« вернуться в содержание номера

Факторы ответа хозяина на инфекцию Нelicobacter pylori
М.А. Ливзан ГОУ ВПО «Омская государственная медицинская академия»

Более половины взрослого населения в мире инфициро- вано Helicobacter pylori (НР) с формированием в слизистой оболочке желудка хронического воспаления. Феномен воспаления в слизистой оболочке желудка не только универсален для всех клинических форм, ассоциированных с хеликобактерной инфекцией, но и специфичен, поскольку такой вид диффузного воспаления в данной экологической нише не способен вызвать ни один другой возбудитель. В свою очередь характер течения воспаления в слизистой оболочке желудка и его топография определяют вероятность формирования клинически значимых исходов инфицирования (рис. 1). Цель данной публикации – осветить факторы ответа хозяина и их участие в формировании клинически значимых исходов инфицирования НР.

Рис. 1. Воспаление в слизистой оболочке желудка, индуцированное НР, и риск развития клинически значимых исходов инфицирования [31]

Макроорганизм реагирует в отношении НР факторами местного и системного иммунного ответа [7]. Наиболее детального рассмотрения заслуживает локальный ответ, поскольку именно здесь разворачиваются все события как первичной реакции в ответ на антигены возбудителя, так и последующие, влекущие за собой вероятность разви-тия клинически значимых исходов взаимодействия инфекта и его хозяина.

Местный иммунный ответ реализуется на неспецифическом и специфическом уровнях.

Неспецифический (инантный, наивный, реликтовый) иммунитет – наиболее древний и консервативный механизм защиты от патогенов, представляет собой ранний ответ со стороны хозяина [1].

НР – «стажированный» микроорганизм, взаимодействующий с человеком на протяжении тысячелетий, имеет специфичную нишу колонизации: бактерия фиксируется только на желудочном эпителии, включая участки желудочной метаплазии двенадцатиперстной кишки или гетеротопии в толстой кишке [8]. При попадании в макроорганизм НР контактирует с толл-подобными рецепторами (toll-like receptors – TLR) слизистых оболочек пищеварительного тракта. Эпителиоциты желудка экспрессируют TLR 2, 4, 5 и 9-го типов, которые, соответственно, взаимодействуют с липопротеинами, липополисахаринами и флагеллинами бактерии [14]. Активация TLR влияет на секрецию цитокинов мукоцитами, воздействуя, таким образом, на дальнейший процессинг и презентацию антигенов инфекта клеткам хозяина [11]. Как в биологическом, так и в клиническом аспекте важно, что липопротеин НР в 500–1000 раз менее агрессивен, чем липопротеины S. typhimurium. Кроме того, липопротеины НР имеют более низкую аффинность к липопротеинсвязывающим рецепторам, и как следствие инфект не вызывает выраженной активации неспецифического иммунного ответа [10].

Взаимодействие НР с организмом хозяина осуществляется посредством и других рецепторных контактов. Так, ген bаbА, кодирующий внешние мембранные белки НР, обусловливает адгезию бактерии путем связывания с антигеном эпителиальной клетки, так называемым льюис-антигеном (Lewis). Помимо этого, субъединица В уреазы НР способна связываться с рецептором CD74, который экспрессируется на мембране эпителиоцитов слизистой оболочки желудка, с последующей стимуляцией выработки и высвобождения интерлейкина-8 (ИЛ-8) [18]. В свою очередь секретированный эпителиоцитами ИЛ-8 является мощным хемоаттрактантом по отношению к нейтрофильным лейкоцитам. Привлечение нейтрофилов в собственную пластинку слизистой оболочки желудка связано и с ответом хозяина на водорастворимый белок, который секретируется инфектом в ответ на снижение рН среды. Ген, кодирующий синтез белка (napA), присущ всем штаммам бактерии, что и определяет характерную для инфицирования НР инфильтрацию слизистой оболочки желудка полиморфно-ядерными лейкоцитами [9].

