska zewnętrznego.

kanał zostaje otwarty, gdy pH w otoczeniu

bakterii spada poniżej 6,5.

CYtotokSYna WakuoLIZuJąCa VaCa

gen kodujący białko Vaca jest obecny

w genomach wszystkich izolowanych szcze-

pów

H. pylori, choć około 50% szczepów

nie ma właściwości cytotoksycznych. udoku-

mentowano, że w szczepach tox

–

, które nie

indukują wakuolizacji w komórkach eukario-

tycznych transkrypcja genu

vaca zachodzi na

dużo niższym poziomie niż w szczepach fe-

notypowo tox

+

(F

orsyth

i współaut. 1998).

Białko Vaca, należące do klasy autotrans-

porterów (V typ sekrecji), ma oligomeryczną

budowę. natywna proteina składa się z sze-

ściu lub siedmiu podjednostek, a jej struk-

tura przypomina kształtem kwiat z sześcio-

ma lub siedmioma płatkami (l

anzavEcchia

i współaut. 1998). prekursor cytotoksyny

Vaca składa się z trzech domen: 33 amino-

kwasowej sekwencji sygnalnej, właściwej cy-

totoksyny wydzielanej z komórki (~ 90 kDa)

i C-terminalnej domeny związanej z komórką

(~ 50 kDa). Vaca jest poddawana specyficz-

nemu procesowaniu (cięciu proteolityczne-

mu), w wyniku którego powstaje 37/33 kDa

n-terminalny fragment (p37) i 58/55 kDa

fragment C-terminalny (p58). uważa się, że

58 kDa podjednostka jest odpowiedzialna za

wiązanie z receptorem, a 37 kDa warunkuje

wytworzenie kanału w błonie komórki euka-

riotycznej. Do wywołania efektu wakuolizacji

konieczna jest obecność kompleksu białko-

wego utworzonego z obu domen Vaca (p37

i p58). W eksperymentach

in vitro, podda-

nie komórek eukariotycznych niezależnemu

działaniu rekombinowanych białek p37 lub

p58 nie wywoływało tego efektu (t

orrEs

i współaut. 2005). Większość cytotoksyny od-

najdywana jest w supernatancie hodowli

H.

pylori, choć część cząsteczek dojrzałej Vaca

pozostaje związana z powierzchnią komór-

ki bakteryjnej. receptorami dla cytotoksyny

na powierzchni komórek eukariotycznych

są: 140 kDa białko p140 zidentyfikowane

jako rptpα (ang. receptor-like protein tyro-

sine phosphatase α) i 250 kDa białko p250

— rptpα, w zależności od rodzaju komórek

(y

ahiro

i współaut. 1997, 1999). Dodatko-

wo Vaca rozpoznawana jest, w procesie za-

leżnym od obecności cholesterolu, w błonie

komórki docelowej, przez oporne na działa-

nie detergentów mikrodomeny błony, tzw.

lipid rafs (s

chraw

i współaut. 2002, r

iEdEr

i współaut. 2005).

poddanie cytotoksyny krótkiemu dzia-

łaniu kwaśnego pH powoduje dysocjację

oligomeru Vaca i powstanie monomerów.

podjednostka p58 wiąże się z receptorem na

powierzchni komórki eukariotycznej, wraz

z podjednostką p37 wbudowuje się w błonę

tej komórki i tworzy kanał selektywnie prze-

puszczający aniony. następnie, cytotoksyna

na drodze endocytozy dostaje się do endoso-

mu, co powoduje wzrost przepuszczalności

jego ścian i akumulację jonów. proces inter-

nalizacji Vaca przebiega w strukturach przy-

pominających kaweole i jest uzależniony od

przemian aktynowego cytoszkieletu komórek

(r

icci

i współaut. 2000). W wyniku tych zja-

wisk, do wnętrza endosomu napływa woda

powiększając go i w efekcie powstaje wa-

kuola (r

Eyrat

i współaut. 1999). W proces

powstawania wakuoli, oprócz białka Vaca,

zaangażowanych jest kilka innych białek,

m.in. markery tzw. późnych endosomów i li-

zosomów — rab7 i białko błonowe Lgp110;

raC1, dynamina; V-atpaza. Wykazano, że cy-

totoksyna (jak również ureaza, białko Caga

i inne białka kodowane przez geny wyspy

patogenności) może wpływać na wzmożoną

apoptozę jelitowych komórek nabłonkowych.

311

Helicobacter pylori — patogen roku 2005

poza opisaną funkcją wakuolizacji i stymula-

cji apoptozy, cytotoksyna indukuje rozluźnie-

nie ścisłych powiązań pomiędzy komórkami

nabłonka oraz funkcjonuje jako permeaza

ureazowa. Dodatkowo, białko Vaca bezpo-

średnio moduluje aktywność komórek układu

immunologicznego: blokuje proces dojrzewa-

nia fagosomów, hamuje proces prezentacji

antygenów i proliferacji limfocytów t oraz

obniża poziom odpowiedzi immunologicz-

nej th1. Wszystkie te procesy niewątpliwie

ułatwiają ustanowienie chronicznej infekcji

(b

lasEr

i a

thErton

2004, r

iEdEr

i współaut.

2005).

H. pylori uznawany jest za patogen ze-

wnątrzkomórkowy, tylko niewielki procent

komórek

mikrorganizmu

odnajdywanych

jest, w doświadczeniach

in vitro, wewnątrz

komórek eukariotycznych (zarówno linii na-

błonkowych, jak i pochodnych makrofagów)

zamkniętych w wakuoli. W stanie żywym

i ruchliwym mogą w tej niszy przetrwać kil-

ka dni, po czym uwalniane są do środowiska.

W procesie blokowania utworzenia fagolizo-

somu, indukowanym prawdopodobnie przez

Vaca, wykorzystywane jest jedno z białek eu-

kariotycznych określane skrótem taCo (ang.

tryptofan-aspartate-containing coat protein).

Białko to gromadzone w błonie komórko-

wej, z błony fagosomu jest uwalniane bez-

pośrednio po pobraniu przez makrofaga ob-

cego materiału. Zatrzymywanie taCo w bło-

nie fagosomu, zjawisko, w którym aktywnie

uczestniczą komórki patogenu, upodabnia ją

do błony otaczającej komórkę, co jest praw-

dopodobnie bodźcem blokującym uwalnianie

zawartości lizosomalnej do wnętrza fagoso-

mu (r

adosz

-k

oMoniEwsKa

i współaut. 2005,

r

iEdEr

i współaut. 2005)

gen kodujący cytotoksynę wakuolizującą

H. pylori charakteryzuje się mozaikowatową

budową (ryc. 2). obszary o silnie konserwo-

wanej sekwencji nukleotydowej przeplatają

się z fragmentami o sekwencji wysoce zmien-

nej. odcinek Dna kodujący C-terminalną do-

menę protoksyny oraz segment genu kodu-

jący fragment n dojrzałego białka jest silnie

konserwowany we wszystkich szczepach.

