Występowanie przeciwciał dla białka CagA i cytotoksyny wakuolizującej VacA u dzieci z zakażeniem Helicobacter pylori

Wprowadzenie
Zakażenie Helicobacter pylori (H. pylori), które jest nabywane najczęściej w dzieciństwie, dotyczy więcej niż połowy populacji całego świata. Jednak tylko u ok. 10–20% zakażonych osób infekcja prowadzi do rozwoju przewlekłego zapalenia żołądka, wrzodów żołądka, raka żołądka lub też chłoniaków typu MALT. Zjadliwość pałeczek H. pylori ściśle wiąże się z obecnością określonych czynników wirulencji, takich jak białko CagA, cytotoksyna wakuolizująca VacA, zdolność produkcji ureazy, liczne enzymy oraz rzęski warunkujące zdolność ruchu.
W ostatnich latach utrwalił się pogląd, że na przebieg zakażenia H. pylori mają wpływ nie tylko właściwości drobnoustroju, ale także genetyczne czynniki gospodarza i uwarunkowania środowiskowe [1–3]. Szczególnie istotne znaczenie przypisuje się obecnie indywidualnej zdolności chorego do odpowiedzi na infekcję. Rodzaj i typ odpowiedzi immunologicznej może istotnie wpływać na przebieg tego zakażenia. Kolonizacja błony śluzowej żołądka przez pałeczki H. pylori wyzwala miejscową i uogólnioną odpowiedź immunologiczną organizmu gospodarza. Ogólnoustrojowa odpowiedź humoralna manifestuje się obecnością w surowicy przeciwciał klasy IgM, IgA i IgG, skierowanych przeciwko swoistym antygenom H. pylori, takim jak białka błony zewnętrznej, rzęski, ureaza, lipopolisacharyd (LPS), CagA i VacA [4]. U większości pacjentów zakażonych H. pylori wykrywa się przeciwciała IgG, podczas gdy przeciwciała IgA są obecne u mniej niż połowy osób.
Cel
Celem pracy było określenie częstości występowania przeciwciał klasy IgG przeciwko swoistym dla H. pylori antygenom CagA (120 kDa) i VacA (95 kDa) u dzieci z różnymi schorzeniami przewodu pokarmowego.
Materiał i metody
Przedmiotem badań były próbki surowic zgromadzone w latach 1998–2007 w Katedrze i Zakładzie Mikrobiologii Akademii Medycznej we Wrocławiu, pochodzące od 200 dzieci w wieku 4–18 lat, diagnozowanych i leczonych w II Katedrze i Klinice Pediatrii Gastroenterologii i Żywienia Akademii Medycznej we Wrocławiu. Byli to pacjenci, u których na podstawie badania endoskopowego i histopatologicznego rozpoznano przewlekłe zapalenie żołądka, chorobę wrzodową żołądka i/lub dwunastnicy, chorobę refluksową przełyku (gastroesophageal reflux disease – GERD) i chorobę trzewną. Od pacjentów pobierano wycinki śluzówki żołądka do badań bakteriologicznych oraz próbki krwi do badań serologicznych.
Obecność przeciwciał klasy IgG skierowanych przeciwko H. pylori wykrywano w surowicy metodą ELISA i Western blot (EUROIMMUN) zgodnie z instrukcją producenta. Test Western blot zawiera paski nitrocelulozy z rozdzielonym elektroforetycznie ekstraktem antygenów H. pylori o masie: 17, 19,5, 26, 29, 30, 33, 95 kDa (VacA) i 120 kDa (CagA). Odczytu dokonano poprzez porównanie prób badanych z wzorcową surowicą kontrolną dostarczoną przez producenta testu.