Отдельного описания заслуживает мукозальный ответ на один из важнейших генов «островка патогенности» инфекта – ген cagA (рис. 2). Ни в одном другом виде рода Helicobacter и вообще ни в какой больше бактерии не обнаружен гомолог гена cagА, поэтому полагают, что cagА является специфическим геном, возникшим в связи с обитанием НР в желудке человека. СagА-протеин содержит радикалы тирозина, которые в эпителиальной клетке подвергаются фосфорилированию. Результатом этого фосфорилирования являются многочисленные эффекты, имеющие существенное патогенетическое значение: новый продукт транскрипции вызывает выработку мукоцитом ИЛ-8, активацию пролиферации и апоптоза, изменение цитоскелета эпителиальной клетки, делающее ее более удобной для адгезии бактерий [30]. Внутриклеточный пептидогликан, переданный в цитоплазму мукоцита через СagА-опосредованный контакт между НР и эпителиальной клеткой, также играет существенную роль в активации неспецифического ответа. В распознавании бактериальных пептидогликанов участвуют два члена семейства протеинов: Nod1 (также известный как CARD4) и Nod2 (CARD15) в виде внутриклеточного (Nod1) и внеклеточного (Nod2) рецепторов для грамотрицательных бактерий в эпителиальных клетках. Внутриклеточный пептидогликан, переданный НР, распознается Nod1 с дальнейшей активацией провоспалительного ответа посредством активации ядерного фактора каппа В (NF-B) [24].

Рис. 2. Факторы ответа хозяина в ответ на Саg-антиген НР

Итак, распознавание антигенов НР в большей части опосредовано толл-подобными рецепторами (рис. 3). Взаимодействие НР с хозяином на уровне неспецифического (иннатного) местного иммунного ответа сопровождается активацией выработки провоспалительных цитокинов. Продукция ИЛ-8 ассоциирована с привлечением нейтрофильных лейкоцитов (полиморфно-ядерных лейкоцитов – PMNs), которые могут фагоцитировать опсонизированные бактерии НР с образованием активных соединений кислорода (ROI) и азота (RNI) [5]. Активация тучных клеток приводит к их дегрануляции и выработке провоспалительных цитокинов и хемокинов. Следовательно, воспаление в слизистой оболочке, ассоциированное с инфильтрацией нейтрофильными лейкоцитами, сопровождается повышением проницаемости эпителия для антигенов инфекта.

Рис. 3. Иннатный иммунный ответ в отношении НР [4]

Таким образом, неспецифический иммунный ответ в отношении НР относится к наиболее ранним реакциям, обеспечивает первичное распознавание инфекта и создает условия для реализации специфического иммунного ответа [32].

Во время специфического (адаптивного, современного) иммунного ответа активируются разные подгруппы Т-клеток. Эти клетки участвуют в мукозальной защите и помогают отличать патогенные бактерии от комменсалов. Наивные Т-клетки экспрессируют CD4-рецепторы и могут дифференцироваться в разные функциональные подтипы (рис. 4) [19].

Рис. 4. Регуляция CD4+-клеток при инфицировании НР

Активация CD4+ T-клеток нуждается во взаимодействии с клетками, экспрессирующими молекулы II класса большого комплекса гистосовместимости, относящихся к антигенпрезентирующим клеткам (АПК). Условно АПК включают в себя макрофаги, В-клетки и дендритные клетки. Роль этих клеток заключается в обработке чужеродных антигенов и презентации их в качестве пептидов, связанных с рецепторами комплекса гистосовместимости II класса Т-клеткам. Эффективная активация Т-клеток требует и соответствующей стимуляции, и соответствующего окружения. Семейство молекул В7 обеспечивает передачу сигналов, необходимых как для стимуляции, так и для подавления Т-клеточной активации. Сцепление CD28 с CD80 (B7-1) и CD86 (B7-2) стимулирует и поддерживает Т-клеточный ответ, тогда как сцепление CTLA-4 с тем же лигандом подавляет Т-клеточный ответ [12]. Слизистая оболочка желудка инфицированных лиц содержит достаточный пул популяции макрофагов, продуцирующих оксид азота, ИЛ-6, ИЛ-1, фактор некроза опухоли- (ФНО-), ИЛ-12, что способствует формированию Th1-ответа. Также в меньшем количестве присутствуют и дендритные клетки, которые реагируют на взаимодействие с НР продукцией ИЛ-6, ИЛ-8, ИЛ-10, ИЛ-12 и повышенным уровнем экспрессии CD80, CD83, CD86 и HLA-DR [25]. Стимуляция Th2-клеток происходит преимущественно экстрацеллюлярными патогенами, а Th1 – внутриклеточными. Поскольку НР относится к неинвазивным бактериям, ожидаемым со стороны макроорганизма должен быть ответ Тh2-типа. Парадоксально, что НР индуцирует мукозальный ответ со стороны T-клеток преимущественно с Th1-фенотипом. Этот поляризованный Th1-ответ, являющийся по сути «дефектным» по отношению к внеклеточному возбудителю, создает благоприятные условия для персистенции инфекта [21].

