Журнал. Биотехнология. Теория и практика

Подождите немного. Документ загружается.

Биотехнология. Теория и практика. № 20092

Последствия присутствия или

отсутствия в популяции

человека

H. pylori

Если сравнить людей, инфицированных

и неинфицированных этим микро-

организмом, то представляется возможным

оценить цену и особенность носительства

В 1983 г была впервые описана

ассоциация между в желудке и

фагоцититами и иммунными клетками в

собственной пластинке слизистой

оболочки (lamina propria) желудка [93].

Уоррен и Маршалл, обнаружившие

ассоциацию с гистологическими

изменениями, классифицируемые

патологами как хронический гастрит [18,

60], посчитали, что наличие клеток

воспалительного ответа является

атрибутом патологического процесса.

Однако скопление иммунных и

воспалительных клеток в ткани можно

расценивать как физиологический ответ на

собственную микробиоту. Таким же

образом, в lamina propria рта, влагалища и

толстой кишке млекопитающих

обнаруживаются фагоциты и иммунные

клетки, взаимодействующие с местной

микрофлорой. И, наоборот, у стерильных

животных вообще не обнаруживаются

фагоцитирующие и иммунные клетки в

lamina propria, а восстановление

нормальной микрофлорыу таких животных

вызывает миграцию этих клеток в места

скопления микрофлоры и расценивается

как нормальная гистопатологическая

картина.

Проблема с обозначением ответа

хозяина на как «хронический

гастрит» заключается не в самом термине, а

в интерпретации указанных наблюдений

как патологических, а не физиологических.

Вполне вероятно, что хронический гастрит

является физиологическим ответом

хозяина на патологическим же

ответом следует считать развитие язвы

двенадцатиперстной кишки [67-68],

аденокарциномы и лимфомы желудка [76].

Тогда, CagA штаммы хеликобактера

вызывают наибольший физиологический

ответ хозяина и больше всего увеличивают

риск перехода физиологического ответа в

H. pylori.

H. pylori

H. pylori;

патологический, т.е. формирования язвы и

карциномы. Таким образом, и

индуцируемый им ответ связаны с риском

развития заболеваний. Снижение

распространенности заболеваний желудка,

язвы желудка и двенадцатиперстной

кишки, наблюдаемое в ХХ веке, согласуется

со снижением распространенности

Желудок – орган, выполняющий

множество функций, но и

физиологи-ческий ответ на бактерию

влияют, по меньшей мере, на три из них

(рис. 1). Во-первых, в желудке

секретируется соляная кислота. Этот

процесс находится под сложным

регуляторным контролем, который

осуществляется при помощи автономной

иннервации, нейроэндокринных пептидов,

гастрина и соматостатина. Показано, что

наличие влияет на кислотный

гомеостаз [78]. Во-вторых, желудок

обладает адаптивной иммунологической

активностью, которая выражается в

активации Т- и В-лимфоцитов [82].

-позитивные и -негативные

желудки иммунологически разные не

только в отношении -

специфического ответа [61], но и в

системных эффектах в целом [69]. В

частности, персистенция

сопровождается намного большей

концентрацией регуляторных Т-клеток.

В третьих, в желудке синтезируется лептин

и основное количество грелина. Эти

нейроэндокринные пептиды играют

важную роль в энергетическом гомеостазе

млекопитающих, и появляется все больше

данных в пользу того, что влияет на

их регуляцию [69, 59]. В настоящее время в

развитых странах вырастают поколения

детей, не инфицированных

которая регулирует эти и другие

физиологические функции (рис. 1).

Естественно предположить, что изменение

секреции кислоты, иммунологической

активации и нейроэндокринной регуляции

будет иметь различные последствия.

H. pylori

pylori.

H. pylori

pylori H. pylori

H. pylori

H. pylori,

Влияние на физиологию

человека

H. pylori

Биотехнология. Теория и практика. № 20092

Критерий

Секреция соматостатина

Высвобождение гастрина

Кислотность

Секреция лептина

Секреция грелина

Популяция Т-регуляторных клеток

Ссылка

283

243

125

297

157, 253, 254, 330

Рис. 1. Изменение физиологии современного ( негативного) желудка по отношению к

«древнему» ( -позитивному) желудку [22].

