Понедельник, 30 Март 2015 17:22

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИНФЕКЦИИ HELICOBACTER PYLORI У НИЗШИХ ПРИМАТОВ И ЧЕЛОВЕКА

Автор 
Оцените материал
(1 Голосовать)

УДК 616-022.7

С.В. ОРЛОВ1, В.А. КАЛАШНИКОВА1, Н.В. БАРЫШНИКОВА2, Ю.П. УСПЕНСКИЙ1,2

1НИИ медицинской приматологии РАМН, г. Сочи

2Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова

 

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИНФЕКЦИИ HELICOBACTERPYLORI У НИЗШИХ ПРИМАТОВ И ЧЕЛОВЕКА

 

В статье представлены результаты российских, зарубежных и собственных исследований, посвященных сравнительному анализу генетических особенностей Helicobacterpylori у приматов и человека по основным генам острова патогенности. Установлено, что у человека персистируют более вирулентные штаммы Helicobacterpylori, чем у приматов. У пациентов с диспепсией и приматов с заболеваниями желудочно-кишечного тракта гены, кодирующие синтез основных факторов патогенности Helicobacterpylori, встречаются значительно чаще, чем у бессимптомных носителей инфекции.

 

Ключевые слова:Helicobacterpylori, приматы, гены острова патогенности.

 

Контактное лицо:

Барышникова Наталья Владимировна — кандидат медицинских наук, доцент кафедры внутренних болезней стоматологического факультета Первого Санкт-Петербургского государственного медицинского университета имени И.П. Павлова

195257, г. Санкт-Петербург, ул. Вавиловых, д. 14, тел. +7-921-301-33-77, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Contact:

Baryshnikova Nataliya V. — Cand. Med. Sc., Associate Professor of the Department of Internal Medicine of Dentistry Faculty of Pavlov First Saint Petersburg State Medical University

14 Vavilovykh St.,St.Petersburg, Russian federation, 195257, tel. +7-921-301-33-77, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

 

 

S.V. ORLOV1, V.A. KALASHNIKOVA1, N.V. BARYSHNIKOVA2, Yu.P. USPENSKIY1,2

1Scientific Research Institute of Medical Primatology RAMS, Sochi

2Pavlov First Saint Petersburg State Medical University

 

GENETIC FEATURES OF HELICOBACTER PYLORI INFECTION IN PRIMATES AND HUMANS

Results of the Russian, foreign and own researches devoted to the comparative analysis of genetic features of Helicobacter pylori (the main genes of the pathogenicity island) at primates and humans are presented in article. It is established that in humans more virulent strains of Helicobacter pylori are presented, than in primates. In patients and primates with digestive tract diseases the genes coding synthesis of major factors of pathogenicity of Helicobacter pylori meet considerably more often than at asymptomatic carriers of an infection.

Key words: Helicobacter pylori, primates, genes of pathogeniciity island.

 

 

Helicobacterpylori (H. pylori) — один из наиболее распространенных инфекционных агентов в мире. Активно ведется работа по исследованию особенностей генома микроорганизма у людей, больных H.pylori-ассоциированными заболеваниями желудочно-кишечного тракта в различных странах [1, 4-6, 7-27]. Достаточно высок процент желудочно-кишечных заболеваний и у низших приматов, содержащихся в условиях неволи и являющихся «лабораторными двойниками человека». Характеристика штаммов H. pylori с помощью генотипирования демонстрирует ассоциацию некоторых генов вирулентности между собой, а дальнейшее секвенирование может показать филогенетическое родство хеликобактерий, обнаруженных у людей и обезьян. Использование полимеразной цепной реакции (ПЦР) для генотипирования может быть трудным из-за широкого полиморфизма многих генов H.pylori и отсутствием некоторых генов вирулентности у небольшого числа штаммов. Несмотря на трудности, мы решили проанализировать вариации наиболее распространённых генотипов вирулентности H. pylori, опираясь на результаты своих исследований и литературные данные.

 

Цель работы охарактеризовать и сравнить генетические особенности штаммов H.pylori, обнаруженных у низших приматов и людей из разных географических ареалов.

