home
 

Вопросы патогенности Helicobacter pylori

«Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии и колопроктологии»,2001, №2, Приложение №13, Т.XI, с.113.

И.В. Доморадовский, Московский НИИ эпидемиологии и микробиологии им Г.Н.Габричевскогo

Важным фактором колонизации H.pylori является подвижность, связанная с наличием мощных жгутиков, которые позволяют ему легко перемещаться в столь вязкой среде, как слизь. Основу жгутиков составляют два белка FlaA и FlaB, кодируемых генами flaA и flaB. Важно, что для синтеза обоих белков необходим особый регуляторный белок FIbA [19]. В общем подвижность H.pylori можно относить к эссенциальным факторам патогенности, что доказано в опытах на мышах с использованием flaA изогенных мутантов Helicobacter felis [27].

Однако колонизация желудка H.pylori, скорее всего, была бы невозможна, если бы микроб не мог защитить себя от действия соляной кислоты. Для этого он наделен способностью к образованию уреазы, которая расщепляет мочевину и за счет аммиака нейтрализует Н-ионы. От других уропатогенных бактерий (кишечная палочка, протей, клебсиеллы, провиденций и морганеллы) H.pylori отличается тем, что уреаза располагается не только в его цитоплазме, но и на поверхности клеток. Это происходит в результате автолиза части клеток и адсорбции фермента на поверхности выживших бактерий. Наличие внеклеточной уреазы имеет большое значение для приживления H.pylori. Будучи сильным антигеном, фермент связывает антитела, которые могли бы повредить H.pylori, и комплекс уреаза-антитело удаляется с поверхности клеток (после этого свободная уреаза вновь появляется на поверхности клеток)

Уреаза H.pylori действует как токсин, поскольку ионы аммония, образующиеся при гидролизе мочевины, повреждают эпителий. Однако этим дело не ограничивается. Уреаза усиливает воспалительные реакции за счет активации моноцитов и нейтрофилов, стимуляции секреции цитокинов, образования радикалов кислорода и окиси азота, кроме того, большая субъединица уреазы (UreB) действует как аттрактант для лейкоцитов [24].

Помимо уреазы, в качестве обязательных факторов колонизации H.pylori сейчас считают еще 2 белка UreI и гамма-глутамилтранспептидазу - ключевой фермент в метаболизме глутатиона [12], хотя по поводу последнего есть сомнения [9]. Интересно, что эти белки необходимы только для роста H.pylori in vivo, что подтверждает их значение для патогенеза [12, 26].

Вслед за инвазией существенным этапом на пути развития большинства инфекционных заболеваний является адгезия бактерий к клеткам и элементам соединительной ткани. Благодаря адгезии создаются предпосылки для реализации патогенного потенциала бактерий и уменьшается вероятность элиминации их защитными силами организма. Адгезия происходит за счет взаимодействия лигандов бактерий с соответствующими рецепторами клеток организма и тканей. Небезынтересно отметить, что иногда для этого бактерии используют рецепторы, которые предназначены для взаимодействия клеток хозяина с гормонами и иными медиаторами регуляции его жизнедеятельности [3]. Возвращаясь к H.pylori, укажем, что у него выявлено несколько адгезинов, определяющих выбор хозяина и взаимодействующих с эпителиальными клетками. В качестве же рецепторов H.pylori используют остатки сиаловых кислот и сульфогруппы гликопротеинов, гликолипидов, фосфолипидов и остатки фукозы льюисоподобных антигенов. Показана также способность микроба прилипать к белкам соединительной ткани, в частности к коллагену, ламинину и витронектину. Таким образом, H.pylori присущ тропизм к хозяину, тканям и клеткам.

Помимо уреазы и адгезинов, к числу факторов, предохраняющих Н pylori от действия защитных сил организма и химиотерапевтических средств, следует также отнести способность микроба к инвазии эпителиальных клеток [15]. По нашему мнению, эта способность H.pylori служит одним из подтверждений гипотезы о персистенции его в простейших и роли последних в сохранении Н. pylori в природе. К сожалению, о том, каким образом этот микроб проникает внутрь эпителиальных клеток, приходится только гадать. В частности, можно предположить, что вхождение Н. pylori в эпителиальные клетки индуцируется самим микробом подобно тому, как это происходит в случае других видов бактерий [3]. Косвенным подтверждением этого являются данные о способности Н. pylori при контакте с эпителием индуцировать продукт гена iceA (см. ниже).

