Helicobacter pylori-infektion og gastrisk dysbiose:

Abstract

Helicobacter pylori (Hp) er ansvarlig for en af de mest almindelige infektioner i verden. Prævalensen overstiger 50 % af befolkningen i udviklingslandene, og ca. en tredjedel af de voksne er koloniseret i Nordeuropa og Nordamerika. Den anses for at være en vigtig patogen agent for kronisk gastritis, mavesår, atrofisk gastritis, mavekræft og mucosa-associeret lymfoid vævslymfom (MALT). Hp-kolonisering ændrer sammensætningen af gastrisk mikrobiota, som kan være drivkraften bag udviklingen af gastriske lidelser. I øjeblikket er et nyt problem i behandlingen af Hp et stigende problem, nemlig den stigende resistens over for antimikrobiel behandling. I denne forbindelse kan det være meget nyttigt at søge efter adjuvante midler for at løse dette problem, og probiotika kan være en god mulighed. Formålet med denne gennemgang er at beskrive de gastriske mikrobiotaændringer under Hp-kolonisering, virkningsmekanismerne og en mulig rolle for probiotika i behandlingen af denne infektion.

1. Indledning

Helicobacter pylori (Hp) er en gramnegativ, spiralformet, flagelliseret bakterie, der tilhører Proteobacteria phylum med en stærk evne til at overleve i mavens barske syremiljø. Hp er ansvarlig for en af de mest udbredte infektioner i verden , og antallet af smittede personer er stadig meget højt på verdensplan. Forekomsten overstiger 50 % af befolkningen i nogle områder af verden, f.eks. i Syd- og Østeuropa, Sydamerika og Asien. Lav socioøkonomisk status, dårligt uddannelsesniveau og dårlige hygiejniske forhold er de vigtigste relaterede risikofaktorer. Det skal bemærkes, at omkring en tredjedel af de voksne er koloniseret i Nordeuropa og Nordamerika.

Flere nyere beviser har fremhævet, at Hp kan ændre sammensætningen af gastrisk mikrobiota, og de deraf følgende ændringer kan spille en rolle i udviklingen af Hp-relaterede sygdomme. Interaktionen mellem værten, mikrobiotaen og Hp i patogenesen af disse tilstande skal stadig belyses fuldt ud .

Hp-kolonisering kan forårsage kronisk gastritis, mavesår, atrofisk gastritis, gastrisk adenokarcinom og mucosa-associeret lymfoidt vævslymfom (MALT) . Hp gastritis betragtes som en infektionssygdom uanset symptomer og sygdomsstadie, og udryddelsesbehandling anbefales kraftigt . Imidlertid er en hurtig fremkomst af antibiotikaresistente bakterier ved at blive et af verdens mest kritiske folkesundhedsproblemer, og valget af terapeutiske muligheder til behandling af Hp-infektion står således over for dette dilemma .

I denne sammenhæng kan brugen af probiotika, defineret som “levende mikroorganismer, der, når de administreres i tilstrækkelige mængder, giver en sundhedsfordel for værten”, være nyttig for deres antibakterielle aktivitet mod Hp og for interaktionen med værtens komplekse økosystem .

Probiotikas gavnlige egenskaber for værtens mikrobiologiske miljø kan forbindes med deres potentielle virkninger på fordøjelsesmikrofloraen og tarmens immunsystem, der omfatter deres evne til at konkurrere med tarmpatogener, øge IgA-sekretionen, modulere cytokin mRNA-ekspression og -sekretion, stimulere mucin-, bakteriocin- og mælkesyreproduktion og modulere mikrobiotavækst .

Sigtet med denne gennemgang er at give en oversigt over ændringerne i mavens mikrobiota-sammensætning under Hp-infektion og derefter at vurdere den potentielle rolle af probiotika i Hp-induceret dysbiose og udryddelse. Der blev foretaget en kritisk vurdering af de kliniske forskningsresultater vedrørende dataene om Hp og mavens mikrobiota-sammensætning og probiotikas effektivitet til behandling af Hp-infektion og til forebyggelse af bivirkninger ved antimikrobiel behandling. Søgningen var begrænset til fuldstændige manuskripter på engelsk.

