CC BY
8DOI: 10.24412/1999-6780-2023-4-23-28 УДК: 632.911.2: 616.33-002
Для цитирования: Сварваль А.В., Макарова М.А., Кафтырева Л.А. Инфекции Helicobacter pylori. Некоторые аспекты лабораторной диагностики (обзор литературы). Проблемы медицинской микологии. 2023; 25 (4): 23-28. DOI: 10.24412/1999-6780-2023-4-23-28
For citation: Svarval A.V., Makarova M.A., Kaftyreva L.A. Helicobacter pylori infections. Some aspects of laboratory diagnostics (literature review). Problems in Medical Mycology. 2023; 25 (4): 23-28. (In Russ). DOI: 10.24412/1999-6780-2023-4-23-28
ИНФЕКЦИИ HELICOBACTER PYLORI. НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ЛАБОРАТОРНОЙ ДИАГНОСТИКИ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)
Сварваль A.B. (с.н.с.)*, 12Макарова М.А. (зав. лаб.; в.н.с.; доцент), 1,2Кафтырева Л.А. (в.н.с.; зав. отделом микробиологии; руководитель группы эпидемиологии брюшного тифа; профессор кафедры)
'Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. Пастера; 2Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова (кафедра медицинской микробиологии), Санкт-Петербург, Россия
Множество фенотипических проявлений инфекции, обусловленной Helicobacter pylori, требуют дифференцированного подхода к назначению диагностических исследований в зависимости от клинической формы, стадии развития инфекции, приема лекарственных препаратов, а также эпидемической ситуации в каждой конкретной популяции населения. H. pylori-инфекция может быть диагностирована с помощью целого ряда разных методов: бактериологически, гистологически, молекулярно-генетическими методами, серологическим доказательством иммунного ответа и биохимическим анализом, основанным на характерной метаболической активности. Но ни один из них не является «золотым стандартом» для идентификации H. pylori. В данном обзоре освещены некоторые вопросы о возможностях и ограничениях существующих тестов для выбора оптимальных клинико-диагностических решений.
Ключевые слова: Helicobacter pylori, гастрит, диагностика, методы
* Контактное лицо: Сварваль Алена Владимировна, e-mail: sa17e007@szgmu.ru
HELICOBACTER PYLORI INFECTIONS. SOME ASPECTS OF LABORATORY DIAGNOSTICS (LITERATURE REVIEW)
Svarval A.V. (senior scientific researcher), 1,2Makarova M.A. (head of the laboratory; leading scientific researcher; associate professor), 1,2Kaftyreva L.A. (leading scientific researcher; head of the department of Microbiology; head of the typhoid epidemiology group; professor of the department)
'St. Petersburg Scientific Research Institute of Epidemiology and Microbiology named after Pasteur; 2North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov (Department of Medical Microbiology), St. Petersburg, Russia
Many phenotypic manifestations of infection caused by Heli-cobacter pylori require a differentiated approach to the appointment of diagnostic studies, depending on the clinical form, stage of infection, medication intake, as well as the epidemic situation in each specific population. H. pylori infection can be diagnosed using a number of different methods: bacteriological, histological, molecular genetic methods, serological evidence of an immune response and biochemical analysis based on characteristic metabolic activity. But none of them is the "gold standard" for the identification of H. pylori. This review highlights some questions about the possibilities and limitations of existing tests for choosing optimal clinical and diagnostic solutions.