H. pylori-

H. pylori

Ассоциация с раком желудкаH. pylori

Выше уже отмечалось, что в настоящее

время получены убедительные доказа-

тельства отсутствия случаев развития рака в

здоровой слизистой оболочке желудка. В то

же время у 80% больных, страдающих раком

желудка, в анамнезе была зафиксирована

хеликобактерная инфекция. Способность

инфекции инициировать развитие

опухолей желудка показана в ряде

экспериментальных и клинических

исследований. Например, в 2001 г Н. Уемура

с коллегами обследовали 1526 пациентов с

язвенной болезнью желудка или 12-перстной

кишки, полипами желудка, неязвенной

диспепсией на инфицированность

[90]. У 1246 пациентов был обнаружен

у 280 – нет. Все эти пациенты

наблюдались затем в течение от 1 до 10 лет (в

среднем, 7,8 года). Пациентам проводилась

эндоскопия с биопсией при включении в

исследование и затем через 1–3 года. У 36

H. pylori

pylori,

пациентов (2,9%), у которых было выявлено

наличие впоследствии развилась

аденокарцинома желудка. Не было

диагностировано ни одного злокачествен-

ного новообразования в группе пациентов,

изначально не инфицированных

Кроме того, аденокарцинома не развилась ни

у одного из 253 пациентов, инфицированных

но которым проводилась

эрадикация Диагноз рак желудка

был установлен у 21 пациента (4,7%) из 445

больных с неязвенной формой диспепсии, у

10 пациентов (3,4%) из 297 с язвой желудка и

5 (2,2%) из 229 человек с их гипер-

пластическими полипами желудка. Среди

275 человек, страдающих язвой двенадцати-

перстной кишки, не выявлено ни одного

случая рака желудка. Таким образом, рак

желудка развивается у лиц, инфицирован-

ных причем лица с диагнос-

тированной хеликобактериальной инфек-

цией при язвенной болезни 12-перстной

H. pylori,

H. pylori.

H. pylori,

H. pylori.

H. pylori,

Биотехнология. Теория и практика. № 20092

кишки не относятся в группу риска развития

злокачественных образованийжелудка.

Экспериментальное доказательство

взаимосвязи бактерии с раком желудка было

проведено также Т. Ватанебе с коллегами

[94], которые изучали роль хеликобактера

при развитии рака желудка на монгольских

грызунах ( ), яв-

ляющихся наиболее адекватной моделью для

изучения человеческих гастродуоденальных

заболеваний. Пятимесячных животных

заражали бульонной культурой

TN2GF4, изолированным от пациента с

язвой желудка, с генотипом , . При

изучении препаратов слизистой желудка

оказалось, что число микроорганизмов

достигло пика к 6-й неделе после заражения

и в дальнейшем не изменялось. На 6-й неделе

эксперимента у всех инфицированных

животных наблюдали активный хрони-

ческий гастрит, который развивался в

антральном отделе, распространяясь на тело

желудка на протяжении всего эксперимента.

После 26-й недели у всех животных на

границе между телом и антрумом

появлялись язвы, распространявшиеся до

мышечного слоя стенки желудка. С 39-й по

52-ю неделю наблюдались структурные

аномалии гиперплазированных желез –

сложное ветвление желез или их кистозное

расширение. К концу эксперимента (62-я

неделя) у 10 из 27 (37%) инфицированных

животных развилась аденокарцинома.

Практически все опухоли были локали-

зованы в пилорической области и имели вид

кратерообразных дефектов с неровными

гребневидными краями. У неинфициро-

ванных животных к концу эксперимента

существенных изменений не выявлено.

Данное исследование является первым

прямым экспериментальным доказа-

тельством взаимосвязи длительного инфи-

цирования и желудочного

канцерогенеза. Однако сам механизм

развития рака желудка под действием

бактерии остается до конца не ясным, хотя

бактериальные белки, иммунный ответ и

гормональный ответ были изучены

досконально [78].

Считается, что пусковым механизмом

гиперпролиферации эпителиальных клеток

является воспаление слизистой оболочки

Meriones unguiculatus

H. pylori

vacA cagA

H. pylori

желудка, вызванное

отмечается продукция активных форм кис-

лорода нейтрофильными лейкоцитами, выс-

вобождение цитокинов из клеток воспали-

тельного инфильтрата [29-30]. Комбиниро-

ванное воздействие этих факторов приводит

к гиперпролиферации клеток и повреж-

дению ДНК. Сочетание предраковых сос-

тояний (хронические гастриты, язвы, поли-

пы желудка, оперированный желудок) с

предраковыми изменениями слизистой обо-

лочки желудка (атрофия, кишечная мета-

плазия, дисплазия) реально повышает риск

развития рака. Возможность предотвратить

его обусловлена потенциальной обрати-

мостью этих изменений, что в свою очередь

зависит от их ранней диагностики.