Wyniki
W grupie 200 przebadanych dzieci z dolegliwościami ze strony górnego odcinka przewodu pokarmowego na podstawie obrazu klinicznego, badania endoskopowego i histopatologicznego rozpoznano u 130 pacjentów przewlekłe zapalenie żołądka, a u 39 chorobę wrzodową żołądka i dwunastnicy. U 12 dzieci stwierdzono chorobę trzewną, a u 19 GERD. Dzieci podzielono na grupy wiekowe: 2–6, 7–12 i 13–18 lat. U wszystkich przebadanych chorych odnotowano obecność H. pylori w wycinkach błony śluzowej żołądka, co potwierdzono w badaniach bakteriologicznych. U wszystkich dzieci w surowicy wykazano również przeciwciała klasy IgG skierowane przeciwko H. pylori. Przeciwciała wykryto za pomocą testu ELISA.
Spośród przebadanych 200 próbek surowicy najczęściej występowały przeciwciała skierowane przeciwko antygenowi CagA H. pylori (tab. I). Wykryto je u 140 z 200 (70%) badanych dzieci. Przeciwciała anty-VacA (95 kDa) wykryto u 49,5% chorych. W grupie dzieci z przewlekłym zapaleniem żołądka obecność przeciwciał skierowanych przeciwko antygenom o masie 120 i 95 kDa wykazano odpowiednio u 61,54 i 37,69% badanych. U dzieci z chorobą wrzodową żołądka i dwunastnicy przeciwciała anty-CagA i anty-VacA wykrywano odpowiednio u 92,31 i 82,05% badanych.
W surowicy dzieci z chorobą trzewną przeciwciała anty-CagA oraz anty-VacA występowały w 10 (83,33%) i 9 (75%) przypadkach. U dwójki dzieci nie wykryto przeciwciał przeciwko tym antygenom. U dzieci z GERD obecność przeciwciał w surowicy skierowanych przeciwko antygenom o masie 120 i 95 kDa stwierdzono odpowiednio w 14 (73,68%) i 9 przypadkach (47,37%).
Największą częstość występowania przeciwciał anty-VacA oraz anty-CagA obserwowano u najmłodszych dzieci (4–6 lat) (ryc. 1.). Ich obecność stwierdzono u 16 z 19 pacjentów (84,2%). U 7–12-latków przeciwciała anty-VacA i anty-CagA wykazano u 22 (43,13%) i 35 chorych (68,62%). W grupie dzieci najstarszych częstość występowania przeciwciał anty-CagA oraz anty-VacA wynosiła odpowiednio 73,91 i 65,22%.
Omówienie
Na podstawie występowania przeciwciał anty-CagA i anty-VacA można pośrednio ustalić, czy do zakażenia doszło przez szczepy H. pylori typu I (CagA+, VacA+) czy typu II (CagA–, VacA–). Szczepy o fenotypie I uważa się za bardziej wirulentne, a zakażenie częściej wiąże się z powstawaniem wrzodów żołądka i dwunastnicy [5, 6]. Analizując obecność przeciwciał anty-VacA i anty- CagA u dzieci z różnymi schorzeniami przewodu pokarmowego, wykazano, że największą częstość notowano u dzieci z chorobą wrzodową żołądka (odpowiednio 82 i 92%) oraz z celiakią (75 i 83%). Przeciwciała skierowane przeciwko białku CagA były wykrywane najczęściej – u 70% badanych dzieci. W grupie chorych na przewlekłe zapalenie żołądka częstość występowania swoistych przeciwciał skierowanych przeciwko antygenom CagA i VacA wynosiła odpowiednio 62 i 38%. Duży poziom przeciwciał anty-VacA i anty-CagA u dzieci z chorobą wrzodową żołądka w porównaniu z grupą z gastritis chronica notowali Alarcón i wsp. [7]. W badaniach przeprowadzonych w Turcji wykazano związek między obecnością przeciwciał skierowanych przeciw cytotoksynie wakuolizującej i białku CagA a występowaniem choroby wrzodowej żołądka i dwunastnicy oraz raka żołądka [8]. Związek między wysokim poziomem przeciwciał anty-CagA a stopniem nasilenia zmian zapalnych w śluzówce żołądka był również postulowany przez innych autorów [9–11]. W doświadczeniach przeprowadzonych przez Luzza i wsp. [12] wykazano, że u dzieci zakażonych H. pylori obecność przeciwciał anty-CagA korelowała z gęstością nacieku zapalnego w śluzówce żołądka i większym stopniem nasilenia zmian zapalnych. Schumann i wsp. [13] badali charakter odpowiedzi immunologicznej u pacjentów z rakiem żołądka i bez zmian nowotworowych w przewodzie pokarmowym. Dowiedli, że wysokie poziomy swoistych przeciwciał skierowanych przeciwko antygenom pałeczek H. pylori – CagA (116 kDa) i VacA (89 kDa) – występują częściej u chorych na raka żołądka. Autorzy ci sugerują, że oznaczenie przeciwciał w surowicy osób z infekcją H. pylori może mieć istotne znaczenie dla prognozowania skutków zakażenia i rozwoju raka żołądka. Z kolei amerykańscy badacze wykazali dużą częstość występowania przeciwciał anty-H. pylori u pacjentów z dyspepsją czynnościową [14].
