Influence of genetic characteristics of Helicobacter pylori on pathomorphology of gastric mucosa in young persons with chronic gastritis

Cover Page

Abstract


Objective. To evaluate the effect of the genetic characteristics of Helicobacter pylori on the nature of pathomorphological disorders in the gastric mucosa in chronic Hp-associated gastritis in young people.

Material and methods. Forty-two adults (25 men and 17 women) aged 19 to 40 years with Hp-associated chronic gastritis were examined. The severity and activity of inflammation, as well as the presence of atrophy and intestinal metaplasia were determined in gastrobioptates. Genetic typing of Hp was performed for 16 pathogenicity factors of infect: CagA, CagM, CagT, CagH, CagC, CagF, CagE, VacAs1 and As2, IceA, Baba; HpaA; OipA, AlpB; UreB and UreI using polymerase chain reaction.

Results. Pathogenic Hp strains were detected in 59.5 % of patients. Factors of adhesion – HpaA (83.3 %), OipA (81 %), and AlpB (83.3 %) were identified with the highest frequency. In 57.1 % of cases, cytotoxin of the Cag group was detected, and 54.8 % of patients had a positive CagA-status. The VacA S1 allele was registered in 73.8 %, VacA S2 in 4.8 %, IceA in 38.1 %, and BabA in 45.2 % of cases. The presence of Hp strains in the gastric mucosa, which have three or more pathogenicity island genes, significantly increases the severity and activity of the inflammatory process, revealing signs of moderate atrophy of the digestive tract and intestinal metaplasia.

Conclusions. Colonization of the gastric mucosa in young patients with Hp-associated chronic gastritis by highly pathogenic Hp strains leads to severe violations of its morphology.


Full Text

Введение

В настоящее время получены убедительные доказательства зависимости выраженности и активности воспалительного процесса в слизистой оболочке желудка (СОЖ) от генетической структуры штамма Helicobacter pylori (Нр), вызвавшего хронический Нр-ассоцииро ванный гастрит [1].

Геном Нр характеризуется значительной вариабельностью, и повреждающее воздействие инфекта на СОЖ связано с наличием в нем островка патогенности – специфического локуса, состоящего из нескольких десятков генов, обозначаемых как факторы патогенности. Их присутствие играет решающую роль в процессе взаимодействия Нр с СОЖ макроорганизма, определяя степень патоморфологических нарушений в ней [2].

Ранее нами было установлено, что колонизация СОЖ высокопатогенными штаммами Нр при хроническим гастрите (ХГ) у подростков сопровождается усилением воспаления с возникновением микроэрозий, очагов гиперплазии и морфологических признаков атрофии [3]. Однако классический атрофический гастрит в этих возрастных группах встречается крайне редко. В абсолютном большинстве случаев имеет место так называемая ложная (неопределенная) атрофия СОЖ, преимущественно начальная, которая, в отличие от истинной, не сопровождается необратимой утратой желез желудка и специализированных гландулоцитов. Причинами ее развития являются отек и клеточная инфильтрация, сопутствующие воспалению и подвергающиеся обратному развитию по мере его разрешения [4–6]. В связи с этим большой интерес представляет анализ морфологии СОЖ при хроническом гастрите у взрослых лиц молодого возраста, что может способствовать раннему выявлению у них предраковых состояний желудка.

Цель работы – оценить влияние генетической характеристики Helicobacter pylori на характер патоморфологических нарушений в слизистой оболочке желудка при хроническом Нр-ассоциированном гастрите у лиц молодого возраста.

Материалы и методы исследования

Обследовано 42 пациента (25 мужчин и 17 женщин) в возрасте от 19 до 40 лет с Нр-ассоциированным хроническим гастритом. Всем обследованным проводили эзофагогастродуоденоскопию с биопсией СОЖ и последующим морфологическим анализом в соответствии со стандартной визуально-анало говой шкалой. Нр выявляли с помощью уреазного теста, обнаружение инфекта осуществлялось при световой микроскопии препаратов СОЖ, окрашенных по Романовскому – Гимзе, или его ДНК по результатам полимеразной цепной реакции (ПЦР). Определяли 16 факторов патогенности бактерии: CagA, CagM, CagT, CagH, CagC, CagF, CagE, VacAs1 и As2, IceA, BabА; HpaA; OipA, AlpB; гены, кодирующие субъединицы уреазы B (UreB) и I (UreI), методом ПЦР с помощью тест-систем фирмы «ДНК-Технология».

Цифровые данные обработаны с применением пакета прикладных программ StatPlus 2009 в среде WINDOWS XP. Для оценки взаимосвязей признаков использовали коэффициент ранговой корреляции Спирмена. Статистическую значимость различий относительных величин (%) определяли с помощью углового преобразования Фишера.

Результаты и их обсуждение

В зависимости от результатов генетического типирования Нр было выделено две группы больных: группа сравнения, которую составили лица с ХГ, ассоциированным с малопатогенными штаммами Нр (n = 17); основная группа, сформированная из пациентов с ХГ, ассоциированным с высокопатогенными штаммами Нр (n = 25), у которых в геноме Нр определялось ≥ 3 факторов патогенности.