Key words: Helicobacter pylori, gastritis, diagnostics, methods
Helicobacter pylori (H. pylori) - микроорганизм, который связан с этиопатогенезом острых и хронических форм гастрита, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, карциномы желудка, MALT (Mucosa Associated Lymphoid Tissue) -лимфомы желудка, а также «внежелудочных» заболеваний: невыясненной железодефицитной анемии, дефицита витамина B12, идиопатической тромбоци-топенической пурпуры [1-7]. Инфекция, обусловленная H. pylori, продолжает оставаться одной из самых распространенных бактериальных инфекций у людей [8, 9]. Причины, определяющие различные исходы инфекции H. pylori, недостаточно понятны,
но факторы вирулентности этого микроба могут вызывать повреждение эпителия желудка, что приводит к изъязвлению или неопластической трансформации [2, 6]. Риск развития заболевания может быть связан с различиями в экспрессии специфических бактериальных факторов, вариациями воспалительного ответа хозяина или специфическими взаимодействиями между хозяином и микробом. В ходе эволюции H. pylori достиг баланса, при котором иммунная система организма хозяина стимулируется достаточно, чтобы вызвать воспаление и повреждение клеток в месте заражения и при этом избежать своего уничтожения. H. pylori уклоняется от иммунных ответов хозяина с помощью различных механизмов, ведущих к длительной колонизации и хроническому активному воспалению [2, 4, 6]. Значительные усилия ученых всего мира сосредоточены на определении этих механизмов.
H. pylori - грамотрицательные мелкие бактерии, имеют вид палочек слегка изогнутой или спиральной формы, длиной до 3 мкм и диаметром 0,5-1 мкм. Они обладают подвижностью за счет однополярно расположенных жгутиков (до пяти на каждую бактерию). Жгутики покрыты чехлом, имеют концевое утолщение (луковицу). Наличие жгутиков обеспечивает подвижность H. pylori в жидких и гелеобразных средах. Наряду с палочковидной формой, существует коккоидная форма H. pylori, которую микроорганизм принимает при «старении» культуры, ее хранении, воздействии неблагоприятных факторов внешней среды. Эта форма определяется и в биоптатах слизистой оболочки, и в условиях культивирования.
Микроорганизм относится к микроаэрофилам, в условиях культивирования растет при концентрации кислорода 5%. Культуры требовательны к составу питательной среды, оптимальными в настоящее время считаются кровяные питательные среды со специальными стимулирующими добавками и антибиотиками для подавления посторонней микробио-ты.
Характерная особенность биохимических свойств H. pylori - экстраординарная продукция фермента уреазы (расщепляющей мочевину до аммиака и CO2), что широко используется для индикации микроорганизма и его дифференциации от бактерий иных видов [10, 11].
Основная экологическая ниша H. pylori - слизистая оболочка желудка. До 98% колонизирующей популяции находится в подслизистом пространстве, на поверхности клеток секреторного эпителия и около 2% - внутриклеточно. Вероятность нахождения жизнеспособных H. pylori в других локализациях и биологических материалах очень низка, что необходимо учитывать при бактериологическом исследовании. Часть бактериальной популяции эвакуируется из желудка и выделяется с испражнениями, где у
инфицированных пациентов легко детектировать антиген или фрагменты генома H. pylori, но его жизнеспособных клеток недостаточно для успешного культивирования, хотя, по всей вероятности, достаточно для реализации фекально-орального пути передачи инфекции [10, 11].
Основным принципом, касающимся тестирования на H. pylori, является то, что обусловленная этим микробом инфекция вызывает хроническое прогрессирующее повреждение слизистой оболочки желудка, которое у 10-15% людей связано со значительным риском развития язвенной болезни и рака желудка [5, 12, 13]. Общее обязательное показание для диагностики инфекции, обусловленной H. pylori, в клинической практике - это предполагаемая антихе-ликобактерная терапия [5, 12, 13]. В эпидемиологической практике показаниями для диагностики H. pylori-инфекции являются мониторинговые исследования ее распространенности в популяции населения, что необходимо для обоснования лечебной тактики и профилактики рака желудка в каждой стране (и, даже, в каждом ее регионе).
Множество фенотипических проявлений данной инфекции требуют дифференцированного подхода к назначению диагностического исследования в зависимости от клинической формы, стадии развития инфекции, приема лекарственных препаратов, а также эпидемической ситуации в каждой конкретной популяции населения. H. pylori-инфекция может быть диагностирована с помощью целого ряда разных методов: бактериологически, гистологически, молекулярно-генетическими методами, серологическим доказательством иммунного ответа и биохимическим анализом, основанным на характерной метаболической активности [10, 11, 14-17]. Но ни один из них не является «золотым стандартом» для идентификации H. pylori.
