Abstract
Helicobacter pylori (Hp) è responsabile di una delle infezioni più comuni nel mondo. La prevalenza supera il 50% della popolazione nei paesi in via di sviluppo, e circa un terzo degli adulti è colonizzato in Nord Europa e Nord America. È considerato uno dei principali agenti patogeni della gastrite cronica, dell’ulcera peptica, della gastrite atrofica, del cancro gastrico e del linfoma del tessuto linfoide associato alla mucosa (MALT). La colonizzazione di Hp modifica la composizione del microbiota gastrico che potrebbe guidare lo sviluppo di disturbi gastrici. Attualmente, un problema emergente nel trattamento dell’Hp è rappresentato dal crescente tasso di resistenza alla terapia antimicrobica. In questo contesto, la ricerca di agenti adiuvanti può essere molto utile per superare questo problema e la somministrazione di probiotici può rappresentare una valida opzione. Lo scopo di questa rassegna è quello di descrivere i cambiamenti del microbiota gastrico durante la colonizzazione dell’Hp, i meccanismi di azione e un possibile ruolo dei probiotici nel trattamento di questa infezione.
1. Introduzione
Helicobacter pylori (Hp) è un batterio Gram-negativo, a forma di spirale, flagellato, appartenente al phylum dei Proteobatteri con una forte capacità di sopravvivere nel duro ambiente acido dello stomaco. L’Hp è responsabile di una delle infezioni più diffuse nel mondo, e il numero di soggetti infetti è ancora molto alto in tutto il mondo. La prevalenza supera il 50% della popolazione in alcune aree del mondo, come l’Europa meridionale e orientale, il Sud America e l’Asia. Il basso status socioeconomico, il cattivo livello di istruzione e le cattive condizioni igieniche sono i principali fattori di rischio correlati. In particolare, circa un terzo degli adulti sono colonizzati in Nord Europa e Nord America.
Diverse prove recenti hanno evidenziato che l’Hp può modificare la composizione del microbiota gastrico e i cambiamenti risultanti possono giocare un ruolo nello sviluppo di malattie legate all’Hp. Ancora, l’interazione tra l’ospite, il microbiota e l’Hp nella patogenesi di queste condizioni deve essere completamente chiarita.
La colonizzazione di Hp può causare gastrite cronica, ulcera peptica, gastrite atrofica, adenocarcinoma gastrico e linfoma del tessuto linfoide associato alla mucosa (MALT). La gastrite da Hp è considerata una malattia infettiva indipendentemente dai sintomi e dallo stadio della malattia, e la terapia di eradicazione è fortemente raccomandata. Tuttavia, un rapido emergere di batteri resistenti agli antibiotici sta diventando uno dei problemi di salute pubblica più critici del mondo, e quindi, la scelta delle opzioni terapeutiche per il trattamento dell’infezione da Hp affronta questo dilemma .
In questo contesto, l’uso di probiotici, definiti come “microrganismi vivi che quando somministrati in quantità adeguate conferiscono un beneficio per la salute dell’ospite” può essere utile per la loro attività antibatterica contro Hp e per l’interazione con il complesso ecosistema dell’ospite .
Le proprietà benefiche dei probiotici sull’ambiente microbiologico dell’ospite possono essere associate ai loro potenziali effetti sulla microflora digestiva e sul sistema immunitario intestinale che includono la loro capacità di competere con i patogeni intestinali, di aumentare la secrezione di IgA, di modulare l’espressione e la secrezione di mRNA delle citochine, di stimolare la produzione di mucina, batteriocina e acido lattico e di modulare la crescita del microbiota .
Lo scopo di questa revisione è quello di fornire una panoramica dei cambiamenti nella composizione del microbiota gastrico durante l’infezione da Hp e quindi di valutare il ruolo potenziale dei probiotici nella disbiosi indotta da Hp e nell’eradicazione. È stata fatta una valutazione critica dell’evidenza della ricerca clinica sui dati riguardanti l’Hp e la composizione del microbiota gastrico e sull’efficacia dei probiotici per trattare l’infezione da Hp e per prevenire gli effetti collaterali della terapia antimicrobica. La ricerca è stata limitata ai manoscritti completi in lingua inglese.
