ANTECEDENTES. Aspectos Generales de H. pylori

Transcripción

1 ANTECEDENTES Aspectos Generales de H. pylori Antecedentes Históricos Desde 1892 el italiano Giulio Bizzozero ya había observado, en el ambiente ácido de estómagos de perros, bacterias en forma de espiral (Atherton y Blaser, 2004). Más adelante científicos alemanes como Warely Jaworki y Walter Krienitz también encontraron bacterias espirales pero ya en el epitelio del estómago de humanos, pero como estas bacterias no pudieron ser cultivadas, este descubrimiento quedó en el olvido en aquel momento (Atherton y Blaser, 2004). Esta bacteria fue redescubierta en 1981 por el patólogo australiano Robin Warren junto a Barry Marshall, quienes aislaron este microorganismo de la mucosa de estómagos humanos llamándola inicialmente Campylobacter pyloridis, siendo también los primeros que consiguieron cultivarla en 1982 en Agar Chocolate (González y col., 2004). En el trabajo original, Warren y Marshall afirmaron que muchas de las úlceras estomacales y gastritis son causadas por esta bacteria, y no solamente por estrés o comida irritantes, como se sostenía hasta entonces (González y col., 2004). A partir de aquí la bacteria fue objeto de numerosos estudios y al ser secuenciado su genoma, se vio que realmente no pertenecía al género Campylobacter y se le nombró Helicobacter pylori nombre con el cual se conoce actualmente (Camorlinga-Ponce y col., 2004). Características Microbiológicas Helicobacter pylori, es una bacteria Gram negativa, que mide de 3 a 5 µm de largo y 0.5 µm de diámetro, posee de 4 a 6 flagelos y es microaerofílica, es decir, requiere oxígeno pero a más bajas concentraciones de las encontradas en la atmósfera, además es oxidasa y catalasa positiva. La morfología colonial 3

2 se ha descrito como colonias pequeñas, grises, que generan hemólisis en agar sangre (Atherton y Blaser, 2004). Una de las características más importantes de la bacteria, es la utilización de la ureasa, enzima que contrarresta los efectos ácidos del estómago, su mecanismo empieza cuando los protones del ambiente ácido del estómago (Figura 1) bajan el ph que es señal para que inicie la activación de la ureasa, la cual desdoblará la urea en amoniaco principalmente, permitiéndole rodearse de un ph aproximadamente de 6, protegiéndola así del ambiente ácido del estómago (ph de 1.5) (Scott y col., 2007). Su forma en espiral le permite penetrar fácilmente la mucosa gástrica donde empieza su colonización ayudado de adhesinas que le permiten adherirse al epitelio estomacal (Atherton y Blaser, 2004). Vías de Transmisión Se estima que más del 50% de la población mundial está infectada con H. pylori, presentándose una mayor prevalencia en países en vías de desarrollo que en países industrializados, por lo que es asociada con el nivel sociocultural y económico bajos (Achtman y col., 2005). En un estudio realizado en nuestro país, en el área metropolitana de la ciudad de México, se encontró que el 20% de niños de 1 año de edad, ya presentaban anticuerpos contra H. pylori; también se detectó que esta cifra podía aumentar hasta un 50% en niños de años, siendo la mayoría de las cepas productoras de la proteína CagA (Castillo-Rojas y col., 2004). La bacteria y/o sus proteínas han sido detectadas, en heces fecales, saliva y placa dental de pacientes infectados con H. pylori, por lo que la transmisión persona-persona es la ruta más probable, ya sea por contaminación fecal-oral, que es la vía más común, por agua y alimentos contaminados con heces 4

3 Figura 1. Mecanismo de la aclimatación ácida de H. pylori. Utiliza la ureasa para desdoblar la urea formando finalmente agua, dióxido de carbono y amoniaco para mantener un microambiente a un ph 6. Fuente: Fochesatto y col.,