Одной из хорошо изученных микробных

детерминант связанных с высоким

риском развития рака желудка, является

островок [45, 50]. Ген ( ytotoxin-

ssociated ene) является маркером 40 т.п.н

островка патогенности (pathogenicity island –

PAI). Гены островка патогенности

кодируют белки системы секреции типа IV.

Показано, что наличие CagA белка в

достаточно для нарушения механизмов

нормальной дифференциации эпителиаль-

ных (рис. 2) клеток, в том числе их адгезии,

полярности и ингибирования миграции [91].

Эти эффекты, по-видимому, контролируют-

ся различными доменами CagA, некоторые

из которых зависят от фосфорилирования и

участвуют в передаче сигналов RTK (receptor

tyrosine kinase), другие не зависят от

фосфорилирования и связаны с апикальным

соединением. Предполагается, что домены

CagA работают совместно в непосредствен-

ной близости от апикального соединитель-

ного комплекса. Действие CagA на апикаль-

ный соединительный комплекс через N-

конец молекулы подтверждает особенность

передачи сигнала подобно тирозинкиназе

через фосфорилирование С-конца.

По происходящим изменениям в клетке

CagA напоминает онкогены, которые

нарушают передачу сигналов цитоскелета и

вызывают эпителиально-мезенхимное пре-

вращение ткани (EMT, epithelial-tomesen-

chymal transition). В клетке CagA взаимо-

действует с целым рядом потенциальных

онкогенов, в том числе с рецепторной

H. pylori, при котором

H. pylori,

cag

cagA c

Н. pylori

H. pylori

Биотехнология. Теория и практика. № 20092

тирозинкиназой

фо

сфатазой SHP-2 и белком-адаптером Grb2

[65, 86]. Хотя CagA не имеет амино-

кислотной гомологии с эукариотическими

белками, участвующими в этих путях

передачи сигналов, он, возможно, имеет

структурное сходство с белками, которые

могут эти пути активировать. Например,

CagA может иметь некоторые общие

функциональные особенности с Gab белка-

ми, стыковычными (docking) низко-

молекулярными молекулами, которые

способствуют активации потока сигналов,

запускаемого RTK тирозин киназой [41].

CagA и Gab белки вовлечены в Ras/MAPK и

PI3 киназные пути, оба из которых связаны с

эпителиально-мезенхимным превращением

клеток (EMT. Карценогенное действие CagA

до недавних пор связывали с активацией

пути катенинов, которые играют важную

роль в дифференциации эпителиальных

клетоки индукции EMT[20, 37].

RTK c-Met, тирозин-

Рис. 2.

(окрашены в фиолетовый цвет) прикреп-

ляется к эпителиальным клеткам желудка около апи-

кального аппарата и вводит бактериальный белок

CagAв клетку хозяина. CagAвзаимодействует с транс-

мембранными молекулами и рецепторами, в результа-

те приводящие к дефектам апикального соединитель-

ногоаппарата и смене полярности клетки [91]

Бактерии и вирусы взаимодействуют и

разрушают апикальный соединительный аппарат

эпителиальных клеток

H. pylori

В отличие от известных онкогенов, CagA

– ненаследуемый сигнал, доставляемый

клетке-хозяину микроорганизмом, прикреп-

ленным к клеточной мембране. Какое отно-

шение к карциногенезу может иметь сигнал,

который нарушает взаимодействия между

самими клетками и межклеточным прос-

транством? Предполагается, что нарушение

межклеточной адгезии, клеточной полярнос-

ти и взаимодействия между эпителиальными

клетками и межклеточным пространством

могут привести к повреждению клеточной

дифференциации и сигнальных путей,

которое может очень быстро способствовать

образованию опухоли. Поскольку карцино-

генез – это многоступенчатый процесс,

также возможно, что действие CagA

становится патологическим только при

наличии других приобретенных мутаций

или в специфических типах клеток. Так,

CagA сам по себе может выбрать клетки,

которые смогут выжить в его присутствии,

что приведет к возникновению особой

популяции клеток со свойственной ей или

приобретенной невосприимчивостью к

сигналам апоптоза, вызванным утратой

клеткамисоединения или полярности [98].

in vivo

Рис. 3. Экспериментальная модель индукции

рака желудка [42]H. pylori

Ж. Хоугтон c коллегами предложили

альтернативную роль воспаления в онко-

генезе желудка [42], а именно: перемещение

клеток костного мозга в область хроничес-

кого повреждения или воспаления для репа-

рации. Необходимо было выяснить возмож-

ность вовлечения этих стволовых клеток в

развитие рака желудка. Была использована

следующая модель рака желудка: линия

мышей (C57BL/6) и близкородственный

вид – . Предварительно мышей

облучали для разрушения естественных

клеток костного мозга, которые затем

pylori H. felis

Биотехнология. Теория и практика. № 20092

заменяли на трансгенные клетки, экспресси-

рующие легко обнаруживаемый маркер –

галактозидазу (рис. 3). После шести-восьми

недель инфицирования трансгенных мышей

клетки костного мозга были

обнаружены в желудке; спустя 20 недель

меченые клетки дифференцировались в

клетки по характеристикам подобным

эпителиальным клеткамжелудка.