2. Helicobacter pylori e composizione del microbiota gastrico
Lo stomaco è sempre stato considerato un organo sterile. Non è sorprendente che per molto tempo si è creduto che il basso pH del lume gastrico e la peristalsi contribuissero a creare un ambiente avverso alla sopravvivenza batterica e alla colonizzazione microbica stabile di quest’organo. Tuttavia, nel 1983, la scoperta dell’Hp da parte di Marshall e Warren ha dato l’input a un periodo di scoperte progressive nel campo delle infezioni gastriche e ha assicurato una svolta nella comprensione dell’ambiente microecologico gastrico. Il miglioramento delle tecniche di rilevamento microbico è stato fondamentale. L’analisi iniziale è stata eseguita con metodi basati sulla coltura, che presentano diverse limitazioni; in particolare, riguardano una grande quantità di batteri che sono ancora considerati “incoltivabili” a causa della resistenza alla crescita nei mezzi di coltura convenzionali, la necessità di particolari condizioni ambientali, il basso tasso di crescita batterica e l’interazione con altri batteri o i loro substrati secreti. Presi insieme o singolarmente, questi fattori possono determinare una rappresentazione incompleta e limitata della complessa comunità batterica gastrica mostrando impropriamente una composizione del microbiota gastrico simile nei pazienti Hp rispetto ai soggetti sani. Al contrario, le più recenti tecniche molecolari che permettono uno studio approfondito del microbiota gastrico hanno evidenziato una differenza significativa nella composizione del microbiota tra soggetti Hp-positivi e soggetti sani. La tecnica consiste nel sequenziamento del gene ribosomiale 16S rRNA che contiene 9 regioni variabili, che sono presenti in tutti i batteri e sono simili nei microrganismi dello stesso phyla. Tecnicamente, questo tipo di analisi permette il riconoscimento di diverse specie batteriche attraverso l’analisi del genoma, il che rende difficile valutare la vitalità dei microrganismi. Per evitare questo inconveniente, è preferibile utilizzare l’RNA batterico invece del DNA.
Oggi sappiamo che, nei soggetti sani, il microbiota gastrico è composto principalmente da Firmicutes, Bacteroidetes, Proteobacteria e Actinobacteria a livello di phyla. I generi più presenti sono Streptococcus, seguiti da Veillonella, Prevotella, Fusobacterium e Rothia. L’analisi effettuata sul succo gastrico e sulle biopsie ha suggerito che la densità del microbiota gastrico è inferiore a quella di altre parti del tratto gastrointestinale (GI), contando circa 101-103 CFU/ml.
La presenza di batteri nello stomaco è possibile a causa dello spostamento progressivo del pH dal lume gastrico (pH 1-2) alla superficie mucosa (pH 6-7) rivestita di muco che è attivamente secreto dalle ghiandole gastriche. Questo gradiente di pH permette lo sviluppo di diversi ambienti che permettono la crescita dei microrganismi, essendo la superficie mucosa la zona gastrica più ospitale. La colonizzazione Hp della mucosa gastrica altera questo habitat gastrico attraverso la decostruzione dello strato mucoso e l’alcalinizzazione del succo gastrico.
Nei soggetti Hp-positivi, l’analisi molecolare ha mostrato una diminuzione generale della diversità batterica con la prevalenza assoluta a livello di phyla dei Proteobatteri, seguita da Firmicutes, Bacteroidetes e Actinobacteria. Nella sottoanalisi dei generi, escludendo Hp che risulta essere la specie più rappresentata, gli Streptococcus sono comunemente il secondo batterio rilevato. Un interessante studio di Andersson et al., valutando campioni da entrambi, Hp-positivo e soggetti sani, ha dimostrato che la presenza di Hp provoca una riduzione della diversità microbica. Solo 33 fenotipi sono stati trovati nei soggetti Hp rispetto ad un ricco e diversificato assortimento di microrganismo gastrico di circa 262 fenotipi nelle persone sane, evidenziando questa differenza.
