Molecular genetic predictors of resistance to anti-Helicobacter pylori therapy

Full Text

АБП — антибактериальные препараты ДИ — доверительный интервал ИПН — ингибитор протонного насоса P-гп — Р-гликопротеин ОШ — отношение шансов ЭТ — эрадикационная терапия Helicobacter pylori (H. pylori) является одним из наиболее распространенных патогенов человека. В настоящее время более 50% популяции мира инфицировано H. pylori, при этом наиболее высокие показатели наблюдаются в развивающихся странах, варьируя от 63 до 94% [1, 2]. Данный грамотрицательный микроорганизм колонизирует слизистую оболочку желудка и является ведущим причинным фактором в развитии целого ряда заболеваний гастродуоденальной зоны, включая хронический гастрит, язвенную болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки, MALT-лимфому, а также аденокарциному желудка как кишечного, так и диффузного типа [1, 3, 4]. Более того, имеются доказательства ассоциации инфекции H. pylori с развитием ряда экстрагастродуоденальных заболеваний, представленных железодефицитной анемией неуточненной этиологии, идиопатической тромбоцитопенической пурпурой и дефицитом витамина В12 [4—6]. Согласно современным рекомендациям основным методом профилактики и лечения заболеваний, ассоциированных с H. pylori, является эрадикационная терапия (ЭТ), включающая назначение ингибитора протонного насоса (ИПН) в комбинации с несколькими антибактериальными препаратами (АБП) [4, 7]. В соответствии с положением Киотского консенсуса (2015 г.) H. pylori-инфицированные лица должны быть подвергнуты ЭТ в отсутствие противопоказаний к ее проведению [8]. Преимущества Э.Т. для популяции в целом представлены уменьшением числа инфицированных лиц, способных передавать инфекцию, и снижением затрат здравоохранения, связанных с диагностикой и лечением заболеваний, ассоциированных с H. pylori, и их осложнений [8, 9]. Действительно, значительный прогресс в диагностике и лечении инфекции H. pylori, достигнутый в экономически развитых странах, связанный с широкой интеграцией стратегии «test and treat» (проведение неинвазивной высокоточной диагностики инфекции с последующей эрадикацией микроорганизма), позволил существенно снизить уровень инфицированности H. pylori и ассоциированную с ней заболеваемость [3, 9—11]. Тем не менее к настоящему времени лечение инфекции H. pylori и ассоциированных с ней заболеваний остается крайне актуальной задачей клинической медицины. Во многом это определено тем, что до сих пор отсутствует оптимальная эмпирическая терапия инфекции H. pylori, позволяющая добиваться стабильно максимального успеха в элиминации рассматриваемого микроорганизма у всех больных [12, 13]. Кроме того, во всем мире наблюдается негативный тренд снижения эффективности классических схем ЭТ, коррелирующий с ростом резистентных к АБП штаммов бактерии в популяции [13, 14]. Так, согласно последним метаанализам эффективность классической трехкомпонентной схемы ЭТ в настоящий момент находится на уровне около 69—77%, что можно охарактеризовать как крайне субоптимальный результат [15—17]. Во многом вариативность эффективности ЭТ объясняется гетерогенными молекулярно-генетическими механизмами, лежащими в основе развития резистентности микроорганизма к АБП, а также влияющими на желудочную кислотопродукцию и фармакокинетику препаратов [18, 19]. В настоящем обзоре систематизированы и рассмотрены основные молекулярно-генетические предикторы резистентности к ЭТ инфекции H. pylori. Антибиотикорезистентность микроорганизма. С учетом того что АБП являются основными компонентами схем ЭТ инфекции H. pylori, эффективность данных препаратов, а, следовательно и протоколов ЭТ, напрямую зависят от чувствительности микроорганизма к ним. Согласно материалам консенсуса Маастрихт V (2015 г.) выбор схемы ЭТ основывается на сведениях о распространенности резистентных штаммов H. pylori к кларитромицину и метронидозолу (включая двойную устойчивость к этим препаратам) в конкретном регионе мира [4]. Резистентность к кларитромицину снижает эффективность трехкомпонентной и последовательной схем Э.Т. Резистентность к метронидазолу снижает эффективность последовательной схемы Э.