В литературе, а также в официальных документах международных объединений специалистов утверждено деление тестов диагностики и детекции H. pylori на «инвазивные» (требующие для своего осуществления специальной процедуры - га-стродуоденоскопии и взятия биоптата слизистой оболочки желудка) и «неинвазивные» (не связанные с гастродуоденоскопией и биопсией, но предусматривающие исследование других биологических материалов от больных: крови, мочи, слюны, выдыхаемого воздуха, пробы стула) [10, 11, 14-17].
Используемые методики могут быть прямыми или непрямыми. Прямые методы (исследование культуры, микроскопия) позволяют непосредственно выявить H. pylori, а косвенные методы (определение уреазы, нахождение антигена в кале, наличие антител в сыворотке крови) регистрируют не саму бактерию, а последствия ее персистирования в организме (табл. 1).
Таблица 1
Методы выявления инфекции, обусловленной H. pylori
Методы диагностики, требующие эндоскопического исследования • Быстрый уреазный тест (БУТ) • Гистологические исследования • Культуральное исследование • Молекулярно-биологические методы определения генома H. pylori в биоптате a) ПЦР для детекции генов вирулентности H. pylori b) Молекулярные методы определения мутаций в геноме H. pylori, ответственных за резистентность к антибиотикам
Методы диагностики, не требующие эндоскопического исследования • Тест определения антигена H. pylori в стуле • Уреазный дыхательный тест (УДТ) • ПЦР-методы определения генома H. pylori в желудочном соке, кале, слюне • Методы иммунологические (определение антител к H. pylori в сыворотке крови)
Факторы, влияющие на достоверность результата при диагностике H. pylori-инфекции.
К настоящему времени накоплен большой опыт применения всего арсенала методов диагностики H. pylori-инфекции для целей клинических, эпидемиологических и научных исследований. Он позволяет определить ряд факторов, влияющих на достоверность положительного и (или) отрицательного результата диагностического теста:
• чувствительность и специфичность метода диагностики;
• локус и условия получения биологического материала для исследования;
• условия и длительность хранения биологического материала и выполнения диагностического теста;
• клиническая форма и стадии инфекции H. pylori;
• прием пациентами ряда лекарственных средств, на фоне или после которого выполняется диагностическое исследование;
• возраст обследуемых лиц.
Зависимость результата от чувствительности и специфичности метода диагностики. Этот вопрос постоянно находится в поле зрения международных объединений специалистов. Результаты многочисленных сравнительных исследований представлены в таблице 2, которая также содержит сравнительные данные об экономичности тестов, что следует учитывать при назначении исследования [10, 11, 13- 17]. Конечный выбор диагностического теста определяется клиническими или эпидемиологическими показаниями.