Zmienność wykazuje środkowy region genu,

kodujący fragment Vaca odpowiedzialny za

wiązanie z komórką docelową (tzw. region

m., ang. middle-region) oraz fragment kodu-

jący sekwencję sygnalną białka (tzw. region

s, ang. signal sequence). Znane są przynajm-

niej trzy typy sekwencji sygnalnej, oznaczone

s1a, s1b i s2 oraz cztery allele regionu m. —

m1, m2, m1* (m1-like), m1*-m2. Wśród bada-

nych, pod tym względem, szczepów

H. pylori

odnaleziono wszystkie możliwe kombinacje

genotypu genu

vaca, oprócz s2/m1. Szczepy

z genotypem

vaca s1a odpowiedzialne są za

najsilniejsze reakcje ze strony układu immu-

nologicznego człowieka. od pacjentów ze

zmianami nowotworowymi najczęściej izolo-

wane są szczepy z allelem

vaca s1/m1. Biał-

ko produkowane przez szczepy o genotypie

vaca s2/m2 nie wykazuje aktywności cyto-

toksycznej (y

aMaoKa

i współaut. 1998).

BIałko Caga I WYSpa patogennośCI

gen

caga (ang. cytotoxin-associated ge-

ne a), kodujący silnie immonogenne 120-

–145kDa białko Caga, znajduje się w ob-

szarze wyspy patogenności paI (~ 40 kb),

ryc. 2. Mozaikowa budowa
genu

vaca.

312

e

lżbiEta

k. J

agusztyn

-k

rynicKa

i współaut.

fragmentu genomu nabytego w drodze ho-

ryzontalnego transferu. oprócz genu

caga,

zlokalizowane są tam również inne geny

związane z patogennością

H. pylori, głów-

nie budujące aparat systemu sekrecji typu

IV — tFSS (ang. type four secretion system).

Większość szczepów

H. pylori, wywołujących

poważne objawy chorobowe u ludzi, zawiera

w swoim genomie wyspę patogenności. Za

pośrednictwem systemu tFSS, białko Caga

jest transportowane z komórki bakteryjnej

do komórki eukariotycznej. Do zajścia pro-

cesu transportu Caga niezbędna jest aktyw-

ność 18 z 27 genów paI, podczas gdy 14

z nich bierze udział w stymulacji wytwarza-

nia IL-8 przez komórki eukariotyczne (F

i

-

schEr

i współaut. 2001). Caga jest białkiem

wielofunkcyjnym, modulującym wiele ście-

żek sygnalizacyjnych. niektóre indukowane

efekty są skutkiem stymulacji/zahamowania

kilku szlaków transdukcji sygnału. na tere-

nie komórki docelowej tyrozyna motywu/ów

epIYa Caga ulega fosforylacji przez kinazę

Src. gen

caga, podobnie jak vaca, charak-

teryzuje się silnym polimorfizmem. Dotyczy

on głównie liczby i sekwencji flankujących

motywy fosforylacji zlokalizowanych w do-

menie karboksylowej Caga (h

igashi

i współ-

aut. 2002). Szczepy izolowane od pacjentów

z uSa, zachodniej europy oraz australi (tzw.

typ zachodni; Western type), zawierające

inny układ motywów fosforylacji niż szcze-

py typu wschodnio azjatyckiego (east-asian

type), infekujące mieszkańców Chin, korei

i Japonii, indukują znacznie niższy poziom

stanu zapalnego (a

zuMa

i współaut. 2004).

po infekcji spolaryzowanej linii komórkowej

MDCk przez

H. pylori, Caga odnajdywane

jest z dwoma proteinami gospodarza JaM

(ang. junctional adhesion molecule) i Zo-1

(ang. tight junction scaffollding protein). to

oddziaływanie, niezależne od procesu fosfo-

rylacj, powoduje, że komórki nabłonkowe

przestają ściśle do siebie przylegać i zmienia

się ich morfologia (a

MiEva

i współaut. 2003),

co umożliwia patogenowi oddziaływanie z in-

nymi receptorami zlokalizowanymi na przy-

podstawnej powierzchni komórek nabłonko-

wych (w

allasch

i współaut. 2002). ufosfo-

rylowana proteina Caga reaguje z wieloma

białkami. Jednym z dokładniej poznanych

szlaków jest ścieżka zapoczątkowywana od-

działywaniem z domeną SH2 (ang. src-homo-

logy domain 2) tyrozynowej fosfatazy SHp-2,

co doprowadza do zmiany konformacji SHp-2

i skutkuje stymulacją szlaku przekaźnictwa

sygnału Map/Mek/erk (ang. Map kinase/

Map kinase kinase/extracellular signal regu-

lated protein kinase). Jego rozregulowanie,

w wyniku działania białka Caga, prowadzi do

nieprawidłowej proliferacji komórek, zmiany

ich kształtu (wydłużanie, tzw. fenotyp kolibra

— ang. hummingbird) i ruchliwości (fenotyp

rozproszony — ang. scattered). ten sam szlak

przekaźnictwa sygnału zapoczątkowywany

jest tworzeniem kompleksu białkowego po-

między połączonym z błoną ufosforylowa-

nym Caga a proteiną grb2 (ang. growth fac-

tor receptor bound 2) (M

iMuro

i współaut.

2002). Intensywność i rodzaj obserwowa-

nych zmian morfologicznych warunkowana

jest nie tylko allelem genu

caga, ale także

genotypem komórki (typ zastosowanej linii

komórkowej). Caga indukuje także procesy

przekazywania sygnału poprzez oddziaływa-

nie z innymi białkami: fosfolipazą Cα (pLC-α)

oraz cytoplazmatyczną domeną receptora c-

-Met. ufosforylowane białko Caga, w sposób

bezpośredni lub pośredni (oddziaływując

z kinazą Csk), blokuje aktywność kinazy Src,

kontrolując ten sposób poziom własnej fos-

foryzacji i utrzymując indukowane przemia-

ny na odpowiednim poziomie, co prawdo-

podobnie ułatwia ustanowienie długotrwałej

infekcji (s

Elbach

i współaut. 2003, t

sutsuMi

i współaut. 2003). W komórce obecnych jest

wiele substratów kinazy Src, tak więc zaha-

mowanie jej aktywności wywołuje dodatko-

we przemiany, np. obniżenie poziomu fosfo-

ryzacji białek powiązanych z cytoszkieletem,

takich jak np. kortraktyna czy ezryna. głów-

ne szlaki przemian indukowane aktywnością

Caga ilustruje rycina 3.

