Helicobacter pylori (skraćeno H. pylori), ranije poznata kao Campylobacter pylori, gram-negativna je bakterija, mikroaerofilna, spiralna (helikoidna) bakterija koja se često nalazi u želucu. Njezin helikoidni oblik (odakle potiče gensko ime helicobacter) smatra se rezultatom evolucije u cilju penetracije sluznice želuca kako bi proizvela infekciju. Bakteriju su prvi put otkrili 1982. australski doktori Barry Marshall i Robin Warren. H. pylori je bila povezana s limfomima limfoidnog tkiva povezanog sa sluznicom koju imaju želudac, jednjak, debelo crijevo, rektum, kao i tkiva oko očiju (nazvano ekstranodalni limfom B-ćelije rubne zone navedenog organa), te limfoidnog tkiva u stomaku (nazvano difuzni veliki limfom B-ćelija).
Infekcija bakterijom H. pylori obično nema simptoma, ali ponekad uzrokuje gastritis (upalu želuca) ili čireve na početku tankog crijeva. Infekcija je također povezana s razvojem određenih karcinoma koji se javljaju u manje od 20% slučajeva. Nekoliko ispitivanja je sugerisalo da H. pylori uzrokuje široki spektar ostalih bolesti (npr. idiopatska trombocitopenična purpura, anemija nedostatka željeza, ateroskleroza, Alzheimerova bolest, multipla skleroza, bolest koronarnih arterija, parodontoza, Parkinsonova bolest, Guillain-Barréov sindrom, rozacea, psorijaza, hronična urtikarija, opadanje kose na pojedinim mjestima, nekoliko autoimunih bolesti kože, Henoch–Schönleinova purpura, nizak nivo vitamina B12 u krvi, autoimuna neutropenija, antifosfolipidni sindrom, diskrazija plazminih ćelija, reaktivni artritis, centralna serozna retinopatija, glaukom otvorenog ugla, blefaritis, dijabetes melitus, metabolički sindrom, različiti tipovi alergija, ne-alkoholna bolest masne jetre, ne-alkoholni steatohepatitis, hepatička fibroza te karcinom jetre). Smatra se da bakterijska infekcija ima zaštitne efekte nosioca zaraze protiv infekcija od ostalih patogena, astme, gojaznosti, celijakije, upalne bolesti crijeva, rinitisa, atopijskog dermatitisa, gastroezofagealne refluksne bolesti, i raka jednjaka. Ipak, ova istraživanja štetnih i zaštitnih efekata su se često zasnivala na korelaciji umjesto na direktnoj vezi i često su bila u suprotnosti s drugim istraživanjima koja pokazuju suprotan ili nikakav učinak na navedenu bolest, tako da je dosta ovih tvrdnji ostalo kontroverzno.
Neka istraživanja sugeriraju da H. pylori igra važnu ulogu u prirodnoj stomačnoj ekologiji, npr. uticajem tipa bakterija koje koloniziraju probavni sistem. Ostala istraživanja sugeriraju da ne-patogeni sojevi H. pylori mogu korisno normalizirati lučenje želučane kiseline i regulisati apetit.
2015. procijenjeno je da je više od pola svjetske populacije imalo H. pylori u svom gornjem probavnom traktu sa infekcijom (ili kolonizacijom) kao češćom pojavom u zemljama u razvoju. U zadnjim decenijama, ipak, u više zemalja svijeta smanjila se rasprostranjenost H. pylori u probavnom sistemu.
Znakovi i simptomi Čak do 90% osoba sa H. pylori nikad ne osjeti simptome i komplikacije. Ipak, osobe zaražene sa H. pylori imaju 10% do 20% rizika da u periodu života razviju stomačne čireve. Akutna infekcija može se javiti kao akutni gastritis s bolom u trbuhu ili mučninom. Kada se ovo stanje razvije u hronični gastritis, simptomi, ako su prisutni, često su jednaki onima od neulcerozne dispepsije: stomačni bolovi, mučnina, nadimanje, podrigivanje i ponekad povraćanje. Bol se obično javlja kada je želudac prazan, između obroka, kao i u ranim jutarnjim satima, mada se može javiti i u ostalim dijelovima dana. Manje česti simptomi čira uključuju mučninu, povraćanje te gubitak apetita.