Впрочем, совершенно очевидно, что только инвазии и адгезии для развития патологического процесса недостаточно. Для этого необходимы токсины. Из их числа у Н. pylori лучше всего изучен полипептид с молекулярной массой 55 кД - цитотоксин A (VacA), вызывающий вакуолизацию клеток эпителия путем образования пор в цитоплазматической мембране. Интересной особенностью VacA является утрата им токсичности при обработке формальдегидом при сохранении антигенности, т. е. превращение в анатоксин. Не меньшее значение, по-видимому, принадлежит также упомянутому выше продукту гена iceA, образование которого индуцируется при контакте микроба с эпителиальными клетками. Однако функция продукта гена iceA пока не выяснена. В то же время предполагается, что с цитотоксичностью может быть связан один из поверхностных белков Н. pylori, который реагирует с плазминогеном и одновременно с ингибитором-2 плазмина и макроглобулином-2. В итоге происходит превращение плазминогена в плазмин, обладающий высокой протеолитической активностью. Кстати, аналогичный механизм цитотоксичности допускается в случае ряда других бактерий [20], в частности возбудителя чумы [4]. Наконец, нельзя не упомянуть о гемолизине (RibA), о котором пока мало что известно, и белках теплового шока, синтез которых усиливается под воздействием ряда факторов окружающей среды. Эти субклеточно расположенные белки относятся к числу шаперонов, играющих важную роль в надлежащей сборке полимерных белков. Известны 2 таких шаперона -HspB (больший) и HspA (меньший), которые по своим свойствам отличаются от аналогичных белков других бактерий. Однако, подобно им, будучи сильными антигенами, шапероны Н. pylori тесно связаны с развитием аутоиммунных реакций, хотя механизм этих реакций остается неясным [21].

Раз уж мы упомянули аутоиммунные реакции, то следует остановиться и на липополисахариде (ЛПС) Н. pylori, который также вовлекается в их развитие. Причина этого кроется в наличии в боковых цепях ЛПС эпитопов, структурно сходных с эпитопами льюис-антигенами крови (Le), причем штаммы Н. pylori могут экспрессировать как Lex, так и Ley или оба антигена. Эти антигены найдены также в слизистой желудка и на поверхности лейкоцитов (CD15 = Lex) [7]. В процессе НВ-инфекции за счет ЛПС возбудителя образуются антитела к льюис-антигенам, причем эти антитела могут реагировать с аналогичными эпитопами тканей хозяина. При этом происходит фиксация комплемента иммунными комплексами, что вызывает повреждение тканей [6]. С другой стороны, наличие у Н. pylori эпитопов, присущих также льюис-антигенам крови, является выражением антигенной мимикрии микроба, в результате чего он не распознается организмом как "чужой".

Особого обсуждения требует вопрос о молекулярно-генетической организации тех свойств, которые связаны с патогенностью Н. pylori. Это вызвано тем, что более 40 генов патогенности (вирулентности) Н. pylori не разбросаны по хромосоме, а собраны в одном из ее сегментов, названном "островом патогенности" [13]. Ее маркером считается криптический иммунодоминантный белок CagA с мол. массой 120-140 кД, кодируемый геном cagA (от "citotoxin associated gene А"). Еще одной особенностью "островка патогенности" является наличие в нем генов систем секреции типа III и IV- обязательных атрибутов вирулентности. Предполагают, что в процессе эволюции область cag была "заимствована" Н. pylori у какого-то неизвестного микроба и включена в его хромосому. Отметим попутно, что островки патогенности присущи также вирулентным штаммам многих других грамнегативных, а также грампозитивных бактерий и часто отличаются по содержанию Г+Ц от нуклеотидного состава основных хромосом. Еще одной особенностью "островков патогенности" считается наличие в них большого числа элементов IS и коротких прямых повторов, отделяющих "островки" от остальных участков хромосомы. Последнее является причиной частой утраты "островков" и как следствие вирулентности [13, 23].