Сравнения диагностических тестов выявления инфекции, обусловленной H. pylori
Таблица 2
Диагностический тест Чувствительность Специфичность Достоинства Недостатки
Быстрый уреазный тест 90% 90% Быстрый и дешевый Чувствительность снижается после лечения (тест не может обнаружить колонизацию с меньшей плотностью, чем 104 бактериальные клетки в образце)
Гистология 80-95% 99% Удобство хранения и транспортировки образцов, возможность проведения ретроспективного анализа, оценка степени обсемененности H. pylori и состояния слизистой оболочки желудка Во многом зависит от правильного выполнения биопсии, приготовления препаратов и их окраски, квалификации патолога
Культуральный метод 30-90% 100% Высокая специфичность; дает возможность изучения штаммов H. pylori другими методами, в том числе определение антибиотикорезистент-ности Низкая чувствительность, высокая цена, часто недоступный, длительный
Молекулярно-биологические методы 95 % 95% Чувствительные и специфичные методы; дают возможность определения отдельных генов для оценки патогенности H. pylori, наличия мутаций, определяющих резистентность к антибиотикам; быстрота получения результата Не способны выявить активную инфекцию; не рекомендованы для контроля эрадикации
Серологическое исследование методом ELISA 76-84% 79-90% Дешевый и доступный, рекомендован для диагностики до лечения Не способен выявить активную инфекцию; низкая диагностическая значимость у детей; нельзя использовать для контроля эрадикации
Дыхательный тест с мочевиной 13C 95% 96% Неинвазивный, высокая специфичность, чувствительность, точность и воспроизводимость; рекомендован для диагностики до и после лечения; может быть использован у детей Дорогой, требуется специальная аппаратура, на результат влияет прием антисекреторных препаратов
Определение антигена H. pylori в кале 95% 97% Неинвазивный; простота получения материала; рекомендуется для диагностики до и после лечения Не дает оценить активность инфекции
Зависимость результата от локуса и условий получения биологического материала. Основная экологическая ниша H. pylori - слизистая оболочка желудка, оптимальные условия для его существования и размножения представлены в подслизистом слое, на поверхности клеток железистого эпителия [1]. При атрофии железистого эпителия и замещении его эпителием кишечного типа уменьшается (вплоть до полного исчезновения) колонизация желудка H. pylori. Участки слизистой оболочки с атрофией, таким образом, непригодны для получения биоптата с целью диагностики инфекции H. pylori. В соответствии с рекомендациями Маастрихтских соглашений, оптимальным является получение биоптатов слизистой оболочки малой кривизны желудка, его пилорического отдела и тела [13]. Последний локус для биопсии обязателен, так как на фоне антисекреторного лечения язвенной болезни или гастрита воспалительный процесс в большей или меньшей степени смещается из антрального отдела в тело желудка. Другие биологические материалы от больных: желудочный сок, биоптаты слизистой оболочки ротовой полости. Рвотные массы малопригодны для диагностики, так как дают высокий процент ложно-отрицательных результатов (до 60%). Исключения составляют пробы стула, в которых успешно определяются антигены H. pylori (при строгом соблюдении условий хранения материала перед исследованием) [11, 17].
Зависимость результата от условий хранения образцов перед исследованием. Строгое соблюдение правил хранения образцов обеспечивает корректность результатов детекции H. pylori, что обусловлено выраженной нестабильностью этого патогена вне экологической ниши. Несоблюдение правил и сроков хранения образцов являются частой причиной ложноотрицательных результатов диагностики инфекции H. pylori [10, 11, 14].
Зависимость результата от клинической формы и стадии инфекции H. pylori. Бактериальная нагрузка H. pylori различна при разных клинических формах инфекции. Как правило, она максимальна при хронических гастритах. У молодых пациентов бактериальная нагрузка снижается, что понижает чувствительность «инвазивных» и «неинвазивных» тестов (за исключением серологического анализа) при следующих состояниях: язвенное кровотечение, атрофический гастрит, предраковое состояние, злокачественные новообразования (карцинома желудка, MALT-лимфома) [13, 14].
Зависимость результата от приема пациентами лекарственных средств. Противомикробные препараты при лечении гастродуоденальных и иных (сопутствующих) болезней резко понижают бактериальную нагрузку H. pylori, в большинстве случаев - до неприемлемого в диагностике уровня. В связи с
этим рекомендуется прекратить прием противомик-робных средств за 4 недели до лабораторной детекции H. pylori с помощью «инвазивных» и «неинва-зивных» тестов, за исключением серологического исследования, результаты которого не зависят от приема данных препаратов [5, 12, 13]. Антисекреторные средства (ингибиторы протонной помпы (ИПП) и в меньшей степени - ингибиторы H2-рецепторов) также уменьшают бактериальную нагрузку, поскольку снижают кислотность желудочного содержимого, и это сказывается на размножении H. pylori. По этой причине прием антисекреторных препаратов пациентам рекомендуют прекратить за 2 недели до лабораторной диагностики H. pylori-инфекции [5, 12, 13]. В случаях, когда отмена про-тивомикробных и антисекреторных средств невозможна по клиническим показаниям, меняют тактику диагностики: отрицательный результат «инвазив-ных» и «неинвазивных» тестов обязательно подтверждают с помощью определения антихеликобактер-ных IgG-антител в сыворотке крови пациента.
