Helicobacter pylori-infektion och magdysbios:

Abstract

Helicobacter pylori (Hp) är ansvarig för en av de vanligaste infektionerna i världen. Prevalensen överstiger 50 % av befolkningen i utvecklingsländerna och ungefär en tredjedel av de vuxna är koloniserade i norra Europa och Nordamerika. Den anses vara en viktig patogen för kronisk gastrit, magsår, atrofisk gastrit, magsäckscancer och mucosa-associerad lymfoid vävnadslymfom (MALT). Hp-kolonisering ändrar sammansättningen av den gastriska mikrobiota som kan driva utvecklingen av gastriska sjukdomar. För närvarande utgörs ett framväxande problem i Hp-behandlingen av den ökande graden av resistens mot antimikrobiell behandling. I detta sammanhang kan sökandet efter adjuvanta medel vara mycket användbart för att övervinna detta problem, och probiotikaadministrering kan utgöra ett giltigt alternativ. Syftet med denna översikt är att beskriva förändringarna i magsäckens mikrobiota under Hp-kolonisering, verkningsmekanismerna och en möjlig roll för probiotika vid behandling av denna infektion.

1. Introduktion

Helicobacter pylori (Hp) är en gramnegativ, spiralformad, flagelliserad bakterie som hör till proteobacteria phylum med en stark förmåga att överleva i magsäckens hårda sura miljö. Hp är ansvarig för en av de mest utbredda infektionerna i världen, och antalet infekterade personer är fortfarande mycket högt över hela världen. Prevalensen överstiger 50 % av befolkningen i vissa delar av världen, t.ex. i Syd- och Östeuropa, Sydamerika och Asien. Låg socioekonomisk status, dålig utbildning och dåliga hygieniska förhållanden är de viktigaste riskfaktorerna. I norra Europa och Nordamerika är ungefär en tredjedel av de vuxna koloniserade.

Flera nya bevis har visat att Hp kan ändra sammansättningen av magsäckens mikrobiota och att de resulterande förändringarna kan spela en roll i utvecklingen av Hp-relaterade sjukdomar. Interaktionen mellan värd, mikrobiota och Hp i patogenesen av dessa tillstånd måste fortfarande belysas fullt ut .

Hp-kolonisering kan orsaka kronisk gastrit, magsår, atrofisk gastrit, gastriskt adenokarcinom och mucosa-associerad lymfoid vävnadslymfom (MALT) . Hp gastrit anses vara en infektionssjukdom oavsett symtom och sjukdomsstadium, och utrotningsbehandling rekommenderas starkt . En snabb uppkomst av antibiotikaresistenta bakterier håller dock på att bli ett av världens mest kritiska folkhälsoproblem, och valet av terapeutiska alternativ för behandling av Hp-infektion står därför inför detta dilemma .

I detta sammanhang kan användningen av probiotika, definierad som ”levande mikroorganismer som när de administreras i adekvata mängder ger en hälsofördel för värden”, vara till hjälp för deras antibakteriella aktivitet mot Hp och för interaktionen med värdens komplexa ekosystem .

Probiotikas fördelaktiga egenskaper för värdens mikrobiologiska miljö kan förknippas med deras potentiella effekter på matsmältningsmikrofloran och tarmens immunsystem som inkluderar deras förmåga att konkurrera med tarmpatogener, öka IgA-sekretionen, modulera cytokinernas mRNA-uttryck och sekretion, stimulera produktionen av mukin, bakteriociner och mjölksyra samt modulera mikrobiotatillväxten .

Syftet med denna översikt är att ge en översikt över förändringarna i sammansättningen av magsäckens mikrobiota under Hp-infektion och sedan bedöma probiotikas potentiella roll i Hp-inducerad dysbios och eradikering. En kritisk bedömning av de kliniska forskningsbevisen om uppgifterna om Hp och magens mikrobiotakomposition och om probiotikans effektivitet för att behandla Hp-infektion och för att förebygga biverkningar av antimikrobiell behandling har gjorts. Sökningen begränsades till fullständiga manuskript på engelska.