По наличию CagA и VacA штаммы делятся на 2 группы: тип 1 - CagA* и VacA* и тип 2 - CagA" и VacA". Отмечается довольно четкая связь между типом штаммов и их географическим происхождением. Так, штаммы типа 1 обычно выделяются в Европе, США и Австралии, в то время как штаммы типа 2 распространены в Юго-Восточной Азии [14]. Однако описаны случаи, когда от одного и того же человека выделяются штаммы обоих типов, что может быть результатом суперинфекции. Впрочем, нельзя исключить, что одновременное наличие у одного пациента двух типов штаммов есть результат высокой нестабильности генома Н. pylori, сопровождающейся постоянной рекомбинацией между штаммами (см. ниже). Как полагают, такая особенность Н. pylori помогает ему лучше приспосабливаться к данному индивидууму и способствует глобальному распространению различных мутантов, в частности, обладающих устойчивостью к некоторым химиотерапевтическим средствам [27].

По сравнению с другими бактериями геном Н. pylori относительно невелик, что способствовало определению его полной нуклеотидной последовательности у двух штаммов [5]. При этом было установлено, что отдельные штаммы различаются друг от друга на величину, достигающую примерно 7% генома ( рис.1). Кроме того, в геноме Н. pylori было выявлено большое число коротких нуклеотидных повторов, участвующих во включении и выключении генов, т. е. в их экспрессии. На примере гена фукозилгрансферазы (fucT2) удалось показать, что изменение положения повторяющейся нуклеотидной последовательности приводит к сдвигу рамки считывания и преждевременному включению стоп-сигнала. В результате подавляется экспрессия Le" эпитопа в ЛПС. Не меньшее значение имело также выявление особенностей строения промоторов Н. pylori, в частности промотора, расположенного между генами cagA и cagB, которые транскрибируются в противоположных направлениях. Наконец, показано наличие гена, участвующего в синтезе ЛПС, экспрессия которого индуцируется кислотой [27].

Нестабильностью генома Н. pylori можно объяснить причину появившихся сомнений в ценности CagA как маркера высокой вирулентности штаммов [17, 28]. Напомним, что с наличием CagA связывали, в частности, высокую частоту язвенной болезни и возникновения MALT у жителей Европы. Однако сейчас установлено, что у детей и жителей Азии, инфицированных cagA-штаммами, эта патология встречается редко [27].

Выше перечислены факторы Н. pylori, которые прямо или косвенно вовлекаются или могут вовлекаться в патологический процесс. Однако по-прежнему отсутствуют ответы на два главных вопроса: каким же образом этот микроб вызывает заболевания и какие факторы хозяина определяют его исход? Важной причиной этого является упоминавшаяся нестабильность генома Н. pylori, с которой связывают полиморфизм штаммов и многообразие патологических изменений в организме человека [16]. Результаты молекулярно-биологических исследований наводят даже на мысль об отсутствии клональной структуры популяции Н. pylori и о том, что на самом деле в его случае мы можем иметь дело не с одним видом микроба, а с комплексом "криптических видов" [18].

Еще одна причина трудности расшифровки всех факторов патогенности Н. pylori кроется в том, что in vitro у него экспрессируется намного меньше генов, чем in vivo [22]. Последнее служит прямым подтверждением тех положений, которые высказывались нами ранее при обсуждении общих вопросов вирулентности бактерий [1,2].

Наконец, немаловажным фактором, сдерживающим изучение проблемы патогенности Н. pylori, является отсутствие экспериментальной модели [22].

В заключение укажем, что изучение факторов патогенности важно не только для расшифровки механизма развития инфекционного процесса, но и для решения проблемы специфической профилактики заболевания. Вакуолизирующий токсин (токсоид), уреаза, флагеллин(ы), адгезины, белки теплового шока - это факторы Н. pylori, которые сами по себе или в сочетании один с другим могут вызывать иммунитет.

Таким образом, приведенные выше данные позволяют рассчитывать, что на многие неясные вопросы патогенности Н. pylori вскоре будут получены исчерпывающие ответы.