Infekcja

H. pylori indukuje także inne

szlaki przekaźnictwa sygnału w sposób za-

leżny od tFSS, ale nie wymagający aktyw-

ności białka Caga. po infekcji, do miejsca

przylegania patogenu rekrutowane są małe

białka g — gtpazy (Cdc42 oraz rac1), któ-

rych aktywacja stymuluje p21 i doprowadza

do zmian cytoszkieletu (c

hurin

i współaut.

2001). także uruchomienie systemów prze-

kaźnictwa sygnału indukuje aktywację czyn-

nika transkrypcyjnego nF-αB, co w konse-

kwencji prowadzi do produkcji interleukiny

8 (IL-8) i przebiega w sposób niezależny od

Caga (v

iala

i współaut. 2004).

W ostatnim roku, poza pracami szcze-

gółowymi, ukazało się kilka prac przeglądo-

wych opisujących zmiany w fizjologii komó-

rek eukariotycznych wywoływanych infekcją

H. pylori (b

lasEr

i a

thErton

2004, b

ourzac

i g

uillEMin

2005, n

auMann

2005).

313

Helicobacter pylori — patogen roku 2005

Chroniczne infekcje bakteryjne, powią-

zane z indukcją stanu zapalnego oraz uszka-

dzaniem komórek gospodarza, niewątpliwie

są czynnikiem ryzyka rozwoju chorób no-

wotworowych. Infekcja

Helicobacter dopro-

wadza do zachwiania homeostazy komórek

nabłonkowych, równowagi pomiędzy proce-

sami apoptozy a proliferacji. W większości

analizowanych przypadków, eradykacja pa-

togenu doprowadzała do obniżenia poziomu

proliferacji komórek. Choć badania epidemio-

logiczne bezsprzecznie udokumentowały, jak

wspomniano wyżej, że ludzie zainfekowani

szczepami

H. pylori, produkującymi aktywną

toksynę Vaca oraz posiadającymi wyspę pa-

togenności Caga, obarczeni są wyższym ry-

zykiem rozwoju chorób nowotworowych niż

ludzie zakażeni szczepami nie posiadającymi

tych czynników wirulencji, to molekularny

mechanizm tych zjawisk pozostaje nadal nie

w pełni wyjaśniony. profil ekspresji genów

komórek nabłonkowych żołądka, po kontak-

cie ze szczepami

caga

+

paI lub

caga

-

, ana-

lizowany przy zastosowaniu cDna mikro-

paneli, wykazuje znaczące różnice. Dotyczą

one głównie genów związanych z procesami

apoptozy i regulacji cyklu komórkowego.

tylko szczepy niosące pełną paI zdolne są

do stymulowania kaskady sygnałowej, skutku-

jącej aktywacją nFαB, choć mechanizm tego

zjawiska pozostaje nie w pełni wyjaśniony.

udokumentowano, że w przeciwieństwie

do innych enteropatogenów,

Helicobacter

nie stymuluje ścieżek sygnalizacyjnych zwią-

zanych z receptorami tLr5, tLr9 i tLr4

(ang. toll-like receptors), ale produkty roz-

padu peptydoglikanu tego mikroorganizmu

generowane przez transglikozylazę, będą-

ce cząsteczką efektorową tFSS, stymulują

wewnątrzkomórkowe receptory nod (ang.

nucleotide-binding oligomerization domain

protein), wywołując aktywację czynników

transkrypcyjnych. (v

iala

i współaut. 2004).

Mechanizm indukcji stanu zapalnego przez

szczepy

Helicobacter caga

-

przebiega poprzez

inne szlaki sygnalizacyjne (b

lasEr

i a

thErton

2004, n

auMann

i c

rabtrEE

2004).

W eksperymentach

in vitro, H. pylori, ho-

dowany w obecności komórek eukariotycz-

nych, wykazuje aktywność zarówno pro-, jak

i antyapoptyczną, wpływając na poziom syn-

tezy różnych białek rodziny Bcl-2 (s

hibayaMa

karCYnogeneZa

ryc. 3. główne szlaki przemian indukowane aktywnością białka Caga.

314

e

lżbiEta

k. J

agusztyn

-k

rynicKa

i współaut.

i współaut. 2001, z

hang

i współaut. 2004).

Badania na modelach zwierzęcych sugerują,

że końcowy efekt infekcji

H. pylori jest pro-

-proliferacyjny i proapoptyczny. pro-prolife-

racyjne sygnały, stymulowane miedzy innymi

aktywnością Caga (omówione w poprzednim

fragmencie tekstu), podwyższają tempo po-

działu komórek, zwiększając szanse nagroma-

dzania mutacji, podczas gdy sygnały proapop-

tyczne wywierają efekt ochronny, prowadząc

do usuwania uszkodzonych komórek. Jednak

na indukowaną przez bakterie apoptozę, or-

ganizm gospodarza odpowiada wzmożoną

proliferacją komórek.

H. pylori, po adhezji

do powierzchni komórki, może indukować

apoptozę bezpośrednio (oddziaływanie białek

bakteryjnych z czynnikami komórkowymi)

lub pośrednio, poprzez indukcję wzmożone-

go uwalniania cytokin stanu zapalnego oraz

podwyższanie poziomu syntazy no. kwestią

sporną pozostaje, który z produkowanych

przez bakterie czynników odgrywa kluczową

rolę w apoptozie. Jednym z nich jest toksyna

Vaca warunkująca uwalnianie cytochromu

c z mitochondriów (g

alMichE

i współaut.

2000, K

ucK

i współaut. 2001).

Dodatkowo,

H. pylori aktywuje geny po-

wiązane z karcynogenezą, między innymi

geny kodujące białko p53 (ang. tumor-sup-

presed protein), białko p52 (ang. cell-cycle

inhibitor), cyklooksygenazę 2 (CoX2), kina-

zę Jnk, fosfolipazę a oraz białko regulujące

cykl komórkowy cyklinę D1 (l

ax

i t

hoMas

2002, n

auMann

i c

rabtrEE

2004). nade-

kspresja cykliny D1 jest uznawana za czyn-

nik wpływający na rozwój nowotworów

niektórych organów, a nadekspresja białka

CoX2, indukująca proliferację komórek oraz

proces angiogenezy, przy jednoczesnej su-

presji procesów apoptozy, sprzyja rozwojo-

wi choroby nowotworowej. alternatywnie,

indukcja produkcji przeciwciał, skierowa-

nych przeciwko niektórym wielocukrom na

powierzchni komórek śluzówki (efekt mi-

mikry molekularnej) i niszczących komórki

kubkowe nabłonka żołądka, może przyczy-

niać się do hyperproliferacji komórek ma-

cierzystych. Jak widać, nie ma przejrzystego

schematu tłumaczącego mechanizm powsta-

wania chorób nowotworowych, będących

konsekwencją infekcji

H. pylori. Można jed-

nak zauważyć, że potencjał wpływu patoge-

nu na procesy komórkowe jest niewyobra-

żalny. Dodatkowo, niedawno udowodniono,

że polimorfizm ludzkich genów kodujących

IL-1 odgrywa decydującą rolę w rozwoju

choroby nowotworowej żołądka. Jak wspo-

mniano,

H. pylori kolonizuje śluzówkę żo-

łądka, głównie jego część przedodźwierniką,

wywołując silny stan zapalny. kolonizacja

korpusu żołądka doprowadza do rozwoju hy-

pochlorochydii i stanów atrofii, które uzna-

wane są za stan przednowotworowy. niektó-

rzy ludzie, nosiciele konkretnych alleli IL-1,

są szczególnie podatni na tego typu zmiany.

