Helicobacter pylori (w skrócie Hp, dawna nazwa Campylobacter pylori) – gram-ujemna bakteria o helikalnym kształcie, zaliczana do pałeczek. Światowa Organizacja Zdrowia szacuje, że zainfekowanych tą bakterią jest ok. 70% ludzi w krajach rozwijających się i ok. 30% w krajach rozwiniętych. Jej obecność zwiększa ryzyko wystąpienia takich schorzeń jak zapalenie żołądka typu B (mogące prowadzić do powstania nowotworu) i wrzody trawienne. Obecnie wiadomo, że H. pylori odpowiada w przybliżeniu za 80% przypadków choroby wrzodowej żołądka i 90% przypadków choroby wrzodowej dwunastnicy. Jednakże u większości zakażonych osób choroba nie rozwija się; wysunięto wiele hipotez wyjaśniających ten fakt, ale żadna z nich nie uzyskała powszechnej aprobaty. Uważa się, że helikalny kształt bakterii (od którego wzięła się nazwa rodzaju) ma jej ułatwiać ruch w warstwie śluzu.

Historia odkrycia

 Osobny artykuł: Historia odkryć i badań nad chorobą wrzodową i Helicobacter pylori.

Bakterie Helicobacter pylori zostały odkryte przez niemieckich naukowców w 1875, ale nie udało im się ich sztucznie wyhodować w laboratorium i szybko o nich zapomniano. W 1893 włoski badacz Giulio Bizzozero opisał bakterie helikalnego kształtu żyjące w kwaśnym środowisku żołądka psa. Po raz drugi, niezależnie od badania z 1875, bakterie te zostały zauważone przez Walerego Jaworskiego pracującego na Uniwersytecie Jagiellońskim w 1899. Zaobserwował on charakterystyczne spirale bakterii i nazwał je Vibrio rugula. Jako pierwszy zasugerował także, że mogą one powodować schorzenia żołądka, ale swoje obserwacje opublikował jedynie po polsku, w książce "Podręcznik chorób żołądka" i przeszły one niezauważone. W 1952 Kornberg opisał hydrolizę znakowanego węglem C-14 mocznika w żołądku kota. Zauważył również, że zjawisko to jest hamowane po podaniu antybiotyków. Obecnie wiadomo, że przyczyną rozkładu mocznika jest wydzielanie ureazy przez bakterie Helicobacter, a oparty na podobnej zasadzie test jest wykorzystywany od 1987 roku w diagnostyce zakażeń. W 1982, kiedy po raz pierwszy udało się wyhodować drobnoustrój, zauważono jego ogromne podobieństwo morfologiczne do rodziny Campylobacter, naukowcy nazwali więc wykryte bakterie organizmami podobnymi do Campylobacter (ang. CLO – Campylobacter-like organisms). Różnica dotyczyła jedynie licznych rzęsek, które w rodzinie Campylobacter są niezmierną rzadkością. Początkową nazwą było Campylobacter pyloridis (1984), zamienione w 1987 na Campylobacter pylori. Po zbadaniu genomu w 1989 szczepy zakwalifikowano ostatecznie do rodzaju Helicobacter. Początkowo nie było pewne, czy bakteria ma jakiekolwiek szkodliwe działanie. Aby to udowodnić, ochotnicy wypili zawiesinę zawierającą hodowlę bakterii. Wystąpiły u nich objawy ostrego zapalenia żołądka, co było ważnym dowodem na chorobotwórcze działanie H. pylori. Odkrycie jest przypisywane dwóm australijskim patologom z uniwersytetu w Perth, Barry'emu Marshallowi i Robinowi Warrenowi, którzy za to odkrycie zostali w 2005 uhonorowani Nagrodą Nobla w dziedzinie medycyny.

Stosunkowo szybko dostrzeżono powiązanie pomiędzy wrzodami i zapaleniem żołądka a obecnością bakterii w żołądku. Helicobacter pylori jest najważniejszą bakterią wśród flory żołądkowej człowieka. Odkryto również inne gatunki z rodzaju Helicobacter u ssaków i ptaków; niektóre z nich także mogą zakażać ludzi. Odkryto również, że niektóre gatunki z rodzaju Helicobacter zakażają wątroby pewnych ssaków, co prowadzi do chorób.