ЛИТЕРАТУРА
1. Домарадский И. В. Ц Журн. микробиол. -1957. -№4.- С. 16-20.
2. Домарадский И. В. // Там же. - С. 31-35.
3. Домарадский И. В., Бабин В. Н. Ц Мед. паразитол. - 1996. -№4.-С. 3-8.
4. Домарадский И. В. Чума. - М., 1998.
5. Aim R. A., Ling L. S., Moir D. Т. et al. // Nature. -1999. - Vol. 397. - P. 176-180.
6. Appelmelk B. J., Ina M. // Pathogenesis and Host Response in Helicobacter pylori Infections / Eds A. P. Moran, C. A. O"Morain. -Galway, 1997. - P. 43-57.
7. Aspinall G., Moran A., Aspinall G., Moran A. // Ibid. - P. 37-42.
8. Axon A. II Curr. Opin. Gastroenterol. -1999. - Vol. 15. - Suppl. 1.- P. 1-4.
9. Blanchard T. 0., McGovern K. J., Younginan P. et al. // Gut. -1999,-Vol. 45.-Suppi. l.-P. 27.
10. Blaser M. // J. Clin. Invest. -1997. - Vol. 100. - P. 759-762.
11. Blaser M. 11 J. Infect. Dis. -1999. - Vol. 179, N 6. -P. 1523-1530.
12. Chevalier C., Thiberge J. M., Ferrero R. L., Labigne A. // Mol. Microbiol. - 1999,"-Vol. 31. - P. 1359-1372.
13. Covacc A., Falkow S., Censini S. et al. // Pathogenesis and Host Response in Helicobacter pylori Infections / Eds A. P. Moran, C. A. O"Morain. - Galway, 1997. - P. 88-100.
14. Doom L.-l van. Сей Figueiredo, iSanna R. et al. // 11-th International Workshop on Gastroduodenal Pathology and Helicobacter pylori. - Budapest, 1998. - P. A15.
15. Engstrand L., Graham D., Nasr M. E. et al. // Am. J. Clin. Pathol. -1997. - Vol. 108. - P. 504-509.
16. Graham D. Y. 11 Curr. Opin. Gastroenterol. - 1998. - Vol. II. -Suppi. l.-P. S7-S8.
17. (70/1/1 M. C., Stephens J. C., Stewart /. Л. et al. //J. Clin. Pathol. -1998. - Vol. 51; - P. 761-764.
18. Hawll S. L., Andrews R. H., Mitchell U. M., Daskalopoulous G. II FEMS Microbiol. Lett. -1997. - Vol. 150. - P. 27-32.
19. Jpsenhans C. H., Suerbaum S. // Ibid. - P. 6-15.
20. Kimsela K. 11-th International Conference on Proteolysis and Protein Turnover: Abstracts. - Turku, 1996. - P. 53.
21. Labigne A., Thiberge J.-M. A., Vanet A. // Pathogenesis and Host Response in Helicobacter pylori Infections / Eds A. P. Moran, C. A. O"Morain. - .Galway, 1997. - P. 67-87.
22. Lee A. // Curr. Opin. Gastroenterol. -1998. - Vol. II. - Suppi. 1. - P. S5-S6.
23. Mecsos J., Strauss E. 11 Island Emei-g- Infect. Dis. -1996. - Vol. 2. - P. 271-290.
24. Mobley H., Fulkerson J., Hendricks J. K., Garner R. 11 Pathogenesis and Host Response in Helicobacter pylori Infections / Eds A. P. Moran, C. A. O"Morain. - Galway, 1997. - P. 58- 66.
25. Moran A. P.//Ibid.-P. 1-5.
26. Skouloubris S., Thiberge J. M., Labigne A., De Reuse H. 11 Infect, and Immun. -1998. - Vol. 66. - P. 4517-4521.
27. Suerbaum S., Chin Hur, Josenhans Ch., Michetti P. 11 Curr. Opin. Gastroenterol. -1999. - Vol. 15. - Suppi. 1. - P. SII-S16.
28. Wirth H. P., Beins M. H., Yang M. et al. // Infect, and Immun. -1998. - Vol. 66. - P. 4856-4866.
acuvue define