Per stabilire se le alterazioni del microbiota gastrico trovate in concomitanza con l’infezione da Hp fossero indotte dall’ipocloridria, Parsons et al. hanno analizzato la composizione del microbiota gastrico in varie condizioni ipocloridriche e in soggetti sani. Come precedentemente descritto, anche in questo studio lo stomaco dei soggetti sani contiene la più ampia diversità batterica rispetto agli altri gruppi. È interessante notare che il gruppo PPI mostra una caratterizzazione del microbiota che è simile in uno stomaco sano, nonostante lo stato ipocloridrico dovuto all’uso del farmaco. Una differenza significativa nella diversità microbica è stata trovata confrontando soggetti sani con condizioni legate all’Hp e un dato interessante emerge dal confronto tra gastrite Hp e gastrite atrofica legata all’Hp. Infatti, non sono state trovate differenze significative tra queste due condizioni, suggerendo che, nei pazienti del sottogruppo Hp, il ruolo dei batteri può essere superiore nell’indurre cambiamenti nella composizione del microbiota gastrico rispetto all’ipocloridria.
I cambiamenti nel microbiota gastrico dovuti all’infezione da Hp possono essere legati alle proprietà intrinseche dei batteri. Infatti, Hp è dotato di attività di ossidasi, catalasi e ureasi. L’ureasi è un metalloenzima in grado di convertire l’urea in ammoniaca e bicarbonato che è responsabile dell’aumento locale del pH gastrico e del passaggio sicuro nel lume gastrico. I flagelli di Hp permettono al patogeno di passare attraverso lo strato di muco guidato dal gradiente di pH, permettendo così l’invasione della mucosa gastrica. Una volta stabilito, l’Hp espone delle adesine (HopQ, HopP e HopS) che permettono una stretta adesione recettore-specifica alle cellule epiteliali gastriche e di conseguenza l’espressione dei fattori di virulenza CagA e VacA che mediano l’attività citotossica. Il danno alla mucosa attrae cellule polimorfonucleate e altre cellule immunitarie che probabilmente contribuiscono al danno gastrico producendo citochine e altre sostanze proinfiammatorie. Probabilmente, questi fattori che creano un ambiente ostile rendono difficile la sopravvivenza degli altri batteri, permettendo l’instaurarsi della disbiosi gastrica.
3. Eradicazione dell’Helicobacter pylori e somministrazione di probiotici
Secondo il Maastricht V Consensus Report, la triplice terapia standard, inibitore di pompa protonica (PPI) + amoxicillina (AMX) + claritromicina (CLR), è considerata il trattamento empirico di prima linea nelle aree a bassa resistenza alla CLR. Quando la resistenza regionale alla CLR è alta, considerando il 15% della popolazione come limite, si raccomanda una terapia quadrupla non bismutica con PPI + AMX + metronidazolo (MTZ) + CLR. In tutti questi casi, una terapia quadrupla al bismuto può essere usata come alternativa ed è raccomandata come trattamento di prima linea nelle aree con un’alta resistenza doppia CLR-MTZ. Il beneficio dell’eradicazione dell’Hp è stato dimostrato in condizioni come la malattia dell’ulcera peptica, il linfoma MALT, l’anemia da carenza di ferro, la porpora trombocitopenica idiopatica e la carenza di vitamina B12. La resistenza agli antibiotici sta portando a stime crescenti di fallimenti del trattamento, come dimostra l’aumento del tasso di ceppi resistenti al CLR che ha raggiunto il 40-50% in alcune aree del mondo.
In base ai dati della letteratura (Tabella 1), emerge che alcuni probiotici associati alla terapia antibiotica possono migliorare il tasso di eradicazione dell’Hp e inoltre, possono ridurre gli effetti collaterali deleteri dovuti alla terapia antimicrobica come nausea, vomito, diarrea, dolore addominale, gonfiore e disturbi del gusto che occasionalmente sono responsabili della sospensione del trattamento.
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O: omeprazolo; P: pantoprazolo; E: esomeprazolo; C: claritromicina; A: amoxicillina; L: levofloxacin; T: tinidazolo.
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Gli effetti benefici della somministrazione di Bifidobacterium sono stati analizzati da Chitapanarux et al. in uno studio in doppio cieco, controllato con placebo, utilizzando B. longum in aggiunta alla tripla terapia standard. I risultati hanno mostrato un significativo effetto benefico sul tasso di eradicazione dell’Hp (PP: 28/30, 93,33% vs. PP: 22/30, 73,33%, ) e sulla riduzione della frequenza della diarrea (25% vs. 3,23%, ) senza risultati significativi su nausea (18,75 vs. 12,90%), disturbi del gusto (15,63% vs. 12,90%), e dolore epigastrico (6,25 vs. 3,23%) . Tuttavia, in uno studio precedente di Yaşar et al. che includeva 76 pazienti istopatologicamente provati Hp-positivi, l’aggiunta di yogurt contenente Bifidobacterium DN-173 alla tripla terapia standard per 14 giorni ha portato ad un tasso di eradicazione del 66% rispetto al 53% con la sola terapia antibiotica. Comunque, l’aumento del tasso di eradicazione dell’Hp non era statisticamente significativo.