Na podstawie uzyskanych wyników wykazano, że najwyższy poziom przeciwciał anty-CagA i anty-VacA występował u dzieci najmłodszych 4–6-letnich i wynosił 84%. Wynik ten tłumaczy dużą częstość zakażenia pałeczkami H. pylori w tej grupie wiekowej – najczęściej ma ono postać ostrego procesu zapalnego w śluzówce żołądka. Jednakowy wysoki poziom przeciwciał anty-VacA i anty-CagA sugeruje, że geny kodujące te antygeny ulegają koekspresji. Poziom przeciwciał anty-VacA i anty-CagA u badanych dzieci stopniowo zmniejszał się wraz z wiekiem, ale wciąż utrzymywał się na dużym poziomie. Częste (98,6%) występowanie przeciwciał skierowanych przeciwko swoistym antygenom H. pylori u dzieci zakażonych H. pylori wykazali Oleastro i wsp. [15]. Jafarzadeh i wsp. [16] badający obecność przeciwciał anty-CagA w populacji dzieci zdrowych w podobnych grupach wiekowych zaobserwowali natomiast, że u dzieci w wieku 1–5 lat przeciwciała występowały u 59,57% badanych, u 6–10-latków – u 75%, natomiast u dzieci powyżej 10. roku życia przeciwciała wykrywano w 79,45% przebadanych prób surowicy.
Wyniki analiz autorów niniejszej pracy wykazały, że swoiste przeciwciała skierowane przeciwko antygenom H. pylori CagA i VacA były wykrywane z podobną częstością u dzieci z GERD (66,67%) i z innymi schorzeniami przewodu pokarmowego. Wielu badaczy postuluje ochronny wpływ szczepów CagA+ H. pylori na przebieg GERD, które – indukując zanik błony śluzowej trzonu żołądka – doprowadzają do zahamowania wydzielania kwasu solnego i tym samym do złagodzenia objawów choroby [17].
Udział zakażenia H. pylori w rozwoju choroby trzewnej jest przedmiotem wielu dyskusji. Chłoniaki MALT żołądka i limfocytarne zapalenie żołądka są chorobami, których związek zarówno z celiakią, jak i z zakażeniem H. pylori jest udowodniony [18]. Duża częstość występowania przeciwciał skierowanych przeciwko antygenom VacA i CagA stwierdzona w badaniach autorów wskazuje na konieczność kontynuowania badań w większej grupie pacjentów z chorobą trzewną.
Badania serologiczne ze względu na nieinwazyjność, prostą i łatwo dającą się automatyzować technikę wykonania są szczególnie wartościowe w przypadku dzieci. Podejmuje się próby ustalenia pewnych typowych antygenów pałeczek H. pylori, rozpoznawanych przez przeciwciała zawarte w surowicy chorych, których obecność mogłaby świadczyć o aktualnym zakażeniu tym drobnoustrojem.
Wnioski
Przeciwciała skierowane przeciwko antygenom CagA (120 kDa) i VacA (95 kDa) występują częściej u dzieci z chorobą wrzodową żołądka i dwunastnicy niż z przewlekłym zapaleniem żołądka.
