Institut für Medizinische Mikrobiologie und Hygiene

Pathogenitätsfaktoren von Helicobacter pylori

Aufgrund der aggressiven Magensäure ist die Magenschleimhaut nur von Bakterien zu erreichen, die für diese unwirtliche Umgebung hochspezialisiert sind. H. pylori hat die Fähigkeit, im Magen zu überleben und eine chronische Infektion der Magenschleimhaut hervorzurufen. Dafür stehen ihm eine Vielzahl von „Werkzeugen“ zur Verfügung, die ihm die Spezialsierung ermöglichen und mit denen er seinen Wirt, den Menschen, krankmachen kann. Diese Werkzeuge werden als Pathogenitätsfaktoren bezeichnet und im Folgenden erklärt.

Flagellen:

H. pylori besitzt sogenannte Flagellen, die dem Keim eine hohe Beweglichkeit verleihen. Dadurch kann er sich auch im Magenschleim fortbewegen, die oberflächlichen Magenzellen erreichen und sich dort festsetzen.

Adhärenz:

Um sich an die Magenzellen anzuheften, bildet H. pylori sog. Adhäsine aus. Dabei handelt es sich um spezielle Strukturen, mit denen sich der Erreger an den Zellen wie mit einem Anker festhalten kann.

Urease:

Eine der charakteristischsten Eigenschaften von H. pylori ist die Bildung und Freisetzung von Urease, einem Enzym, das den im Magen vorkommenden Harnstoff in Kohlendioxid und Ammoniak umsetzen kann. Der entstandene Ammoniak kann die Magensäure neutralisieren und damit H. pylori schützen.

Vakuolisierendes Zytotoxin:

H. pylori gibt ein Zellgift ab, welches die Magenzellen zerstört. Da sich in den geschädigten Zellen bläschenartige Strukturen ausbilden, wurde das Zellgift Vakuolisierendes Zytotoxin oder VacA benannt.
Das VacA wird nach Kontakt zur Magensäure aktiv und entfaltet dann seine schädigende Wirkung auf die Magenzellen. Neben der Zellzerstörung beeinträchtigt VacA auch die Heilung und Regeneration der Magenschleimhaut.

Lipopolysaccharid (LPS):

Auf seiner Oberfläche trägt H. pylori Moleküle, die aus Fettsäuren und aus Zuckern bestehen. Diese Moleküle werden als Lipopolysaccharid der äußeren Membran (LPS) bezeichnet. Das LPS von H. pylori enthält Zuckerbausteine, welche dem Blutgruppensystem des Menschen ähneln. Dabei könnte es sich um eine Strategie des Keimes handeln, das menschliche Immunsystem zu täuschen und somit ein Langzeitüberleben im Magen zu ermöglichen

H. pylori-assoziierte Erkrankungen

Aufgrund seiner Pathogenitätsfaktoren ist H. pylori in der Lage, die Magenschleimhaut zu besiedeln, was in der Regel eine Immunantwort und die typischen Zeichen einer Entzündungsreaktion hervoruft. Viele Patienten mit nachgewiesener H. pylori-Infektion zeigen jedoch, wenn überhaupt, nur eine dezente klinische Symptomatik.

Eine H. pylori-Infektion beginnt mit einer akuten Magenschleimhautentzündung (Gastritis). Nach einigen Wochen geht diese aktive Entzündung in eine chronische über. Diese chronische Infektion kann über lange Zeit fortbestehen und zu einer chronisch-atrophischen Gastritis führen, bei welcher die Schleim-, die Säure- und die Pepsin - produzierenden Zellen des Magens zugrundegehen.

In ca. 20% der Fälle kann es auf dem Boden einer Gastritis zur Ausbildung von Geschwüren kommen, welche außer dem Magen (Ulcus ventriculi) auch den Zwölffingerdarm (Ulcus duodeni) betreffen können. Sehr selten kann eine anhaltende H. pylori-Infektion nach Jahren zur Ausbildung eines Magencarcinoms (weniger als 1% der Fälle) oder eines sehr selten sogenannten MALT (mucosa-associated lymphoid tissue)-Lymphoms führen.