Проблема презентации персистирующего антигена заключается в том, что происходит активация пула так называемых непрофессиональных АПК, к которым можно отнести и мукоциты слизистой оболочки желудка, экспрессирующие на клеточной поверхности DR-антигены [2]. «Непрофессиональные АПК» не обеспечивают полноценного процессинга НР-антигенов вследствие предполагаемой аберрантности молекул HLA класса II. В результате полноценная антиген-специфическая реакция не реализуется, а эффект взаимодействия «непрофессиональных АПК» и Т-клеток в присутствии провоспалительных цитокинов сводится к поддержанию in situ мононуклеарного воспалительного инфильтрата. Другим эффектом взаимодействия «непрофессиональной АПК» и лимфоцита является развитие аутоиммунных реакций.

Инфильтрация слизистой оболочки мононуклеарами вслед за нейтрофилами отражает хронизацию воспаления и специфический местный иммунный ответ (рис. 5). Следует отметить, что инфильтрация при НР-ассоциированном воспалении может быть не только диффузной, но и сопровождаться формированием лимфоидных фолликулов, которые становятся «поставщиками» клеток, включенных в реализацию локального иммунного ответа. При формировании местного иммунного ответа лимфоидные фолликулы поставляют в собственную пластинку слизистой оболочки желудка Т- и В-лимфоциты, которые под воздействием антигенов НР и сигналов от Т-лимфоцитов дают начало клонам плазматических клеток, которые синтезируют антитела разных классов к антигенам инфекта [29]. Клетки, продуцирующие специфичные в отношении НР антитела – IgМ и IgА, определяются в слизистой оболочке желудка инфицированных, а IgА с секреторным компонентом выявляется в желудочном соке. Число IgM- и IgA-продуцирующих клеток в биоптатах слизистой оболочки антрального отдела желудка в 40–50 раз больше, чем среди неинфицированных. Тем не менее продукция антител не завершается эрадикацией бактерии. Вероятно, желудочная слизь является защитной для инфекта нишей. Изменчивость генома НР, мимикрия по отношению к Lewis-антигенам и антигенам протонной помпы [23] сопровождается образованием аутоантител среди 20–30% инфицированных, что приводит к более быстрому развитию гипо- и ахлоргидрии, связанной с повреждением клеток желудка [15].

Рис. 5. Специфический иммунный ответ по отношению к НР в слизистой оболочке желудка

Практически у всех инфицированных НР определяются специфические антитела по отношению к антигенам инфекта (мембранным протеинам, флагеллину, уреазе, липополисахаринам, адгезинам) и в сыворотке крови (системный иммунный ответ). Уже через 4 нед после инфицирования в сыворотке определяются специфические антитела, относящиеся к IgМ, а в последующем, при хронизации инфекции, в сыворотке выявляются антитела, относящиеся к IgА и IgG [3]. Следует отметить, что титр антител не имеет статистически достоверных различий между лицами с бессимптомным течением инфекционного процесса и НР-ассоциированными заболеваниями.

Индуцированное НР воспаление в слизистой оболочке желудка ассоциировано с изменением кислотной продукции и активности процессов клеточного обновления.

