27 березня, 2015
Инфекция H. pylori как основная причина желудочного канцерогенеза
Одной из наиболее распространенных локализаций рака как у мужчин, так и у женщин является желудок. Среди всех злокачественных новообразований рак желудка (РЖ) занимает второе место по частоте встречаемости в мире.
В 2002 г. количество новых случаев и смертей от РЖ, согласно базе данных
Международного агентства по исследованию рака (International Agency for Research
on Cancer, IARC) Globocan, оценивалось в 933 тыс. и 699 тыс. соответственно. По
данным обзора Gastrointestinal cancers in Europe (M.R. Keighley, 2003), ежегодно
в Европе диагностируется около 200 тыс. новых случаев РЖ, которые ответственны
почти за 150 тыс. случаев смертей в год. В Украине ежегодно РЖ впервые
диагностируется примерно у 13 тыс. пациентов, причем у 61,8% из них – в III и IV
стадиях; в течение года умирают 58,1% больных с впервые диагностированным РЖ.
Всего в Украине на учете находится около 34 тыс. больных РЖ.
В настоящее время доказано, что важнейшим фактором риска РЖ и одним из основных
факторов желудочного канцерогенеза является инфекция H. рylori. Частота
инфицированности населения H. pylori составляет 74% популяции в развивающихся и
58% в развитых странах. В 2002 г. было зафиксировано 590 тыс. случаев РЖ,
обусловленных инфекцией H. pylori (5,5% всех раковых опухолей в мире), то есть
это наиболее частая злокачественная опухоль, обусловленная инфекционным фактором
(немного больше, чем количество злокачественных опухолей, возникающих вследствие
воздействия папилломавируса человека). Инфекция H. pylori – практически
единственный фактор риска, воздействие на который способно реально уменьшить
риск развития некардиального РЖ.
H. pylori является первой бактерией, которая была классифицирована Международным
агентством по исследованию рака при ВОЗ как определенный канцероген из-за его
эпидемиологической связи с аденокарциномой желудка и MALT-лимфомой желудка (mucosa-associated
lymphoid tissue lyphoma). Инфекция Н. рylori относится к «медленным» инфекциям,
то есть существует многие годы, прежде чем приводит к развитию атрофического
гастрита и кишечной метаплазии, повышающих вероятность развития рака или лимфомы
желудка. Результаты проспективных исследований свидетельствуют, что у больных,
инфицированных Н. рylori, риск развития РЖ повышен в 3-6 раз. Гипотетический
каскад последовательности событий, приводящих в конечном итоге к развитию
аденокарциномы желудка, предложенный Р. Correa около 15 лет назад, в настоящее
время является общепризнанным. Согласно ему в течение 30 лет у 50%
инфицированных Н. рylori разовьется атрофия слизистой оболочки желудка, у 40% –
кишечная метаплазия, у 8% – дисплазия и у 1-2% – аденокарцинома желудка.
Вероятность того, разовьется ли у инфицированного субъекта РЖ, зависит от целого
ряда факторов (рис.). В расшифровке молекулярно-генетических основ этих факторов
в последние годы достигнут значительный прогресс.
Фенотипы инфицированных Н. рylori
Исходя из клинических позиций вероятность развития Н. рylori-индуцированного РЖ
во многом зависит от того, какой фенотип поражения слизистой оболочки желудка
развивается у инфицированного субъекта. В настоящее время идентифицировано три
главных фенотипа Н. рylori-индуцированного гастрита, каждый из которых связан с
рядом патофизиологических отклонений, которые могут объяснить, почему возникает
тот или иной клинический исход.
Самый распространенный фенотип, который можно назвать простым, или
доброкачественным, гастритом, характеризируется умеренным пангастритом с
незначительным нарушением секреции желудочной кислоты. Этот фенотип обычно
отмечается у пациентов, у которых заболевание протекает бессимптомно и в течение
жизни не развивается какой-либо серьезной патологии желудка.
Второй фенотип – так называемый фенотип дуоденальной язвы, который отмечается у
около 15% инфицированных пациентов. Для больных с этим фенотипом характерно
выраженное воспаление в антральном отдела желудка, высокий уровень гастрина,
относительно здоровая слизистая оболочка тела желудка и очень высокая продукция
соляной кислоты. Эта комбинация патофизиологических отклонений способствует
развитию пептических язв, особенно дуоденальных и препилорических.
Третий и прогностически наиболее серьезный фенотип – фенотип РЖ, который
характеризируется преобладанием гастрита тела желудка, мультифокальной
желудочной атрофией, гипо- или ахлоргидрией. Эти отклонения, которые имеют место
приблизительно у 1% инфицированных больных, развиваются как прямой результат
хронического воспаления, вызванного инфекцией, и увеличивают риск РЖ. Фенотип РЖ
особенно распространен в определенных регионах Азии, где эта злокачественная
опухоль является частым заболеванием. Физиологически он характеризируется низким
уровнем кислотной секреции, высоким уровнем гастрина и низким уровнем
пепсиногена I и соотношения пепсиноген I/пепсиноген II. Самым интригующим
аспектом является то, что больные, которые заболели дуоденальными язвами,
фактически защищены от развития РЖ, то есть эти два исхода являются взаимно
исключающими. Таким образом, инфекция H. pylori может привести к нескольким
различным клиническим исходам. Объяснение этого парадокса необходимо для
понимания патогенеза H. pylori-ассоциированных заболеваний вообще и рака желудка
в частности.
Основные факторы вирулентности H. pylori
Полная расшифровка генома H. pylori показала, что для различных штаммов этой
бактерии характерными являются специфические участки ДНК. Поэтому некоторые
штаммы могут быть более онкогенными, чем другие. Генетический полиморфизм
включает островок патогенности cag и его эффектор CagA, который улучшает адгезию
бактериального агента с клетками, содержащими антиген Льюиса, и усиливает
повреждение ткани. Внедренный бактериальным агентом в клетку CagA-протеин
запускает воспаление и ассоциируется с цитотоксином VacA. Среди больных,
инфицированных CagA-позитивным штаммом, чаще распространен атрофический гастрит,
у них более высокий уровень антител IgG против H. pylori, чем у CagA-негативных
пациентов.
VacA – это цитотоксин, формирующий поры. Как и в большинстве факторов H. pylori,
в гене VacA существует значительное генетическое разнообразие, и поэтому
активность различных аллелей токсина отличается по их цитотоксичности. Недавние
исследования, изучавшие потенциальные эффекты VacA на иммунную систему,
показали, что in vitro VacA является очень сильным ингибитором активации
T-клеток. Роль VacA in vivo до конца не ясна. Считается, что VacA помогает H.
pylori получать питательные вещества, повреждая эпителиальный барьер или вызывая
прохождение мелких молекул сквозь клеточные мембраны. Также возможно, что его
главная роль состоит в подавлении T-клеточного иммунного ответа, хотя не было
достоверно установлено, достаточно ли проникает VacA с этой целью сквозь
эпителий.
CagA и cag – островок патогенности секреторной системы 4 типа
CagA – это белок H. pylori, который первоначально был обнаружен как маркер
заболевания, поскольку у части населения с антителами к этому белку был выявлен
более высокий уровень распространенности как пептической язвы, так и
аденокарциномы желудка. Большинство проведенных исследований показали, что при
наличии у H. рylori этого белка относительный риск таких заболеваний
увеличивается в 2-3 раза, а некоторые данные указывают на возрастание риска рака
желудка при CagA+ H. pylori-инфекции в 28,4 раза. CagA+штаммы H. рylori также
связаны с более выраженным воспалением, пролиферацией клеток, метаплазией
слизистой оболочки желудка.
Первым значительным прорывом в изучении CagA было осознание того, что его ген
является частью большого так называемого островка патогенности (cag PAI) –
области горизонтально приобретенной ДНК, которая встроена в геном более
вирулентных штаммов H. pylori. Существует гипотеза, что cag PAI H. pylori может
служить новой транспортной системой для секреции вирулентных факторов. Следующий
важный прорыв в понимании функции CagA произошел, когда исследователи отметили,
что при контакте с раковыми клетками желудка в культуре некоторые штаммы H.
pylori способны вызывать существенные цитоскелетные перестановки и изменения
формы клеток, и эти изменения связаны с фосфорилированием тирозина некоторых
белков. Это было удивительной находкой, так как подразумевало, что CagA может
быть передан в цитоплазму клетки организма хозяина и может взаимодействовать с
тирозинкиназами внутри них. Интересно, что клеточные ферменты, отвечающие за
фосфорилирование CagA, являются известными онкогенами. CagA также влияет на
контроль за клеточным циклом и стимулирует инвазивную способность эпителиальных
клеток путем активации матрицы металлопротеиназ. Все эти фенотипические эффекты
CagA и молекул, с которыми он взаимодействует, ассоциированы с канцерогенезом и
передачей импульсов при заживлении ран, что наводит на мысль о многочисленных
механизмах реализации роли CagA в развитии пептической язвенной болезни и РЖ.
Кроме прямого влияния CagA на эпителиальные синапсы, передачу импульсов фактора
роста и цитоскелет, CagA также имеет выраженный провоспалительный эффект.
Установлено, что инфекция H. pylori вызывает сильный воспалительный ответ,
который сопровождается экспрессией хемокинов, привлекающих нейтрофилы (в
частности, IL-8). Было также доказано, что белок CagA может активировать ядерный
фактор транскрипции kВ (NF-kВ) через независимые механизмы, приводя к активации
провоспалительных сигналов и секреции IL-8. Недавняя интригующая находка состоит
в том, что cag PAI путем активации NF-kB может также вызывать кумуляцию мутаций.
В исследованиях на культурах клеток показано, что cag PAI+ штаммы H. pylori
вызывают экспрессию ДНК-преобразованного фермента, что приводит к накоплению
мутаций в супрессоре опухоли p53.
Таким образом, обнаружение CagA – фактора патогенности H.pylori, оказывающего
выраженное воздействие на эпителий, – безусловно, является выдающимся открытием.
Вместе с тем, несмотря на все патогенные свойства CagA, у большинства людей,
эпителий пищеварительного тракта которых ежедневно подвергается воздействию
CagA+ штаммов H. pylori, не развиваются клинические проявления болезни, а у тех,
у кого это действительно происходит, эффекты CagA «накапливаются» в течение
длительного периода. Поэтому нам еще предстоит понять, при каких условиях
сигналы CagA становятся патогенными. Учитывая связь CagA с развитием рака,
значительный интерес представляет вопрос о том, доставляется ли CagA в
клетки-предшественники в слизистой оболочке, в которых потом нарушаются процессы
дифференциации. Важно также исследовать то, как воздействие CagA может изменить
эпителий на разных стадиях инфицирования. Например, какое воздействие оказывает
CagA на слизистую оболочку желудка здорового человека и желудка пациента с
атрофическим гастритом, где уже имеются изменения клеточного состава желез?
Много важных вопросов еще ждут своего изучения.
Роль генетических факторов организма хозяина при заболеваниях, вызванных H.
pylori
Как было указано выше, H. pylori вызывает повреждение, инициируя хроническое
воспаление в слизистой оболочке желудка. Это воспаление опосредуется множеством
про- и противовоспалительных цитокинов. Генетический полиморфизм непосредственно
влияет на изменения интенсивности цитокинового ответа, и от этого зависят
окончательные клинические последствия у человека. Предполагается, что в случае
инфекции H. pylori наиболее соответствующими генами-кандидатами являются те,
продукты которых вовлечены в управление врожденными и приобретенными иммунными
ответами на инфекцию H. pylori и которые опосредуют последующее воспаление.
Поскольку такой список генов-кандидатов обширен, начальный поиск сосредоточился
на генах, которые имели наибольшее отношение к физиологии желудка, в частности к
секреции желудочной кислоты.
Как ранее было упомянуто, гастрит, вызванный H. pylori, ассоциирован с тремя
главными фенотипами, которые тесно коррелируют с клиническими исходами:
фенотипом дуоденальной язвы, доброкачественным фенотипом и фенотипом РЖ.
Исследования показали, что фармакологическое ингибирование выработки соляной
кислоты в желудке может привести к изменению от преобладания антрального
гастрита (фенотип дуоденальной язвы) к преобладанию фундального гастрита с
развитием желудочной атрофии (фенотип РЖ). Таким образом, стало ясно, что
существует отрегулированный эндогенный агент, который в присутствии H. pylori
оказывает выраженный провоспалительный эффект, а также является ингибитором
кислотопродукции и наиболее соответствующим генетическим фактором хозяина,
который должен быть изучен. Ген IL-1β – один из самых ранних и наиболее важных
провоспалительных цитокинов в контексте инфекции H. pylori, это также самый
сильный известный ингибитор кислотопродукции.
Роль полиморфизма кластера гена IL-1 в повреждении желудка, вызванном H. pylori
El-Omar и соавт. показали, что провоспалительный полиморфизм кластера генов IL-1
(IL-1В кодирует IL-1β, а IL-1RN кодирует антагонисты его рецепторов) увеличивает
риск развития РЖ и предраковых изменений в присутствии H. pylori. Люди с
генотипами IL-1В-31*C или 511*T и IL-1RN*2/*2 подвержены более высокому риску
развития гипохлоргидрии и атрофии желудка в ответ на инфекцию H. pylori. Для них
также характерно 2-3-кратное увеличение риска малигнизации по сравнению с
пациентами, которые имеют меньше провоспалительных генотипов.
Кроме того, провоспалительные генотипы IL-1 увеличивают риск кишечного и
диффузного типов РЖ, но этот риск ограничен некардиальной локализацией опухоли.
Действительно, маркеры IL-1 не влияют на риск развития аденокарциномы кардии
желудка, эзофагеальной аденокарциномы или эзофагеального плоскоклеточного рака.
Последние данные полностью соответствуют предложенному механизму влияния этого
полиморфизма на развитие РЖ, а именно уменьшению секреции желудочной кислоты.
Высокий уровень генотипа IL-1β увеличивает риск некардиального РЖ – заболевания,
характеризующегося гипохлоргидрией, но не влияет на виды рака, связанного с
воздействием высокого уровня кислотности, такие как эзофагеальная аденокарцинома
и некоторые виды рака кардии. Интересно, что высокий уровень провоспалительных
генотипов IL-1β «защищает» от развития эрозивных и неэрозивных эзофагитов:
предполагают, что данный эффект реализуется путем уменьшения кислотности
желудочного сока вследствие индукции атрофии слизистой оболочки тела желудка.
Ассоциация между полиморфизмом кластера генов IL-1 и РЖ и предраковыми
состояниями была независимо подтверждена другими исследованиями, включающими лиц
европеоидной расы, выходцев из Азии и испаноговорящее население.
Три метаанализа, опубликованные к настоящему времени, указывают на роль IL-1
провоспалительного генотипа в развитии РЖ. Авторы двух из них заключили, что
провоспалительные генотипы IL-1 увеличивают риск возникновения этого
заболевания. Полученные результаты указывают, что IL-1β является ключевым
цитокином в патогенезе H. pylori-индуцированного РЖ и предраковых состояний, и
изменения его генотипа выступают как генетические факторы организма хозяина,
опосредующие этот эффект.
Роль других генных полиморфизмов цитокинов
Вскоре после того как было идентифицировано, что скопление полиморфизмов
генов IL-1 является фактором риска для РЖ, были идентифицированы
провоспалительные генотипы фактора некроза опухоли a (TNFα) и IL-10 как
независимые дополнительные факторы риска для некардинального РЖ.
TNFα – еще один мощный провоспалительный цитокин, который продуцируется в
слизистой оболочке желудка в ответ на инфекцию H. pylori. Как и IL-1β, он имеет
кислотоснижающий эффект, но более слабый. Известно, что полиморфизм TNFα-308 G>А
вовлечен во многие звенья воспаления. Перенос провоспалительного аллеля TNFα
увеличивает риск некардиального РЖ в 2,2 раза. Роль полиморфизма TNFα G>А при РЖ
была независимо подтверждена исследованием Machado и соавт.
IL-10 – противовоспалительный цитокин, который снижает уровень IL-1β, TNFα,
интерферона-7 и других провоспалительных цитокинов. Относительный дефицит IL-10
может привести к гипервоспалительному ответу Th1 при инфицировании H. рylori,
который сопровождается выраженным повреждением слизистой оболочки желудка и
увеличивает риск некардиального РЖ в 2,5 раза.
El-Omar и соавт. изучили эффект увеличения количества провоспалительных
генотипов (IL-1β-511*T, IL-1RN*2*2, TNFα-308*A и IL-10 ATA/ATA) на риск развития
РЖ. Риск прогрессивно увеличивался таким образом, что присутствие трех или
четырех из этих полиморфизмов повышало вероятность РЖ в 27 раз. Тот факт, что H.
pylori является предпосылкой для ассоциирования этих полиморфизмов с
малигнизацией, демонстрирует, что в этой ситуации воспаление действительно ведет
к канцерогенезу.
Другим важным цитокином, который играет центральную роль в патогенезе
заболеваний, вызванных H. pylori, является IL-8. Этот хемокин – мощный
хемоаттрактивный агент для нейтрофилов и лимфоцитов. Он также оказывает
воздействие на пролиферацию клеток, миграцию и ангиогенез опухоли. У гена есть
твердо установившийся полиморфизм промотера в положении 251 (IL-8-251 T>A).
Аллель А связан с увеличенным производством IL-8 в инфицированной H. pylori
слизистой оболочке желудка. Также была определена его роль в повышении риска
выраженного воспаления и предраковых желудочных изменений у людей европеоидной и
азиатской расы. Однако те же полиморфизмы могли увеличивать риск РЖ в некоторых
азиатских популяциях и совсем не действовать на людей европеоидной расы.
Роль полиморфизма генов врожденного иммунного ответа
Hold и соавт. выдвинули гипотезу о том, что полиморфизм TLR4+896A>G связан с
чрезмерным и разрушительным хроническим воспалительным фенотипом у субъектов,
инфицированных H. pylori. Этот фенотип характеризуется атрофией желудка и
гипохлоргидрией – признаками повышенного риска РЖ. В недавнем исследовании Hold
и соавт. проверяли воздействие этого полиморфизма на индуцированный H. pylori
желудочный фенотип и риск развития предраковых и раковых состояний. Авторы
оценили связи предраковых изменений в желудке у родственников больных РЖ,
включая тех, у кого выявлена гипохлоргидрия и атрофия желудка.
В настоящее время распространена точка зрения о том, что субъекты с полной
провоспалительной генетической структурой, основанной на комбинации маркеров
адаптивных и врожденных иммунных систем (таких как IL-1β, TNFα, IL-10, IL-8,
TLR4), отвечают на инфекцию H. pylori, создавая внутри желудка окружающую среду,
которая характеризуется хроническим воспалением и пониженной кислотностью. Эта
среда способствует росту других бактерий в пределах желудка, поддерживая
воспаление и окислительный/генотоксический стресс. Субъекты с таким
провоспалительным полиморфизмом могут отвечать таким же способом и на другие (не-H.
pylori) бактерии, поддерживая таким образом неопластический процесс. Это может
объяснить, почему последние стадии желудочного канцерогенеза не требуют
присутствия H. pylori и почему этот микроорганизм отсутствует в опухолевой ткани
желудка.
Выводыы
Как уже указывалось выше, в настоящее время инфекция H. pylori – практически
единственный фактор риска, воздействие на который способно реально уменьшить
риск развития некардиального РЖ. Считается, что эрадикация H. pylori при раннем
обнаружении атрофии слизистой оболочки желудка может в последующем значительно
снизить риск развития РЖ. Несколько контролируемых исследований уже
продемонстрировали, что эрадикация H. pylori может приводить к регрессии атрофии
и кишечной метаплазии, хотя публикации остаются противоречивыми. Учитывая очень
тесную корреляцию между хеликобактерным атрофическим гастритом и РЖ, последние
Европейские рекомендации по ведению инфицированных H. pylori пациентов
(Маастрихтские консенсусы 2-2000 и 3-2005) все же рассматривают атрофический
гастрит среди окончательно доказанных показаний для эрадикации этого
микроорганизма. В Маастрихтском консенсусе 3-2005 вопросам предупреждения РЖ
путем эрадикации H. pylori посвящен целый раздел. Отмечается, что H. pylori –
это наиболее доказанный фактор риска некардиального РЖ (доказательный уровень
А). Некардиальная аденокарцинома ассоциирована с H. pylori в среднем в 71%
случаев, а эрадикация H. pylori предупреждает развитие пренеопластических
изменений в слизистой желудка, если она достигнута до гипотетической «точки
невозврата», в качестве которой, по-видимому, выступает дисплазия (уровень А).
Эрадикация H. pylori с целью профилактики РЖ экономически может быть выгодной
(уровень В), хотя требуются дальнейшие глобальные исследования. В любом случае
необходимо развивать новые стратегии скрининга на РЖ и искать новые лекарства.
Безусловно, стратегия Screen&treat, заключающаяся в скрининговом обследовании
больших популяций людей (обычно с помощью серологической диагностики H. pylori),
могла бы дать больше преимуществ для всего человечества, если бы ее применение
сегодня не было бы ограничено существующими недостатками эрадикационной терапии
и финансовыми возможностями. Важнейшей преградой для применения стратегии
всеобщего скрининга и лечения является достаточно сложная стандартная схема
эрадикации с существенной возможностью неудач в лечении, развитии побочных
эффектов и резистентности H. pylori-инфекции к антибактериальным препаратам.
Разработаны две экспериментальные вакцины против H. pylori: одна с
использованием рекомбинантной продуцируемой генетически модифицированной E. coli,
другая – с VacA-токсином. Не исключено, что широкомасштабная вакцинация против
H. pylori сможет стать экономически выгодной стратегией профилактики РЖ.
В заключение еще раз подчеркнем, что большинство ученых во всем мире признают H.
pylori как кардинальный фактор желудочного канцерогенеза и единодушны в своем
мнении о том, что дальнейшие исследования в этой области помогут уничтожить
такую глобальную летальную злокачественную опухоль, как РЖ.