4 fecales, causada por las condiciones antihigiénicas, de hacinamiento, aunado a vectores de transmisión como la mosca común después de haber estado en contacto con la materia fecal, o la vía gastro-oral (López, 2007). Enfermedades gástricas asociadas a H. pylori Las enfermedades que provoca H. pylori, pueden ir desde una simple gastritis, hasta asociarse al desarrollo de cáncer como el linfoma tipo MALT y el gástrico. A continuación se mencionan brevemente este tipo de enfermedades: Gastritis Crónica Las toxinas y enzimas, producidas por H. pylori, desencadenan reacciones fuertes de inflamación que incluyen la infiltración de la mucosa por neutrófilos y macrófagos, aumentando así la respuesta inflamatoria de las células gástricas. Aunado a lo anterior, existe una mayor alcalinidad alrededor de la bacteria por la secreción local de amoniaco que, puede ser interpretada por el organismo como un falso mensaje de la falta de secreción, dando lugar a una mayor secreción de ácidos gástricos con el subsecuente decremento en la capacidad de resistencia de la capa mucoide (Kusters y col., 2006). Esta situación que puede prolongarse años, inclusive décadas, dañan seriamente el tejido epitelial gástrico. Úlcera Péptica La gastritis aguda, puede conducir a una úlcera, causando una ruptura en la mucosa gástrica o duodeno que se origina cuando las defensas de la mucosa normal están deterioradas o son superados por factores luminales agresivos, como el ácido y la pepsina (Logan y Walker, 2001). 6

5 Linfoma MALT (Tejido Linfoide Asociado a las Mucosas) Se define como la proliferación neoplásica monoclonal de linfocitos B que se inicia generalmente en los ganglios linfáticos. La estimulación por mucho tiempo del sistema inmune puede causar linfoma, cuando las células B se multiplican rápidamente durante muchos años (como en las infecciones crónicas de H. pylori), se producen mutaciones que podrían llevar a desarrollar cáncer, infiltrando las glándulas gástricas, con típicas lesiones linfoepiteliales. Este padecimiento, según estudios estadísticos, está relacionado en un 100% con la presencia de H. pylori (Ferreyra y Teramoto, 2002). Cáncer Gástrico Las lesiones inflamatorias crónicas, causadas por las cepas de H. pylori que codifican para los factores de virulencia, como las citotoxinas CagA, que potencializa la virulencia de la bacteria y VacA, que provoca la vacuolización citotóxicas de las células epiteliales (Salama y col., 2007), producen lesiones en las células gástricas, que son inicialmente agudas y más tarde crónicas, que evolucionan hacia la atrofia del tejido. La acción conjunta de estas dos citotoxinas conlleva a una mayor probabilidad de desarrollar una neoplasia gástrica (Marcano, 2006). Factores de Virulencia de H. pylori La diversidad alélica extensiva y la variabilidad genética son el sello distintivo de esta especie, que resultan de la combinación de una alta tasa de mutaciones y el intercambio frecuente de material genético durante las infecciones en las células gástricas con múltiples cepas de H. pylori (Kennemman y col., 2011). El desarrollo de las diferentes patologías antes mencionadas, dependen en gran medida de la predisposición genética y la respuesta inmune del hospedero 7