 

Материалы и методы

Было обследовано 126 погибших от различных заболеваний обезьян. Для исследования использовались биоптаты слизистой оболочки желудка (тело и антральный отдел) и двенадцатиперстной кишки. Диагностику осуществляли с помощью ПЦР [2, 3]. Для дальнейшего сравнительного анализа с результатами генотипирования H.pyloriу людей использовали собственные данные, полученные при обследовании 91 человека: 38 пациентов с язвенной болезнью двенадцатиперстной кишки (ЯБДП), 39 пациентов с хроническим гастродуоденитом (ХГД), 14 практически здоровых лиц, инфицированных H.pylori, и данные российских и зарубежных литературных источников (поиск осуществлялся с использованием данных сайтов www.pubmed.com и elibrary.ru).

 

Результаты и обсуждение

H.pyloriу приматов

Верифицированные непосредственно в образцах желудка и двенадцатиперстной кишки с помощью ПЦР H. pylori (n=69) были проанализированы на одновременное присутствие генотипов vacA, cagA, iceA1A2 и babA. VacA— мозаичность определяли как генотипы s1/s2 и m1/m2 H.pylori.

В 17,2% случаев нами был зарегистрирован маркер «островка патогенности» cagA. Генотип вакуолизирующего цитотоксина vacA обнаружен в 27,2%. При этом сигнальный регион vacA в аллельном варианте s1 — vacAs1 H.pyloriбыл выявлен в 48,6% образцов, а аллельный вариант s2 — vacAs2 — 42,9%. Также обнаружили и смешенный генотип H.pylori: 34,3% образцов соответствовали генотипу vacAs1/s2, а 2,9% — соответствовали генотипу vacAm1/m2. Вариант m1 среднего региона — vacAm1 верифицирован в 20%, а вариант m2 — vacAm2 — 28,6% случаев. В 3 образцах отмечено присутствие только одного генотипа vacAm2. Нам удалось выявить iceA2 как отдельный генотип, а также в сочетании с генотипом iceA1 (17,2 и 11,4% соответственно). Ген babA верифицирован у H.pylori при исследовании материала в 5,7%. Нами были также выявлены комбинации генотипов vacAs- и m-регионов, cagA, iceAH.pylori. Ген iceA находился в сочетании с cagA. Сочетание аллельных вариантов двух вариабельных участков гена vacA отмечено в 22,9% образцов, при этом vacAs1/s2m1 — обнаружен в 11,4%, vacAs1/s2m2 — в 8,6%, в одном случае наблюдалось сочетание vacAs2m1/m2. Исследование одновременного присутствия в исследуемых образцах генотипов cagA, vacAs1, vacAs2, vacAm1, vacAm2 H.pyloriпоказало, что при cagA-положительном генотипе H.pylori28,6% образцов имели vacAs1 — генотип, 22,9% — vacAs2, 17,2% — vacAm1 и 11,4% — vacAm2.

H. pylori у человека

Географические вариации в геномах H. pylori у людей представлены в таблице 1. Обширные исследования, проведенные в Европе и Азии, показывают разброс в частоте встречаемости генов вирулентности H.pyloriу людей в разных странах. Так, в некоторых азиатских и латиноамериканских странах процент выявления гена «острова патогенности», в среднем, одинаков (49,8%), а в Европе — в 1,5 раза выше (80,6%). Также в геноме H. pylori у азиатской популяции ниже процент обнаружения гена вакуолизирующего токсина, чем в Латинской Америке (в среднем, 40,2 и 73,6% соответственно). Выявление аллели vacAs1 колеблется в незначительных пределах, так, в азиатских странах — в 63,3%, в странах Латинской Америки — в 73,6%. Данные по обнаружению других аллельных вариантов гена вакуолизирующего цитотоксина не систематичны и представлены лишь по отдельным странам, поэтому судить о распространении вышеозначенных генотипов нельзя. Наблюдается небольшое различие в распространении гена iceA. Генотип iceA1 в более высоком проценте встречается у жителей Европы (67,6%), Азии (52%), чем у населения Латинской Америки (36,5%). Генотип iceA2, наоборот, практически в 2 раза чаще выявляется в латиноамериканской популяции, нежели у жителей азиатских и европейских государствах (52 и 67,6% соответственно). В Болгарии и Турции ген babA выявлен в одинаковом проценте, в Мексике процент обнаружения этого гена низкий. Сведений по распространению babA среди населения азиатских стран не удалось найти. Цифры по выявлению генотипов вирулентности у жителей Российской Федерации, Кубы и Южной Африки, как можно заметить, отличаются не сильно (т. 1), лишь имеется резкое отличие в обнаружении генотипа vacAm1. Так, если в РФ частота его выявления составила в среднем 29,3%, то на Кубе эта цифра в 1,5 раза выше, а в Ю. Африке процент обнаружения, наоборот, в 3 раза ниже.