podczas infekcji

H. pylori dochodzi u nich

do podwyższenia poziomu IL-1α w śluzów-

ce żołądka, co przyczynia się do częściowej

eradykacji patogenu, choć jednocześnie wy-

stępuje obniżenie zawartości kwasu solnego

w żołądku, ponieważ interleukina 1 jest sil-

nym inhibitorem jego produkcji. obniżenie

poziomu kwasu ułatwia mikrorganizmowi

zmianę miejsca „zamieszkania” i kolonizację

korpusu żołądka. na tym etapie zakażenia

ma miejsce kumulacja toksyn bakteryjnych

oraz produktów reakcji zapalnej uszkadzają-

cych śluzówkę. Zaindukowana infekcją

H. py-

lori hypochlorochydia, dodatkowo, znacząco

obniża poziom witaminy C, związku neutra-

lizującego wolne rodniki tlenowe uwalniane

przez neutrofile. ponadto, obniżenie stężenia

jonów wodorowych umożliwia kolonizację,

tej normalnie niedostępnej dla patogenów,

niszy ekologicznej przez inne drobnoustroje.

Hipotezę tę potwierdzają badania epidemio-

logiczne; stan zapalny korpusu żołądka przy

obniżonym poziomie wytwarzania HCl do-

prowadza do rozwoju choroby nowotworo-

wej, podczas gdy u pacjentów ze skolonizo-

waną częścią przedodźwiernikową dochodzi

raczej do rozwoju choroby wrzodowej. poli-

morfizm genu

Il-1, powodujący podwyższo-

ną produkcje tej interleukiny wraz z infekcją

H. pylori, jest więc czynnikiem indukującym

kaskadę zachodzących przez lata reakcji, któ-

rych konsekwencją może być choroba no-

wotworowa (E

l

-o

Mar

i współaut. 2000).

DIagnoStYka

W diagnostyce zakażeń

Helicobacter ruty-

nowo stosowane są różnorodne testy, zarów-

no inwazyjne, połączone z badaniem endo-

skopowym, jak i nieinwazyjne, niewymagają-

ce pobrania fragmentów tkanki nabłonkowej

żołądka od pacjenta (h

ardin

i w

right

2002,

r

autElin

i M

Egraud

2003). Badania histopa-

tologiczne wycinków błony śluzowej pozwa-

315

Helicobacter pylori — patogen roku 2005

lają na ocenę zmian tkanki nabłonkowej oraz

wykazanie, przy zastosowaniu odpowiednich

barwień, obecności komórek

H. pylori. Wy-

stępowanie

H. pylori w materiale z biopsji

błony śluzowej podlega weryfikacji, zarówno

klasycznymi metodami mikrobiologicznymi

i biochemicznymi, jak i metodami biologii

molekularnej. pierwsza z nich, to hodowla

bakterii na odpowiednich podłożach i oce-

na ich fenotypu, zdolności do wytwarzania

ureazy, katalazy i oksydazy. Hodowla mikro-

organizmu pozwala również na ocenę opor-

ności szczepu na stosowane w terapii anty-

biotyki. Coraz częściej do wykrywania pato-

genu w materiale pobranym od pacjentów

stosowane są metody biologii molekularnej;

testy pCr z użyciem specyficznych starte-

rów. opracowano także specyficzne startery

do reakcji pCr, pozwalające ustalić oporność

drobnoustroju na antybiotyki. klasyczna me-

toda pCr, w laboratoriach wyposażonych

w odpowiedni sprzęt, jest zastępowana zde-

cydowanie czulszym testem rt-pCr (ang. re-

al-time pCr), umożliwiającym dokładną oce-

nę gęstości zakażenia. rt-pCr znajdzie też

prawdopodobnie zastosowanie do monitoro-

wania skuteczności terapii (M

iKuła

i współ-

aut. 2003).

Z metod nieinwazyjnych w diagnostyce

najczęściej stosowane są testy serologiczne

oraz tzw. test oddechowy, pozwalający na

wykrycie mocznika w wydychanym przez

pacjenta powietrzu. rutynowo stosowane są

różnorodne serologiczne testy diagnostyczne,

głównie testy eLISa wykrywające specyficzne

przeciwciała klasy Igg, z zastosowaniem róż-

norodnych antygenów opłaszczających (so-

nikaty komórek

H. pylori, oczyszczone frak-

cje białek lub oczyszczone pojedyncze anty-

geny, takie jak ureaza czy toksyna). Czułość

testu zależy od stosowanego w badaniach

antygenu. testy serologiczne, stosunkowo

tanie i proste w wykonaniu, znalazły zasto-

sowanie w badaniach epidemiologicznych,

gdy zachodzi potrzeba analizy dużej liczby

prób. W ostatnich latach, korzystając z faktu

określenia sekwencji nukleotydowej genomu

H. pylori, prowadzona jest intensywna analiza

immunoproteomu mikroorganizmu. W tych

badaniach, białka rozdzielone metodą dwu-

kierunkowej elektroforezy poddawane są re-

akcji z surowicami pobranymi od pacjentów

z różnymi objawami chorobowymi. ekspery-

menty mają na celu identyfikację antygenów

użytecznych w diagnostyce do określenia ry-

zyka rozwoju konkretnych objawów choro-

bowych (h

aas

i współaut. 2002, u

tt

i współ-

aut. 2002).

terapIa — kogo I Jak LeCZYĆ Z ZakaŻenIa

H. pylorI

Lekarze wciąż nie są zgodni w przypad-

ku których chorób współistniejących z zaka-

żeniem

H. pylori należy zastosować leczenie

antybakteryjne. przeciwko leczeniu wszyst-

kich osób zainfekowanych

H. pylori prze-

mawiają nie tylko względy ekonomiczne

(wysoki koszt terapii), ale także medyczne.

W ostatnich latach wykazano prawdopodob-

ny związek pomiędzy zakażeniem

H. pylori

a chorobą refluksową żołądkowo-przełykową.

W Stanach Zjednoczonych, gdzie częstość za-

każeń

H. pylori znacznie spadła (wraz z nią

częstość występowania wrzodów i raka żo-

łądka), zaobserwowano wzrost zachorowań

na choroby przełyku, w tym chorobę nowo-

tworową.