Т. Двойная резистентность как кларитромицину, так и метронидазолу, снижает эффективность последовательной и гибридной схем, а также четырехкомпонентной схемы без препаратов висмута [20]. Структура резистентности H. pylori к АБП варьирует в различных географических регионах и странах, что объясняет невозможность применения единой унифицированной схемы лечения данной инфекции [21, 22]. Чувствительность H. pylori непрерывно изменяется вследствие широкого применения (подчас необоснованного) АБП для лечения других инфекционных заболеваний [23, 24]. В частности, частое назначение кларитромицина для лечения респираторных инфекций и метронидазола при лечении протозойных инвазий увеличило первичную резистентность H. pylori к этим препаратам в популяции многих стран [24, 25]. Согласно недавнему исследованию, проведенному в Южной Корее, использование макролидов в анамнезе почти в 2,5 раза повышает риск неэффективной ЭТ [26]. В нашем исследовании использование макролидов (за 12 мес до ЭТ) достоверно снижало эффективность ЭТ (отношение шансов — ОШ 0,21 при 95% доверительном интервале — ДИ от 0,06 до 0,69; p=0,0102) [27]. Согласно последнему систематическому обзору в общемировой популяции отмечаются следующие показатели резистентности H. pylori к основным АБП, применяемым в схемах ЭТ: кларитромицин (19,71%), метронидазол (47,22%), амоксициллин (14,67%), тетрациклин (11,7%), левофлоксацин (18,94%) [28]. При анализе публикаций по вопросу распространенности резистентности H. pylori в мире за последние несколько лет обращает внимание, что частота выявления штаммов, резистентных к кларитромициу, уже почти во всех регионах мира превышает 10%, а в Северной Америке, Азии и Европе преодолевает 20% порог, установленный маастрихтским консенсусом. В свою очередь резистентность к метронидазолу достигает >50% в странах Африки и Южной Америки и остается относительно низкой в ряде европейских стран (20—30%). Частота резистентности H. pylori к амоксициллину и тетрациклину в большинстве регионов мира остается на низком уровне (<5%), за исключением ряда стран африканского континента (табл. 1) [24, 28—32]. Таблица 1. Распространенность резистентности H. pylori к АБП в различных регионах мира (систематический обзор, 2015 г. [28]), % В основе механизмов формирования резистентности H. pylori к АБП преимущественно лежат точечные мутации, обусловливающие альтерацию механизмов действия антибиотиков. При этом спектр мутаций отличается крайней гетерогенностью, что определяется различными точками приложения (мишенями) АБП, используемых в схемах ЭТ (табл. 2) [33, 34]. Таблица 2. Молекулярно-генетические механизмы резистентности H. pylori к АБП Резистентность H. pylori к кларитромицину определяется точечными хромосомными мутациями в регионе, кодирующем пептидилтрансферазу (основную мишень макролидов) в V домене 23S рРНК [33, 35]. Наиболее часто встречающимися вариациями таких мутаций являются замена нуклеотидных последовательностей в позициях 2142 (A2142G и A2142С), 2143 (A2143G) [33, 36]. Вариация A2143G является самой частой и выявляется в 69,8% случаев резистентности к кларитромицину [37]. Замещение нуклеотидов в данных последовательностях приводит к снижению сродства макролидов к рибосомам бактериальной клетки, тем самым формируя резистентность [33]. Механизмы устойчивости H. pylori к метронидазолу опосредуется мутациями гена rdxA, кодирующего нечувствительную к кислороду нитроредуктазу, а также гена frxA, кодирующего флавиноксиредуктазу [33, 34, 38]. Инактивация последних ведет к снижению трансформации (восстановления) метронидазола в активные дериваты (NO2–), повреждающих ДНК бактерии [33, 35, 36]. Наиболее частыми миссенс-мутациями гена rdxA, ассоциированными с развитием резистентности к метронидазолу, являются D59N, T31E и R131K, а гена frxA — F72S, G73S, C193S [39]. Основной причиной резистентности H. pylori к амоксициллину служат мутации в гене pbp1A, который кодирует пенициллинсвязывающий белок 1A (PBP1), ответственный за катализацию терминальной стадии образования пептидогликана [33, 34, 40]. Вариации гена могут быть представлены миссенс-мутациями (T556S, N562Y, T593A, S414R, A369T, V374L, L423F), инсерционной мутацией (464+E) и