В таблице 2 представлены данные по распространению генотипов вирулентности H.pyloriу жителей некоторых городов России. Как видно из таблицы, частота выявления «островка патогенности» выше в центральных и северных районах по сравнению с южными регионами. Не наблюдается значительной разницы в обнаружении гена вакуолизирующего цитотоксина, хотя распространение его аллельных вариантов s2 /m2 варьирует. Аллель s2 чаще выявлена у населения г. Сочи (50%), а m2 — реже, чем в других городах (16,7%). Интересно, что генотип iceA2 у H. pylori, обнаруженных у людей во многих городах РФ не выявлен.

При расширенном анализе особенностей cag-статуса (детекция генов cagA, cagC, cagE, cagH) H.pylori у больных ЯБДК, ХГД и клинически здоровых добровольцев, инфицированных H.pylori, было выявлено, что у пациентов с ЯБДК частота встречаемости всех исследуемых генов группы cagострова патогенности H.pyloriбыла достоверно выше, чем у больных с ХГД и здоровых добровольцев. В свою очередь у больных ХГД частота встречаемости большинства исследуемых генов cagA, cagC, cagHбыла достоверно выше, чем у здоровых добровольцев (рис. 1).

Известно, что увеличение количества генов острова патогенности H.pyloriсопровождается повышением вирулентности микроорганизма. В связи с этим важным явилось определение частоты встречаемости различных комбинаций генов группы cag, а не только оценка наличия или отсутствия отдельных генов острова патогенности H.pylori. При анализе полученных результатов установлено, что совокупность генов группы cag достоверно чаще встречается при язвенной болезни, тогда как у здоровых добровольцев преобладают штаммы H.pylori, содержащие только ген уреазы. Пациенты с ХГД занимают промежуточное положение (рис. 2).

По сравнению с людьми, в геноме хеликобактера «обезьяньего» происхождения гораздо реже выявляются гены вирулентности (рис. 3). Мы предполагаем, что все-таки существует связь между инфекциями обезьян и людей. Возможно, в какой-то момент эволюции штаммы H.pylori, колонизирующие низших приматов, по каким-то причинам стали менее вирулентными, и типичные H.pylori-ассоциированные заболевания людей, такие как, гастриты, опухоли, язвы желудка и двенадцатиперстной кишки в настоящее время морфологически редко проявляются у обезьян, содержащихся в условиях неволи.

Обобщенные сведения по распространению генотипов вирулентности H.pyloriеще раз доказывают наличие значительного полиморфизма генома хеликобактера у населения различных географических регионов. Конечно, большую трудность в сравнительном изучении различных геномных особенностей представляет отсутствие сведений о проводимых исследованиях (или имеются неполные данные) по распределению генов вирулентности у людей в разных странах, а тем более — в РФ. Возможно, это связано с тем, что большинство исследований H.pylori в нашей стране направлено только на выявление данных бактерий (в том числе, с помощью экспресс-диагностики) или изучения гистологических, морфологических особенностей H.pylori-ассоциированных инфекций и иммунного ответа организма.


Таблица 1.

Распространенность генов вирулентности и их аллелей среди населения различных стран.

                                                                             

 

 

 

 

 

 


Таблица 2.

Распространенность генов вирулентности и их аллелей среди населения некоторых городов России

               город

 

гены

H.pylori

 

Москва

 

Санкт-Петербург

 

Сочи

 

Ставрополь

 

Красноярск

 

Уфа

 

Казань

cagA

100*

68,2 - 75

46,65

55,5

100

100

100

vacA

40,3

100

38,9

55,5

33

55,3

30

s1

77

55

50

-

33

100

60

s2

15

45

50

-

33

0

20

m1

31

-**

0

-

33

33

20

m2

38

-

16,7

-

0

33

20

iceA1

46

57

0

-

100

100

40

iceA2

0#

-

0

-

0

0

0

babA2

62

17

0

-

100

33

60

Примечание: *— проценты; ** — данные отсутствуют; # — не обнаружено

 

 

Рисунок 1.

Сравнительная характеристика особенностей cag статуса H.pyloriу больных ЯБДК, ХГД и клинически здоровых добровольцев, инфицированных H.pylori(*— p<0,05)


Примечание: по оси абсцисс — гены группы cag острова патогенности H.pylori; по оси ординат — частота встречаемости генов, %

 

 

Рисунок 2.