H. felis

Рис. 4. Стволовые клетки костного мозга,

дифференцировавшиеся в эпителиальные клетки

желудка

Эти дифференцированные клетки вы-

глядели нечетко и поведение их было

необычным: они начали удлиняться, вет-

виться, образовывать группы и приобретать

неправильную форму, причем скорость их

роста была очень высокой (рис. 4). После

52-х недель хронической инфекции у

мышей был обнаружен рак желудка в

ранней стадии развития, и сформировав-

шиеся опухоли были положительно

окрашенными маркером, что указывало на

то, что клетки действительно происходили

из костного мозга. Несмотря на то, что эта

модель не позволила оценить роль CagA в

карциногенезе, можно предположить, что в

присутствии этого белка нарушаются

программы дифференцировки клеток-

предшественников желудочного эпителия, и

кроме того, их способность к самообнов

лению и трансформации в мезенхимную

ткань могли бы сделать эти клетки более

восприимчивыми к длительному патоген

номудействию CagA.

Следует отметить, что адеквантность

использования данной модели возникнове

ния аденокарциономы вызывает некоторые

сомнения. Например, в данной работе не

была исключена возможность слияния

клеток костного мозга с эпителиальными

клетками слизистой желудка. Используя

разные методики (исследование гисто

логических срезов на предмет наличия

двуядерных эпителиальных клеток с

метками; FACS анализ окрашенных

пропидием разных типов клеток для

сравнительной оценки содержания ДНК;

FISH-анализ меченыхэпителиальных клеток

на предмет наличия слившихся клеток с

фенотипом XXY, XXXY) Ж. Хоугтон не

обнаружил признаков стабильного слияния

клеток. В то же время нет никаких оснований

исключать возможность нестабильного

слияния клеток с последующим редук

ционным делением. Более того, слияние

клеток костного мозга с клетками эпителия

слизистой оболочки желудка может являться

одним из механизмовканцерогенеза.

Интересно сообщение Ж. Ох и коллег

[73], где авторы предполагают, что

обладает способностью напрямую взаимо

действовать с клетками-предшественниками

эпителия желудка. Авторы проанализиро

вали тропизмклинических изолятов

в гнотобиотической трансгенной мышиной,

модели хронического атрофического гастри

та человека, предшествующей стадии

неопластических процессов. Эти мыши не

способны продуцировать соляную кислоту

вследствие дефекта париетальных клеток и

характеризуются значительным количес

твом делящихся желудочных эпителиальных

прогениторных клеток (предшественников).

Микроскопические исследования желудка

спустя 1 месяц или 1 год после инфици

рования показали внутриклеточную

H. pylori

локализацию бактерий в мульти- и

олигопотентных эпителиальных прогени

торныхклетках.

Электронная микроскопия позволила

открыть несколько морфотипов бактерии в

клетке, включая спиралевидную форму в

цитоплазме и эндосомах. То есть прогени

торные клетки могут быть использованы

в качестве среды обитания. Позднее

было показано, что может

специфически связываться с эпителиаль

ными клетками [70-71]. Считается, что белок

под названием фактор ускорения распада

(decay-accelerating factor, DAF), обладая

pylori

H. pylori

Биотехнология. Теория и практика. № 20092

способностью связываться с рядом

бак

терий, защищает от разрушения

собственные ткани организма. Пик с

коллегами обнаружили, что этот же

находящийся в эпителиальных клетках

желудка белок служит рецептором, т.е.

фактором, который облегчает адгезию

Авторы проверили эту гипотезу,

определяя количество

связывающихся с клетками, которые

отличаются по этому белку. Было

обнаружено, что бактерии адгезируются

только на те клетки, у которых есть DAF.

Более того, было установлено, что

способствует повышению активности этого

белка-рецептора в культуре клеток

желудочного эпителия, а мыши, лишенные

фактора ускорения распада, отличаются

ослабленным воспалительным процессом в

слизистой желудка. Данные результаты

демонстрируют, что использует

белок хозяина в качестве рецептора, и это

способствует повышению уровня его

продукции. Отсутствие белка, фактора

ускорения распада, по-видимому,

обусловливает отсутствие воспаления,

которое язвенная бактерия должна была бы

вызвать в инфицированных мышах,

следовательно, поражающее воздействие

бактерии на желудок опосредовано этим

фактором. Таким образом, суммируя

вышеизложенное, следует отметить

несомненную активную связь между

длительной персистенцией и

аденокарциномой желудка.

pylori.