2. Helicobacter pylori og sammensætning af gastrisk mikrobiota

Mavesækken er altid blevet betragtet som et sterilt organ. Det er ikke overraskende, at man i lang tid troede, at lav pH i mavelumenet og peristaltik bidrog til at skabe et ugunstigt miljø for bakteriel overlevelse og stabil mikrobiel kolonisering af dette organ. I 1983 gav Marshall og Warren med deres opdagelse af Hp imidlertid startskuddet til en periode med progressive opdagelser inden for maveinfektion og sikrede et gennembrud i forståelsen af det mikroøkologiske miljø i maven. Forbedringen af de mikrobielle påvisningsteknikker har været afgørende. Den første analyse blev foretaget ved hjælp af kulturbaserede metoder, som har forskellige begrænsninger; de omfatter især en stor mængde bakterier, som stadig betragtes som “ukulturerbare” på grund af deres vækstresistens i konventionelle kulturmedier, behov for særlige miljøforhold, lav bakterievæksthastighed og interaktion med andre bakterier eller deres sekreterede substrater . Tilsammen eller hver for sig kan disse faktorer bestemme en ufuldstændig og begrænset repræsentation af det komplekse mavebakteriesamfund, der fejlagtigt viser en lignende sammensætning af mavens mikrobiota hos Hp-patienter sammenlignet med raske personer . Omvendt har de nyeste molekylære teknikker, som gør det muligt at foretage en dybtgående undersøgelse af mavens mikrobiota, påvist en betydelig forskel i mikrobiota-sammensætningen mellem Hp-positive og raske personer. Teknikken består i sekventering af det ribosomale gen 16S rRNA, der indeholder 9 variable regioner, som findes i alle bakterier og ligner hinanden i mikroorganismer fra de samme fylaer. Teknisk set gør denne type analyse det muligt at genkende forskellige bakteriearter ved hjælp af analysen af genomet, hvilket gør det vanskeligt at vurdere mikroorganismernes vitalitet. For at undgå denne ulempe er det at foretrække at anvende bakteriel RNA i stedet for DNA .

For øjeblikket ved vi, at gastrisk mikrobiota hos raske personer hovedsageligt består af Firmicutes, Bacteroidetes, Proteobacteria og Actinobacteria på fyla-niveau. De mest tilstedeværende slægter er Streptococcus, efterfulgt af Veillonella, Prevotella, Fusobacterium og Rothia . Den analyse, der er udført på mavesaft og biopsier, har antydet, at tætheden af gastrisk mikrobiota er lavere end i andre dele af mave-tarmkanalen (GI), idet den tæller omkring 101-103 CFU/ml .

Anstedeværelsen af bakterier i maven er mulig på grund af det progressive skift af pH fra mavelumen (pH 1-2) til slimhindeoverfladen (pH 6-7) belagt med slim, som aktivt udskilles af gastriske kirtler. Denne pH-gradient gør det muligt at udvikle forskellige miljøer, der tillader vækst af mikroorganismer, idet slimhindeoverfladen er det mest gæstfrie område i maven. Hp-kolonisering af maveslimhinden ændrer dette gastriske habitat ved at dekonstruere slimlaget og ved alkalinisering af mavesaften .

I Hp-positive personer viste molekylær analyse et generelt fald i bakteriel diversitet med absolut prævalens på fyla-niveau af Proteobakterier, efterfulgt af Firmicutes, Bacteroidetes og Actinobacteria. I underanalysen af slægter, bortset fra Hp, som viser sig at være den mest repræsenterede art, er Streptococcus almindeligvis de næstmest påviste bakterier . En interessant undersøgelse af Andersson et al. med evaluering af prøver fra både Hp-positive og raske personer viste, at tilstedeværelsen af Hp medfører en reduktion af den mikrobielle diversitet. Kun 33 phylotyper blev fundet hos personer med Hp sammenlignet med et rigt og diversificeret sortiment af gastriske mikroorganismer på omkring 262 phylotyper hos raske personer, hvilket understreger denne forskel .