Krvarenje u želucu se također može pojaviti, što se zapaža izlučivanjem tamne stolice; produženo krvarenje može uzrokovati anemiju što dovodi do slabosti i umora. Ako se desi teško krvarenje, mogu se javiti hematemeza, hematohezija ili melena. Upala piloričnog antruma, koji spaja želudac sa dvanaestopalačnim crijevom, često dovodi do duodenalnih čireva, dok upala sluznice želuca često dovodi do čireva na želucu. Osobe zaražene sa H. pylori mogu također razviti kolorektalne ili želučane polipe, a to su nekancerozne izrasline tkiva, koje izrastaju iz sluznice ovih organa. Obično su ovi polipi bez simptoma, ali želučani polipi mogu biti uzrok dispepsije, žgaravice, krvarenja iz gornjeg probavnog trakta, i, rijetko, opstrukcije želučanog izlaza, dok kolorektalni polipi mogu uzrokovati rektalno krvarenje, anemiju, konstipaciju, proljev, gubitak težine i bolove u trbuhu.
Osobe sa hroničnom infekcijom H. pylori imaju povećan rizik od razvijanja karcinoma koji je direktno povezan s ovom infekcijom. Ovi karcinomi su želučani adenokarcinomi, rjeđe difuzni veliki B-stanični limfom želuca ili ekstranodalni limfomi B-ćelija rubne zone želuca, ili, još rjeđe, debelog crijeva, rektuma, jednjaka, ili očnih adneksa (npr. orbita, konjuktiva, i/ili očnih kapaka).
Mikrobiologija
Morfologija Helicobacter pylori je Gram-negativna bakterija spiralnog oblika (klasificirana kao zakrivljeno-štapičasta, ali ne spirohetna), dužine oko 3 μm i prečnika oko 0,5 μm. H. pylori može biti otkrivena u tkivu metodom bojenja po Gramu, Giemsu, hematoksilin–eosinu, Warthin–Starry srebrnom bojenju, akridinskom narandžastom bojenju te pomoću fazno-kontrasne mikroskopije. Bakterija može formirati biofilmove i može se pretvoriti iz spiralnog u održiv, ali nekulturabilan kokoidan oblik.
Helicobacter pylori ima četiri do šest bičeva na istoj lokaciji; sve želučane i enterohepatološke vrste Helicobacter su jako pokretne zahvaljujući bičevima. Karakteristični omotani bičeviti filamenti Helicobacter sastoje se od dva kopolimerizirana flagelina, FlaA i FlaB.
Fiziologija Helicobacter pylori je mikroaerofil – što znači da joj je potreban kisik, ali na nižoj koncentraciji nego u atmosferi. Bakterija sadrži hidrogenazu koja može proizvesti energiju oksidiranjem molekularnog vodika (H2) koju pravi crijevna bakterija te proizvodi oksidazu, katalazu i ureazu.
H. pylori posjeduje pet velikih porodica proteina vanjske membrane. Najveća porodica uključuje poznate i pretpostavljene adhezive. Ostale četiri porodice su porini, transporteri željeza, proteini povezani s bičevima, kao i proteini nepoznate funkcije. Kao kod ostalih tipova gram-negativnih bakterija, vanjska membrana H. pylori sastoji se od fosfolipida i lipopolisaharida (LPS). O antigen LPS-a može biti fukoziliran i može oponašati Lewisove antigene krvne grupe koji se nalaze na želučanom epitelu. Vanjska membrana također sadrži holesterolne glukozide, koji su prisutni u nekoliko drugih bakterija.
Genom Helicobacter pylori se sastoji od sojeva velike raznolikosti, te je stotine genoma potpuno sekvencirano. Genom soja "26695" sastoji se od oko 1,7 miliona baznih parova, sa 1.576 gena. Pangenom, koji je kombinirani set od 30 sekvenciranih sojeva, enkodira 2.239 proteinskih porodica (ortološke grupe, OG). Među njima, 1.248 OG-ova je konzervirano u svih 30 sojeva, te predstavljaju univerzalno jezgro. Ostatak od 991 OG-ova korespondira akcesornom genomu u kojem je 277 OG-ova unikatno (npr. OG-ovi predstavljeni u samo jednom soju).
Transkriptom 2010, Sharma et al. predstavili su sveobuhvatnu analizu transkripcije sa rezolucijom jednog nukleotida diferenciranjem RNA-seq što je potvrdilo poznatu kiselinsku indukciju majora virulencije lokusa, poput ureaze (ure) operona ili cag ostrva patogenosti. Još važnije, ova studija je identificirala ukupno 1.907 početnih stranica transkripcije, 337 primarnih operona, i 126 dodatnih suboperona, te 66 monocistrona. Do 2010, samo je oko 55 početnih stranica transkripcije (TSS) bilo poznato u ovoj vrsti. Znatno, 27% primarnih TSS-ova su također antisensni TSS-ovi, što ukazuje – slično kao i kod E. coli – da se antisensna transkripcija javlja kroz cijeli H. pylori genom. Najmanje jedan antisensni TSS povezan je sa oko 46% svih otvorenih okvira čitanja, uključujući više održavajućih gena. Veći dio (oko 50%) 5′-nih UTR-ova je 20–40 nukleotida (nt) u dužini i podržava AAGGag motiv lociran oko 6 nt (srednje udaljenosti) uzvodno od startnih kodona kao konsenzusa Shine–Dalgarno sekvence kod H. pylori.