У подавляющего большинства инфицированных наблюдается гипергастринемия разной степени выраженности, обусловленная прежде всего гиперстимуляцией G-клеток цитокинами, которые выделяются клетками воспалительного инфильтрата собственной пластинки слизистой оболочки. Доказано также, что не только цитокины, но и непосредственный контакт мононуклеаров с G-клетками способен стимулировать секрецию гастрина. Кроме того, при непосредственном контакте бактерий с эпителиоцитами в последних увеличивается содержание ядерного фактора транскрипции NF-B, который среди прочих эффектов приводит к увеличению продукции гастрина. В свою очередь гастрин, кроме регуляции секреции желудочного сока, непосредственно стимулирует рост НР. Помимо этого, ИЛ-8, секретируемый эпителиоцитами под действием НР, тормозит активность D-клеток, приводя к снижению концентрация соматостатина. Крайне важными являются данные, свидетельствующие о том, что содержание иммунореактивных G- и D-клеток в слизистой оболочке желудка не зависит от степени колонизации HР, но коррелирует со степенью воспалительных изменений, а также топографией гастрита. Антрум-гастрит сопровождается стимуляцией G-клеток и подавлением D-клеток. В теле желудка воспаления еще нет, поэтому депрессивное влияние ИЛ-1 на париетальные клетки отсутствует. Гиперхлоргидрия приводит к забросу кислого содержимого в двенадцатиперстную кишку, что вызывает желудочную метаплазию, заселение НР и изъязвление. Отсюда и обозначение антрум-гастрита как «язвенный». При перемещении НР в тело желудка, возникающее по мере истощения париетальных клеток и повышения рН в просвете антрального отдела, паракринные влияния цитокинов Th1-лимфоцитов и макрофагов – ИЛ-1, интерферона- (ИФН-) – оказывают ингибирующее влияние на париетальные и энтерохромаффинные клетки, что ассоциировано с гипо-, а затем и ахлоргидрией [26].

Другим феноменом, ассоциированным с воспалением, является повреждение мукоцитов. Привлеченные вследствие инфицирования НР нейтрофилы способны синтезировать активные формы кислорода и соединения азота, являющиеся мощными окислителями. «Окислительный взрыв» с активацией перекисного окисления липидов, окислением белка и окислением ДНК сопровождается повреждением ДНК эпителиоцитов.

Воспаление в слизистой оболочке желудка обусловливает и нарушение процессов клеточного обновления. Воспалительные медиаторы: ИФН-, ФНО- и другие цитокины – увеличивают апоптоз, вызванный HP. Активированные хеликобактером макрофаги стимулируют апоптоз Т-лимфоцитов и естественных киллеров (NK) благодаря активации кислородных радикалов под действием цекропиноподобного пептида, вырабатываемого НР. Помимо этого, активация апоптоза осуществляется посредством и прямого влияния факторов НР: уреазы, вакуолизирующего цитотоксина, СagA, липополисахарида и других бактериальных продуктов. X.Fan и соавт. (2007 г.) показали стимуляцию апоптоза в желудочных эпителиальных клетках после присоединения НP к молекулам II класса HLA [18]. Индукция апоптоза при этом зависела от уровня экспрессии молекул эпителиоцитами и блокировалась антителами к антигенам II класса HLA. Клетки, дефицитные по экспрессии молекул II класса HLA, были невосприимчивы к апоптозу, индуцированному НР. Адгезия бактерий к эпителиальным клеткам также стимулирует полимеризацию актина и фосфорилирование клеточных белков, что может рефлексировать сигнальные механизмы, ведущие к запрограммированной смерти клетки [20].

Длительное перманентное повреждение желудочного эпителия вследствие воспаления, вызванного инфекцией НР, изменяет процессы клеточного обновления. При хеликобактерном гастрите на эпителиоцитах резко увеличена экспрессия рецепторов к эпидермальному фактору роста, а этот механизм является универсальным и одним из самых мощных для стимуляции пролиферации. На фоне усиления пролиферации закономерно активируются и процессы апоптоза, поскольку при гиперпролиферации появляется больше незрелых клеток, которые быстрее повреждаются и поэтому элиминируются естественным биологическим путем – с помощью апоптоза [13].