W polsce w 2004 r. lekarze i bakteriolo-

dzy, wchodzący w skład grupy roboczej pol-

skiego towarzystwa gastroenterologicznego,

zaproponowali następujący wykaz wskazań

do leczenia zakażeń

H. pylori (d

ziEniszEwsKi

i współaut. 2004):

— wrzód dwunastnicy lub żołądka;

— choroba wrzodowa żołądka lub dwunastni-

cy w wywiadzie;

— przebyta operacja z powodu choroby wrzo-

dowej;

— zapalenie żołądka;

— zmiany przedrakowe (zapalenie zanikowe,

metaplazja, dysplazja);

— resekcja żołądka z powodu wczesnego

raka;

— rak żołądka w rodzinie;

— polipy gruczolakowate i hiperplastyczne

żołądka;

— MaLt lymphoma żołądka;

— choroba Ménétriera;

— dyspepsja czynnościowa (przy braku po-

prawy lub nawrocie po leczeniu standar-

dowym);

— przewlekłe leczenie niesterydowymi leka-

mi przeciwzapalnymi (nLpZ);

— na życzenie pacjenta.

pomimo około dziesięcioletniego doświad-

czenia w leczeniu zakażeń

H. pylori lekarze

wciąż poszukują najskuteczniejszego sposobu

316

e

lżbiEta

k. J

agusztyn

-k

rynicKa

i współaut.

leczenia. po zastosowaniu nawet najbardziej

skutecznych schematów terapeutycznych, aż

do 20% pacjentów pozostaje niewyleczona

(g

isbErt

i P

aJarEs

2005). przyczyną jest m.in.

wzrastająca częstość występowania oporno-

ści szczepów

H. pylori na wykorzystywane

antybiotyki. najczęściej stosowana jest tzw.

terapia potrójna, w której skład wchodzą: lek

zmniejszający wydzielanie żołądkowe — sole

bizmutu (cytrynian bizmutu) lub inhibitor

pompy protonowej (ppI) (omeprazol, lanso-

prazol lub pantoprazol) oraz dwa antybiotyki

(amoksycylina, klarytromycyna, metronidazol

lub tynidazol). Dobór antybiotyków zależy

od występowania tzw. pierwotnej oporno-

ści szczepów

H. pylori, która może się róż-

nić w poszczególnych krajach. Leczenia trwa

zwykle 7 dni.

W polsce najczęściej stosuje się następu-

jące kombinacje leków: ppI, amoksycylina

i klarytromycyna; ppI, klarytromycyna i me-

tronidazol; ppI, amoksycylina i metronidazol.

W przypadku niepowodzenia zaleca się zwy-

kle terapię czteroskładnikową: ppI, cytrynian

bizmutu, tertracyklina, metronidazol (g

isbErt

i P

aJarEs

2005). przedstawione schematy le-

czenia, oprócz wysokich kosztów, mają jesz-

cze jedną wadę: są uciążliwe dla pacjentów.

od 15 do 30% chorych skarży się na wystę-

powanie objawów niepożądanych. Są to za-

burzenia smaku, nudności, wymioty, bóle

brzuch, biegunka. ponadto, niektóre ze skład-

ników (metronidazol) wchodzą w interakcje

z alkoholem. konieczność stosowania rów-

nocześnie kilku leków jest również dla wielu

ludzi kłopotliwa.

proFILaktYka

Fakt, że

H. pylori jest drugim, w skali glo-

balnej, co do częstości występowania, ludz-

kim patogenem, a infekcja często skutkuje

poważnymi objawami chorobowymi inspiro-

wał wiele grup badawczych do poszukiwania

skutecznych szczepionek anty-

Helicobacter,

zarówno profilaktycznych (dla osób nie za-

każonych), jak i terapeutycznych (dla osób

już zainfekowanych). Choć prowadzone, we

wczesnych latach 90. XX wieku, ekspery-

menty, głównie na modelu mysim, wykazały

ochronny efekt kilku prototypów szczepio-

nek (lizaty komórek mikroorganizmu lub róż-

ne antygeny bakterii aplikowane razem z tok-

synami Lt lub Ct, jako adiuwantem), więk-

szość z nich użyta do immunizacji ludzi nie

dała pozytywnego efektu. Dodatkowo, efekt

działania prototypów szczepionek był uzależ-

niony od faktu czy poddawane immunizacji

zwierzęta lub ludzie byli już zainfekowani

H.

pylori czy też nie. nadal wiele problemów

dotyczących skutecznej i bezpiecznej immu-

nizacji anty-

Helicobacter wymaga wyjaśnie-

nia. główne z nich to: wybór właściwego

antygenu lub kombinacji antygenów, wybór

drogi i sposobu podania antygenu oraz spo-

sobu zaindukowania właściwej, czyli skutecz-

nej odpowiedzi immunologicznej. Induko-

wana naturalną infekcją, nabyta odpowiedź

immunologiczna jest nieskuteczna i musi być

odpowiednio wzmocniona przez stymulację

wrodzonych mechanizmów obronnych. pod-

czas infekcji dochodzi do indukcji zarówno

odpowiedzi humoralnej (wytwarzanie specy-

ficznych przeciwciał), jak i komórkowej; ak-

tywacja limfocytów t, zarówno klasy th1 jak

i th2. analiza poziomu wytwarzanych cyto-

kin wskazuje na przewazajacą indukcję drogi

th1, co jest nietypowe dla zewnątrzkomór-

kowego, wytwarzającego toksynę patogenu,

jakim jest

H. pylori. Większość, stosowanych

jak dotąd, preparatów immunizacyjnych in-

dukowała odpowiedź immunologiczną spola-

ryzowaną w kierunku odpowiedzi th2, skut-

kującą produkcją cytokin, np. IL-10, hamują-

cych odpowiedź typu th1. także dwa naj-

częściej stosowane adiuwanty (różne wersje

toksyn Lt i Ct oraz sole aluminium) wzmac-

niają odpowiedź typu th2 (P

rinz

i współaut.

2003, b

lasEr

i a

thErton

2004).

Duża liczba białek

Helicobacter, przeważ-

nie białek zewnątrzkomórkowych będących

czynnikami wirulencji, przebadana została

pod kątem ich skuteczności w profilaktyce

anty-

Helicobacter. W preparatach immuni-

zacyjnych stosowano: ureazę lub jej podjed-

nostki, Vaca, Caga, nap oraz kilka innych

białek

zewnątrzkomórkowych

biorących

udział w procesach adhezji czy interakcji

z komórkami gospodarza np. Baba (d

El

g

iu

-

dicE

i współaut. 2001, M

ichEtti

i s

vEnnEr

-

holM

2003). podawane one były zarówno

pojedynczo, jak i w różnych kombinacjach

głównie drogą doustną. ponieważ oczysz-

czone preparaty białkowe charakteryzują się

niską immunogennością, w większości wy-

padków stosowano różne adiuwanty, głów-

nie wspomniane wyżej pochodne toksyn Lt

lub Ct. Badania, dotyczące typu odpowiedzi

immunologicznej indukowanej naturalną in-

317

Helicobacter pylori — patogen roku 2005

fekcją, sugerują zastosowanie jako adiuwantu

Cpg oDn (sztucznie syntetyzowanych oligo-

nukleotydów z motywem Cpg). ten preparat

poprzez oddziaływanie z receptorami tLr9

stymuluje odpowiedź immunologiczną klasy

th1, co powinno wzmocnić skuteczność te-

stowanych preparatów. obiecujące wyniki

wstępnych eksperymentów otrzymano ostat-

nio, przy uodparnianiu mieszaniną trzech an-

tygenów (Caga, Vaca i nap), aplikowanych

drogą pozajelitową (r

uggiEro

i współaut.