2. Helicobacter pylori och Gastric Microbiota Composition

Magsäcken har alltid ansetts vara ett sterilt organ. Det är inte förvånande att man länge trodde att ett lågt pH i maglumen och peristaltiken bidrog till att skapa en ogynnsam miljö för bakteriell överlevnad och stabil mikrobiell kolonisering av detta organ. År 1983 upptäckte Marshall och Warren Hp och inledde en period av progressiva upptäckter på området för maginfektioner, vilket innebar ett genombrott i förståelsen av den mikroekologiska miljön i magsäcken. Förbättringen av tekniken för att upptäcka mikroorganismer har varit avgörande. Den första analysen utfördes med hjälp av odlingsbaserade metoder, som har olika begränsningar. De omfattar framför allt en stor mängd bakterier som fortfarande anses vara ”okulturerbara” på grund av att de är motståndskraftiga mot tillväxt i konventionella odlingsmedier, att de behöver särskilda miljöförhållanden, att bakterietillväxten är låg och att de interagerar med andra bakterier eller med deras utsöndrade substrat . Tillsammans eller var för sig kan dessa faktorer leda till en ofullständig och begränsad representation av det komplexa bakteriesamhället i magsäcken som felaktigt visar en liknande sammansättning av magsäcksmikrobiota hos Hp-patienter jämfört med friska personer . Omvänt har de senaste molekylära teknikerna, som möjliggör en djupgående studie av magsäckens mikrobiota, visat att det finns en betydande skillnad i sammansättningen av mikrobiota mellan Hp-positiva och friska personer. Tekniken består i att sekvensera den ribosomala genen 16S rRNA som innehåller nio variabla regioner som finns hos alla bakterier och som är likartade hos mikroorganismer i samma fyla. Tekniskt sett gör denna typ av analys det möjligt att känna igen olika bakteriearter genom analysen av genomet, vilket gör det svårt att utvärdera mikroorganismernas vitalitet. För att undvika denna nackdel är det att föredra att använda bakteriellt RNA i stället för DNA .

För närvarande vet vi att magsäckens mikrobiota hos friska personer huvudsakligen består av Firmicutes, Bacteroidetes, Proteobacteria och Actinobacteria på fylanivå. De mest förekommande släktena är Streptococcus, följt av Veillonella, Prevotella, Fusobacterium och Rothia . Den analys som utförts på magsaft och biopsier har visat att tätheten av magsäckens mikrobiota är lägre än i andra delar av mag-tarmkanalen (GI-kanalen), med cirka 101-103 CFU/ml .

Närvaron av bakterier i magsäcken är möjlig på grund av den progressiva förskjutningen av pH-värdet från magsäckens lumen (pH 1-2) till mukosalytan (pH 6-7) som är belagd med slem, som aktivt utsöndras av magsäckens körtlar. Denna pH-gradient gör det möjligt att utveckla olika miljöer som möjliggör tillväxt av mikroorganismer, och slemhinnans yta är det mer gästvänliga området i magsäcken. Hp-kolonisering av magslemhinnan förändrar denna gastriska livsmiljö genom att dekonstruera slemhinneskiktet och genom alkalinisering av magsaften .

I Hp-positiva personer visade molekyläranalysen en övergripande minskning av den bakteriella mångfalden med den absoluta prevalensen på fyla-nivå av Proteobacteria, följt av Firmicutes, Bacteroidetes och Actinobacteria. I genusunderanalysen, med undantag för Hp som visar sig vara den mest representerade arten, är Streptokocker ofta den andra bakterien som upptäcks. En intressant studie av Andersson et al. som utvärderade prover från både Hp-positiva och friska personer visade att närvaron av Hp orsakar en minskning av den mikrobiella mångfalden. Endast 33 fylotyper hittades hos personer med Hp jämfört med ett rikt och diversifierat sortiment av magsäcksmikroorganismer med cirka 262 fylotyper hos friska personer, vilket belyser denna skillnad .