Частота встречаемости комбинаций генов H.pyloriureC и группы cag у больных ЯБДК, ХГД и клинически здоровых добровольцев, инфицированных H.pylori(*— p<0,05)

 


Примечание: по оси абсцисс — комбинации генов:

- ureCcag(4) — наличие гена ureC и всех четырех исследуемых генов группы cag,

- ureCcag(3) — наличие гена ureC и каких-либо трех исследуемых генов группы cag,

- ureCcag(2) — наличие гена ureC и каких-либо двух исследуемых генов группы cag,

- ureCcag(1) — наличие гена ureC и какого-либо одного исследуемого гена группы cag,

- ureccag(0) — наличие гена ureC при отсутствии всех исследуемых генов группы cag.

По оси ординат — частота встречаемости комбинаций генов, %

 

Рисунок 3.                

Средние проценты распространенности генов вирулентности H.pylori у приматов и человека


Примечание: по оси абсцисс — гены острова патогенности; по оси ординат — частота встречаемости генов в разных странах и видах, %

 

Литература

1.      Барышникова Н.В. Генетические особенности Helicobacterpylori у детей старшего возраста, больных хроническим гастродуоденитом / Н.В. Барышникова, В.П. Новикова, О.М. Цех // Матер. 11-го Славяно-Балт. научного форума «Санкт-Петербург-Гастро-2009». 2009. C. М8.

2.      Калашникова В.А. Helicobacterpylori у обезьян: диагностика, генетические особенности микроорганизмов и роль в желудочно-кишечной патологии // Матер. 10-й Восточно-Сибирской гастроэнтерологической конф. с международ.участием «Клинико-эпидемиологические и этно-экологические проблемы заболеваний органов пищеварения», 5-6 мая 2010 г., Абакан, Красноярск. — 2010. — C. 45-52.

3.      Калашникова В.А. Естественная H.pylori — ассоциированная инфекция приматов // ж/л гастроэнтерология Санкт-Петербурга. — 2010. — № 4. — C. 38-40.

4.      Момыналиев К.Т. Генотипирование клинических изолятов Helicobacterpylori в России / К.Т. Момыналиев, О.В. Смирнова, В.В. Челышева и др. // Вес. Рос. Акад. Мед. Наук. 2003. 6.C. 33-38.

5.      Решетников О.В. Распространенность Сag-продуцирующих штаммов Helicobacterpylori в семьях / О.В. Решетников, С.А. Курилович, С.К. Малютина и др.// Журнал микробиол. — 2004. — № 6. — C. 97-99.

6.      Ткаченко Е.И. Молекулярно-генетические особенности Helicobacterpylori у больных язвенной болезнью / Е.И. Ткаченко, Н.В. Барышникова, Л.Н. Белоусова и др. // Матер. 10-го Славяно-Балтийского науч. форума «Санкт-Петербург-Гастро-2008». 2008. C. М115.

7.      Abdo-Francis J.M. Prevalence of intestinal metaplasia of the gastric cardia and its relation with Helicobacter pylori strains cagA and vacA / J.M. Abdo-Francis, S. Sobrino-Cossío, F. Bernal-Sahagún et al. // Cir Cir. 2010. 78(4). P. 315-321.

8.      Boyanova L. Association of iceA and babA genotypes in Helicobacter pylori strains with patient and strain characteristics / L. Boyanova, D. Yordanov, G. Gergova et al. // Antonie Van Leeuwenhoek., Epub 2010. 2010. 98(3). P. 343-350.

9.      Cellini L. Analysis of genetic variability, antimicrobial susceptibility and virulence markers in Helicobacter pylori identified in Central Italy / L. Cellini, R. Grande, E. Di Campli et al. // Scand J Gastroenterol. 2006. 41(3). P. 280-287.

10.  Daribi H. Distribution of Helicobacter pylori cagA, cagE, opiA and vacA in different major ethnic groups in Tehran, Iran / H. Daribi, P. Malenknejad, Y. Yamaoka et al. // J. Gastroenterol. Hepatol. 2009. 20(8). P. 1380-1386.

11.  Dharne M.S. Helicobacter pylori cagA, vacA and iceA genotypes in western Indian population of Maharashtra with varied gastroduodenal diseases / M.S. Dharne, H. Munot, R. Pujari et al. // Indian J. Pathol. Microbiol. 2007. 50(4). P. 740-748.

12.  Erzin Y.Prevalence of Helicobacter pylori vacA, cagA, cagE, iceA, babA2 genotypes and correlation with clinical outcome in Turkish patients with dyspepsia. / Y. Erzin, V. Koksal, S. Altun et al. // Helicobacter.2006. 11(6). P. 574-580.