2003).

Jako nośniki genów

Helicobacter (gluure-

azy) testowane są też atenuowane szczepy

Salmonella. W niektórych przypadkach (H.

pylori — negatywni ludzie) udokumentowano

indukcję odpowiedzi immunologicznej. Inne,

jak na razie znajdujące się w początkowej fa-

zie badań, strategie immunizacji anty-

Helico-

bacter to: konstrukcje transgenicznych roślin

wytwarzających białka

Helicobacter, zastoso-

wanie „duchów” drobnoustrojów (osłony ko-

mórek bakteryjnych) czy immunizacja przy

użyciu czystego Dna (t

odoroKi

i współaut.

2000, P

rinz

i h

aFsi

2003, d

zwonEK

i współ-

aut. 2004, l

iu

i współaut. 2005, x

u

i współ-

aut. 2005, z

hang

i współaut. 2005). poznanie

pełnego zapisu genetycznego dwu szczepów

Helicobacter umożliwiło poszukiwania no-

wych kandydatów do konstrukcji szczepio-

nek na drodze globalnej analizy transkryp-

tomu lub proteomu mikroorganizmu (b

Jor

-

KholM

i s

alaMa

2003, w

alducK

i współaut.

2004).

HelIcoBacter pylorI – noBeL prIZe 2005

S u m m a r y

the nobel prize in physiology or Medicine for

2005 has been awarded jointly to Barry J. Marshall

and J. robin Warren for their discovery of “the bac-

terium

Helicobacter pylori and its role in gastritis

and peptic ulcer disease”. this year’s nobel Winners

made the remarkable and unexpected discovery that

inflammation in the stomach (gastritis) as well as ul-

ceration of the stomach or duodenum (peptic ulcer

disease) is the result of an infection of the stomach

caused by the bacterium

Helicobacter pylori. thanks

to the pioneering discovery by Marshall and Warren,

peptic ulcer disease are no longer a chronic, fre-

quently disabling condition, but a disease that can

be cured by a short regimen of antibiotics and acid

secretion inhibitors. the discovery of

Helicobacter

pylori has also led to increased understanding of the

connection between chronic infection, inflammation

and cancer.

Helicobacter pylori, a gramnegative spiral-shaped

bacterium, member of α-proteobacteria, colonizes

the gastric mucosa of humans. It is now recog-

nized that

H. pylori infects about half of the world’s

population (87% of polish population). Infection is

typically contracted in early childhood, frequently

by transmission from mother to child, and the bac-

teria may remain in the stomach for the rest of the

person’s life.

H. pylori has been identified as the

causative agent of chronic inflammation, chronic

gastritis and peptic ulceration and is believed to be

a risk factor for the development of mucosa-associat-

ed lymphoid tissue lymphoma and adenocarcinoma

of the stomach. the World Health organization has

assigned

H. pylori as class I carcinogens. although

more than 50% of the human population is infected

with

H. pylori only a subset develops the disease.

the nature and severity of the disease depend on

host characteristics, bacterial genotype and environ-

mental factors.

the focus of this minireview is on three major

virulence factors of

Helicobacter pylori: vacuolat-

ing cytotoxin Vaca, Caga — an effector molecule of

the type four secretion system and urease. Vaca and

Caga have also immunomodulatory activities that

enable

H. pylori to establish a chronic infection.

the molecular basis by which

H. pylori triggers cell

signaling cascades and promotes inflammation and

epithelial cell proliferation is described as well. this

minireview also highlights recent developments in

the field of

H. pylori diagnosis and vaccine con-

struction.

LIteratura

a

MiEva

M r., v

ogElMann

r., c

ovacci

a., t

oMPKins

l.

s., n

Elson

w. J., F

alKow

s., 2003.

Disruption of

the epithelial apical-junctional complex by Heli-

cobacter pylori caga. Science 300, 1430–1434.

a

zuMa

t., y

aMazaKi

s., y

aMaKawa

a., o

htani

M., M

u

-

raMatsu

a., s

uto

h., i

to

y., d

oJo

M., y

aMazaKi

y., K

uriyaMa

M., K

Eida

y., h

igashi

h., h

ataKEy

-

aMa

M., 2004.

association between diversity in

the src homology 2 domain--containing tyrosine

phosphatase binding site of Helicobacter pylori

caga protein and gastric atrophy and cancer. J.

Infect. Dis. 189, 820–827.

b

JorKholM

b., s

alaMa

n. r., 2003.

Genomics of Heli-

cobacter. Helicobacter 8, 1–7.

B

lasEr

M. J., a

thErton

J. C., 2004.

Helicobacter py-

lori persistence: Biology and disease. J. Clin. In-

vest. 113, 321–333.

b

ourzac

K. M., g

uillEMin

k., 2005.

Helicobacter py-

lori-host cell interactions mediated by type iv se-

cretion. Cell Microbiol. 7, 911–919.

c

hurin

y., K

ardalinou

E., M

EyEr

t. F., n

auMann

M.,

2001.

pathogenicity island-dependent activation

of rho gtpases rac1 and cdc42 in Helicobacter

pylori infection. Mol. Microbiol. 40, 815–823.

318

e

lżbiEta

k. J

agusztyn

-k

rynicKa

i współaut.

d

El

g

iudicE

g., c

ovacci

a., t

ElFord

J. l., M

ontEcuc

-

co

c., r

aPPuoli

r., 2001. the design of vaccines

against Helicobacter pylori and their develop-

ment. ann. rev. Immunol. 19, 523–563.

d

ziEniszEwsKi

J., J

arosz

M., g

ruPa

r

obocza

Ptg,

2004.

postępowanie w zakażeniu Helicobacter

pylori (rok 2004). Wytyczne opracowane przez

grupę roboczą polskiego towarzystwa genetycz-

nego. gastroenterol. pol. 11, 41–48.

d

zwonEK

a., M

iKula

M., w

oszczynsKi

M., h

Ennig

E.,

o

strowsKi

J., 2004.

protective effect of vaccina-

tion with DNa of the H. pylori genomic library

in experimentally infected mice. Cell Mol. Biol.

