Helicobacter pylori (název složen ze slov: „helix“–šroubovice, „bacter“–bakterie, „pylorus“–vrátník) je druh mikroaerofilní gramnegativní patogenní bakterie, jež napadá sliznici žaludku. Odhaduje se, že je ve vyspělých zemích touto bakterií infikována více než polovina dospělých po 60 letech věku, ačkoliv nemusí vždy vyvolat onemocnění. Způsobuje zejména žaludeční vředy, má však zřejmě na svědomí i různé gastritidy, adenokarcinom žaludku či lymfomy mízní tkáně v žaludku.
Historie objevu bakterie Proces objevu bakterií, která sídlí v žaludku a způsobují nejrůznější zdravotní komplikace, trval od konce 19. století až do druhé poloviny 20. století. Před objevem bakterií se původně předpokládalo, že žaludeční problémy způsobují nespecifické genové příčiny nebo psychosomatika.
Prvotní náznaky existence Němečtí vědci Bottcher a Letulle objevili v epitelu žaludku neznámé spirálové bakterie v roce 1875. Avšak dvojici se nepodařilo úspěšně kultivovat neznámou bakterii. V roce 1892 italský lékař Giulio Bizzozero popsal řadu spirálovitých bakterií, které nalezl na vnitřní stěně psích žaludků.
Polský profesor Walery Jaworski zkoumal obsahy výplachů lidských žaludků na univerzitě v Krakově v roce 1899. Jaworski našel v obsazích, kromě již známých podlouhlých bakterií, i bakterie, které se tvarem podobaly spirále. Jaworski nazval bakterie se zvláštním tvarem jako Vibrio rugula v Příručce žaludečních chorob. Vyslovil hypotézu o vlivu bakterií na zdraví žaludku. Jaworski napsal příspěvek do příručky pouze v polštině, proto se objev nerozšířil do širšího povědomí dle polského vědce Konturka.
První úspěšná kultivace a konečné popsání bakterie Australští lékaři Robin Warren a Barry Marshall úspěšně izolovali a kultivovali tento druh mikroorganismu ze sliznice lidského žaludku v roce 1982. Oba autoři uvedli již v původní práci, že tento typ bakterií může být příčinou nejrůznějších gastritid – stres nebo nadměrné dochucování pálivým kořením byly původně považovaný za příčiny zánětů.
Bakterie jako zdroje onemocnění Řada lékařů neuznala přítomnost tohoto typu bakterií jako příčinu vředů a zánětů žaludku na přelomu tisíciletí. Bakterie neměly dlouhodobě přežít v kyselém prostředí žaludku dle původních předpokladů.
Zlom nastal při jedné vědecké studii, kdy se Marshall rozhodl vypít kulturu bakterií Helicobacter pylori. U vědce se následně se vyvinula gastritida. Marshallovi kolegové získali bakterie z vnitřní stěny Marshallova žaludku. Tým vědců tím splnil všechny čtyři podmínky Kochových postulatů, které definují souvislost mezi patogenem a vypuknutím nemoci. Skupina kolem Marshalla musela vytvořit nový typ antibiotik proti bakteriální infekci žaludku, které výzkumníci doplnili o bismut. Oba dva vědci získali Nobelovu cenu za fyziologii a lékařství za práci týkající Helicobacter pylori v roce 2005.
Pracovníci amerického Národního institutu označili Helicobacter pylori jako nejčastější příčinu žaludečních vředů a zánětů žaludku v roce 1994. Úřadem bylo přijato doporučení k léčbě komplikací spojené s bakteriemi použitím antibiotik.
Od roku 2006 se lékaři rozhodli používat antibiotika účinná proti Helicobacter pylori k léčbě žaludečních vředů. Lékem na gastritidu byly tradičně bismutové soli (konkrétně koloidní subcitrát bismutu nebo subsalicytát bismutu). Léky na bázi bismutu účinkovaly proti Helicobacter pylori efektivně, ale jejich účinnost klesala při dlouhodobém užívání pro léčení opětovných infekcí. Chování zmíněných léků v lidském těle není dosud plně známo.
Vědci nalezli Helicobacter pylori nejenom v lidských a psích žaludcích, ale i u jiných savců a některých ptáků v prvním desetiletí 21. století. Určité kmeny Helicobacter pylori dokážou napadat játra různých savců a způsobovat různá jaterní onemocnění. Badatelé popsali možnost zoonózy – přenosu bakteriální infekce ze zvířete na člověka.