H. pylori,

H. pylori

Связь с астмой и

аллергическими состояниями

H. pylori

В последние годы во многих развитых

странах отмечается стабильный рост

заболеваемости бронхиальной астмой (БА),

аллергическим ринитом и атопическим

дерматитом [33]. Стремительное увеличение

распространенния атопических состояний

во всех возрастных категориях связывают с

изменением окружающей среды, такими как

курение, загрязнение воздуха, аллергены,

экзогенные инфекции, ожирение. Однако

существует и альтернативная точка зрения,

согласно которой рост атопических

состояний обусловлен изменением нашей

собственной микробиоты. И в этом

контексте особое значение придается

так как её исчезновение хорошо

доказано документально и происходит в

мировом масштабе. Более того,

исчезновение предшествовало

росту заболеваемости бронхиальной астмой.

Но связаны ли эти события?

Чтобы подтвердить или опровергнуть

взаимосвязь бактерии с БА и аллергичес

кими состояниями, были проанализированы

результаты двух больших ретроспективных

исследований [28, 33]. Масштабное

исследование National Health и Nutrition

Survey (NHANES) III проводилось в период

между 1988-1994 гг. [66] Были проведены

серологические исследование более 10 тыс.

пациентов, причем лаборанты и статисты не

знали, была ли у пациента астма или атопия.

В 2006 г. для исследователей оказались

доступны 7663 истории болезней, содержа

щие информацию об астме и генотипе

. В результате проведенного анализа

была выявлена обратная связь между

наличием бронхиальной астмы и cagA

статусом (снижение риска БА на

21%) с наиболее выраженной корреляцией у

пациентов в возрасте ниже среднего (43 года;

снижение риска БА на 37%) и ее отсутствием

у пожилых пациентов. Подобным же

образом обратная связь была отмечена у

пациентов, у которых БА возникла в возрасте

до 15 лет (снижение риска на 37%); при более

позднемначале БА связь отсутствовала.

Наличие этой связи между бактерией и

развитием БА была подтверждена в резуль

тате анализа следующего исследования

pylori,

H. pylori

pylori

H. pylori

NHANES (1999-2000). В этом исследова-

нии принимали участие 7412 пациентов, для

которых был известен аллергологический

анамнез и статус, однако

тестирование по не проводилось.

Средний возраст пациентов был 25 лет. С

учетом ранее полученных результатов

особое внимание уделяли пациентам в

возрасте 20 лет и младше. В результате была

обнаружена значительная обратная связь

между -положительным статусом и

ранним началом астмы и аллергического

ринита у детей и подростков в возрасте до 20

лет, а также наличием астмы на момент

исследования у детей в возрасте от 3 до 13

H. pylori

cagА

H. pylori

Биотехнология. Теория и практика. № 20092

лет. Также обратно коррелировала с

аллергическим ринитом, дерматитом и

сыпью. Таким образом, результаты этих двух

независимых масштабных популяционных

исследований подтвердили протективную

роль в развитии БА и аллергических

состояний

На сегодня уже доказано, что физиология

желудка у инфицированнных и

неинфицированных лиц значительно

различается. Сочетание БА, атопии,

аллергического ринита и сенсибилизация

кожи предполагает клеточную медиацию. У

пациентов, инфицированных

обнаруживается популяция иммунных

клеток, включая регуляторные Т-клетки,

которые в большей мере или вообще

отсутствуют у отрицательных

индивидов. Эти клетки могут проявлять

системную иммуномодулирующую

активность. Недавние исследования

выявили взаимосвязь между колонизацией

и инфекцией

– колонизация сопровождалась

длительным поддержанием туберкулезной

инфекции в латентном состоянии, что

является еще одним подтверждением

системной иммуномодулирующей роли

[80]. Кроме того, появляются данные в

пользу того, что колонизация желудка

влияет на продукцию гастральных

гормонов – лептина и грелина, которые не

только регулируют энергетический гомеос

таз, но и проявляют иммуномодулирующую

активность. Наконец, определенную роль

может играть воздействие на

симпатическую нервную систему, при этом

индивидуальные различия могут обусловли-

вать и различный риск БА.