Результаты исследования частоты обнаружения отдельных факторов патогенности Нр свидетельствуют о том, что чаще других обнаруживаются гены, кодирующие образование белков, способствующих адгезии бактерии к эпителиоцитам СОЖ: HpaA (83,3 %), OipA (81 %) и AlpB (83,3 %). По данным корреляционного анализа именно эти факторы оказывают наибольшее влияние на степень обсемененности СОЖ инфектом; значения коэффициента Спирмена составили + 0,70; + 0,66 и + 0,68 соответственно (р < 0,005). Установлено, что у больных основной группы высокий уровень колонизации Нр регистрировался в 36 % случаев против 5,9 % в группе сравнения (р = 0,012).

Более чем у половины пациентов (57,1 %) определялись различные цитотоксин-ассоциированные гены. Доказано, что наибольшую роль в реализации патогенного эффекта Нр среди них играет CagA. Этот ген кодирует синтез белка, ухудшающего процесс клеточного обновления и барьерную функцию эпителиального покрова СОЖ. CagA участвует в секреции провоспалительных цитокинов, стимулирует внутриклеточную сигнальную систему SHP-2, активирует гены, регулирующие продукцию цитокинов 1β, IFN-γ, фактора некроза опухоли α [7]. По нашим данным, положительный CagA-статус имели 54,8 % больных.

Кроме CagA большое значение в развитии гастродуоденальной патологии имеют и другие Cag-гены острова патогенности. Они активируют ядерный фактор NF-kB, стимулируют выброс интерлейкина 8. CagL является компонентом пилей, осуществляющих контакт между бактерией и СОЖ. В конечном итоге все это способствуют транспорту CagA в клетку [8].

Ген VacA обеспечивает синтез протеина, основной цитотоксический эффект которого проявляется образованием вакуолей в эпителиоцитах СОЖ. Это связано с его воздействием на АТФ-азу, что снижает рН внутри клетки. Вследствие ацидоза из перицеллюлярного пространства в нее проникает аммиак и другие вещества, а также вода. В результате вакуоли набухают, сливаются друг с другом, что, в конечном итоге, приводит к разрыву цитоплазматической мембраны и клеточной смерти. В структуру VacA входит вариабельный S-регион, имеющий два аллельных варианта S1 и S2. Показано, что штаммы Нр, имеющие в составе генома аллель VacAs1, значительно усиливают потенциал кислотно-пептического фактора за счет стимуляции синтеза пепсиногена [9]. По нашим данным, VacAs1 встречался во много раз чаще, чем VacAs2 (73,8 против 4,8 %, р < 0,005).

Практически у каждого третьего больного (38,1 %) обнаруживался ген IceA – один из факторов, обеспечивающих контакт Нр с эпителием. В 45,2 % случаев регистрировали ген BabA. Патофизиологическое значение BabA и одноименного протеина заключается в обеспечении процесса адгезии инфекта к эпителиальному покрову СОЖ, что снижает возможность элиминации Нр из организма хозяина [10].

Установлено, что присутствие в СОЖ высокопатогенных штаммов Нр значительно увеличивает выраженность и активность воспалительного процесса как в теле, так и в антральном отделе (табл. 1).

 

Таблица 1. Результаты морфологического исследования гастробиоптатов при хроническом гастрите у лиц молодого возраста в зависимости от штамма Нр, %

Морфологический показатель

Группа

сравнения, n = 17

основная, n = 25

Выраженность воспаления в теле желудка

Начальное

 82,3

 44,0**

Умеренное

 11,8

 40,0**

Выраженное

 5,9

16,0

Активность воспаления в теле желудка

Начальная

 82,3

 52,0*

Умеренная

 5,9

 28,0*

Выраженная

 11,8

20,0

Выраженность воспаления в антральном отделе

Начальное

 76,4

 20,0***

Умеренное

 11,8

 40,0*

Выраженное

 11,8

 40,0*

Активность воспаления в антральном отделе

Начальная

 76,4

 20,0***

Умеренная

 17,6

 24,0

Выраженная

 6,0

 56,0***

Микроэрозии

 11,8

 44,0*

Лимфоидные фолликулы

 11,8

 44,0*

Признаки атрофии СОЖ

 23,5

 56,0*

Примечание: * – р < 0,05; ** – р < 0,01; *** – р < 0,005.

 

У пациентов основной группы достоверно чаще наблюдаются микроэрозии и лимфоидные фолликулы, а также морфологические признаки атрофии. При этом почти в половине случаев (42,9 %) атрофия СОЖ соответствует дефиниции «умеренная», а у четверти больных (24 %) в антральном отделе выявлялись фокусы тонкокишечной метаплазии.

Для уточнения степени влияния отдельных факторов патогенности Нр на морфологические характеристики воспалительного процесса в слизистой оболочке желудка осуществлен корреляционный анализ по Спирмену, в результате которого выявлено большое количество прямых положительных взаимосвязей между структурой генома Нр, с одной стороны, выраженностью, активностью воспаления, наличием признаков атрофии и тонкокишечной метаплазии в СОЖ – с другой (табл. 2).