6 así como de la participación de los factores de virulencia de H. pylori como se muestran en la figura 2. Hay factores que comparten todas las cepas de H. pylori como la ureasa, de la que dependerá la neutralización del ácido gástrico (Figura 1), permitiendo que H. pylori colonice y forme su nicho, pero al producir amonio perjudica seriamente las células epiteliales gástricas. La enzima es usada para la identificación taxonómica, así como para el diagnóstico y seguimiento postratamiento de la infección (Scott y col., 2007). Por otro lado, las adhesinas son esenciales para el proceso de colonización y posteriormente el desarrollo de las diferentes enfermedades gástricas. Dentro de los más importantes se encuentran las que codifica el gen baba y los flagelos que se encuentran recubiertos de una membrana especial, que aparte de protegerlos, les confiere la capacidad de adherirse a las células gástricas (Baldwin y col., 2007). Los lipopolisacáridos se encuentran en la envoltura de las bacterias Gram negativas desencadenando la respuesta inmune del hospedero, induciendo inflamación en tejidos gástricos infectados (Olivares y Gisbert, 2006). Así mismo, la respuesta que induce H. pylori en el hospedero, juega un papel importante en la patogénesis de la infección. Las principales citocinas que actúan en la respuesta a la bacteria, son en su mayoría proinflamatorias, como: la IL-1β, IL-18, IL-6, IL12, TNF-α, entre otras, pero la más importante es la IL-8 que es un potente quimioatrayente de leucocitos principalmente macrófagos y neutrófilos, que al acudir al sitio de la inflamación, vierten su contenido rico en radicales libres, dañando aún más el tejido de las células gástricas, sin lograr eliminar a la bacteria (Borenshtein y col., 2008). 8

7 Figura 2. Principales componentes de H. pylori y su actividad biológica. Fuente: (Fecha de acceso: 9 de mayo del 2011). 9

8 Citotoxinas: CagA y VacA Las cepas de H. pylori que producen las citotoxinas CagA y VacA, están asociadas a un mayor riesgo de generar formas de cáncer gástrico, entre ellas el linfoma asociado a la mucosa tipo MALT así como adenocarcinoma gástrico (Chen y col., 2006) (Figura 3). CagA, se encuentra dentro de una zona del genoma de la bacteria llamada isla de patogenicidad cag PAI y se le asocia con la potencialización de la virulencia de la bacteria. Esta citotoxina penetra en las células epiteliales gástricas por medio del sistema de secreción tipo IV (Oldani y col., 2009), desencadenando señales rio abajo, promoviendo la producción principalmente de inerleucina 8 (proinflamatoria). El gen caga, ha sido asociado a cáncer gástrico, proponiéndose su expresión, como un marcador de virulencia de H. pylori (Montecucco y Rappuoli, 2001). También produce alteraciones morfológicas celulares, estado crónico de inflamación, que finalmente puede llegar a desarrollo de cáncer gástrico. La citotoxina VacA de H. pylori, es endocitada por las células epiteliales, donde interfiere con el tráfico vesicular induciendo la formación de vacuolas citotóxicas. También causa apoptosis en las células gástricas (Aviles-Jimenez y col., 2004). Métodos de Detección de H. pylori El cultivo de la biopsia gástrica de H. pylori, provee una alta especificidad, sin embargo su sensibilidad es variable y su crecimiento es lento ya que tardan en aparecer las primeras colonias entre 3 y 7 días (Gurrola-Castillo, 2010). Los cultivos pueden ser realizado tanto en medios líquidos (caldo Brucella, Infusión cerebro, corazón) como sólidos (Agar Mueller-Hinton adicionado con sangre), 10

9 H. pylori Lumen gástrico Gradiente de ph Ureasa HPNAP Pedestal VacA Capa de moco CagA IL-8 Células epiteliales ERO Neutrófilo o monocito Neutrófilo o monocito Vaso sanguíneo Figura 3. Mecanismos de acción de las citotoxinas CagA y VacA. Fuente: Montecucco y Rappuoli,