Lett. 9, 483–495.

E

l

-o

Mar

E., c

arrington

M., c

how

w., M

ccoll

K.,

b

rEaM

J., y

oung

h., h

ErrEra

J., l

issowsKa

J.,

y

uan

c., r

othMan

n., l

anyon

g., M

artin

M.,

F

rauMEni

J. J., r

abKin

C., 2000

. Interleukin-1

polymorphisms associated with increased risk

of gastric cancer. nature 404, 398–402.

F

ischEr

w., P

uls

J., b

uhrdorF

r., g

EbErt

b., o

dEnb

-

rEit

s., h

aas

r., 2001.

Systematic mutagenesis of

the Helicobacter pylori cag pathogenicity island:

essential genes for caga translocation in host

cells and induction if interleukin-8. Mol. Micro-

biol. 42, 1337–1348.

F

orsyth

M. h., a

thErton

J. c., b

lasEr

M. J., c

ovEr

t. L., 1998.

Heterogeneity in levels of vacuolat-

ing cytotoxin gene (vaca) transcription among

Helicobacter pylori strains. Infect. Immun. 66,

3088–3094.

g

alMichE

a., r

assow

J., d

oyE

a., c

agnol

s., c

haM

-

bard

J. c., c

ontaMin

s., d

E

t

hillot

v., J

ust

i.

r. v., s

olcia

E., v

an

o

bbErghEn

E., b

oquEt

p.,

2000.

the n-terminal 34 kDa fragment of He-

licobacter pylori vacuolating cytotoxin targets

mitochondria and induces cytochrome c release.

eMBo J. 19, 6361–6370.

g

isbErt

J. P., P

aJarEs

J. M., 2005.

Helicobacter pylori

“rescue” therapy after failure of two eradication

treatments. Helicobacter 10, 363–372.

h

aas

g., K

araali

g., E

bErMayEr

K., M

EtzgEr

w. g.,

l

aMEr

s., z

iMny

-a

rndt

u., d

iEschEr

s., g

oEbEl

u.

b., v

ogt

K., r

oznowsKi

a. b., w

iEdEnMann

b. J.,

M

EyEr

t. F., a

EbischEr

t., J

ungblut

P. r., 2002.

Immunoproteomics of Helicobacter pylori infec-

tion and relation to gastric disease. proteomics

2, 313–324.

h

ardin

F. J., w

right

r. a., 2002.

Helicobacter pylori:

review and update. Hospital physician May, 2

3–3 1.

h

igashi

h., t

sutsuMi

r., F

uJita

a., y

aMazaKi

s., a

saKa

M., a

zuMa

t., h

ataKEyaMa

M., 2002.

Biological

activity of the Helicobacter pylori virulence fac-

tor caga is determined by variation in the tyro-

sine phosphorylation sites. proc. natl. acad. Sci.

uSa 99, 14428–14433.

K

avErMann

h., b

urns

b. P., a

ngErMullEr

K., o

dEnb

-

rEit

s., F

ischEr

w., M

ElchErs

K., h

aas

r., 2003.

Dentification and characterization of Helico-

bacter pylori genes essential for gastric coloni-

zation. J. exp. Med. 197, 813–822

K

idd

M., M

odlin

i. M., 1998.

a century of Helico-

bacter pylori: paradigms lost-paradigms re-

gained. Digestion 59, 1–15

K

ucK

d., K

olMErEr

b., i

King

K

onErt

c., K

raMMEr

P.

h., s

trEMMEl

w., r

udi

J., 2001.

Vacuolating cy-

totoxin of Helicobacter pylori induces apoptosis

in the human gastric epithelial cell line aGS. In-

fect. Immun. 69, 5080–5087.

l

anzavEcchia

s., b

Ellon

P. l., l

uPEtti

P., d

allai

r.,

r

aPPuoli

r., t

ElFord

J. l., 1998.

three-dimen-

sional reconstruction of metal replicas of the

Helicobacter pylori vacuolating cytotoxin. J.

Struct. Biol. 121, 9–18.

l

ax

a. J., t

hoMas

w., 2002.

How bacteria could

cause cancer: one step at a time. trends Micro-

biol. 10, 293–299

l

iu

x. F., h

u

J. l., q

uan

q. z., s

un

z. q., w

ang

y.

J., 2005.

Systemic immune responses to oral ad-

ministration of recombinant attenuated Salmo-

nella typhimurium expressing Helicobacter py-

lori urease in mice. World J. gastroenterol. 11,

2154–2156.

M

ai

u. E., P

ErEz

P

ErEz

g. i., a

llEn

J. b., w

ahl

s. M.,

b

lasEr

M. J., s

Mith

P. D., 1992.

Surface proteins

from Helicobacter pylori exhibit chemotactic ac-

tivity for human leukocytes and are present in

gastric mucosa. J. exp. Med. 175, 517–525.

M

ichEtti

P., s

vEnnErholM

a. M., 2003

. Helicobacter

pylori — inflammation, immunity and vaccines.

Helicobacter 8, 31–35.

M

iKuła

M., d

zwonEK

a., J

agusztyn

-k

rynicKa

E. k.,

o

strowsKi

J., 2003.

Quantitative detection for

low levels of Helicobacter pylori infection in

experimentally infected mice by real-time pcr.

J. Microbiol. Methods. 55, 351–359.

M

iMuro

h., s

uzuKi

t., t

anaKa

J., a

sahi

M., h

aas

r.,

s

asaKawa

c., 2002.

Grb2 is a key mediator of

Helicobacter pylori caga protein activities. Mol.

Cell 10, 745–755.

n

auMann

M., 2005.

pathogenicity island-dependent

effects of Helicobacter pylori on intracellular sig-

nal transduction in epithelial cells. Int. J. Med.

Microbiol. 295, 335–341.

n

auMann

M., c

rabtrEE

J. e., 2004

. Helicobacter py-

lori-induced epithelial cell signalling in gastric

carcinogenesis. trends Microbiol.12, 29–36.

P

rinz

c., h

aFsi

n., 2003.

Helicobacter pylori viru-

lence factors and the host immune response:

Implications for therapeutic vaccination. trends

Microbiol. 11, 134–138

r

adosz

-k

oMoniEwsKa

h., b

EK

t., J

ozwiaK

J., M

ar

-

tirosian

g., 2005.

pathogenicity of Helicobacter

pylori infection. Clin. Microbiol. Infect. 11, 602-

610

r

autElin

h. l. P., M

Egraud

F., 2003.

Diagnosis of

Helicobacter pylori infection. Helicobacter 8, 13-

20.

r

Eyrat

J. M., P

Elicic

v., P

aPini

E., M

ontEcucco

c.,

r

aPPuoli

r., t

ElFord

J. l., 1999.

towards deci-

phering the Helicobacter pylori cytotoxin. Mol.