Niedawne badania wskazują, że różnorodność genetyczna H. pylori zmniejsza się wraz z odległością od Afryki Wschodniej, miejsca pochodzenia współczesnych ludzi. Przy pomocy danych o różnorodności genetycznej badacze stworzyli symulacje, które wskazują, że bakterie rozprzestrzeniły się z Afryki Wschodniej około 58000 lat temu. Wyniki wskazują, że zakażenie H. pylori u nowoczesnych ludzi występowało przed rozpoczęciem migracji z Afryki.

Biologia

Morfologia H. pylori

Od czasu zaklasyfikowania bakterii jako Helicobacter pylori odkryto dziesiątki innych gatunków z rodzaju Helicobacter, które bytują w przewodzie pokarmowym różnych zwierząt.

Morfologia i fizjologia

Bakterie H. pylori są podobne pod względem morfologicznym do bakterii Campylobacter, jednakże są od nich zazwyczaj większe. Długość bakterii wynosi 3–6 μm, a szerokość 0,6 μm. Drobnoustrój nie wytwarza przetrwalników.

Bakteria bytuje w warunkach niewielkiej dostępności tlenu na powierzchni błony śluzowej żołądka i dwunastnicy, rzadziej na błonie wyścielającej przełyk, wykazując dużą ruchliwość w śluzie pokrywającym błony. Ruchliwość ta wynika z faktu posiadania przez bakterię kilku, zazwyczaj do sześciu, pojedynczych witek. Nie ma jednomyślności w sprawie prawidłowej kwalifikacji bakterii pod względem wymagań tlenowych – jest ona zaliczana do mikroaerofilów albo do beztlenowców. Te rozbieżności prowadzą do różnic w warunkach hodowlanych stosowanych przez laboratoria mikrobiologiczne w celu zapewnienia bakteriom optymalnego środowiska do wzrostu. Badania dowiodły, że duże kolonie są w stanie wzrastać w szerokim zakresie stężeń tlenu. Helicobacter pylori wytwarza hydrogenazę, dzięki której może pozyskiwać energię z utlenienia cząsteczkowego wodoru (H2) wytwarzanego przez inne bakterie jelitowe. Może wytwarzać biofilmy, a także przechodzić z formy spiralnej do postaci ziarenkowca, co prawdopodobnie ułatwia jej przeżycie i rozprzestrzenianie się. Forma ziarenkowca nie została wyhodowana, ale odkryto ją w sieci wodociągowej w Stanach Zjednoczonych. Odkryto również, że ta forma może przylegać do komórek nabłonkowych żołądka in vitro.

Helicobacter pylori jest raczej wrażliwy na warunki zewnętrzne, potrafi jednak przeżywać w kwaśnym środowisku. Bakteria posiada pięć głównych rodzin białek błony zewnętrznej (OMP). Największa rodzina zawiera znane i domniemane adhezyny. Pozostałe cztery rodziny zawierają poryny, transportery żelaza, białka związane z rzęskami i białka o nieznanej funkcji. Podobnie jak inne typowe Gram-ujemne bakterie, błona zewnętrzna H. pylori składa się z fosfolipidów i lipopolisacharydu (LPS). Antygen O lipopolisacharydu może podlegać fukozylacji i przypominać antygeny grupowe krwi Lewisa znajdujące się na nabłonku żołądkowym. Zewnętrzna błona zawiera też glukozydy cholesterolu, który występuje u niewielkiej liczby innych bakterii.

Cechy biochemiczne mogą służyć do różnicowania bakterii w obrębie rodzaju. Zdolność do wytwarzania ureazy jest wykorzystywana w diagnostyce.