Mikrobiologie vpravo|náhled|upright=1.3|Nákres Helicobacter pylori s měřítkem Helicobacter pylori je druh gramnegativní bakterie z rodu Helicobacter. Téměř polovina světové populace je infikováno bakterií, avšak jen někteří jedinci jsou symptomatičtí. Bakterie má tvar šroubu, často je její tvar popisovaný jako tvar písmena S nebo spirály. Šroubovitý tvar napomáhá bakterii proniknout viskózní žaludeční sliznicí a je ve sliznici udržovaný pomocí peptidoglykanů z buněčné stěny bakterie.
Bakterie aktivně hledá povrch sliznice s nízkou vrstvou hlenu pomocí bičíku. Na svém povrchu má 4 až 6 bičíků. Studie uvádí velikost bakterie v rozmezí 0,55 až 0,58 mikrometrů na šířku 2,8 až 3,3 mikrometrů na délku. Bylo pozorováno, že Helicobacter pylori se může v těle člověka změnit z šroubovicové formy do neaktivní kokoidní formy. Bakterie v kokoidní formě snáze překonává imunitu člověka a může se stát opětovně aktivní, avšak nekultivovanou.
Helicobacter pylori je mikroaerofilní organismus – potřebuje plynný kyslík, ale v nižší koncentraci než v atmosféře. Součástí helicobacter pylori je enzym hydrogenázu, který oxiduje plynné molekuly vodíku. Bakterie získává vodíkové molekuly jako produkty bakterií z tenkého střeva.
Pro nalezení Helicobacter pylori v tkáních se využívá různých typů tkáňového barvení – Gramovo barvení, Giemsovo barvení, kombinace hematoxylinu a eosinu, barvení dusičnanem stříbrným nebo akridinová oranž. Helicobacter pylori lze v tkáni najít i pomocí mikroskopu s fázovým kontrastem.
vlevo|náhled|upright=1.3|Molekulární model enzymu ureázy u Helicobacter pylori Podmínkami úspěšné kultivace Helicobacter pylori jsou různá virulentní prostředí, které obsahují enzymy jako oxidázu, katalázu nebo ureázu. Dunn a kolektiv označil v 90. letech 20. století ureázu za klíčovou k přežití bakterie v těle hostitele. Bauerfeind a kolektiv prokázali experimentem, že při vystavení bakterie silně kyselému prostředí, bakterie produkuje výrazně méně ureázy i katalázy – snaží se aktivně chránit proti kyselému prostředí.
Helicobacter pylori má pět typů vnějších membránových proteinů. Nejzastoupenější je putativní adhesinin. Další čtyři jsou poriny, přenašeče železa mezi vnějším prostředím a bakteriálním buněčnou stěnou, proteiny spojené s fungováním bičíku a funkčně neznámé proteiny. Vnější membrána Helicobacter pylori obsahuje fosfolipidy a lipopolysacharidy. Bakteriální O-antigen napodobuje antigeny Lewisovy skupiny, kterou obsahují buňky žaludečního epitelu.
Bakteriální genom Helicobacter pylori se skládá z velkého množství jednotlivých kmenů. Podařilo úspěšně vysekvenovat stovky genomů. Kmen 26695 má dle americké Národní knihovny medicíny kolem 1,7 milionů komplementárních bází s 1576 geny. Supergenom 30 různých vysekvenovaných kultur Helicobacter pylori měl v sobě zakódovaných 2 239 proteinových rodin. 1 248 z nich je společných pro všechny kultury a tvoří genomické jádro. 227 proteinových rodin je specifických pouze pro 1 bakteriální kulturu.
Thorellová a kolektiv zjistila, že struktura genomu Helicobacter pylori se liší dle populace, ve které se bakterie zkoumá. U severoamerických indiánských populací byla zjištěna přítomnost genomu hpEastAsia. Výzkumníci určili dominantní genom hspUral u skandinávské populace.
Transkripce genomu Transkripce jedné buňky vytvořila kompletní genomovou transkripci u Helicobacter pylori při buněčné RNA sekvenci v roce 2010. Vědci prokázali při analýze transkripce vztah bakteriální virulencí a enzymem ureázou. Bylo rozeznáno 1907 transkripčních začátků s 337 primárními operony, 126 dalších suboperonů a 66 monocistronů. Do roku 2010 bylo známo pouze 55 transkripčních začátků.