13.  Gatti L.L.Prevalence of Helicobacter pylori cagA, iceA and babA2 alleles in Brazilian patients with upper gastrointestinal diseases / L.L. Gatti, J.L. Módena, SL. Payão et al. // Acta Trop., Epub 2006. — 2006. — 100(3). — P. 232-240.

14.  Homan M. Prevalence and clinical relevance of cagA, vacA, and iceA genotypes of Helicobacter pylori isolated from Slovenian children / M. Homan, B. Luzar, B.J. Kocjan et al. // J. Pediatr Gastroenterol Nutr. — 2009. — 49(3). — P. 289-296.

15.  Kim Y.S. Helicobacter pylori genotyping findings from multiple cultured isolates and mucosal biopsy specimens: strain diversities of Helicobacter pylori isolates in individual hosts / Y.S. Kim, N. Kim, J.M. Kim et al. // Eur. J. Gastroenterol. Hepatol.— 2009. — 21(5). — P. 522-528.

16.  Leanza A.G.Genetic characterisation of Helicobacter pylori isolates from an Argentinean adult population based on cag pathogenicity island right-end motifs, lspA-glmM polymorphism and iceA and vacA genotypes / A.G. Leanza, M.J. Matteo, O. Crespo et al. // Clin. Microbiol. Infect.— 2004. — 10(9). — P. 811-819.

17.  Lin Y.F. Genotypic study on the Helicobacter pylori vacA, cagA and iceA genes in the infected children in Guangzhou area / Y.F. Lin, S.T. Gong, W.J. Ou et al. //Zhonghua Er Ke Za Zhi.— 2007. — 45(9). — P. 703-707.

18.  Linpisarn S. Helicobacter pylori cagA, vacA and iceA genotypes in northern Thai patients with gastric disease / S. Linpisarn, W. Suwan, N. Lertprasertsuk et al. // Southeast Asian J. Trop Med Public Health. — 2007. — 38(2). — P. 356-362.

19.  Miranda A.C. Seroprevalence of Helicobacter pylori infection among children of low socioeconomic level in São Paulo / A.C. Miranda, R.S. Machado, E.M. da Silva et al. // Sao Paulo Med. J.— 2010. — 128(4). — P. 187-191.

20.  Paniagua G.L. Frequency of vacA, cagA and babA2 virulence markers in Helicobacter pylori strains isolated from Mexican patients with chronic gastritis / G.L. Paniagua, E. Monroy, R. Rodriguez et al. // www.ann-clinmicrob.com

21.  Perng C.L. Helicobacter pylori cagA, iceA and vacA status in Taiwanese patients with peptic ulcer and gastritis / C.L. Perng, H.J. Lin, I.C. Sun et al. // J. Gastroenterol. Hepatol. 2003. 18(11). P. 1244-1249.

22.  Tanih N.F. Prevalence of Helicobacter pylori vacA, cagA and iceA genotypes in South African patients with upper gastrointestinal diseases / N.F. Tanih, M. McMillan, N. Naidoo et al. // Acta Trop., Epub 2010. 2010. 116 (1). P. 68-73.

23.  Torres L.E. Prevalence of vacA, cagA and babA2 genes in Cuban Helicobacter pylori isolates / L.E. Torres, A. Moreno, J. Alonso et al. // World J. Gastroenterol. 2009. 15 (2). P. 204-210.

24.  Uchida T. Analysis of virulence factors of Helicobacter pylori isolated from a Vietnamese population / T. Uchida, L.T. Nguyen, A. Takayama et al. // www.biomedcentral.com.

25.  Vega A.E. Molecular characterization and susceptibility testing of Helicobacter pylori strains isolated in western Argentina / A.E. Vega, T.I. Cortiñas, O.N. Puig et al. // Int. J. Infect. Dis. 2010. 14 Suppl 3. P. 85-92.

26.  Yakoob J. Distribution of Helicobacter pylori virulence markers in patients with gastroduodenal diseases in Pakistan / J. Yakoob, S. Abid, Z. Abbas et al. // www.biomedcentral.com.

 

27.  Zhou Y. CagA, vacA and iceA genotypes of Helicobacter pylori isolated from children in Shanghai / Y. Zhou, Y. Huang, C.H. Shao et al. //Zhongguo Dang Dai Er Ke Za Zhi. — 2010. 12 (4). P. 267-271.

Прочитано 2070 раз