Зависимость результата от возраста обследуемых лиц. При обследовании детей предпочтение отдается «неинвазивным» методам диагностики. При этом следует иметь в виду два момента: во-первых, содержание антихеликобактерных антител у детей ниже, чем у взрослых, поэтому отрицательный результат серологического анализа еще не означает отсутствия H. pylon-инфекции; во-вторых, у детей чаще встречается состояние «избыточного роста» различной микробиоты в желудочно-кишечном тракте, что может приводить к ложноположитель-ным результатам уреазных тестов, поскольку некоторые виды стрептококков и стафилококков продуцируют уреазу (хотя и с меньшей интенсивностью, чем хеликобактерии) [13].
У пациентов пожилого возраста, в связи с частой атрофией железистого эпителия желудка и наличием сопутствующих заболеваний, а также лечебными мерами против них, повышена вероятность ложноотрицательных результатов. Исследования показывают, что тесты на уреазу дают 50% ложно-отрицательных результатов у лиц старше 60 лет. В связи с этим отрицательные данные «инвазивных» и «неинвазивных» тестов должны быть подтверждены серологическим анализом [13].
Как видно из вышесказанного, для диагностики Н. pylori-инфекции используется достаточно большое количество тестов, но стоит проблема выбора «золотого стандарта», поскольку ни один из представленных тестов не отвечает полностью этим требованиям. Для оценки неинвазивных методов обычно используют инвазивные тесты. Как правило, случай H. pylori-инфекции считается положительным, если выделен штамм Н. pylori при бактериологическом обследовании или Н. pylori не найден бактерио-
логически, но положительны и гистологический, и уреазный тесты. Инвазивные методы являются высокоспецифичными, но они отражают только малую часть поверхности слизистой оболочки желудка. Наличие атрофии и кишечной метаплазии уменьшает площадь обсемененности Н. pylori. В таких случаях серологический метод предпочтительнее, чем дыхательный уреазный и тест определения Н. pylori антигена в стуле.
Достоверная диагностика Н. pylori-инфекции требует квалифицированного подхода к выбору наиболее адекватного метода с учетом его доступности, клинической картины, возраста обследуемого и т.д. Существенные проблемы для прямых методов детекции H. pylori создают труднодоступность его экологической ниши и наличие целого ряда факторов, занижающих чувствительность методов. Кроме того, имеет место значительная инертность в развитии иммунного ответа на антигены Н. pylori, что также необходимо учитывать в диагностических исследованиях.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В последнее время происходит большой прогресс в создании новых, все более чувствительных тестов, основанных на молекулярно-биологическом подходе. Можно прогнозировать, что подобные методы будут сначала дополнять, а затем теснить методы классического бактериологического анализа и другие диагностические тесты. Единого «золотого стандарта» для референс-диагностики Н. pylori-инфекции нет, и на основе современных знаний об этой инфекции можно утверждать, что такой метод невозможен. Различные клинические формы, а главное - эволюция гастрита как базового процесса, делают более информативными методы определения патогена в одних случаях и методы определения антител к нему - в других. Рекомендации различных международных соглашений по поводу диагностики Н. pylori-инфекции дают хорошую основу для стандартизации подходов и в то же время требуют клинического мышления и рациональных решений при различных патологических состояниях. Точная диагностика H. pylori является важным шагом в успешном лечении этой инфекции.