Sharmaová a kolektiv zjistila v roce 2010, že 27 % transkripčních začátků jsou i antisens začátky. Alespoň jeden antisens začátek transkripce je asociovány s 46 % čtecích rámců bakteriální DNA včetně konstitutivních genů – genů potřebných pro správné fungování buňky. Polovina z pěti hlavních netranskripčních sekvencí genomu se skládá ze 20 až 40 nukleotidů, které napodobují strukturu AAGGag. Tento motiv se nachází u Helicobacter pylori šest mediálních vzdáleností před Shine–Dalgornovou sekvencí.
Proteom Proteom Helicobacteru pylori byl systematicky studovaný a celkově 70 % všech bakteriálních proteinů bylo detekováno hmotnostní spektometrií. Téměř polovina proteomu byla kvantifikována, což naznačuje velký počet kopií proteinů v typické bakteriální buňce.
Studie na bakteriální interaktomu – schématu všech molekulárních interakcí ve specifické buňce – prokázala více než 3000 interakcí mezi jednotlivými proteiny. Při studii se zkoumaly jak proteiny ve stabilní formě, tak proteiny v takzvané dynamické formě, která určuje funkci proteinu v buňce. Kolem 1500 proteinů u Helicobacter pylori zůstalo v květnu 2018 s neobjasněnou buněčnou funkcí.
Celostní mechanismus bakteriální infekce vpravo|náhled|upright=1.3|(1) H. pylori proniká přes hlennou vrstvu k epitelu žaludku(2) bakterie produkuje ureázu, která přeměňuje močovinu na amoniak = neutralizace žaludečních kyselin(3) proliferace, migrace a vytvoření infekčního ložiska(4) vytvoření žaludečního vředu Průběh infekce je ryze individuální. U většiny lidí se projevuje bezpříznakově po celý život, avšak u některých jedinců může poškodit vnitřní hlenovitou výstelku žaludku a dvanáctníku a způsobit zánětlivou reakci organismu. Samotná přítomnost bakterie Helicobacter pylori může způsobit gastriditu, kterou speciálně rozlišuje ICD-11 dle původce Helicobacter pylori. Pokud bakteriální eradikace není úspěšná, dochází u nakaženého člověka k rozvoji chronické gastritidy. Gastritida při bakteriální infekci může způsobit odumření vnitřní žaludeční výstelky a vést ke vzniku žaludečních vředů v žaludku či dvanáctníku. Změny v žaludeční tkáni lze podle Livzana vnímat jako fáze vývoje rakoviny žaludku, které se nazývají Correaova kaskáda.
Kaskáda funguje v nekonečné smyčce. Zánětlivá reakce způsobená bakteriemi Helicobacter pylori kolonizujícími se v blízkosti pylorického antra přiměje G buňky hostitele v antru vylučovat hormon gastrin. Gastrin putuje krevním řečištěm hostitele do parentálních buněk žaludečního fundu. Gastrin následně stimuluje parentální buňky, aby tvořily více kyselin v části žaludku zvané lumen. Zvýšené množství kyselin poté rozežírá vnitřní žaludeční stěnu, která má oslabený hlenový obal kvůli infekci Helicobacter pylori. Rozežírání tkáně žaludku vede ke vzniku žaludečních vředů a lepšímu přístupu bakterie k nechráněné žaludeční tkáni. Cyklus se následně opakuje až do doby bakteriálního vymýcení.
Vlastnosti Helicobacter pylori (dřívější nesprávné označení Campylobacter pylori) má buňky ve tvaru zahnutých tyčinek. Typická je pro žaludeční helikobakterie i produkce ureázy ve velkém množství (enzym neutralizující žaludeční šťávy). Napadá převážně člověka, nejčastěji osoby z chudších poměrů či v rozvojových zemích, ale neplatí to stoprocentně. Přenáší se z člověka na člověka, fekálně–orální cestou.
Faktory virulence pomáhají Helicobater pylori vyhnout se odpovědi imunitního systému a úspěšně kolonizovat žaludeční epitel. Mezi nejčastější faktory virulence u Helicobacter pylori patří bičíky, produkce ureázy, tvorba adhezinům, vznik serinové proteázy HtrA a hlavních exotoxinů CagA a VacA. Přítomnost CagA a VacA u nakaženého člověka vede při propuknutí infekce k závažnějším následků na zdraví.