Czynniki wirulencji

Czynniki wirulencji są to takie cechy bakterii, które pozwalają jej przełamywać naturalne systemy obronne organizmu. Treść żołądkowa ma odczyn kwaśny i posiada wyjątkowo niskie pH, wynoszące 2–4, które jest zabójcze dla większości bakterii. Cechy umożliwiające przeżycie w tym wybitnie trudnym środowisku to:

Czynniki wirulencji H. pylori

1. Wytwarzanie w dużych ilościach ureazy – enzymu katalizującego rozkład mocznika do amoniaku i dwutlenku węgla. Amoniak powoduje neutralizację kwasu solnego obecnego w soku żołądkowym i podwyższenie pH w bezpośrednim otoczeniu bakterii. Najmniejsze pH, przy którym obserwowany jest jeszcze wzrost bakterii in vitro wynosi 4,5; jeżeli jednak do podłoża zostanie dodany mocz (zawierający mocznik) wzrost jest widoczny nawet przy pH 3,5.
2. Rzęski – sześć rozmieszczonych biegunowo rzęsek umożliwia poruszanie się i wnikanie pod warstwę śluzową. Warstwa śluzowa chroni komórki żołądka przed działaniem kwasu solnego; w ten sposób bakteria korzysta z ochronnego systemu gospodarza. Dzięki nim bakteria jest bardzo ruchliwa. Charakterystyczne włókna rzęsek pokryte osłonką składają się z dwóch współpolimeryzowanych flagelin: FlaA i FlaB.
3. Pompa wypompowująca jony H z komórek. Blokowanie tych pomp przez niektóre leki (np. omeprazol) podnosi pH w żołądku, który jest środowiskiem życia drobnoustroju.
4. Układ antyoksydacyjny mający na celu neutralizację wolnych rodników wytwarzanych przez neutrofile. Jest on dość złożony, w jego skład wchodzą enzymy katalaza, dysmutaza ponadtlenkowa, niedawno odkryte antyoksydacyjne białka MdaB oraz NapA (Neutrophil-activating protein) oraz bardzo sprawny system naprawiający uszkodzenia DNA.
5. Adhezyny odpowiadające za przyleganie do nabłonka żołądka.
6. Cytotoksyny – kodowane w genach vacA (50% szczepów) i cagA (70% szczepów). Toksyna wakuolizująca (vacA) powoduje w komórkach nabłonkowych zlanie endosomów z lizosomami i sprzyja tworzeniu ogromnych wakuoli. Ułatwia ponadto swobodny przepływ mocznika do światła żołądka. Toksyna cytotoksyczna zaburza cytoszkielet komórek nabłonkowych i zwiększa adhezję bakterii do tak uszkodzonego nabłonka.

Epidemiologia

Zakażenie H. pylori występuje powszechnie na całym świecie, chociaż stwierdza się różnice w częstości infekcji w poszczególnych krajach. Regułą jest, że częściej zakażenia tą bakterią stwierdza się w krajach rozwijających się, gdzie dotyka co najmniej 70% osób, a tylko u ok. 30% populacji w krajach wysokorozwiniętych. W Polsce, według Polskiego Towarzystwa Gastroenterologii, zakażonych jest 70% ludzi (dane z 2004).

Drogi zakażenia

Zakażenie bakterią następuje na drodze pokarmowej, najczęściej we wczesnym dzieciństwie przed osiągnięciem 10 roku życia i od tego czasu utrzymuje się przez całe życie, chociaż potwierdzono, że u części dzieci może dochodzić do samoistnego ustąpienia zakażenia. Uważa się, że do transmisji infekcji dochodzi z człowieka na człowieka i ustalono, że najczęściej matka zakaża dziecko.

Istnieje wiele wątpliwości co do drogi, poprzez którą najczęściej dochodzi do zakażenia. Rozważane są: gastro-oralna, oralno-oralna i fekalno-oralna. Często do infekcji może dochodzić w wyniku kontaktu ze śliną zainfekowanej osoby (picie ze wspólnych butelek, jedzenie ze wspólnego talerza) lub poprzez jedzenie zanieczyszczonymi rękami. Kontakt z małą ilością śliny, jaki występuje na przykład przy pocałunku, nie powoduje infekcji. Istnieje również możliwość przeniesienia zakażenia drogą kontaktu oralno-analnego.