För att fastställa om de förändringar i magsäcksmikrobiota som konstaterats i samband med Hp-infektion inducerades av hypoklorhydri, analyserade Parsons et al. sammansättningen av magsäcksmikrobiota under olika hypoklorhydriska förhållanden och hos friska personer. Som tidigare beskrivits innehåller även i denna studie magsäcken hos friska försökspersoner den bredaste bakteriella mångfalden jämfört med andra grupper. Intressant nog visar PPI-gruppen en mikrobiotakaraktärisering som är likartad i en frisk mage, trots det hypoklorhydriska tillståndet på grund av läkemedelsanvändningen. En signifikant skillnad i den mikrobiella mångfalden hittades när man jämförde friska personer med Hp-relaterade tillstånd och en intressant data framkommer i jämförelsen mellan Hp gastrit och Hp-relaterad atrofisk gastrit. Faktum är att inga signifikanta skillnader hittades mellan dessa två tillstånd, vilket tyder på att bakteriernas roll i Hp-subgruppen av patienter kan vara överlägsen när det gäller att framkalla förändringar i sammansättningen av magsäckens mikrobiota jämfört med hypoklorhydria .

Förändringarna i magsäckens mikrobiota på grund av Hp-infektion kan vara relaterade till bakteriernas inneboende egenskaper. Hp är nämligen försedd med oxidas-, katalas- och ureasaktiviteter. Ureas är ett metalloenzym som kan omvandla urea till ammoniak och bikarbonat och som ansvarar för den lokala ökningen av pH i magsäcken och den säkra passagen in i magsäckslumen. Hp-flagellerna gör det möjligt för patogenen att passera genom slemskiktet som drivs av pH-gradienten, vilket möjliggör invasion av magslemhinnan. När den väl är etablerad exponerar Hp adhesiner (HopQ, HopP och HopS) som möjliggör en receptorspecifik nära vidhäftning till magsäckens epitelceller och följaktligen uttrycket av virulensfaktorerna CagA och VacA som förmedlar den cytotoxiska aktiviteten . Skador på slemhinnan drar till sig polymorfonukleära och andra immunceller som sannolikt bidrar till skador på magsäcken genom att producera cytokiner och andra proinflammatoriska ämnen . Sannolikt försvårar dessa faktorer som skapar en fientlig miljö andra bakteriers överlevnad, vilket gör det möjligt att etablera en gastrisk dysbios.

3. Utrotning av Helicobacter pylori och administrering av probiotika

Enligt konsensusrapporten från Maastricht V anses den standardiserade trippelterapin, protonpumpshämmare (PPI) + amoxicillin (AMX) + klaritromycin (CLR), vara den empiriska första linjens behandling i områden med låg CLR-resistens. När den regionala resistensen mot CLR är hög, med 15 % av befolkningen som gräns, rekommenderas nonbismuth-kvadrupelbehandling med PPI + AMX + metronidazol (MTZ) + CLR. I alla dessa fall kan en bismutkvadrupelbehandling användas som ett alternativ och den rekommenderas som förstahandsbehandling i områden med hög dubbel CLR-MTZ-resistens. Fördelen med Hp-eradikering har visats vid tillstånd som peptisk ulcussjukdom, MALT-lymfom, järnbristanemi, idiopatisk trombocytopenisk purpura och B12-vitaminbrist . Antibiotikaresistens leder till allt fler misslyckade behandlingar, vilket visas av den ökande andelen CLR-resistenta stammar som har nått 40-50 % i vissa delar av världen .