Dużą częstość występowania przeciwciał dla cytotoksyny wakuolizującej VacA i białka CagA u małych dzieci może wynikać ze znacznego odsetka zakażeń szczepami CagA+, VacA+ na terenie Dolnego Śląska.
Obecność przeciwciał anty-CagA i anty-VacA u 70–80% osób z chorobą trzewną wskazuje na potrzebę diagnostyki zakażeń H. pylori w tym schorzeniu.
Piśmiennictwo
1. Maeda S, Mentis AF. Pathogenesis of Helicobacter pylori infection. Helicobacter 2007; 12 Suppl 1: 10-4.
2. Ozen A, Ertem D, Pehlivanoglu E. Natural history and symptomatology of Helicobacter pylori in childhood and factors determining the epidemiology of infection. J Pediatr Gastroenterol Nutr 2006; 42: 398-404.
3. Sgouros SN, Bergele C. Clinical outcome of patients with Helicobacter pylori infection: the bug, the host, or the environment? Postgrad Med J 2006; 82: 338-42.
4. Suarez G, Reyes VE, Beswick JE. Immune response to Helicobacter pylori. World J Gastroenterol 2006; 12: 5593-8.
5. Andersen LP. Colonization and infection by Helicobacter pylori in humans. Helicobacter 2007; 12 Suppl 2: 12-5.
6. Amieva MR, El-Omar EM. Host-bacterial interactions in Helicobacter pylori infection. Gastroenterology 2008; 134: 306-23.
7. Alarcón T, Martinez MJ, Domingo D, et al. Study of cagA and vacA in Helicobacter pylori from children according to age. Intersci Conf Antimicrob Agents 2000; 40: A127.
8. Sezikli M, Guliter S, Apan TZ, et al. Frequencies of serum antibodies to CagA and VacA in a Turkish population with various gastroduodenal diseases. Int J Clin Pract 2006; 60: 1239-43.
9. Shimoyama T, Fukada S, Nakasato F, et al. Relation of CagA seropositivity to cagPAI phenotype and histological grade of gastritis in patients with Helicobacter pylori infection. World J Gastroenterol 2005; 11: 3751-5.
10. Suriani R, Colozza M, Cardesi E, et al. CagA and VacA Helicobacter pylori antibodies in gastric cancer. Can J Gastroenterol 2008; 22: 255-8.
11. Yanaoka K, Oka M, Yoshimura N, et al. Risk of cancer in asymptomatic, middle-aged Japanese subjects based on serum pepsinogen and antibody levels. Int J Cancer 2008; 23: 917-926.
12. Luzza F, Pensabene L, Imeneo M, et al. Antral nodularity and positive CagA serology are distinct and relevant markers of severe gastric inflammation in children with Helicobacter pylori infection. Helicobacter 2002; 7: 46-52.
13. Schumann C, Triantafilou K, Rasche FM, et al. Serum antibody positivity for distinct Helicobacter pylori antigens in benign and malignant gastroduodenal disease. Int J Med Microbiol 2006; 296: 223-8. 14. Shmuely H, Obure S, Passaro DJ, et al. Dyspepsia symptoms and Helicobacter pylori infection, Nakuru, Kenya. Emerg Infect Dis 2003; 9: 1103-7. 15. Oleastro M, Matos R, Cabral J, et al. Evaluation of a Western Blot Test, Helico Blot 2.1, in the diagnosis of Helicobacter pylori infection in pediatric population. Helicobacter 2002; 7: 210-5. 16. Jafarzadeh A, Rezayati MT, Nemati M. Specific serum immunoglobulin G to H. pylori and CagA in healthy children and adults (south-east of Iran). World J Gastroenterol 2007; 13: 3117-21. 17. Pereira-Lima JC, Marques DL, Pereira-Lima LF, et al. The role of cagA Helicobacter pylori strains in gastro-oesophageal reflux disease. Eur J Gastroenterol Hepatol 2004; 16: 643-7. 18. Szaflarska-Popławska A. Celiac disease and Helicobacter pylori infection. Gastroenterol Pol 2004; 11: 159-62.