For at fastslå, om de ændringer i den gastriske mikrobiota, der blev fundet samtidig med Hp-infektion, blev induceret af hypoklorhydri, analyserede Parsons et al. sammensætningen af den gastriske mikrobiota under forskellige hypoklorhydriske forhold og hos raske personer. Som tidligere beskrevet indeholder maven hos raske personer også i denne undersøgelse den bredeste bakteriediversitet sammenlignet med andre grupper. Interessant nok viser PPI-gruppen en mikrobiotakarakterisering, som ligner den i en sund mave på trods af den hypoklorhydriske status som følge af lægemiddelbrug. Der blev fundet en signifikant forskel i den mikrobielle diversitet ved sammenligning af raske personer med Hp-relaterede tilstande, og der fremkommer interessante data fra sammenligningen mellem Hp gastritis og Hp-relateret atrofisk gastritis. Faktisk blev der ikke fundet nogen signifikante forskelle mellem disse to tilstande, hvilket tyder på, at bakteriernes rolle i Hp-subgruppen af patienter kan være overlegen med hensyn til at fremkalde ændringer i sammensætningen af gastrisk mikrobiota sammenlignet med hypoklorhydria .

Forandringerne i gastrisk mikrobiota som følge af Hp-infektion kan være relateret til bakteriers iboende egenskaber. Hp er nemlig forsynet med oxidase-, katalase- og ureaseaktiviteter. Urease er et metalloenzym, der er i stand til at omdanne urinstof til ammoniak og bicarbonat, som er ansvarlig for den lokale stigning i gastrisk pH og den sikre passage ind i gastrisk lumen. Hp-flageller gør det muligt for patogenet at passere gennem slimlaget, der drives af pH-gradienten, hvilket muliggør invasion af maveslimhinden i mavesækken. Når først Hp har etableret sig, udsætter den adhæsistoffer (HopQ, HopP og HopS), der muliggør en receptorspecifik tæt adhæsion til maveepitelceller og dermed ekspression af virulensfaktorerne CagA og VacA, som formidler den cytotoksiske aktivitet . Skader på slimhinden tiltrækker polymorphonukleære og andre immunceller, som sandsynligvis bidrager til maveskaderne ved at producere cytokiner og andre proinflammatoriske stoffer . Sandsynligvis gør disse faktorer, der skaber et fjendtligt miljø, det vanskeligt for de andre bakterier at overleve, hvilket gør det muligt at etablere en gastrisk dysbiose.

3. Helicobacter pylori udryddelse og indgivelse af probiotika

I henhold til Maastricht V konsensusrapporten anses den standardmæssige trippelbehandling, protonpumpehæmmer (PPI) + amoxicillin (AMX) + clarithromycin (CLR), for at være den empiriske behandling i første linje i områder med lav CLR-resistens. Når den regionale resistens over for CLR er høj, idet 15 % af befolkningen anses for at være på grænsen, anbefales nonbismuth-kvadrupelbehandling med PPI + AMX + metronidazol (MTZ) + CLR. I alle disse tilfælde kan en bismuth-kvadruple terapi anvendes som et alternativ, og den anbefales som første linjebehandling i områder med høj dobbelt CLR-MTZ-resistens. Fordelen ved Hp-eradikation er blevet påvist ved tilstande som mavesårssygdom, MALT-lymfom, jernmangelanæmi, idiopatisk trombocytopenisk purpura og vitamin B12-mangel . Antibiotikaresistens fører til et stigende antal behandlingssvigt, som det fremgår af den stigende forekomst af CLR-resistente stammer, der er nået op på 40-50 % i nogle områder af verden .