ЛИТЕРАТУРА
1. Blaser M., Atherton J. Helicobacter pylori persistence: biology and disease. J. Clin. Invest. 2004; 113: 321-333. doi.org/10.1172/JCI20925
2. Bernardini G, Braconi D., Lusini P., Santucci A. Helicobacter pylori: immunoproteomics related to different pathologies. Expert Rev. Proteomics. 2007; 4 (5): 679-689. doi.org/10.1586/14789450.4.5.679
3. Correa P., Piazuelo M.B. Helicobacter pylori infection and gastric adenocarcinoma. US Gastroenterol. Hepatol. Rev. 2011; 7 (1): 59-64. PMID: 21857882
4. Martin M.E., Solnick J. V. The gastric microbial community, Helicobacter pylori colonization, and disease. Gut Microbes. 2014; 5: 345-350. doi.org/10.4161/gmic.28573
5. Fallone C.A., Chiba N., van Zanten S.V., et al. The Toronto consensus for the treatment of Helicobacter pylori infection in adults. Gastroenterology. 2016; 151: 51-69. doi.org/10.1053/j.gastro.2016.04.006
6. Naumann M., Sokolova O., Tegtmeyer N., Backert S. Helicobacter pylori: a paradigm pathogen for sub-verting host cell signal transmission. Trends in Microbiology. 2017; 25 (4). doi.org/10.1016/j.tim.2016.12.004
7. Malfertheiner P., Megraud F., Rokkas T, et al. Management of Helicobacter pylori infection - the Maas-tricht VI/Florence Consensus Report. Gut. 2022. doi.org/10.1136/gutjnl-2022-327745
8. Hooi J.K.Y., Lai W. Y., Khoon Ng W., et al. Global prevalence of Helicobacter pylori Infection: systematic review and meta-analysis. J. Gastroenterology. 2017; 153: 420-429. doi.org/10.1053/j.gastro.2017.04.022
9. Zamani M., Ebrahimtabar F., Zamani V., et al. Systematic review with meta-analysis: the worldwide prevalence of Helicobacter pylori infection. Aliment. Pharmacol. Ther. 2018; 47: 868-876. doi.org/10.1111/apt.14561
10. Mitchell H., Megraud F. Epidemiology and diagnosis of Helicobacter pylori infection. Helicobacter. 2002; 7: 1-8. doi.org/10.1046/j.1523-5378.7.s1.10.x
11. Megraud F., Lehours P. Helicobacter pylori detection and antimicrobial susceptibility testing. Clin. Microbiol. Rev. 2007; 20 (2): 280-322. doi.org/10.1128/CMR.00033-06
12. El-Serag H.B., Kao JY., KanwalF., et al. Houston consensus conference on testing for Helicobacter pylori Infection in the United States. Clin. Gastroenterol. Hepatol. 2018; 16 (7): 992-1002. doi.org/10.1016/j.cgh.2018.03.013
13. Megraud F., Bruyndonckx R., Coenen S., et al. Helicobacter pylori resistance to antibiotics in Europe in 2018 and its relationship to antibiotic consumption in the community. Gut. 2021; 70: 1815-1822. doi.org/10.1136/gutjnl-2021-324032
14. Жебрун А.Б. Инфекция Helicobacter pylori. СПб.: Феникс, 2006; 380 с. [Zhebrun A.B. Infection of Helicobacter pylori. St. Petersburg: Phoenix, 2006; 380 p. (In Russ)].
15. Успенский Ю.П., Суворов А.Н., Барышникова Н.В. Инфекция Helicobacter pylori в клинической практике. СПб.: ИнформМед, 2011; 572 с. [Uspensky Yu.P., Suvorov A.N., Baryshnikova N.V. Infection of Helicobacter pylori in clinical practice. St. Petersburg: InformMed, 2011; 572 p. (In Russ)].
16. Pohl D., Keller P.M., Bordier V., Wagner K. Review of current diagnostic methods and advances in Helicobacter pylori diagnostics in the era of next generation sequencing. World J. Gastroenterol. 2019; 25 (32): 4629-4660 doi.org/10.3748/wjg.v25.i32.4629
17. Sabbagh P., Mohammadnia-Afrouzi M., Javanian M., et al. Diagnostic methods for Helicobacter pylori infection: ideals, options, and limitations. Eur. J. of Clin. Microbiol. & Infect. Dis. 2019; 38: 55-66. doi.org/10.1007/s10096-018-3414-4
Поступила в редакцию журнала 17.11.23 Принята к печати: 24.11.23