Microbiol. 34, 197–204.

r

icci

v., g

alMichE

a., d

oyE

a., n

Ecchi

v., s

olcia

E.,

b

oquEt

P., 2000.

High cell sensitivity to Helico-

bacter pylori Vaca toxin depends on a gpi-an-

chored protein and is not blocked by inhibition

of the clathrin-mediated pathway of endocytosis.

Mol. Biol. Cell. 11, 3897–3909.

r

iEdEr

g., F

ischEr

w., h

aa

S r., 2005.

Interaction of

Helicobacter pylori with host cells: Function of

secreted and translocated molecules. Curr. opin.

Microbiol. 8, 67–73.

r

uggiEro

P., P

EPPoloni

s., r

aPPuoli

r., 2003.

the

quest for a vaccine against Helicobacter pylori:

How to move from mouse to man? Microbes In-

fect. 5, 749–756

s

chraw

w., l

i

y., M

cclain

M. s., v

an

d

Er

g

oot

F.

g., c

ovEr

t. L., 2002.

association of Helicobacter

pylori vacuolating toxin (Vaca) with lipid rafts.

J. Biol. Chem. 277, 34642–34650

s

Elbach

M., M

oEsE

s., h

urwitz

r., h

aucK

c. r., M

EyEr

t. F., 2003.

the Helicobacter pylori caga protein

induces cortactin dephosphorylation and actin

rearrangement by c-src inactivation. eMBo J.

22, 515–528

s

hibayaMa

K., d

oi

y., s

hibata

n., y

agi

t., n

ada

t., i

i

-

nuMa

y., a

raKawa

Y., 2001.

apoptotic signaling

pathway activated by Helicobacter pylori infec-

tion and increase of apoptosis-inducing activity

319

Helicobacter pylori — patogen roku 2005

under serum-starved conditions. Infect. Immun.

69, 3181–3189.

s

Moot

d. t., M

oblEy

h. l. t., c

hiPPEndalE

g. r., l

Ew

-

ison

J. F., r

Esau

J. h., 1990

. Helicobacter pylori

urease activity is toxic to human gastric epithe-

lial cells. Infect. Immun. 58, 1992–1994.

s

uzuKi

M., M

iura

s., s

uEMatsu

M., s

uzuKi

h., F

uKu

-

Mura

d., K

urosE

i., s

uzuKi

h., K

ai

a., K

udoh

y.,

o

hashi

M., t

suchiya

M., 1992.

Helicobacter pylo-

ri — associated ammonia production enhances

neutrophil-dependent gastric mucosal cell inju-

ry. am. J. physiol. 263, g719–g725.

t

odoroKi

i., w

atanabE

K., M

iyashita

M., s

Eno

K.,

n

oMura

t., y

oKoyaMa

y., t

ochiKubo

K., i

toh

M., 2000.

Suppressive effects of DNa vaccines

encoding heat shock protein on Helicobacter

pylori - induced gastritis in mice. Biochem. Bio-

phys. res. Commun. 277, 159–163.

t

orrEs

v. J., i

viE

s. E., M

cclain

M. S., 2005.

Functio-

nal properties of the p33 and p55 domains of

the Helicobacter pylori vacuolating cytotoxin. J.

Biol. Chem. 280, 21107–21114.

t

sutsuMi

r., h

igashi

h., h

iguchi

M., o

Kada

M.,

2003.

attenuation of Helicobacter pylori caga

x shp-2 signaling by interaction between caga

and c-terminal src kinase. J. Biol. Chem. 278,

3664–3670.

u

tt

M., n

ilsson

i., l

Jungh

a., w

adstroM

t., 2002.

Identification of novel immunogenic proteins of

Helicobacter pylori by proteome technology. J.

Immunol. Meth. 259, 1–10.

v

iala

J., c

haPut

c., b

onEca

i. g., c

ardona

a., g

i

-

rardin

s. E., M

oran

a. P., a

thMan

r., M

EMEt

s.,

h

uErrE

M. r., c

oylE

a. J., d

istEFano

P. s., s

anso

-

nEtti

P. J., l

abignE

a., b

Ertin

J., P

hilPott

d. J.,

2004.

Nod1 responds to peptidoglycan delivered

by the Helicobacter pylori cag pathogenicity is-

land. nat. Immunol. 5, 1166–1174.

w

alducK

a., s

chMitt

a., l

ucas

b., a

EbischEr

t., 2004.

transcription profiling analysis of the mechani-

sms of vaccine-induced protection against H. py-

lori. FaSeB J. 18, 1955–1957.

w

allasch

c., c

rabtrEE

J. E., b

EvEc

d., r

obinson

P.

a., w

agnEr

h., u

llrich

a., 2002.

Helicobacter

pylori-stimulated egf receptor transactivation re-

quires metalloprotease cleavage of HB-eGF. Bio-

chem. Biophys. res. Commun. 295, 695–701.

x

u

c., l

i

z. s., d

u

y. q., t

u

z. x., g

ong

y. F., J

in

J.,

w

u

h. y., 2005.

construction of a recombinant

attenuated Salmonella typhimurium DNa vac-

cine carrying Helicobacter pylori hpaa. World J.

gastroenterol. 11, 114–117.

y

ahiro

K., n

iidoME

t., h

ataKEyaMa

t., a

oyagi

h.,

K

urazono

h., P

adilla

P. i., w

ada

a., h

irayaMa

t., 1997

. Helicobacter pylori vacuolating cyto-

toxin binds to the 140-kda protein in human

gastric cancer cell lines, aZ-521 and aGS. Bio-

chem. Biophys. res. Commun. 238, 629–632.

y

ahiro

K., n

iidoME

t., K

iMura

M., h

ataKEyaMa

t.,

a

oyagi

h., K

urazono

h., i

Magawa

K., w

ada

a.,

M

oss

J., h

irayaMa

t., 1999.

activation of Heli-

cobacter pylori vaca toxin by alkaline or acid

conditions increases its binding to a 250-kda re-

ceptor protein-tyrosine phosphatase beta. J. Biol.

Chem. 274, 36693–36699.

y

aMaoKa

y., K

odaMa

t., K

ita

M., i

Manishi

J., K

ashi

-

Ma

K., g

rahaM

d., 1998.

relationship of vaca

genotypes of Helicobacter pylori to caga status,

cytotoxin production, and clinical outcome. He-

licobacter 3, 241–253.

z

hang

h., F

ang

d. c., w

ang

r. q., y

ang

s. M., l

iu

h. F., 2004.

effect of Helicobacter pylori infec-

tion on expression of bcl-2 family members in

gastric adenocarcinoma. World J. gastroenterol.

10, 227–230.

z

hang

h., z

hang

x., l

iu

M., z

hang

J., l

i

y., 2005.

expression and characterization of Helicobacter

pylori Hspa protein in transgenic tobacco plants.

Biotechnol. appl. Biochem. Sep 1.