Geni uključeni u virulenciju i patogenezu Istraživanje H. pylori genoma je fokusirano na pokušaje razumijevanja patogeneze, mogućnosti ovog organizma da uzrokuje bolest. Oko 29% lokusa ima defekt kolonizacije pri mutaciji. Dva sekvencirana soja ima oko 40 kb dugo Cag ostrvo patogenosti (česta genska sekvenca za koju se vjeruje da je odgovorna za patogenezu) koji sadrže preko 40 gena. Ovo ostrvo patogenosti je obično bez sojeva H. pylori koji su izolirani od ljudi koji su nosioci H. pylori bez simptoma.
Patofiziologija
Adaptacija na želudac thumbnail|Dijagram koji pokazuje kako H. pylori dostiže epitel želuca Da bi izbjegla kiselu sredinu unutrašnjosti želuca (lumen), H. pylori koristi svoje bičeve za zakopavanje u sluznicu želuca kako bi dosegla epitelne ćelije ispod, područje s manjom kiselosti. H. pylori može osjetiti pH vrijednost u sluznici i pomjerati se prema manje kiselom dijelu (hemotaksija). Ovo također održava bakteriju da ne bude gurnuta unutar lumena s bakterijskom sluznom sredinom, koja se neprekidno pomjera od mjesta nastanka na epitelu do razlaganja na sučelju lumena. thumb|Dijagram enzima ureaze za H. pylori H. pylori se nalazi u sluznici, na unutarnjoj površini epitela, a ponekad unutar samih ćelija epitela. Prijanja na epitelne ćelije proizvodeći adhezive, koji se vežu na lipide i ugljikohidrate u epitelnoj ćelijskoj membrani. Jedan takav adheziv, BabA, veže se na Lewis b antigen koji se nalazi na površini ćelija želučanog epitela. Prijanjanje H. pylori preko BabA zavisi od kiselosti i može se potpuno reverzirati smanjenjem pH. Predloženo je da BabA reakcija na kiselinu omogućava prijanjanje dok istovremeno dopušta efektivan bijeg iz nepovoljne okoline na pH vrijednost koja je štetna za organizam. Drugi takav adheziv, SabA, veže se na povećane nivoe sialyl-Lewis x antigena koji je izražen na sluznici želuca.
Uz korištenje hemotaksija da bi izbjegla područja niskog pH, H. pylori također neutralizira kiselinu u svojoj okolini proizvodeći velike količine ureaze, koja razlaže ureu prisutnu u želucu na ugljik-dioksid i amonijak. Oni reaguju s jakim kiselinama u okolini da proizvedu neutralnu okolinu oko H. pylori. Nokautni mutanti ureaze nisu sposobni za kolonizaciju. Ustvari, izraz ureaze nije samo neophodan za uspostavljanje prvobitne kolonizacije nego i za održavanje hronične infekcije.
Adaptacija H. pylori na visoku kiselost želuca H. pylori proizvodi velike količine ureaze za proizvodnju amonijaka kao jedne od njenih adaptacijskim metoda za savladavanje želučane kiselosti. H. pylori arginaza, bimetalni enzim binuklearne Mn2-metaloenzim arginaze, presudan za patogenezu bakterije u ljudskom želucu, član porodice ureohidrolaze, katalizira konverziju L-arginina u L-ornitin i uree, gdje se ornitin dalje pretvara u poliamine, koji su neophodni za različite kritične metaboličke procese.
To osigurava otpornost na kiseline i stoga je važno za kolonizaciju bakterije u epitelnim ćelijama želuca. Arginaza od H. pylori također igra ulogu u utajivanju patogena iz imunološkog sistema domaćina uglavnom različitim predloženim mehanizmima, arginaza se natječe sa sintetazom dušičnog oksida (NO) inducibilnom domaćinom za uobičajeni supstrat L-arginin i na taj način smanjuje sintezu NO, važne komponente urođenog imuniteta i efikasnog antimikrobnog agensa koji je u stanju da direktno ubije patogene koji napadaju.
Promjene u dostupnosti L-arginina i njegovog metabolizma u poliaminima značajno doprinose poremećaju regulacije imunološkog odgovora domaćina na infekciju "H. pylori".
Upala, gastritis i čir