нонсенс-мутацией (Y637*) [34, 40, 41]. Причиной резистентности H. pylori к тетрациклинам являются мутации в генах, кодирующих 16S рРНК (rrnA и rrnB) [33, 35, 42]. При этом наиболее частой мутацией считается замена нуклеотидного триплета AGA (926—928)→TTC, приводящая к снижению сродства антибиотика к рибосоме на 24—52% [42, 43]. Резистентность к АБП фторхинолонового ряда (левофлоксацин, моксифлоксацин) связана с изменениями нуклеотидных последовательностей в гене gyrA (в позициях 87, 88, 91), кодирующем субъединицу, А бактериальной ДНКгиразы [34, 36, 44]. Как правило, мутации представлены следующими вариациями гена: N87K, N87A, A88V, D91 (G, N, A, Y) [45, 46]. Роль мутаций гена gyrB в формировании резистентности к фторхинолонам является минимальной [33, 34]. Вирулентность микроорганизма.H. pylori обладает существенной генетической гетерогенностью, обусловливающей различную вирулентную активность микроорганизма. В свою очередь чувствительность H. pylori к АБП зависит от вирулентных свойств бактерии [18]. Цитотоксин СаgА. Цитотоксин СаgА (от «цитотоксин-асоциированный ген А») является высокоиммуногенным белком молекулярной массой 120—145 кДа [47, 48]. Ген СаgА имеется у 50—70% штаммов H. pylori и служит маркером так называемого островка патогенности [48]. Систематический обзор, выполненный в 2015 г. и анализирующий 15 исследований, продемонстрировал, что эффективность ЭТ достоверно выше у лиц, инфицированных CagA-положительными штаммами микроорганизма (83% против 69%; р<0,01) [18]. Такая вариабельность чувствительности микроорганизма может быть опосредована более выраженным действием АБП на активно делящиеся клетки микроорганизмов, что характерно для CagA-положительных штаммов бактерии [49]. Кроме того, активный воспалительный процесс в слизистой оболочке, вызванный данным цитотоксином, может привести к увеличению локального кровотока, а, следовательно, усилить распространение АБП [49, 50]. Вакуолизирующий цитотоксин VасА представляет собой высокоиммуногенный белок молекулярной массой 95 кДа [48, 51]. Этот фактор вирулентности индуцирует вакуолизацию и апоптоз эпителиоцитов слизистой оболочки желудка [51, 52]. Все штаммы H. pylori экспрессируют ген VасА, однако вакуолизирующая активность белка варьирует из-за гетерогенности гена. Его аллельные варианты различаются в сигнальном регионе (s1 или s2) и срединном регионе (m1 или m2) [51]. Согласно экспериментальным работам штаммы VасА s1m1 являются наиболее цитотоксическими, индуцирующими вакуолизацию клеток и обладающими высоким потенциалом к делению [49, 53]. Недавний систематический обзор продемонстрировал, что эффективность ЭТ достоверно выше при наличии VасА аллеля s1 по сравнению с s2, тогда как достоверных различий между аллельными вариантами m1 и m2 не получено (см. рисунок) [18]. Примечательно, что наличие VасА аллеля s1 коррелирует с положительным CagA-статусом (r=0,87) [54]. Влияние вариаций факторов вирулентности H. pylori на эффективность ЭТ [18]. Генетические особенности макроорганизма. Существует несколько генетических детерминант макроорганизма, снижающих эффективность ЭТ (полиморфизмы генов CYP2C19, MDR1, IL1β) [18, 19]. Данные факторы оказывают опосредованное влияние на желудочную кислотопродукцию и активность ИПН [55]. Как известно, активность различных антибиотиков in vitro значительно уменьшается или полностью нивелируется в условиях in vivo при очень низком рН желудочного сока [56, 57]. В свою очередь H. pylori, как правило, находится в нерепликативном состоянии при низком рН в желудке (3—6) [58]. С повышением рН в желудке бактерия переходит в репликативное состояние и становится чувствительной для амоксициллина и кларитромицина [58, 59]. Роль ИПН в схемах ЭТ подтверждается результатами нескольких метаанализов, демонстрирующих повышение эффективности эрадикации при удвоении дозы ИПН в схеме трехкомпонентной терапии [60, 61]. Именно перечисленные факты объясняют крайнюю необходимость включения ИПН в схемы ЭТ. Полиморфизм гена CYP2С19. С учетом значения ИПН в схемах ЭТ принципиальными являются фенотипические различия в метаболизме данного класса препаратов. Основным путем метаболизма ИПН является ферментная система