Подводя итоги изложенному, следует отметить, что воспаление в слизистой оболочке желудка вследствие взаимодействия НР и хозяина сопровождается изменением кислотной продукции, активацией процессов перекисного окисления липидов с повреждением мукоцитов, а также изменением процессов клеточного обновления [6].

Рассматривая воспаление в слизистой оболочке желудка и ассоциированные с ним феномены в аспекте факторов хозяина, нельзя не упомянуть и о генетически детерминированном характере иммунного ответа.

Лучше всего в этом отношении изучен полиморфизм генов, ИЛ-1, антагониста рецептора к ИЛ-1 (ИЛ-1RN), ФНО- и ИЛ-10 [28]. В частности, показано, что ИЛ-1-31 Т/Т-генотип ассоциирован с более тяжелым исходом НР-воспаления, значительным повреждением париетальных клеток, гипохлоргидрией и раком желудка, чем генотипы С/С и С/Т. Оценка полиморфизма кодирующей части генов и их промоторов, ассоциированных с высоким риском развития дистального рака кишечного типа для выделения групп риска инфицированных пациентов, становится возможной уже не столько в аспекте научных исследований, сколько при формировании программ скрининга и профилактики рака желудка.

Совместная эволюция микроба и его хозяина предполагает ряд взаимных приспособлений. Персистенция микроба требует равновесия в активности сигналов как со стороны микро-, так и макроорганизма [27]. Если микробная популяция включает в себя несколько разных штаммов, усилиями со стороны хозяина происходит селекция определенных штаммов, наиболее полно подходящих к типу ответа хозяина [4].

Для клинициста знание влияния факторов ответа хозяина важно как в аспекте диагностики НР-ассоциированных заболеваний и их прогноза, так и лечебной тактики. Согласно одному из положений Маастрихтского консенсуса (2005 г.) [22] наиболее эффективная стратегия профилактики рака желудка – эрадикация в группе риска до формирования клинически значимых исходов.

Таким образом, НР в целом для человека как вида не является ни «новой угрозой», ни «старым другом», а риск развития клинически значимых исходов инфицирования определяется результирующей взаимодействия факторов патогенности бактерии, ответа макроорганизма и условий внешней среды.

Литература

1. Ивашкин В.Т. Основные понятия и положения фундаментальной иммунологии. Рос. журн. гастроэнтерол., гепатол., колопроктол. 2008; 4: 4–13.

2. Кононов А.В. Воспаление как основа Helicobacter pylori–ассоциированных болезней: от гастрита – до рака желудка. Труды II съезда Российского общества патологоанатомов. М., 2006; с. 229–31.

3. Akhiani AA. The role of type–specific antibodies in colonization and infection by Helicobacter pylori. Curr Opin Infect Dis 2005; 18 (3): 223–7.

4. Algood HM, Cover TL. Helicobacter pylori persistence: an overview of interactions between H. pylori and host immune defenses. Clin Microbiol Rev 2006; 19 (4): 597–613.

5. Allen LA, Beecher BR, Lynch JT. Helicobacter pylori disrupts NADPH oxidase targeting in human neutrophils to induce extracellular superoxide release. J Immunol 2005; 174: 3658–67.

6. Amieva MR, El–Omar EM. Host–bacterial interactions in Helicobacter pylori infection. Gastroenterology 2008; 134 (1): 306–23.

7. Beswick EJ, Suarez G, Reyes VE. H. pylori and host interactions that influence pathogenesis. World J Gastroenterol 2006; 12 (35): 5599–605.

8. Blaser MJ, Atherton JC. Helicobacter pylori persistence: biology and disease. J Clin Investig 2004; 113: 321–33.

9. Evans DJ et al. Characterization of a Helicobacter pylori neutrophil–activating protein. Infect Immun 1995; 63 (6): 2213–20.