Baseret på litteraturdata (tabel 1) fremgår det, at nogle probiotika i forbindelse med antibiotikabehandling kan forbedre Hp-udryddelsesraten og desuden kan reducere skadelige bivirkninger som følge af antimikrobiel behandling såsom kvalme, opkastning, diarré, mavesmerter, oppustethed og smagsforstyrrelser, der lejlighedsvis er ansvarlige for, at behandlingen afbrydes .

Rollen af administration af Lactobacillus-stammer i behandlingen af Hp-infektion og i forebyggelse af bivirkninger ved antimikrobiel behandling er veldokumenteret. Supplering af disse probiotika kan direkte reducere Hp-væksthastighed og Hp-kolonisering. I et prospektivt, randomiseret, kontrolleret forsøg af Ojetti et al. viste tilføjelse af et probiotikum (L. reuteri 1 × 108 CFU tid i 14 dage) til levofloxacinbaseret second-line behandling en yderligere 20 % udryddelsesrate sammenlignet med antibiotikabehandling alene, efterfulgt af en konsekvent reduktion af symptomer såsom diarré og kvalme . Armuzzi et al. indskrev 120 asymptomatiske Hp-positive personer, som tilfældigt blev tildelt to behandlingsgrupper: den ene fik anti-Hp trippelbehandling (PPI 40 mg bid, CLR 500 mg bid og tinidazol 500 mg bid) og den anden fik den samme antibiotikabehandling i forbindelse med Lactobacillus GG-holdigt probiotikum (6 × 109 levedygtige bakterier) bid i 14 dage. Analysen dokumenterede en forbedring af gastrointestinale symptomer i gruppen med probiotikatilskud med en signifikant reduktion af smagsforstyrrelser (), oppustethed () og diarré (). På den anden side blev der ikke rapporteret nogen signifikante forskelle i udryddelsesrater (gruppe 1 vs. gruppe 2; PP: 80,7 % vs. 80 %, ) . Fremragende resultater kan også opnås ved at give drikkelige kosttilskud, der indeholder Lactobacilli eller dets kultursupernatant .

De gavnlige virkninger af indgivelse af Bifidobacterium blev analyseret af Chitapanarux et al. i et dobbeltblindet, placebokontrolleret forsøg med B. longum som supplement til den standardmæssige trippelbehandling. Resultaterne viste signifikant gavnlig effekt på Hp eradikationsrate (PP: 28/30, 93.33% vs PP: 22/30, 73.33%, ) og på reduktion af diarréfrekvens (25% vs 3.23%, ) uden signifikante resultater på kvalme (18.75 vs 12.90%), smagsforstyrrelser (15.63% vs 12.90%) og epigastrisk smerte (6.25 vs 3.23%) . I en tidligere undersøgelse af Yaşar et al., der omfattede 76 histopatologisk dokumenterede Hp-positive patienter, resulterede tilføjelsen af Bifidobacterium DN-173-holdig yoghurt til standardtrippelbehandling i 14 dage imidlertid i en udryddelsesrate på 66 % sammenlignet med 53 % med antibiotikabehandling alene. Stigningen i Hp-udryddelsesraten var dog ikke statistisk signifikant .

Saccharomyces boulardii, et probiotisk gærprodukt, var særligt effektivt til at reducere bivirkningerne ved udryddelsesbehandlingen. Song et al. rapporterede, at tilføjelse af dette probiotikum til CLR og AMX-baseret trippelbehandling i 4 uger opnåede 85,4 % eradikationsrate sammenlignet med 80 % i fravær af probiotikum. Gastrointestinale bivirkninger, især diarré, var mere almindelige i sidstnævnte gruppe () . En metaanalyse af Szajewska et al. med elleve RCT’er (2200 deltagere, heraf 330 børn) viste, at S. boulardii signifikant øgede Hp eradikationsraten, men under det tilsigtede niveau. Dette probiotikum reducerede imidlertid bivirkningerne betydeligt, især diarré og kvalme.