H. pylori

H. pylori,

H. pylori

H. pylori Mycobacterium

tuberculosis

pylori

H. pylori

H. pylori и гастроэзофагеальная

рефлюксная болезнь (ГЭРБ)

Одновременное снижение частоты

встречаемости и аденокарциномы

желудка в развитых странах за прошлое

столетие было диаметрально противо

положно резкому скачку увеличения частоты

встречаемости и его осложнений.

– один из основных риск-факторов

развития пищевода Барретта – метаплазии

клеток нижней части пищевода, которое

H. pylori

ГЭРБ

рассматривается как предраковое состояние,

ассоциированное с повышением риска раз-

вития рака кардиоэзофагеальной зоны,

аденокарциномы нижней трети пищевода

(рака пищевода) [53]. Среди белых мужчин

частота встречаемости рака пищевода с

1975г. увеличилась более чем на 350%,

причем она растет гораздо быстрее частот

любых других раковых заболеваний в США.

Относительно короткий период (три

десятилетия), за который увеличилась

частота встречаемости рака пищевода,

указывает на участие экологических

факторов в развитии этого заболевания.

Можетли быть этим фактором ?

ГЭРБ практически не встречается в

географических регионах, где большинство

людей колонизировано (особенно

c штаммами) [46], и наоборот, чаще

регистрируется в США и европейских

странах, где инфицированность населения

резко снижается. У пациентов с

язвенной болезнью двенадцатиперстной

кишки (фактически всегда инфицированных

штаммами) успешная эрадикация

была ассоциирована с удвоением

частоты встречаемости рефлюкс-эзофагита в

трехлетний период, по сравнению с

пациентами, у которых колонизация была

постоянной [52]. Таким образом,

носительство связано со

значительно меньшим риском развития

ГЭРБ, пищевода Барретта и адено

карциномой желудка, и протективный

эффект, вероятно, обусловлен присутствием

cagA штаммов.

H. pylori

agA

H. pylori

cagA H.

pylori

H. pylori

Как штаммы, которые

увеличивают риск развития адено

карциномы желудка, оказывают защитный

эффект против ГЭРБ, пищевода Барретта и

аденокарциномы пищевода? Локализация

воспаления в пределах желудка, вероятно,

имеет решающее значение в этой дихотомии.

Ингибируя функционирование парие

тальных клеток (рис. 5) и/или стимулируя

развитие атрофического гастрита путем

воспаления в кислотопродуцирующем теле

желудка, штаммы (особенно у

пациентов с полиморфизмами, которые

увеличивают уровень экспрессии IL-1

и/или TNF может быть, опосредованно

cagA H pylori

cagA

-),

Биотехнология. Теория и практика. № 20092

снижают высокий уровень секреции

кисло

ты, необходимой для развития ГЭРБ.

Недавние клинические исследования

показали, что тяжелые формы гастрита,

атрофический гастрит и снижение секреции

кислоты, связанные с колонизацией

значительно уменьшают риск ГЭРБ [48].

Таким образом, взаимодействие +

штаммов с их хозяевами имеет

противоположный эффект на риск развития

дистального рака (увеличивает риск адено-

карциномы желудка) и развития проксималь-

ного рака (уменьшает риск аденокарциномы

пищевода).

H. pylori,

cagА H.

pylori

Рис. 5. Взаимодействие между и

хозяином [78].

H. pylori

Резюмируя перечисленные выше

примеры, а именно: влияние на

развитие БА, ГЭРБ и аденокарциономы,

можно заключить, что здесь имеет место

взаимодействие макро- и микроорганизма,

которое в одних случаях способствует

развитию патологии, а в других – защищает

от нее. Легче всего эту концепцию объясняет

понятие, введенное Т. Розбери, –

«амфибионт», т.е. микроорганизм, который в

зависимости от определенных условий

может быть как патогеном, так и симбионтом

[84]. Явление «амфибиоза» можно

использовать и для описания нашей

внутренней микробиоты; например,

гемолитические стрептококки, обитающие в

ротовой полости, защищают человека от

патогенных бактерий, однако они же могут

вызывать эндокардит. Таким образом, по

H. pylori

нашему мнению, является

амфибиотной бактерий. Следует также

отметить, что, возможно впервые за всю

историю человечества, растет поколение

детей, не имеющих в своих желудках

которая способствует развитию

иммунной системы, гормональной

регуляции энергетического гомеостаза и

регуляции кислотности желудка. Утрата

этого древнего, неизменного члена

нормальной микробиоты человека,

несомненно, будет иметь последствия. К

настоящему времени уже накоплено

достаточно данных относительно положи-

тельных и отрицательных эффектов этого

явления на состояние желудочно-кишечного

тракта. Основное же внимание ученых

направлено на внекишечные проявления

исчезновения включая нарушения

энергетического гомеостаза (ожирение) и

бронхиальную астму [59, 69]. Обратнаясвязь

между и детской астмой, аллерги-

ческим ринитом и атопией становится все

более очевидной. И хотя это может быть

лишь вторичным патологическим явлением

как часть более глобального изменения

микроэкологии человека, существуют

четкие доказательства биологической роли

исчезновения в увеличении

аллергической заболеваемости детей.

