Helicobacter pylori (вимовляють гелікоба́ктер піло́рі) — спіралеподібна паличкоподібна грамнегативна бактерія, що інфікує різні області шлунка і дванадцятипалої кишки. Більшість випадків виразкової хвороби шлунка і дванадцятипалої кишки, гастритів, дуоденітів і деякі випадки лімфом шлунка та раку шлунка етіологічно пов'язані з інфікуванням Helicobacter pylori. Проте, хоча значна частина населення інфікована цією бактерією, більшість заражених не проявляють жодних ознак хвороби.

Види роду Helicobacter є ацидофільними екстремофілами, єдиними відомими на сьогодні мікрорганізмами, здатними тривало виживати в надзвичайно кислому, майже анаеробному середовищі шлунка й колонізувати його слизову оболонку. Спіралеподібна форма бактерії, від якої походить родова назва Helicobacter, як уважають, пов'язана з розвитком у цієї бактерії здатності проникати в слизову оболонку шлунка і дванадцятипалої кишки, оскільки така форма полегшує її рух у слизовому гелі, що покриває стінки травного трактуРозділ 23: Campylobacter and Helicobacter в книзі .

Історія відкриття У 1875 році група німецьких вчених виявила спіралеподібну бактерію у слизовій оболонці шлунка людини. Як це часто буває, бактерія не росла в культурі (на відомих у той час штучних поживних середовищах), і це випадкове відкриття було зрештою забуте.

У 1893 році італійський дослідник Джуліо Біззоцеро описав схожу спіралеподібну бактерію, що живе в кислому вмісті шлунка собак.

У 1899 році польський професор Валерій Яворський з Ягеллонського університету, у Кракові, досліджуючи осад з промивних вод шлунка людини, виявив крім бактерій, що нагадували за формою лозини, також деяку кількість бактерій характерної спіралеподібної форми. Він назвав бактерію, яку виявив, Vibrio rugula. Яворський був першим, хто припустив можливу етіологічну роль цього мікроорганізму в патогенезі захворювань шлунка. Його праця на цю тему була включена в польський «Посібник із захворювань шлунка». Проте ця робота не мала великого впливу на решту медичного й наукового світу, оскільки була написана польською мовою.

Бактерія була знов відкрита в 1979 році австралійським патологом Робіном Ворреном, який потім, починаючи з 1981 року, провів подальші її дослідження разом з Баррі Маршаллом. Воррену й Маршаллу вдалося виділити й ізолювати цей організм із проб слизової оболонки шлунка людини. Вони також були першими, кому вдалося культивувати цей організм на штучних поживних середовищах. В оригінальній публікації Воррен і Маршалл висловили припущення, що більшість виразок шлунка та гастритів людини викликає інфікування цією бактерією, а не стрес або остра їжа, як уважали раніше.

Медичне і наукове співтовариства повільно й неохоче визнавали патогенетичну роль цієї бактерії в розвитку виразкової хвороби шлунка і дванадцятипалої кишки та гастритів, унаслідок поширеного на той час переконання, що жоден мікроорганізм нездатний вижити скільки-небудь тривалий час у кислому середовищі шлунка. Визнання науковим співтовариством етіологічної ролі цього мікроба в розвитку захворювань шлунка почало поступово приходити лише після того, як були проведені додаткові дослідження. Одним із найпереконливіших експериментів у цій області був поставлений Баррі Маршаллом: він свідомо випив уміст чашки Петрі з культурою бактерії H. pylori, після чого в нього розвинувся гастрит. Бактерія була виявлена в слизовій оболонці його шлунка, тим самим були виконані три з чотирьох постулатів Коха. Четвертий постулат був виконаний, коли на другій ендоскопії, через 10 днів після навмисного зараження, були виявлені ознаки гастриту і присутність H. pylori. Потім Маршалл зумів продемонструвати, що він може вилікувати свій гелікобактерний гастрит за допомогою 14-денного курсу лікування солями вісмуту і метронідазолом. Маршалл та Воррен потім пішли далі й зуміли показати, що антибіотики ефективні в лікуванні багатьох, якщо не більшості, випадків гастриту й виразкової хвороби шлунка та дванадцятипалої кишки.

У 1994 році американський Національний інститут охорони здоров'я опублікував експертну думку, яка затверджувала, що більшість рецидивних виразок шлунка й гастритів з підвищеною кислотністю викликає інфекційна бактерія H. pylori, і рекомендував включати антибіотики в терапевтичні режими при лікуванні цих хвороб. Поступово накопичувалися дані також про те, що виразки дванадцятипалої кишки і дуоденіти також пов'язані з інфікуванням H. pylori. У 2005 році першовідкривачі бактерії Робін Воррен і Баррі Маршалл були удостоєні Нобелівської премії з фізіології і медицини.

До того, як стала зрозуміла роль інфекції Helicobacter pylori в розвитку виразок шлунка і дванадцятипалої кишки та гастритів, ці хвороби зазвичай лікували ліками, що нейтралізують кислотність (антациди) або знижують її продукцію в шлунку (інгібітори протонного насосу, антагоністи H2-гістамінових рецепторів, холінолітики та ін.). Хоча таке лікування у ряді випадків бувало ефективним, виразки і гастрити вельми часто рецидивували після припинення лікування. Дуже поширеним препаратом для лікування гастритів і пептичних виразок шлунка і дванадцятипалої кишки був субсаліцилат вісмуту (пепто-бісмол). Хоча він часто був ефективним, цей препарат вийшов з вживання, оскільки його механізм дії залишався незрозумілим. Сьогодні відомо, що ефект пепто-бісмола був обумовлений тим, що солі вісмуту діють на Helicobacter pylori як антибіотик. Сьогодні більшість випадків виразок лікують антибіотиками, ефективними проти H. pylori.

Бактерія була спочатку названа Campylobacter pyloridis, потім Campylobacter pylori (після корекції назви відповідно до латинської граматики), і лише в 1989 році, після того, як аналіз послідовностей ДНК цієї бактерії показав, що насправді вона не належить до роду Campylobacter, її і близькі нею види виділили в окремий рід, Helicobacter. Назва pylori походить від слова «pylōri» (тобто той, що належить до pilorus — циркулярного жому, що перекриває прохід з шлунка в дванадцятипалу кишку), яке, у свою чергу, походить від грецького слова πυλωρός, що буквально означає «сторож».

Хоча H. pylori і залишається найбільш медично значимою бактерією, що населяє шлунок людини, у інших ссавців і деяких птахів були знайдені інші представники роду Helicobacter. Деякі з них здатні заражати і людину. Види роду Helicobacter були також виявлені в печінці деяких ссавців, причому вони здатні викликати ураження і захворювання печінки.

Будова

Helicobacter pylori — спіралеподібна грамнегативна бактерія, близько 3 мікронів у довжину, діаметром близько 0,5 мікрона. Вона має 4-6 джгутиків і здатна надзвичайно швидко рухатися навіть в густому слизі або агарі. Вона мікроаерофільна, тобто вимагає для свого розвитку наявність кисню, але в значно менших концентраціях, ніж атмосферні.

Бактерія містить гідрогеназу, фермент, що може використовуватися для отримання енергії шляхом окиснення молекулярного водню, що виділяється іншими кишечними бактеріями. Бактерія також виробляє оксидазу, каталазу і уреазу.

Helicobacter pylori має здатність формувати біоплівки, в яких внутрішні шари захищені від дії кислоти та інших шкідливих чинників зовнішнім шаром слизу і бактерій та переходу від спіральної до кокової форми. Ймовірно, обидва фактори збільшують здатність її виживання в кислому й агресивному середовищі шлунка. Кокову форму поки що не вдалося культивувати на штучних поживних середовищах, хоча вона може спонтанно виникати в міру «старіння» культур і була виявлена в деяких водних джерелах в США та інших країнах. Кокова форма бактерії також володіє здібністю до адгезії до клітин епітелію шлунка in vitro.

Фактори вірулентності

Здатність H. pylori колонізувати слизову оболонку шлунка і викликати гастрит або виразку залежить не тільки від стану імунітету організму хазяїна, але і від наявності і кількості у конкретного штаму бактерії специфічних факторів вірулентності, що визначають її специфічну взаємодію з організмом хазяїна і її патогенність.

Важливими факторами вірулентності Helicobacter є наявність у неї джгутиків, завдяки яким забезпечується швидкий рух мікроорганізму в шарі густого слизу, що захищає слизову оболонку шлунка від дії кислоти, її можливість здійснювати хемотаксис в місця скупчення інших бактерій цього виду і, в результаті, швидка колонізація слизової оболонки.

Деякі ліпополісахариди і білки зовнішньої мембрани бактерії мають властивість адгезії до зовнішньої оболонки мембран клітин слизової оболонки шлунка. Крім того, ліпополісахариди зовнішньої оболонки H. pylori викликають імунну відповідь організму хазяїна і розвиток запалення слизової оболонки.

Літичні ферменти, що секретуються бактерією в зовнішнє середовище, — муциназа, протеази, ліпаза — викликають деполімерізацию і розчинення захисного слизу (що складається в основному з муцину) і пошкодження власне клітин слизової оболонки шлунка.

Дуже важливу роль у вірулентності бактерії і в її здатності виживати в кислому вмісті шлунка грає секреція бактерією уреази — ферменту, що розщеплює сечовину з утворенням аміаку. Аміак нейтралізує соляну кислоту шлунка і забезпечує бактерії локальну підтримку комфортного для неї pH (близько 6-7). Одночасно з цим аміак викликає хімічне подразнення і запалення, а згодом і загибель клітин слизової оболонки шлунка.

Продукція бактерією різних екзотоксинів, зокрема, вакуолізуючого екзотоксину (продукту гена vacA), також викликає вакуолізацію, пошкодження і загибель клітин слизової оболонки шлунка.

Система секреції IV типу, що використовує ін'єкцію речовин через порожні ворсинки, може використовуватися для безпосереднього вприскування в клітки слизової оболонки шлунка різних ефекторних білків (зокрема, продуктів гена cagA), що викликають запалення, підвищення продукції інтерлейкіну-8, інгібування апоптозу і надмірний ріст певних типів клітин. Вважають, що саме цим зумовлена гіперплазія парієнтальних (кислотоутворюючих) клітин шлунка, що спостерігається при гелікобактерній інфекції, гіперсекреція соляної кислоти і пепсину, і, зрештою, підвищення ймовірності раку шлунка.

Штами H. pylori, виділені від хворих з виразкою шлунка або дванадцятипалої кишки, як правило, проявляють більшу біохімічну агресивність, ніж штами, виділені від хворих з гастритом, а штами, виділені від хворих з гастритом, зазвичай агресивніші і вірулентніші, ніж штами, виділені від безсимптомних носіїв. Зокрема, штами, виділені від хворих з виразковою хворобою, частіше бувають CagA-позитивними (тобто продукують ефекторний білок CagA). Штами, виділені від хворих з гастритом, частіше продукують екзотоксин VacA, ніж штами, виділені від безсимптомних носіїв. У патогенних штамів також вища продукція уреази, муцинази, протеаз, ліпази — відповідно вища продукція аміаку і здатність розчиняти й ушкоджувати слизову оболонку шлунка.

Колонізація шлунка

На початковому етапі після попадання в шлунок H. pylori, швидко рухаючись за допомогою джгутиків, долає захисний шар слизу і колонізує слизову оболонку шлунка. Закріпившись на поверхні слизової оболонки, бактерія починає виробляти уреазу, завдяки чому в слизовій оболонці і шарі захисного слизу поблизу від зростаючої колонії збільшується концентрація аміаку і підвищується pH. По механізму негативного зворотного зв'язку це викликає підвищення секреції гастрину клітинами слизової оболонки шлунка і компенсаторне підвищення секреції соляної кислоти і пепсину, з одночасним зниженням секреції бікарбонатів. Крім цього, аміак надає безпосередню дратівливу і роз'їдальну дію на слизову оболонку шлунка, спричинює хімічний опік і запалення.