Baseret på probiotikas egenskaber er det plausibelt, at en blanding af stammer kan forbedre Hp-udryddelsesraten. I et forsøg af Du et al. blev et probiotikum med flere stammer indeholdende Lactobacillus acidophilus, Streptococcus faecalis og Bacillus subtilis givet til patienterne i to uger før antibiotikabehandlingen eller i en anden gruppe i to uger efter udryddelsesbehandlingen. Begge skemaer var mere effektive til udryddelse af Hp-infektion end trippelbehandling alene (81,6 % og 82,4 % vs. 61,5 %), men der var ingen statistisk signifikans med hensyn til forekomsten af bivirkninger . En metaanalyse af Wang et al. med ti forsøg (1469 forsøgspersoner) viste, at probiotisk tilsætning af forbindelser med Lactobacillus- og Bifidobacterium-stammer forbedrer både Hp-udryddelsesraten og reducerer forekomsten af bivirkninger ved antimikrobiel behandling betydeligt. Desuden blev fordelen ved tilsætning af probiotika påvist uafhængigt af den type udryddelsesbehandling, der blev anvendt i forsøget, på trods af den bismuthholdige behandling, som kunne udgøre en potentiel fiasko på grund af bismuths hæmmende aktivitet mod probiotika . Desuden bekræftede en efterfølgende metaanalyse af Mcfarland et al. at probiotika med flere stammer kan være nyttige som tillægsterapi til Hp-eradikation og til at forebygge eradikationsbivirkninger, men de konkluderede, at ikke alle blandinger var lige effektive . Endelig bekræftede Lau et al. nytten af Lactobacillus, Bifidobacterium, Saccharomyces og probiotikablandinger til behandling af Hp-infektion hos både voksne og børn i den asiatiske og ikke-asiatiske befolkning .

På nuværende tidspunkt er brugen af probiotika til børn til behandling af Hp-infektion ikke klarlagt. I den tidligere omtalte metaanalyse af Wang et al. viste subgruppeanalysen af børn ingen probiotisk effekt på udryddelsesrater og reduktion af uønskede bivirkninger . Pacifico et al. påpegede den kontroversielle effektivitet af probiotikaanvendelse hos disse patienter. Syv forsøg, der omfattede heterogene antibiotika- og probiotikabehandlinger, viste en generel fordel i eradikationsrater som følge af probiotikatilskud, men kun i to forsøg var resultaterne statistisk signifikante, hvilket konkluderede, at der ikke forelå overbevisende beviser til støtte for brugen af probiotika sammen med trippelbehandling hos børn . Desuden erklærede den latinamerikanske ekspertgruppekonsensus i 2015, at der på det tidspunkt manglede tilstrækkelig dokumentation til at anbefale indgivelse af probiotika på dette område . Andre beviser tyder imidlertid på, at nogle probiotika som S. boulardii eller L. casei alene eller multistammer (L. acidophilus + B. bifidum, B. mesentericus + C. butyricum + S. faecalis) kan være nyttige til behandling af Hp og forebygge bivirkninger som følge af eradikationsterapi hos pædiatriske patienter, hvilket anbefaler deres anvendelse.

De gavnlige virkninger af disse probiotika mod Hp-infektion kan være relateret til deres iboende egenskaber, der kan afhænge af probiotiske arter (figur 1). Lactobaciller har vist sig at besidde følgende egenskaber:(1)Produktion af antimikrobielle stoffer, som bakteriociner, der syntetiseres af ribosomer og udskilles af flere bakterier, herunder Lactobaciller. Disse stoffer er forsynet med antimikrobiel aktivitet og udgør et vigtigt og vellykket våben mod andre mikrobielle arter som Hp . Nogle bakteriociner, såsom nisin, pediocin, acidocin og lacticin, bidrager til homøostase i det komplekse økosystem i GI-kanalen .(2) Evne til at overleve i mavens sure miljø ved at fremkalde produktion af mælkesyre og flygtige syrer, som har en hæmmende virkning på Hp-vækst. Virkningerne af tilskud med L. salivarius er blevet dokumenteret i en undersøgelse af en musemodel, og dens effektivitet er blevet relateret til den store mængde mælkesyre produceret af bakterien, som forstyrrer patogenets ureaseaktivitet . Desuden er L. salivarius in vitro i stand til at reducere mavebetændelse ved at modulere den lokale cytokinsekretion, især af IL-8, der er direkte relateret til rekruttering af neutrofile og slimhindebetændelse, sandsynligvis som et svar på den undertrykte sekretion af CagA-virulensfaktoren .(3) Evne til at klæbe til mave- og duodenalceller og dermed udøve en konkurrerende virkning mod patogener. Mukai et al. fandt, at to L. reuteri-stammer, JCM 1081 og TM105, var i stand til at binde specifikke membran-glykolipider og derfor besætte det potentielle sted for Hp-adhæsion, hvilket hæmmer denne patogene gastrisk kolonisering .