Baserat på litteraturuppgifter (tabell 1) framgår det att vissa probiotika i samband med antibiotikabehandling kan förbättra utrotningsgraden av Hp och dessutom minska skadliga biverkningar till följd av antimikrobiell behandling såsom illamående, kräkningar, diarré, buksmärtor, uppblåsthet och smakstörningar som ibland leder till att behandlingen avbryts .

Rollen för administrering av Lactobacillus-stammar vid behandling av Hp-infektion och för att förebygga biverkningar av antimikrobiell behandling har varit väl dokumenterad. Tillägg av dessa probiotika kan direkt minska Hp:s tillväxthastighet och Hp-kolonisering. I en prospektiv, randomiserad, kontrollerad studie av Ojetti et al. visade tillägg av en probiotika (L. reuteri 1 × 108 CFU tid i 14 dagar) till levofloxacinbaserad andra linjebehandling en ytterligare 20 % eradikering jämfört med enbart antibiotikabehandling, följt av en konsekvent minskning av symtom som diarré och illamående . Armuzzi et al. rekryterade 120 asymtomatiska Hp-positiva personer som slumpmässigt tilldelades två behandlingsgrupper: en som fick trippelbehandling mot Hp (PPI 40 mg bid, CLR 500 mg bid och tinidazol 500 mg bid) och den andra som fick samma antibiotikabehandling i kombination med Lactobacillus GG-innehållande probiotika (6 × 109 livskraftiga bakterier) bid i 14 dagar. Analysen dokumenterade en förbättring av gastrointestinala symtom i gruppen med probiotikatillskott med en signifikant minskning av smakstörningar (), uppblåsthet () och diarré (). Å andra sidan rapporterades inga signifikanta skillnader i eradikeringsgrad (grupp 1 vs. grupp 2; PP: 80,7 % vs. 80 %, ) . Utmärkta resultat kan också uppnås genom att tillhandahålla drickbara kosttillskott som innehåller Lactobacilli eller dess kultursupernatant .

De positiva effekterna av Bifidobacterium-administrering analyserades av Chitapanarux et al. i en dubbelblind, placebokontrollerad studie där B. longum användes som tillägg till den vanliga trippelbehandlingen. Resultaten visade signifikant gynnsam effekt på Hp eradication rate (PP: 28/30, 93,33% vs PP: 22/30, 73,33%, ) och på minskning av diarréfrekvensen (25% vs 3,23%, ) utan några signifikanta resultat på illamående (18,75 vs 12,90%), smakstörningar (15,63% vs 12,90%) och epigastrisk smärta (6,25 vs 3,23%) . I en tidigare studie av Yaşar et al. som omfattade 76 histopatologiskt bevisade Hp-positiva patienter resulterade dock tillägget av Bifidobacterium DN-173-innehållande yoghurt till den vanliga trippelbehandlingen i 14 dagar i en eradikeringsgrad på 66 % jämfört med 53 % med enbart antibiotikabehandling. Ökningen av Hp eradikeringsgraden var dock inte statistiskt signifikant .

Saccharomyces boulardii, en probiotisk jäst, var särskilt effektiv när det gällde att minska biverkningarna av eradikeringsterapin. Song et al. rapporterade att man genom att lägga till denna probiotika till CLR- och AMX-baserad trippelterapi i 4 veckor uppnådde 85,4 % eradikeringsgrad jämfört med 80 % i avsaknad av probiotika. Gastrointestinala biverkningar, särskilt diarré, var vanligare i den senare gruppen () . En metaanalys av Szajewska et al. med elva RCT:er (2200 deltagare, varav 330 barn) visade att S. boulardii signifikant ökade eradikeringsgraden av Hp, men under den eftersträvade nivån. Denna probiotika minskade dock avsevärt biverkningarna, särskilt diarré och illamående .