H. pylori

pylori,

H. pylori,

H. pylori

Макро- и микрогетерогенность

H. pylori

У подавляющего большинства инфици-

рованных пациентов клинические

проявления ко времени диагностики отсут-

ствуют, однако в дальнейшем развивается

хронический гастрит, язвенная болезнь

желудка и двенадцатиперстной кишки,

экстранодальная В-клеточная MALT-

лимфома или аденокарцинома желудка.

Эпидемиологические и серологические

исследования показали, что клиническая

картина заболеваний, вызываемых

во многом зависит от факторов вирулент-

ности, таких как CagA, VacA, IceAиBabA.

Ген ( ytotoxin- ssociated ene), как

уже отмечалось выше, является маркером 40

т.п.н. островка патогенности (pathogenicity

island – PAI) [12, 27]. Другой фактор

патогенности VacA ( acuolating-

H. pylori

Н. pylori,

cagA c a g

Н. pylori – v

Биотехнология. Теория и практика. № 20092

Н.

pylori,

Н. pylori

vacAs1m1 vacAs1m2

Н. pylori

vacAs2m2

cagA- vacAsl- Н. pylori

vacAs1 cagA-

Н. pylori

ab a

babA – babAl babА2.

babА2

iceA i c

iceAl iceAl.

Н. pylori

in vitro

Н. pylori

Н.

pylori

vacA, cagA, babA iceA)

Н. pylori

ssociated ytotoxin) – экскретируемый

цитотоксин, повреждающий клетки

хозяина. При низких значениях рН среды

желудка неактивные додекамеры токсина

распадаются на мономеры, которые

взаимодействуют с липидным бислоем

клетки и восстанавливаются как гекса-

мерные анионные мембранные каналы.

Увеличение транспорта анионов через эти

каналы характерно для всех штаммов

секретирующих VacA. Уровень

секреции вакуолизирующего цитотоксина

определяется мозаичностью гена,

кодирующегоVacA[31-32].

У штаммов с генотипами

иотмечен

максимальный средний уровень секреции

цитотоксина VacA. Штаммы с

генотипом обладают незначи-

тельной токсической активностью. Между

и штаммами

существует строгая взаимосвязь –

большинство -штаммов

позитивны.

Существенный вклад в тропизм и

патогенность штаммов вносят

факторы адгезии. Полагают, что адгезия

защищает от воздействия кислой

среды, а также от смещения, вызванного

перистальтикой желудка [25-26]. Обес-

печивает адгезию на эпители-

альные клетки желудка белок BabA ( lood-

group ntigen- inding dhesin). Известны

два аллеля гена и

Однако функционально активный белок

BabA кодируется геном . Недавно

описанный ген ( nduced by ontact with

pithelium) также представлен двумя

аллелями – и Установлено, что

адгезия на эпителиальные клетки

желудка индуцируется синтезом

белка IceAl.

Все рассмотренные гены используются

в качестве маркеров для генотипирования

(классификации) . Однако до

настоящего времени не обнаружено тесной

связи между определенным генотипом

(различные комбинации аллелей

и и заболеваниями

желудочно-кишечного тракта. С другой

стороны, классификация с

помощью различных методов (вычитаю-

щая гибридизация, амплификация со

случайными праймерами, пульс-электро-

форез) выявила значительную меж-

штаммовую гетерогенность этих бактерий.

Таким образом, является одной из

самых гетерогенных и вариабельных

бактерий, и вполне вероятно, что развитие

и тяжесть заболеваний, вызываемых этой

бактерией, определяется ее штаммо-

специфическими особенностями.

Н. pylori

Микрогетерогенность H. pylori

В отличие многих других бактерий в

изолятах идентичные аллели

встречаютсяоченьредко.Экстра-

ординарная генетическая гетерогенность

была впервые показана Кансау

и соавт. в 1996 г. [47]. Продемон-

стрировано, что среди 29 клинических

изолятов нуклеотидная

последовательность (294 п.н.)