Saccharomyces boulardii, un lievito probiotico, era particolarmente efficace nel ridurre gli effetti collaterali della terapia di eradicazione. Song et al. hanno riferito che l’aggiunta di questo probiotico alla tripla terapia basata su CLR e AMX per 4 settimane ha raggiunto un tasso di eradicazione dell’85,4% rispetto all’80% in assenza di probiotico. Gli effetti collaterali gastrointestinali, in particolare la diarrea, erano più comuni in quest’ultimo gruppo () . Una meta-analisi di Szajewska et al. comprendente undici RCT (2200 partecipanti, tra cui 330 bambini) ha mostrato che S. boulardii ha aumentato significativamente il tasso di eradicazione dell’Hp ma al di sotto del livello mirato. Tuttavia, questo probiotico ha ridotto significativamente gli effetti collaterali, in particolare diarrea e nausea.
In base alle proprietà dei probiotici, è plausibile che una miscela di ceppi possa migliorare il tasso di eradicazione dell’Hp. In uno studio di Du et al., un probiotico multistrato contenente Lactobacillus acidophilus, Streptococcus faecalis e Bacillus subtilis è stato somministrato ai pazienti per due settimane prima del trattamento antibiotico o in un altro gruppo per due settimane dopo la terapia eradicante. Entrambi gli schemi sono stati più efficaci nell’eradicazione dell’infezione da Hp rispetto alla sola triplice terapia (81,6% e 82,4% vs. 61,5%), ma non c’era alcuna significatività statistica per quanto riguarda l’incidenza degli effetti collaterali. Una meta-analisi di Wang et al. che ha incluso dieci studi (1469 soggetti) ha dimostrato che l’aggiunta di probiotici utilizzando composti contenenti ceppi di Lactobacillus e Bifidobacterium migliora significativamente sia i tassi di eradicazione dell’Hp che riduce l’incidenza degli effetti collaterali della terapia antimicrobica. Inoltre, il vantaggio dell’integrazione di probiotici è stato dimostrato indipendentemente dal tipo di terapia di eradicazione utilizzata nello studio, nonostante la terapia contenente bismuto che potrebbe rappresentare un potenziale fallimento a causa dell’attività inibitoria del bismuto contro i probiotici. Inoltre, una successiva meta-analisi di Mcfarland et al. ha confermato che i probiotici multistrato possono essere utili come terapia aggiuntiva per l’eradicazione dell’Hp e nella prevenzione degli effetti collaterali dell’eradicazione, ma hanno concluso che non tutte le miscele erano ugualmente efficaci. Infine, Lau et al. hanno confermato l’utilità di Lactobacillus, Bifidobacterium, Saccharomyces, e miscele di probiotici nel trattamento dell’infezione da Hp sia negli adulti che nei bambini, nella popolazione asiatica e non asiatica.
Al momento, l’uso di probiotici nei bambini per trattare l’infezione da Hp non è chiaro. Nella meta-analisi precedentemente menzionata da Wang et al., l’analisi del sottogruppo bambini non ha mostrato alcuna efficacia probiotica sui tassi di eradicazione e la riduzione degli effetti collaterali indesiderati. Pacifico et al. hanno sottolineato l’efficacia controversa dell’uso dei probiotici in questi pazienti. Sette studi che comprendevano terapie antibiotiche e probiotiche eterogenee hanno mostrato un beneficio generale nei tassi di eradicazione a causa della supplementazione probiotica, ma solo in due i risultati erano statisticamente significativi, concludendo così che non erano presenti prove convincenti per sostenere l’uso di probiotici con la tripla terapia nei bambini . Inoltre, nel 2015, il consenso del gruppo di esperti latino-americano ha dichiarato che in quel momento, c’era una mancanza di prove sufficienti per raccomandare la somministrazione di probiotici in questo settore . Tuttavia, altre evidenze suggeriscono che alcuni probiotici come S. boulardii o L. casei da soli o multistrato (L. acidophilus + B. bifidum, B. mesentericus + C. butyricum + S. faecalis) possono essere utili per trattare l’Hp e prevenire gli effetti collaterali dovuti alla terapia eradicante nei pazienti pediatrici, raccomandandone l’uso.