Baserat på probiotikans egenskaper är det rimligt att en blandning av stammar kan förbättra eradikeringsgraden av Hp. I en studie av Du et al. gavs en probiotika med flera stammar som innehöll Lactobacillus acidophilus, Streptococcus faecalis och Bacillus subtilis till patienterna i två veckor före antibiotikabehandlingen eller i en annan grupp i två veckor efter eradikeringsbehandlingen. Båda scheman var effektivare när det gällde att utrota Hp-infektion än enbart trippelbehandling (81,6 % och 82,4 % jämfört med 61,5 %), men det fanns ingen statistisk signifikans när det gällde förekomsten av biverkningar . En metaanalys av Wang et al. som omfattade tio studier (1 469 försökspersoner) visade att probiotikatillsats med hjälp av föreningar som innehåller Lactobacillus- och Bifidobacteriumstammar avsevärt förbättrar både utrotningsfrekvensen av Hp och minskar förekomsten av biverkningar av antimikrobiell behandling. Fördelen med probiotikatillskott påvisades dessutom oberoende av vilken typ av eradikeringsbehandling som användes i försöket, trots den behandling som innehöll bismut och som skulle kunna utgöra ett potentiellt misslyckande på grund av bismutets hämmande aktivitet mot probiotikerna . En efterföljande metaanalys av Mcfarland et al. bekräftade dessutom att probiotika med flera stammar kan vara till hjälp som tilläggsbehandling för eradikering av Hp och för att förebygga biverkningar av eradikering, men de drog slutsatsen att inte alla blandningar var lika effektiva . Slutligen bekräftade Lau et al. att Lactobacillus, Bifidobacterium, Saccharomyces och probiotikablandningar är användbara vid behandling av Hp-infektion hos både vuxna och barn, i asiatiska och icke-asiatiska befolkningsgrupper .

För närvarande är användningen av probiotika hos barn för behandling av Hp-infektion inte klarlagd. I den metaanalys som tidigare nämnts av Wang et al. visade subgruppsanalysen för barn ingen probiotisk effekt på eradikeringsfrekvens och minskning av oönskade biverkningar . Pacifico et al. påpekade den kontroversiella effekten av probiotikaanvändning hos dessa patienter. Sju försök med heterogena antibiotika- och probiotikabehandlingar visade en allmän fördel i eradikeringsfrekvensen på grund av probiotikatillskott, men endast i två fall var resultaten statistiskt signifikanta, vilket ledde till slutsatsen att det inte fanns några övertygande bevis för att stödja användningen av probiotika tillsammans med trippelterapi hos barn . Dessutom konstaterade den latinamerikanska expertgruppen 2015 i samförstånd att det vid den tidpunkten saknades tillräckliga bevis för att rekommendera administrering av probiotika på detta område . Andra bevis tyder dock på att vissa probiotika som S. boulardii eller L. casei ensamma eller multistammar (L. acidophilus + B. bifidum, B. mesentericus + C. butyricum + S. faecalis) kan vara till hjälp för att behandla Hp och förebygga biverkningar till följd av eradikeringsterapin hos pediatriska patienter, vilket rekommenderar deras användning .

De gynnsamma effekterna av dessa probiotika mot Hp-infektion kan relateras till deras inneboende egenskaper som kan bero på probiotiska arter (figur 1). Lactobaciller har visat sig ha följande egenskaper:(1) Produktion av antimikrobiella ämnen, som bakteriociner som syntetiseras av ribosomer och utsöndras av flera bakterier inklusive Lactobaciller. Dessa ämnen är försedda med antimikrobiell aktivitet och utgör ett viktigt och framgångsrikt vapen mot andra mikrobiella arter som Hp . Vissa bakteriociner, t.ex. nisin, pediocin, acidocin och lacticin, bidrar till homeostasen i det komplexa ekosystemet i mag- och tarmkanalen .(2) Förmåga att överleva i den sura miljön i magsäcken genom att inducera produktion av mjölksyror och flyktiga syror som har en hämmande effekt på Hp:s tillväxt. Effekterna av tillskott av L. salivarius har dokumenterats i en musmodellstudie, och dess effektivitet har relaterats till den höga mängden mjölksyra som produceras av bakterien och som stör patogenens ureasaktivitet . Vidare kan L. salivarius in vitro minska maginflammation genom att modulera den lokala cytokinutsöndringen, särskilt av IL-8 som är direkt relaterad till rekrytering av neutrofiler och slemhinneinflammation, troligen som ett svar på den undertryckta utsöndringen av virulensfaktorn CagA .(3) Förmåga att adherera vid mag- och tolvfingerceller och på så sätt utöva en konkurrerande verkan mot patogener. Mukai et al. fann att två L. reuteri-stammar, JCM 1081 och TM105, kunde binda specifika membranglykolipider och därmed ockupera den potentiella platsen för Hp-adhesion, vilket hämmade denna patogena magsäckskolonisation .