является уникальной для каждого

штамма. В настоящее время уникаль-

ность нуклеотидных последователь-

ностей в подтверждена на

большом количестве генов: , ,

, и т.д. Выше уже

отмечалось, что приблизительно 5%-ная

нуклеотидная дивергенция обычно

наблюдается для большинства генов

между парой неродственных

Нукле-отидная дивергенция в изолятах

в основном, обусловлена

синонимичными заменами. Например,

анализ и показал, что

15–21% нуклеотидных замен являются

синонимичными (Ks), тогда как уровень

несинонимичных замен (Ка) составил

0,3–2,5% [87]. Уровень синонимичных

замен сопоставим между и

(Ks = 13,4%) и значительно

выше чем в (Ks = 6,6%). В табл. 1

приведены данные по аллельной вариации

шести генов [95] и сравнение с

вариациями штаммов 26695 и J99.

Таким образом, в отличие от высокого

уровня нуклеотидной дивергенции

последовательность белков относительно

консервативна.

Н. pylori

H. pylori

ureC

H. pylori

cagA vacA

flaA, flaB, cysS ureI, trpC

H. pylori.

pylori,

vacA, flaA flaB

H. pylori N.

meningitidis

, E. coli

E. coli

H. pylori

Биотехнология. Теория и практика. № 20092

Таблица 1

Сравнение

нуклеотидных последовательностей шести генов и

[92]

E. coli

H. pylori

Средняя разница между E. coli

изолятами (%)

Разница между H. pylori 26695 и

J99 (%)

Ген Нуклеотиды Аминокислоты Нуклеотиды Аминокислоты

putP

2,37 0,34 3,7 1,2

pabB

2,03 1,87 6,3 7,4

sppA

1,32 0,53 4,9 2,7

zwf

1,17 0,11 4,5 4,2

trpB

1,29 0,11 6,4 3,3

trpC

1,51 0,69 6,3 5,8

Аллельная гетерогеность и

популяционная структура H. pylori

Анализ нуклеотидной последователь-

ности нескольких сотен пар нуклеотидов

только одного гена «домашнего хозяйства»

или гена, кодирующего вирулентность

бактерии, является достаточным для того,

чтобы получить уникальную характеристику

изолята , что свидетельствует о

беспрецедентной степени аллельной гетеро-

генности. Только когда сравниваются

штаммы выделенные от членов

одной семьи или же людей, проживающих

близко друг к другу, можно обнаружить их

филогенетическое родство, что указывает на

их клональную передачу. Уникальную

генетическую гетерогенность

используют для установления географичес-

кой принадлежности бактерии.

Гены вирулентности и были

первыми генами, для которых показали, что

нуклеотидные различия коррелируют с

географическим происхождением штаммов

. Нуклеотидные последователь-

ности генов и азиатских штаммов

значительно отличались от нуклеотидных

последовательностей генов и

западных штаммов [74-75]. Эти

данные послужили указанием на то, что, по

крайней мере для этих генов, связанных с

вирулентностью, существует географичес-

кое разделение бактериальной популяции и

некоторая степень клональной структуры.

Значительные успехи в анализе популяцион-

ной структуры были достигнуты

при использовании метода мультилокусного

Н. pylori

Н. pylori,

Н. pylori

cagA vacA

Н. pylori

cagA vacA

Н. pylori

секвенирования (

MLST) [11]. Этот подход, который был

изначально разработан для характеристики

менингококков [56], основан на анализе

генов домашнего хозяйства. Метод построен

на предположении, что гены домашнего

хозяйства, которые кодируют важные

ферменты метаболизма, находятся под

строгим контролем стабилизирующего

отбора и являются селективно нейтраль-

ными и, в отличие от генов вирулентности,

менее подвержены положительному селек-

тивному отбору [57]. MLST в комбинации с

современными популяционными гене-

тическими программами, типа Structure [35],

явились чрезвычайно мощным инстру-

ментом в изучении популяционной

структуры .

Мультилокусный гаплотип

определяется по нуклеотидным вариациям

семи генов домашнего хозяйства –

и (всего 3 406 пн).

Было проведено два больших исследования,

в которых была проанализирована

популяционная структура 370 и 769 изолятов

выделенных от представителей

различных этнических групп, проживающих

в разных географических регионах Земного

шара [36, 54]. В результате проведенных

работ было обнаружено, что из 3406 нукле-

отидов только 1418 являются поли-

морфными, которые и были использованы

для выявления популяций .

Программа Structure позволила обнаружить

прародительские популяции, от которых

произошли современные популяции

. Кроме того, была определена доля

multilocus sequence typing,

Н. pylori

atpA, efp,

mutY, ppa, trpC, ureI yphC

Н. pylori,

Н. pylori