 

Таблица 2. Корреляция факторов патогенности Нр и морфологических нарушений в слизистой оболочке желудка при хроническом гастрите

Фактор патогенности

Нр

Характеристика воспалительного процесса в СОЖ

выраженность

активность

признаки атрофии

тонкокишечная

метаплазия

IceA

+ 0,27*

+ 0,29*

HpaA

 + 0,70***

+ 0,32*

 + 0,41**

BabA

+ 0,35**

VacAs1

 + 0,39**

+ 0,40*

CagE

AlpB

 + 0,68***

+ 0,27*

 + 0,47***

UreB

 + 0,64***

+ 0,22*

 + 0,41**

CagF

CagC

 + 0,23*

 + 0,37*

+ 0,26*

OipA

 + 0,66***

 + 0,42**

 + 0,39**

CagA

 + 0,37**

 + 0,34**

 + 0,37*

CagM

 + 0,25*

 + 0,41**

+ 0,23*

CagT

 + 0,37*

+ 0,22*

CagH

 + 0,41**

+ 0,23*

UreI

 + 0,24*

Примечание: * – p < 0,05, ** – р < 0,01, *** – р < 0,005.

 

Выводы

  1. Колонизация слизистой оболочки желудка высокопатогенными штаммами Helicobacter pylori по данным морфологического исследования сопряжена с высокими показателями обсемененности, усилением воспаления, появлением признаков умеренной атрофии и кишечной метаплазии слизистой оболочки желудка.
  2. Присутствие в геноме Helicobacter pylori факторов патогенности имеет прямую положительную связь с нарушениями морфологии слизистой оболочки желудка.

About the authors

E. M. Spivak

Yaroslavl State Medical University

Author for correspondence.
Email: spivak58@mail.ru

Russian Federation

MD, PhD, Professor, Department of Pediatrics № 1

O. M. Manyakina

Medical Center «Health»

Email: spivak58@mail.ru

Russian Federation, Yaroslavl

Head of Gastroenterological Unit

I. S. Akkuratova-Maksimova

Medical Center «Health»

Email: spivak58@mail.ru

Russian Federation, Yaroslavl

Candidate of Medical Sciences, gastroenterologist, Gastroenterological Unit

References

  1. Whitmire J.M., Merrel D.S. Helicobacter pylori genetic polymorphisms in gastric disease development. Advancesin Experimental Medicine and Biology 2019; 1149: 173–194.
  2. Boonyanugomol W., Kongkasame W., Palittapongarnpim P., Baik S-C., Jung M-h, Shin M-K., Kang H-L., Lee W-K. Genetic variation in the cag pathogenicity island of Helicobacter pylori strains detected from gastroduodenal patients in Thailand. Brazilian Journal of Gastroenterology 2020; 51: 1093–1101.
  3. Kormshchikov I.S., Spivak E.M., Levit R.M. Features of the chronic inflammatory process in the gastric mucosa depending on the molecular genetic characteristics of Helicobacter pylori in adolescents. Permskij medicinskij zhurnal 2014; 5 31): 31–33 in Russian).
  4. Spivak E.M., Levit R.M. Modern ideas about atrophy of the gastric mucosa in children and adolescents. Voprosy detskoj dietologii 2015; 4 13): 38–45 in Russian).
  5. Levit R.M., Spivak E.M., Nadezhin A.S., Akkuratova I.S. On the issue of atrophic gastritis in childhood. Voprosy detskoj dietologii 2013; 2 11): 63–65 in Russian).
  6. Spivak E.M., Levit R.M. Modern ideas about autoimmune gastritis in childhood. Voprosy detskoj dietologii 2017; 1 15): 25–29 in Russian).
  7. Isaeva G.Sh., Valieva R.I. biological properties and virulence of Helicobacter pylori. Klinicheskaya mikrobiologiya i antimikrobnaya himioterapiya 2018; 1 20): 14–23 in Russian).
  8. Pozdeyev O.K., Pozdeyeva A.O., Valeeva Yu.V., Gulyaev P.E. Mechanisms of interaction of Helicobacter pylori with the epithelium of the gastric mucosa. Factors contributing to successful colonization. Infekciya i immunitet 2018; 3 8): 273–283 in Russian).
  9. Nizhevich A.A., Valeeva D.S. Helicobacter pylori Infection in childhood: modern aspects of diagnosis and treatment. Bolezni zheludka i dvenadcatiperstnoy kishki u detey. Moscow: Medpraktika-M 2017: 129–201 in Russian).
  10. Stenberg A., Jarc E., Poljak M., Homan M. Helicobacter pylori virulence genes. World Journal of Gastroenterology 2019; 25 7): 4870–4884.

Statistics

Views

Abstract - 28

PDF (Russian) - 9

Cited-By


Article Metrics

Metrics Loading ...

PlumX

Dimensions


Copyright (c) 2021 Spivak E.M., Manyakina O.M., Akkuratova-Maksimova I.S.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies