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Helicobacter pylori

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Helicobacter pylori è l’agente eziologico della gastrite cronica antrale e risulta associato all’ ulcera gastrica e duodenale, al

carcinoma gastrico e al linfoma gastrico del tessuto associato alla

mucosa (MALT).

Infezione da Infezione da Helicobacter pyloriHelicobacter pylori

Gastrite superficiale cronicaGastrite superficiale cronica

2Carcinoma Carcinoma

gastricogastrico

Ulcera pepticaUlcera peptica Gastrite superficialeGastrite superficialecronicacronica

MALT MALT Gastrite cronicaGastrite cronicaatroficaatrofica

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1892 Giulio Bizzozero descrisse per la prima volta batteri spiraliformi nello stomaco di animali

Marshall BJ, Warren JR (1984) Unidentified curved bacilli in the stomach of patients with gastritis and peptic ulceration. Lancet 1: 1311-1315

1989 si “crea” il genere Helicobacter

1994 Helicobacter pylori è classificato cancerogeno di prima classe dall’ Agency for Research on Cancer

Tomb et al. (1997) The complete genome sequence of the gastric pathogen Helicobacter pylori Nature 388: 539-547

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Helicobacter pylori Nature 388: 539 547

20-JAN-1999 Astra Research Center Boston

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GENERE : Helicobacter

SPECIE DI ISOLAMENTO UMANO:

H. pylori PATOGENO

H. bilisH. bizzozeroniiH. canadensisH. canisH. cinaediH fennelliae

SPECIE ISOLATE DAALTRI ANIMALI:

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H. fennelliaeH. heilmanniiH. pullorumH. westmaediiH. winghamensis

H. mustelae FURETTOH. nemestrinae SCIMMIAH. felix GATTO

Helicobacter pylori

B ill i lif microaerofilo

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Bacillo spiraliforme Gram negativo dimensioni: 2.5-5 μn x 0.5-1 μn

caratteristica la forma ad “ali di gabbiano”

microaerofiloossidasi-positivocatalasi-positivointensa attività ureasica

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mobile per la presenza di 4 6 fl lli i l idi 4-6 flagelli unipolari

è caratterizzato da movimento a

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è caratterizzato da movimento a “cavaturaccioli” che lo rende capace di

penetrare la mucosa gastrica

dotato di: glicocaliceadesine

strutture necessarie per la colonizzazione

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strutture necessarie per la colonizzazione dell’epitelio gastrico

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L’infezione da Helicobacter pylori è endemica

maggiore frequenza dell’infezione è rilevabile fra soggetti appartenenti a bassi livelli socioeconomici

• sovraffollamento ambientale

• gravi carenze alimentari

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ADULTI BAMBINI>50 anni 2-10 anni

PAESI INDUSTRIALIZZATI 35%-40% 5%-10%PAESI IN VIA DI SVILUPPO 80%-90% 45%-50%

ANIMALE UOMOanimali domestici (gatto)

AMBIENTALE acqua inquinata, vegetali coltivati con fertilizzantibiologici

FONTE D’INFEZIONE

NICCHIA ECOLOGICAmucosa gastrica della specie umana inmucosa gastrica della specie umana in

cui crea le condizioni ideali per la propria sopravvivenza

VIE DI TRASMISSIONE

ORO- FECALEORO- ORALE

COS O COS G S C

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reflusso gastricointestinofeciambienteacqua e cibo (veicoli di trasmissione)

reflusso gastrico cavità orale placca dentaria saliva (veicolo di trasmissione)Trasmissione per via iatrogena

COSTANTE TURNOVER DELLA MUCOSA GASTRICA

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PRINCIPALI FATTORI DI VIRULENZA

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FLAGELLIcostituiti di “flagelline”rivestite di un peculiare

doppio strato di fosfolipidiutile per la protezioneutile per la protezione

da un’eventuale idrolisi acida

FATTORI DI ADERENZA

GLICOCALICE

ADESINE

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Bab A Blood group Antigen Binding Adhesionstrutture in grado di reagire con la porzione glicidica dell’antigene di Lewisb presente alla superficie del 55-70% dei soggetti (predisposizione genetica)

Emoagglutinina

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Produzione di enzimi istolesivi

UREASI

FOSFOLIPASI

LIPASI

PROTEASI

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FOSFOLIPASI

MUCINASI

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UREASI

ureasi

C=O(NH2)2 + H+ + 2H2O HCO3- + 2(NH4

+)C O(NH2)2 H 2H2O HCO3 2(NH4 )

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E’ una nichel-proteina di 2 subunità che idrolizza l’ureanormalmente presente nella cavità gastrica.H. pylori introduce attivamente urea che scinde producendo NH4

+e HCO3- che espulsi, neutralizzano il pH dell’ambiente

esterno con produzione di NH3e CO2.

LPS

SCARSA ANTIGENICITA’contiene sequenze di zuccheri identiciagli antigeni di Lewis x e Lewis y, presenti sulla superficie delle cellule

SCARSA TOSSICITA’ DEL LIPIDE Apresenza di acidi grassi con un numero

peculiare di atomi di C (C16-C18) prevalenza nella composizione in acidi

grassi esterificati di acido octadecanoico e acido 3-idrossiesadecanoico

presenti sulla superficie delle cellule della mucosa gastrica

P i

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acido 3-idrossiesadecanoicopeculiare pattern di fosforilazione Porine

PROTEINE MAGGIORI DELLA MEMBRANA ESTERNAATTIVITÀ IMMUNOBIOLOGICA

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Isola di patogenicita’ “cag-PAI”

Segmento di DNA di circa 40 kb contenente più di 25 geni, non tutti noti,che trasportano geni di virulenza

Codifica sicuramente per:Codifica sicuramente per:VacA Tossina vacuolizzante A CagA Antigene A associato alla CitotossinaBabA Blood group Antigen Binding AdhesionSistema Secretore del IV tipoProdotti che intervengono nella stimolazione gastrica di IL-8

Definisce un PROFILO DI PATOGENICITÀ Helicobacter pylori Tipo 1 Genotipo vacA+ cagA+

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Fenotipo VacA+ CagA+

Helicobacter pylori Tipo 2 Genotipo vacA - cagA -Fenotipo VacA - CagA -

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E’ una citotossina di circa 94 kD codificata dal gene vacA

Viene internalizzata dalle cellule della mucosa gastrica e gioca un ruolo essenziale nella patologia gastrica associata H. pylori.Altera il normale traffico delle vescicole del compartimento

Tossina vacuolizzante A

endosomiale provocando la formazione di canali, conseguente sbilanciamento osmotico, fusione delle vescicole e formazione delle caratteristiche vacuolizzazioni

Antigene A associato alla Citotossina

E’ una proteina di circa 130 kD codificata dal gene cagA

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E una proteina di circa 130 kD codificata dal gene cagA

Considerata un marker. Anticorpi anti-Cag A sono presenti nel 100% dei sieri di pazienti infetti da H. pylorie che manifestano l'ulcera peptica. Stimola la produzione di IL8, importante fattore chemiotattico ed è quindi associata all’ induzione del processo infiammatorio.

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Sistema Secretore del IV Tipo

Sistema di secrezione che funziona d “ t t t t ”da “autotrasportatore”.Consente l’eliminazione all’esternodella VacA e dei prodotti di cag-PAIcausando, sulla cellula bersaglio, formazione di pori senza necessità di energia e di fattori accessori

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HSPs Heat Shock Protein

proteina di 62 kD associata all’attività ureasicaall attività ureasica

presenta una omologia del 75% con una HSP60 espressa dalle cellule dell’ospite

induzione della risposta immune che cross-reagisce con

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HSP60 umana

IPOTESI AUTOIMMUNITARIA

“…..così si può dire chetutto sembra concepito per una colonzzazione permanente dell’ospite”

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Si insinua nello strato di muco grazie alla motilità e alla produzione di mucinasi

Aderisce, selettivamente, alle cellule muco-secernenti, in sede antrale, grazie ad

Danno diretto di Helicobacter pylori sulla mucosa gastrica

adesine tessuto e organo-specifiche e determinando alterazioni del citoscheletro della cellula ospite con la comparsa di strutture complesse dette “pedistalli di adesione”

Annulla l'acidità grazie alla reazione di idrolisi dell’urea

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Produce la citotossina VacA con attività vacuolizzante e citolitica

Produce fosfolipasi A2 e fosfolipasi C che scindono i fosfolipidi della membrana delle cellule epiteliali gastriche

Rilascio da parte delle cellule dell’epitelio mucoso di IL-1β e TNFα e del fattore chemiotattico IL-8, in grado di richiamare nel sito di infezione PMN

Induzione della produzione di INF-γ e i-NOS tutti fattori citotossici

Produzione di ROS (Reactive Oxygen Species ) da parte dei PMN. Il danno è indotto anche grazie alla contemporanea riduzione del contenuto di acido

ATTIVAZIONE DEL PROCESSO INFIAMMATORIO

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g pascorbico e CuZn-SOD (free radical scavengers) rispettivamente nel succo gastrico e nella mucosa gastrica

Rilascio da parte delle cellule dell’epitelio mucoso di HBD-2 che aumenta il rilascio di IL-8, e INF-γ

Induzione della risposta citochinica Th1, favorita dall’aumentata espressione diINF- γ. Le cellule epiteliali gastriche possono trasformarsi in APC ed esprimereantigeni di classe II

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ELUSIONE DELLE DIFESE ASPECIFICHE DELL’OSPITE

In condizioni sfavorevoli alla sopravvivenza il batterio può trasformare il proprio aspetto da bacillare a coccoide. Queste forme non sono coltivabili ma sono infettanti.

Helicobacter pylori una volta fagocitato sfugge al killing intracellulare producendo catalasi e Mn-SOD che neutralizzano i radicali superossido liberi

NH4+ danneggia la membrana dei macrofagi

VacA determina vacuolizzazione dei macrofagi

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interruzione dell’equilibrio dinamico tra proliferazione dell’epitelio gastrico e morte cellulare per apoptosi

Il processo flogistico si concretizza nel

riscontro istologico di una gastrite acuta che

con il tempo può p pcronicizzare

Suscettibilità genetica dell’ ospite

Fattori ambientali

Deficit nutrizionali

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Deficit nutrizionali

Tabagismo

Alcolismo

Assunzione di FANS

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E’ la prima sede di colonizzazione poiché presenta minore acidità rispetto al corpo e al fondo. Sono assenti le cellule parietali che sono la fonte della secrezione cloridrica

Sono presenti cellule producenti gastrina: “cellule G” che promuovono la stimolazione

IL-8IL-1β

MAST CelluleISTAMINA

ANTRO GASTRICO

cellule G che promuovono la stimolazione della secrezione acida da parte delle cellule parietali del corpo-fondo

Sono presenti cellule producenti somatostatina: “cellule D” che controbilanciano la secrezione acida secondo un meccanismo di feed back

L’ infiammazione può determinare

Cellule G

GASTRINA

βTNFα

ISTAMINA

Cellule D

SOMATOSTATINA

Maggiore è il pH a livello dell’antro, tanto più

risulta elevata la secrezione di gastrina e

minore quella di somatostatina

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L’ infiammazione può determinaredecremento della densità cellulare delle cellule D e della secrezione di somatostatina e quindi della secrezione idrogenionica

La produzione di urea e di ammoniodetermina sovrastimolazione acida attraverso un meccanismo di relativa ipoacidità antrale

IPERGASTRINEMIA

Cellule parietaliHCl

IPERACIDITÀ GASTRICA

La condizione di iperacidità cronicaè in grado di infiammare la mucosa del

GASTRITEGASTRITE

è in grado di infiammare la mucosa del duodeno provocando una duodeniteistologica

L’infiltrato infiammatorio duodenale comporta la distruzione delle cellule duodenali originarie con la colonizzazione della mucosa da parte di tessuto gastrico

Metaplasia gastrica Metaplasia gastrica in duodenoin duodeno

Colonizzazione Colonizzazione duodenaleduodenale

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ULCERA DUODENALEULCERA DUODENALE

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Una progressiva e severa perditadella quota ghiandolare associata adun appiattimento della mucosa,associa gastrite cronica ad un’ATROFIA della mucosa gastrica

Attraverso modificazioni funzionali a catena, può svilupparsi cancro gastrico

CANCEROGENESI GASTRICA(modello di Correa)

ATROFIA della mucosa gastrica

In seguito si può verificare unatrasformazione dell’ epitelio,METAPLASIA, con sostituzione diparte della mucosa gastrica concellule colonnari assorbentimetaplastiche e cellule mucipare ditipo intestinale

Da mucosa normale (A) ad atrofia (C).

R.M. Genta Gastroenterology 1997

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A questo punto si può verificareoccasionalmente una DISPLASIA, peralterazioni citologiche a livelloepiteliale, atipia con cambiamenti diforma, dimensione e orientamento equindi NEOPLASIA

PATOLOGIE NON GASTRICHE ASSOCIATEANEMIA SIDEROPENICACi sono vari studi che mostrano che l'eradicazione di Hp determina una rapida e stabile regressione dell'anemia in tutti i pazienti trattati, sia adulti che bambini.ALITOSIEssa è probabilmente legata ai processi putrefattivi in ambiente gastrico dell'Hp e la terapia eradicante è sempre risolutiva.CARDIOPATIA ISCHEMICADiversi studi, ma non tutti, hanno evidenziato l'esistenza di una forte correlazione fra infezione da Hp e cardiopatia ischemicaPRURITO CRONICORemissioni complete o solo parziali dopo trattamento eradicante sono state registrate nel 30-73% dei pazienti affetti da prurito cronico e da dermatite nummulare.ARTRITE REUMATOIDEL'infezione da Hp è implicata nella patogenesi dell'artrite reumatoide e la sua eradicazione può indurre un significativo miglioramento della malattia per più di 24 mesi. GLAUCOMA AD ANGOLO APERTO

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GLAUCOMA AD ANGOLO APERTO.Nei pazienti con glaucoma si è osservata un'alta incidenza di infezione da Hp (88%). E' stato notato miglioramento della pressione oculare media e del campo visivo nei pazienti affetti da glaucoma cronico ad angolo aperto sottoposti con successo a terapia eradicante per l'Hp.

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DIAGNOSI

Metodi invasiviEsame istologicoEsame colturaleTest dell’ureasi

Metodi non invasiviRicerca dell’antigene specifico nelle feciUrea breath test (UBT)

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Urea breath test (UBT)Titolazione delle IgG (ELISA)Amplificazione genica

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VANTAGGI SVANTAGGI

POSSIBILITA' di valutare "nell'insieme" l'infezione da H. pylori e quella delle lesioni

TECNICA INVASIVA prelievo in corso di

presenza di

ESAME ISTOLOGICO

infiammatorie/degenerative della mucosa presenza di endoscopia

Disponibile in tutte le Istituzioni Pubbliche

RISULTATI TARDIVI (abilità, esperienza

motivazione dell'esaminatore)

DIFFICOLTA' nel

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STABILITA' dei PREPARATI e possibilità di valutazione retrospettiva

DIFFICOLTA nel differenziare H. pylori

da batteri simili

IMPOSSIBILITA' a tipizzare ceppi e di

verificare la resistenza batterica

VANTAGGI SVANTAGGI

"GOLD STANDARD" per TECNICA INVASIVA

ESAME COLTURALE

la letteratura

SPECIFICITA' ELEVATA RISULTATI TARDIVI

Tipizzazione dei CEPPI COSTI ELEVATI

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STUDIO delle Resistenze batteriche

SENSIBILITA' RIDOTTA da problemi nel prelievo, trasporto

ed esame del campione

NESSUNA INFORMAZIONE sulle condizioni della mucosa

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VANTAGGI SVANTAGGI

RAPIDITA' del risultato TECNICA INVASIVA

TEST ALL'UREASI

SEMPLICITA' operativa

FALSI NEGATIVI in caso di irregolare distribuzione del batterio nella mucosa.

BASSO costo POSSIBILI FALSI POSITIVI (batteri ureasi-produttori)

NON UTILIZZABILE in corso di terapia

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NESSUNA INFORMAZIONE sui diversi ceppi e sulle resistenze batteriche

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VANTAGGI SVANTAGGI

Metodo non INVASIVO NON DISPONIBILE in tutte le strutture

BREATH TEST

Elevata SENSIBILITA'

(90-100%)

POSSIBILI FALSI POSITIVI ( dovuti alla presenza di batteri ureasi-produttori)

Buona SPECIFICITA'

(70-80%)

NON CONSENTE informazioni sullo stato della mucosa

P ibil i i

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Possibile invio a distanza del

campione

COSTO ELEVATO della strumentazione

NON CONSENTE la tipizzazione dei ceppi (CagA) e né la valutazione della suscettibilità

agli agenti

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VANTAGGI SVANTAGGI

Metodo non- IMPOSSIBILITA' di interpretare la

INDAGINE SIEROLOGICA

Metodo non-INVASIVO positività come infezione attiva o ricordo

immunologico

Utilizzabile per scopi

EPIDEMIOLOGICI

infezione attiva o ricordo immunologico? (necessità della sierologia per cag A)

S i t l LENTA CINETICA ( it i

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Se mirato al risultato

QUANTITATIVO

LENTA CINETICA (monitoraggio dell'eradicazione nove mesi dopo la fine

della terapia)

VANTAGGI SVANTAGGI

Metodo non INVASIVO

Possibili FALSI POSITIVI (batteri appartenenti al genere Campylobacter)

TEST ELISA SU CAMPIONI FECALI

pp g py )

Buona SENSIBILITA'

Possibili FALSI NEGATIVI in seguito a scorretta diluizione del campione fecale o

in pazienti in terapia

Buona SPECIFICITA' NESSUNA informazione sui diversi ceppi e

sulle resistenze batteriche

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Possibile invio a distanza del campione

Utilizzabile per scopi

EPIDEMIOLOGICI

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VANTAGGI SVANTAGGI

TECNICA NON INVASIVA Non Permette lo studio delle resistenze batteriche

Elevata SENSIBILITA' (100%) Nessuna INFORMAZIONE sulle condizioni della mucosa

AMPLIFICAZIONE GENICA (PCR) Campioni FECALI, Placche DENTARIE e SALIVA

condizioni della mucosa

Elevata SPECIFICITA' (100%)

TIPIZZAZIONE dei ceppi patogeni

RAPIDITA' di RISPOSTA (due giorni)

STABILITA' dei PREPARATI e possibilità di valutazione retrospettiva

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COSTI non ECCESSIVI

Possibile invio a distanza del campione

Utilizzabile per scopi EPIDEMIOLOGICI

VELOCE CINETICA (monitoraggio dell'eradicazione un mese dopo la fine della terapia)

TERAPIADAL 1997, L'EUROPEAN HELICOBACTER PYLORI STUDY GROUP

(EHPSG) SVILUPPA LINEE-GUIDA EUROPEE SULLA BASE DELLE ULTIME CONOSCENZE SCIENTIFICO-CLINICHE

la terapia deve tener conto dell'ambiente acido in cui l'Hp vive e, pertanto,

In vitro, Helicobacter pylori è sensibile a numerosi antibiotici della classe delle penicilline, macrolidi, alcune cefalosporine.Al i i i t ti l t id l

p p pgli antibiotici devono essere associati ad un inibitore di pompa protonica (PPI).La combinazione di due o più antibiotici aumenta la percentuale di successo terapeutico e riduce il rischio di insorgenza di resistenze da parte dell'Hp.

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Alcuni ceppi sono resistenti al metronidazolo. Il trattamento consiste attualmente in una tripla terapia associata, cioè la somministrazione di un inibitore della pompa protonica (PPI) con altri due antibiotici a scelta, tutti per una settimana. Il controllo dell'efficacia della terapia si può effettuare anche un mese dopo la fine del trattamento con urea breath test o su materiale fecale con la PCR. Il successo di una terapia mirata all'eradicazione dell'HP può essererivalutato ulteriormente dopo 2-4 mesi

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POSSIBILITA’ DI UN VACCINO

VACCINI IN FASE DI SPERIMENTAZIONE

Vaccino anti-Helicobacter pylori contenenti batteri interi uccisi. Ha mostrato unasignificativa efficacia protettiva

PROSPETTIVE FUTURE

significativa efficacia protettiva

Vaccino basato sulla somministrazione di tre proteine del batterio (VacA, CagA)delle quali si sfruttano le funzioni patogene specifiche per stimolare il sistemaimmunitario a difendersi preventivamente contro l'attacco del batterio

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“Vaccino a DNA”, costituito da sequenze di DNA codificanti per l’antigene di interesse legate a particelle di materiali biodegradabili che vengono inoculate per via transcutanea direttamente nei tessuti. Le proteine sintetizzate dalle cellule ospiti vengono presentate sulla superficie di tutte le cellule che le producono e venendo riconosciute come non-self dal sistema immunitario evocano una specifica risposta anticorpale.

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