Gli effetti benefici di questi probiotici contro l’infezione da Hp possono essere legati alle loro proprietà intrinseche che possono dipendere dalle specie probiotiche (Figura 1). I lattobacilli hanno dimostrato di possedere le seguenti proprietà:(1)Produzione di sostanze antimicrobiche, come batteriocine che sono sintetizzate dai ribosomi e secrete da diversi batteri tra cui i lattobacilli. Queste sostanze sono dotate di attività antimicrobica e rappresentano un’arma importante e di successo contro altre specie microbiche come Hp . Alcune batteriocine, come la nisina, la pediocina, l’acidocina e la latticina, contribuiscono all’omeostasi del complesso ecosistema del tratto gastrointestinale.(2)Capacità di sopravvivere nell’ambiente acido gastrico inducendo la produzione di acidi lattici e volatili che ha un effetto inibitorio sulla crescita dell’Hp. Gli effetti della supplementazione con L. salivarius sono stati documentati in uno studio su modello murino, e la sua efficacia è stata messa in relazione con l’alta quantità di acido lattico prodotto dal batterio che interferisce con l’attività dell’ureasi del patogeno. Inoltre, in vitro, L. salivarius è in grado di ridurre l’infiammazione gastrica modulando la secrezione locale di citochine, in particolare di IL-8 direttamente collegata al reclutamento dei neutrofili e all’infiammazione della mucosa, probabilmente come risposta alla secrezione soppressa del fattore di virulenza CagA.(3)Capacità di aderire alle cellule gastriche e duodenali e quindi di svolgere un’azione competitiva contro i patogeni. Mukai et al. hanno scoperto che due ceppi di L. reuteri, JCM 1081 e TM105, erano in grado di legare specifici glicolipidi di membrana e quindi occupare il potenziale sito di adesione di Hp, inibendo questa colonizzazione gastrica patogena.
4. Conclusioni
La nostra revisione evidenzia come alcuni ceppi probiotici possano migliorare i tassi di eradicazione dell’Hp e prevenire gli effetti collaterali della terapia antimicrobica, probabilmente grazie alle capacità di questi microrganismi di agire direttamente contro l’Hp, ripristinando un microbiota sano. In Italia, il costo medio dei probiotici in aggiunta alla terapia antimicrobica sulla base degli studi presenti in questa revisione è di circa 2 € al giorno di trattamento per paziente. A nostro avviso, questo costo è ampiamente giustificato dalla riduzione degli effetti collaterali dovuti alla terapia antibiotica e dall’aumento del tasso di eradicazione che riduce la necessità di un trattamento di seconda linea. Pertanto, la somministrazione di probiotici può essere considerata un trattamento aggiuntivo soprattutto quando l’eradicazione dell’Hp fallisce. Tuttavia, non tutti i probiotici sono utili allo stesso modo, e probabilmente gli effetti curativi dipendono dal ceppo. Ulteriori studi sono necessari per comprendere meglio il loro ruolo nell’infezione da Hp, in particolare quando si utilizzano i programmi di eradicazione aggiornati.
Al momento, sono disponibili pochi studi o meta-analisi su un confronto diretto tra gli effetti benefici di diverse specie di probiotici durante la terapia antimicrobica. Tuttavia, secondo i dati disponibili e la dichiarazione del Maastricht V Consensus Report “Alcuni probiotici possono avere un effetto benefico sull’eradicazione dell’Hp”, raccomandiamo l’uso di ceppi di Lactobacillus, Bifidobacterium e Saccharomyces. Tuttavia, a nostro parere, più prove con i probiotici dovrebbero essere adattate allo stato della composizione del microbiota gastrico prima e dopo la terapia di eradicazione dell’Hp, in quanto potrebbe spiegare il ruolo dei vari batteri nello sviluppo delle malattie gastriche.
Conflitti di interesse
Gli autori dichiarano di non avere conflitti di interesse.
Contributi degli autori
Giovanni Bruno e Giulia Rocco hanno redatto il manoscritto con il contributo di tutti gli autori. Piera Zaccari ha rivisto criticamente il manoscritto. Barbara Porowska, Maria Teresa Mascellino, e Carola Severi hanno fornito la guida scientifica.