цитохрома Р450 в печени с участием 2 ее изоформ — CYP2C19 (преимущественно) и CYP3A4 [62, 63]. Скорость метаболизма, а соответственно и эффективность ИПН в первую очередь определяется полиморфизмом гена, кодирующего изоформу CYP2С19 [62, 64]. В зависимости от типов мутаций CYP2С19 популяцию можно разделить на 4 фенотипические группы: «быстрые», «промежуточные», «медленные» и «ультрабыстрые» метаболизаторы (табл. 3) [64, 65]. У пациентов с фенотипом «быстрых» и «ультрабыстрых» метаболизаторов осуществляется ускоренный метаболизм ИПН, а, следовательно, антисекреторный эффект от приема ИПН у них имеет меньшую выраженность, чем у пациентов с фенотипами «промежуточных» и «медленных» метаболизаторов [64, 66, 67]. Таблица 3. Фенотипические варианты метаболизма ИПН и их клиническое значение В контексте ЭТ разница в антисекреторном эффекте может определить более низкий уровень эрадикации H. pylori у «быстрых» и «ультрабыстрых» метаболизаторов [65, 68, 69]. В метаанализе, включавшем 17 исследований, продемонстрирована более высокая эффективность ЭТ у пациентов с фенотипами «медленных» (88,9%) и «промежуточных» (82,7%) метаболизаторов по сравнению с «быстрыми» (70,9%) [69]. В этой связи актуально применение ИПН, отличающихся минимальной зависимостью от фенотипически детерминированных вариантов печеночного метаболизма — рабепразола и эзомепразола [19, 68]. Рабепразол преимущественно метаболизируется неферментативным путем, за счет чего менее зависим от полиморфизма гена СYР2С19 [19, 68, 70]. Эзомепразол является S-энантиомером омепразола, и это свойство в рамках феномена стереоселективности обусловливает его более медленную биотрансформацию системой цитохрома Р450 в отличие от рацемата (омепразола) [62, 68, 71]. Согласно консенсусу Маастрихт V (2015 г.) использование рабепразола и эзомепразола в схемах ЭТ предпочтительно в странах Европы и Северной Америки в силу того, что в этих популяциях отмечается высокая распространенность фенотипа «быстрых метаболизаторов» ИПН [4]. Эта позиция также касается и нашей страны, где распространенность фенотипа «быстрых метаболизаторов» составляет 32,65%, а «ультрабыстрых» — 39,75% [72]. Полиморфизм гена MDR1. Как известно, на абсорбцию многих пероральных лекарственных препаратов может влиять полиспецифичный АТФ-зависимый экскреторный транспортер — Р-гликопротеин (P-гп) [73, 74]. Последний осуществляет экскрецию ксенобиотиков из цитозоля через плазматическую мембрану в межклеточное пространство [73]. ИПН являются субстратом P-гп, ввиду чего активность последнего может влиять на эффективность антисекреторной терапии, а следовательно успешность ЭТ [75]. Экспрессия и функциональная активность P-гп определяются полиморфизмом гена MDR1 (ABCB1), который кодирует данный белок [74, 76]. Наиболее изученной вариацией данного гена является однонуклеотидный полиморфизм в позиции 3435 экзона 26 [76, 77]. В работе на европейской популяции пациентов генотип MDR1 3435 T/T ассоциирован с более высоким уровнем эрадикации H. pylori, чем генотип C/C [78]. Тем не менее сразу в нескольких исследованиях, проведенных в Азии, получены противоположные результаты, демонстрирующие, что генотип MDR1 3435 T/T характеризовался более низкой частотой эрадикации H. pylori по сравнению с генотипами C/T и C/C [79—82]. Аналогично в метаанализе, выполненном в 2017 г. и включавшем 7 исследований, показано, что генотип MDR1 3435 T/T является предиктором низкой эффективности ЭТ в азиатской популяции (ОШ 0,411 при 95% ДИ от 0,280 до 0,602; р = 0,0001) [81]. По всей видимости гетерогенность полученных результатов может быть обусловлена различным влиянием полиморфизма гена MDR1 на фармакокинетику лекарственных средств у представителей европеоидной и монголоидной рас. IL-1β. Цитокин IL-1β — один из самых сильных эндогенных ингибиторов желудочной кислотной продукции [83]. Антисекреторная активность IL-1β реализуется как напрямую через воздействие непосредственно на париетальные клетки, так и опосредованно через активацию рецепторов, расположенных в паравентрикулярном ядре гипоталамуса [83, 84]. В одном из исследований показано, что антисекреторный эффект IL-1β в 100 раз мощнее, чем у омепразола, и в 6000 