10. El–Omar EM. The importance of interleukin 1beta in Helicobacter pylori associated disease. Gut 2001; 48 (6): 743–7.

11. Schmausser B et al. Expression and subcellular distribution of toll–like receptors TLR4, TLR5 and TLR9 on the gastric epithelium in Helicobacter pylori infection. Clin Exp Immunol 2004; 136: 521–6.

12. Archimandritis A et al. Expression of HLA–DR, costimulatory molecules B7–1, B7–2, intercellular adhesion molecule–1 (ICAM–1) and Fas ligand (FasL) on gastric epithelial cells in Helicobacter pylori gastritis; influence of H. pylori eradication. Clin Exp Immunol 2000; 119: 464–71.

13. Fox JG, Wang TC. Inflammation, atrophy, and gastric cancer. J Clin Invest 2007; 117 (1): 60–1.

14. Backhed F et al. Gastric mucosal recognition of Helicobacter pylori is independent of Toll–like receptor 4. J Infect Dis 2003; 187: 829–36.

15. D’Elios MM et al. Helicobacter pylori and gastric autoimmunity. Microbes Infect 2004; 6 (15): 1395–401.

16. Torok AM et al. Helicobacter pylori Induces Interleukin–8 Secretion by Toll–Like Receptor 2– and Toll–Like Receptor. Infect Immun 2005; 73 (3): 1523–31.

17. Fan X et al. Helicobacter pylori urease binds to class II MHC on gastric epithelial cells and induces their apoptosis. J Immunol 2000; 165: 1918–24.

18. Beswick EJ et al. Helicobacter pylori–induced IL–8 production by gastric epithelial cells up–regulates CD74 expression. J Immunol 2005; 175: 171–6.

19. Lundgren AC et al. Helicobacter pylori–specific CD4+ T cells home to and accumulate in the human Helicobacter pylori-infected gastric mucosa. Infect Immun 2005; 73: 5612–9.

20. Kusters JG, van Vliet AH, Kuipers EJ. Pathogenesis of Helicobacter pylori infection. Clin Microbiol Rev 2006; 19 (3): 449–90.

21. Bamford KB et al. Lymphocytes in the human gastric mucosa during Helicobacter pylori infection have a T helper cell 1 phenotype. Gastroenterology 1998; 114: 482–92.

22. Malfertheiner P, Malfertheiner P, Mégraud F, O’Morain C. Guidelines for the Management of Helicobacter pylori Infection Summary of the Maastricht–3 2005 Consensus Report. Вusiness briefing: Еuropean gastroenterology review 2005; р. 59–60.

23. Amedei A et al. Molecular mimicry between Helicobacter pylori antigens and H⁺, K⁺-adenosine triphosphatase in human gastric autoimmunity. J Exp Med 2003; 1998 (8): 1147–56.

24. Viala J et al. Nod1 responds to peptidoglycan delivered by the Helicobacter pylori cag pathogenicity island. Nat Immunol 2004; 5: 1166–74.

25. O’Keeffe J, Moran AP. Conventional, Regulatory, and Unconventional T Cells in the Immunologic Response to Helicobacter pylori. Blackwell Publishing Ltd, Helicobacter 2008; 13: 1–19.

26. Peek R, Crabtree JE. Helicobacter infection and gastric neoplasia. J Pathol 2006; 208 (2): 233–48.

27. Peek RM. Events at the Host–Microbial Interface of the Gastrointestinal Tract. The pathogenesis of Helicobacter pylori persistence. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol 2005; 289 (1): 8–12.

28. Peсa AS. Genetic factors determining the host response to Helicobacter pylori. World J Gastroenterol 2000; 6 (5): 624–5.

29. Suarez G, Reyes VE, Beswick EJ. Immune response to H. pylori. World J Gastroenterol 2006; 12 (35): 5593–8.

30. Blaser MJ. The biology of cag in the Helicobacter pylori–human interaction. Gastroenterology 2005; 128: 1512–5.

31. Tytgat GNJ. Ulcers and gastritis endoscopy 2000; 32 (2).

32. Velin D, Michetti P. Immunology of Helicobacter pylori infection. Digestion 2006; 73: 116–23.