Figur 1

Virkningsmekanismer for probiotika.

Sammenlignende virkningsmekanismer blev også beskrevet for andre probiotika. Bifidobacterium-stammer er i stand til at producere antimikrobielle stoffer, der kan hæmme Hp-vækst og dermed forbedre udryddelsesprocenterne . Interessant nok tyder en undersøgelse i mus af Yu et al. på, at en probiotisk blanding indeholdende B. longum, L. acidophilus og E. faecalis kan forbedre Hp gastritis, der reducerer det inflammatoriske respons ved at hæmme cytokinudskillelse såsom IL-8, TNF-α, G-CSF og GM-CSF . Omvendt kan S. boulardii reducere Hp-adhæsion på gastriske og duodenale celler gennem sin neuraminidaseaktivitet, der selektivt kan reducere ekspressionen af α (2-3)-bundet sialinsyre på celleoverfladen, som er et mål for Hp-adhæsioner .

4. Konklusion

Vores gennemgang fremhæver, hvordan nogle probiotiske stammer kan forbedre Hp-udryddelsesrater og forhindre bivirkninger ved antimikrobiel behandling, sandsynligvis på grund af disse mikroorganismers evne til at virke direkte mod Hp og genoprette en sund mikrobiota. I Italien er de gennemsnitlige omkostninger ved probiotika som supplement til antimikrobiel behandling baseret på de undersøgelser, der er præsenteret i denne gennemgang, i gennemsnit ca. 2 EUR pr. behandlingsdag pr. patient. Efter vores mening er denne omkostning i vid udstrækning berettiget på grund af de færre bivirkninger som følge af antibiotikabehandling og den øgede udryddelsesrate, som reducerer behovet for en andenbehandlingsbehandling. Derfor kan indgift af probiotika betragtes som en supplerende behandling, især når udryddelse af Hp ikke lykkes. Det er dog ikke alle probiotika, der er lige nyttige, og sandsynligvis er de helbredende virkninger afhængige af stammerne. Der er behov for yderligere undersøgelser for bedre at forstå deres rolle i forbindelse med Hp-infektion, især ved anvendelse af de opdaterede eradikationsskemaer.

På nuværende tidspunkt findes der kun få undersøgelser eller metaanalyser om en direkte sammenligning mellem de gavnlige virkninger af forskellige probiotikaarter under antimikrobiel behandling. I henhold til de tilgængelige data og til Maastricht V Consensus Report statement “Certain probiotics may have a beneficial effect on Hp eradication” , anbefaler vi imidlertid brugen af Lactobacillus-, Bifidobacterium- og Saccharomyces-stammer. Ikke desto mindre bør flere forsøg med probiotika efter vores mening være skræddersyet til tilstanden af mavens mikrobiota-sammensætning før og efter Hp-eradikationsbehandling, for så vidt som det kan forklare forskellige bakteriers rolle i udviklingen af mavesygdomme.

Interessekonflikter

Forfatterne erklærer, at de ikke har nogen interessekonflikter.

Autors bidrag

Giovanni Bruno og Giulia Rocco udarbejdede manuskriptet med input fra alle forfatterne. Piera Zaccari reviderede manuskriptet kritisk. Barbara Porowska, Maria Teresa Mascellino og Carola Severi gav videnskabelig vejledning.