раз, чем у циметидина [85]. Полиморфизмы гена IL-1β могут детерминировать различный антисекреторный эффект данного цитокина. В настоящее время наиболее изучен биаллельный полиморфизм IL-1β в позиции 511, который представляется заменой цитозина на тимин (С→T). Доказано, что полиморфные варианты гена IL-1β являются высокопродуцирующими IL-1β [86]. У лиц гомо- (Т/Т) или гетеро- (С/Т) зиготных по высокопродуцирующему аллелю IL-1β продуцируется в 4 и 2 раза соответственно больше этого цитокина, чем у лиц, гомозиготных по немутантному аллелю (С/C) этого гена [87]. Исследования отечественных и зарубежных авторов констатируют, что полиморфизм гена IL-1β-511 существенно влияет на эффективность ЭТ: при замене аминокислоты на тимин процент эрадикации выше [88—90]. Согласно систематическому обзору эффективность ЭТ при генотипе IL-1β-511 С/C составляет 77,4% (при 95% ДИ от 71,9 до 92,3), что значительно ниже, чем при генотипах C/T и T/T (87,2% при 95% ДИ от 84,5 до 89,5; p=0,0002) [89]. Таким образом, генотип IL-1β-511 С/C является предиктором резистентности к ЭТ с ОШ 1,98 (при 95% ДИ от 1,38 до 2,84) [89]. Перспективы индивидуализации ЭТ. Безусловно на современном этапе становления персонифицированной медицины у рядового врача отсутствуют возможности по идентификации индивидуальных генетических детерминант — предикторов резистентности к ЭТ у каждого больного. Тем не менее с учетом значительной доказательной базы для достижения стабильно высоких показателей эффективности лечения требуется индивидуализация схемы ЭТ с учетом как минимум определения резистентности микроорганизма к основным АБП и генотипа CYP2C19 [91]. Такая тактика позволит выделять группы пациентов высокого риска неэффективности ЭТ и персонифицировать лечение [18, 19]. Разработано много методик определения чувствительности микроорганизма к АБП, однако из-за методологической сложности, дороговизны и недоступности в ряде стран мира широкое их внедрение в клиническую практику не состоялось [32, 92]. Наиболее перспективной видится тест-система, которая одновременно анализирует чувствительность бактерии к кларитромицину (оценивая наличие мутаций A2142G и A2143G) и позволяет определить генотип CYP2C19. В качестве биологического образца для анализа используется желудочный сок, собранный аспиратором во время эзофагогастродуоденоскопии [93]. Метаанализ 12 работ продемонстрировал, что индивидуальный подбор препаратов на основании результатов тестирования резистентности H. pylori эффективнее, чем эмпирическое назначение 7—10-дневных курсов классической трехкомпонентной терапии (ОШ 1,16 при 95% ДИ от 1,10 до 1,23) [94]. Аналогично согласно недавнему метаанализу, выполненному в 2016 г. и объединившему результаты 13 исследований, индивидуализация ЭТ в зависимости от антибиотикорезистентности эффективнее эмпирической терапии в рамках терапии первого ряда (ОШ 1,18 при 95% ДИ от 1,14 до 1,22) [95]. Заключение Лечение инфекции H. pylori и ассоциированных с ней заболеваний остается крайне актуальной задачей клинической медицины. В настоящее время в клинической практике отсутствует оптимальная эмпирическая терапия инфекции H. pylori и отмечается прогрессивное снижение эффективности классических схем Э.Т. Во многом вариативность эффективности ЭТ у конкретного пациента объясняется гетерогенными молекулярно-генетическими механизмами, лежащими в основе развития резистентности микроорганизма к компонентам схем лечения. В основе механизмов формирования резистентности H. pylori к АБП преимущественно лежат точечные мутации в определенных генах, обусловливающие альтерацию механизмов действия препаратов. Предикторами резистентности к ЭТ также являются отрицательный статус микроорганизма по CagA и наличие VacA аллеля s2. Существует ряд генетических детерминант макроорганизма, снижающих эффективность ЭТ, изменяя фармакокинетику ИПН: генотип CYP2C19 (*1/*1, *1/*17, *17/*17) и MDR1 3435 T/T (для азиатской популяции). Кроме того, полиморфизм IL-1β-511 С/C, влияющий на кислотопродукцию в желудке, является предиктором неэффективности ЭТ. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

About the authors

I V Maev

D N Andreev

References

Supplementary files