10 todos suplementados con suero fetal bovino o de caballo y antibióticos para hacerlos medios selectivos. Estos se cultivan en condiciones microaerofílicas, es decir a baja tensión de oxígeno, a temperatura ideal de 37 C (Ruiz-Bustos y col., 2001). El desarrollo en los medios de cultivo son de suma importancia para la identificación de la bacteria, tomándose en cuenta características tales como: aspecto de la colonia, pruebas bioquímicas y tinción Gram. Además solo por estos medios se pueden llevar a cabo los antibiogramas, indispensables para la elección del mejor tratamiento de la infección. Además del cultivo, se puede llevar a cabo el análisis histopatológico. Mediante este método, además de la detección de la bacteria en muestras de biopsias que son examinadas por diversas pruebas histopatológicas utilizando generalmente tinciones como Giemsa y Wright, se puede determinar el grado de deterioro en el tejido gastrointestinal (Konturek, 2003). Así mismo, puede llevarse a cabo la Prueba Rápida de Ureasa colocando sobre la biopsia obtenida por endoscopía, una solución amortiguadora (ph 6.8, urea y rojo de fenol). La ureasa producida por H. pylori desdobla la urea, produciendo finalmente moléculas de amoniaco, alcalinizando el medio, lo que se manifiesta por el cambio de color de naranja-amarillo a rosa en tan solo 15 a 30 minutos (Braden y col., 2000). Por otro lado, también se emplean las técnicas de ELISA y Western Blot, con las que se detectan anticuerpos contra H. pylori en suero o antígenos en heces fecales. Estos métodos son bastante sensibles e identifican con precisión, los anticuerpos inducidos por la infección. Dada la permanencia de anticuerpos después de recibir algún régimen de tratamiento, las pruebas serológicas no necesariamente indican la presencia de enfermedad activa por lo tanto el diagnóstico por ELISA podría arrojar resultados falsos positivos (Fochesatto y col., 2004). 12

11 En años recientes, la prueba de la ureasa en el aliento (UBT) ha cobrado particular importancia en el diagnóstico de H. pylori. Es otra técnica en la que el paciente ingiere una solución concentrada de urea marcada con C 13 o C 14 y se toma una muestra de aliento del paciente 30 minutos después de la ingesta. Si H. pylori está presente hidroliza la urea produciendo agua y dióxido de carbono marcado con los isotopos, que se difunde a la sangre fácilmente y llega a los pulmones para ser expulsado en el aliento. La muestra de aliento puede ser analizada en un espectrómetro de masas o espectrometría de infrarrojo para la detección del CO 2 marcado. Esta prueba es cómoda y simple de realizar, aunque aún el costo es elevado (Fochesatto y col., 2004). Reacción en Cadena de la Polimerasa La Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR) es una técnica molecular de diagnóstico, que proporciona alta especificidad y está dirigida a identificar genes específicos o fragmentos de restricción (Konturek, 2003). Es una metodología que puede ser considerada, dependiendo de la muestra a emplear, tanto invasiva (ejemplo, biopsia) como no invasiva (ejemplo, heces). La PCR se basa en 3 pasos generales: 1) desnaturalización, 2) hibridación y 3) extensión. La mezcla de reacción contiene el ADN, dos oligonucleótidos sintéticos que servirán como iniciadores, una ADN polimerasa termoestable y los cuatro desoxirribonucleótidos (datp, dgtp, dctp, dttp). Este procedimiento permite obtener una amplificación exponencial de la secuencia de interés por los 3 pasos antes mencionados como se muestra en la figura 4. La PCR es un proceso cíclico, en el cual cada uno de los pasos mencionados anteriormente se repite comúnmente 35 veces. La desnaturalización, permite la apertura de la doble cadena, luego el paso de hibridación, consiste en la unión de los oligonucleótidos, cebadores o iniciadores que se encuentran en la mezcla de reacción, los cuales deben ser 13

12 Figura 4. Prueba de la reacción en cadena de la polimerasa (PCR). (a) Desnaturalización; (b) Hibridación; (c) Elongación; (d) Extensión. Fuente: libro/c16b.htm (Fecha de acceso: 5 de Septiembre del 2011). 14

13 complementarios a la región de interés de la secuencia específica del ADN, a partir de donde la enzima termoestable, se pueda unir y comenzar en presencia de los 4 nucleótidos trifosfato con la tercera etapa que es la fase de extensión, donde se lleva a cabo el copiado del templado dando como resultado una nueva molécula del segmento de ADN de interés (Premoli y col., 2004). 15