Figur 1

Aktionsmekanismer för probiotika.

Samma verkningsmekanismer har också beskrivits för andra probiotika. Bifidobacteriumstammar kan producera antimikrobiella ämnen som kan hämma Hp-tillväxten och därmed förbättra utrotningsgraden . Intressant nog tyder en studie på möss av Yu et al. på att en probiotisk blandning som innehåller B. longum, L. acidophilus och E. faecalis kan förbättra Hp gastrit och minska det inflammatoriska svaret genom att hämma cytokinutsöndring som IL-8, TNF-α, G-CSF och GM-CSF . Omvänt kan S. boulardii minska Hp-adhesion vid gastriska och duodenala celler genom sin neuraminidasaktivitet som selektivt kan minska uttrycket av α (2-3)-länkad sialinsyra på cellytan, ett mål för Hp-adhesioner .

4. Slutsats

Vår genomgång belyser hur vissa probiotiska stammar kan förbättra Hp-eradikeringsgraden och förebygga biverkningar av antimikrobiell behandling, sannolikt på grund av dessa mikroorganismers förmåga att direkt verka mot Hp, vilket återställer en hälsosam mikrobiota. I Italien är den genomsnittliga kostnaden för probiotika utöver antimikrobiell behandling, baserat på de studier som presenteras i denna översikt, cirka 2 euro per behandlingsdag och patient. Enligt vår åsikt är denna kostnad i stor utsträckning motiverad av de minskade biverkningarna av antibiotikabehandlingen och den ökade utrotningsfrekvensen som minskar behovet av en andrahandsbehandling. Därför kan administrering av probiotika betraktas som en kompletterande behandling, särskilt när eradikering av Hp misslyckas. Alla probiotika är dock inte lika användbara, och troligen är de botande effekterna stamberoende. Ytterligare studier är nödvändiga för att bättre förstå deras roll vid Hp-infektion, särskilt när man använder de uppdaterade eradikeringsscheman.

För närvarande finns det få studier eller metaanalyser om en direkt jämförelse mellan gynnsamma effekter av olika probiotikaarter under antimikrobiell behandling. Enligt tillgängliga data och enligt Maastricht V Consensus Report Statement ”Certain probiotics may have a beneficial effect on Hp eradication” rekommenderar vi dock användning av Lactobacillus-, Bifidobacterium- och Saccharomyces-stammar. Vi anser dock att fler försök med probiotika bör anpassas till tillståndet för sammansättningen av magens mikrobiota före och efter Hp-eradikeringsterapi, eftersom det skulle kunna förklara olika bakteriers roll i utvecklingen av magsjukdomar.

Intressekonflikter

Författarna förklarar att de inte har några intressekonflikter.

Författarnas bidrag

Giovanni Bruno och Giulia Rocco utarbetade manuskriptet med bidrag från alla författare. Piera Zaccari har kritiskt granskat manuskriptet. Barbara Porowska, Maria Teresa Mascellino och Carola Severi gav vetenskaplig vägledning.