Nicht - invasive Diagnostik

Atemtest (Urea-Breath-Test)

Der Patient nimmt 13C- markiertem Harnstoff in einem zitronensäurehaltigen Getränk zu sich. H. pylori verfügt über ein Enzym, die sog. Urease, welche Harnstoff zu Ammoniak und Kohlendioxid umsetzt. Das Kohlendioxid enthält die 13C-markierten Kohlenstoffatome des eingenommenen Harnstoffs. Die 13C -Konzentration der Ausatmungsluft kann in einem Massenspektrometer gemessen werden. Dies erlaubt wiederum Rückschlüsse auf die Menge des umgesetzten Harnstoffs und somit auf die Hp-bedingte Ureaseaktivität im Magen. Die gleichzeitige Einnahme von säurehemmenden Medikamenten (Protonenpumpeninhibitoren) kann falsch negative Ergebnisse begünstigen. Vor der Durchführung des Tests sollte aus den gleichen Gründen auch auf den Konsum von Kaffee verzichtet werden.

Stuhluntersuchung

Der Patient gibt eine Stuhlprobe ab, in der mit einem speziellen Verfahren H. pylori-Bestandteile (Hp-Antigene) nachgewiesen werden können. Der Test kann neben der Diagnostik einer H. pylori-Infektion auch für die Überprüfung der Wirksamkeit einer antibiotischen Therapie (Eradikationstherapie) herangezogen werden. In einer Übersichtsarbeit (Metaanalyse von 25 Studien) von Gisbert und Pajares (2001) wurden die Sensitivität, die Spezifität, der negative Voraussagewert und der positive Vorausagewert des Verfahrens für Erstuntersuchungen mit 92%, 92%, 92% und 90% bestimmt. Wurden die Testverfahren zur Kontrolle nach Behandlung der Hp-Infektion eingesetzt, reduzierten sich die genannten Qualitätsmerkmale auf 88%, 92%, 75% und 94%.

Serologie (mit Blutentnahme)

Die Serologie ist eine sehr oft verwendete Technik zum Nachweis einer Infektion mit H. pylori. Dabei wird dem Patienten Blut entnommen (ca. 8-10 Milliliter), welches mit speziellen Testverfahren (ELISA und Immunblot) auf Antikörper gegen H. pylori untersucht wird. Die Untersuchung der Antikörperantwort auf H.pylori ist indiziert bei ausgeprägter Atrophie der Magenschleimhaut sowie bei Magenblutung und unter Therapie mit Protonenpumpeninhibitoren. Sind Antikörper nachweisbar, deutet dies auf einen Kontakt mit dem Erreger hin. Je nach der Konstellation des Befunds können Rückschlüsse auf eine aktuell bestehende oder eine durchgemachte Infektion gezogen werden. Da die Antikörper nach einer erfolgreichen antimikrobiellen Behandlung noch über Monate nachweisbar sind, eignet sich die serologische Untersuchung nicht zur unmittelbaren Kontrolle des Therapieerfolgs.

Invasive Diagnostik

Die zweifellos zuverlässigste Methode zum Nachweis einer Helicobacter-pylori-Infektion ist die Magenspiegelung (Gastroskopie) mit der Entnahme kleiner Gewebeproben (Biopsie) durch den Gastroenterologen. Sie erlaubt eine Sichtkontrolle des Magens und des Zwölffingerdarms; entzündliche Veränderungen (Gastritis), Geschwüre (Ulzera), Narben und bösartige Gewebeneubildungen sind so direkt sichtbar.

Vom Arzt während einer Gastroskopie entnommene Gewebeproben können (histopathologisch) auf Gewebsveränderungen untersucht werden, die eine Entzündung, eine Rückbildung (Atrophie) der Magenschleimhaut oder bösartige Veränderungen anzeigen. Weiterhin können Bakterien (u.a. H.pylori) mikroskopisch nachgewiesen werden. Der Gastroenterologe kann auch selbst mit einem Schnelltest (Helicobacter Urease Test=HUT) H. pylori direkt in der Biopsie nachweisen.

Im mikrobiologischen Labor wird H. pylori aus dem Magengewebe angezüchtet und seine Empfindlichkeit gegen die in der Behandlung gebräuchlichen Antibiotika bestimmt. Dies ermöglicht eine gezielte Therapie gegen den Erreger unter Einsatz sicher wirksamer Antibiotika. Der bakteriologisch-kulturelle Nachweis des Erregers gilt als „Goldstandard“, d. h. als die zuverlässigste, wenn auch nicht empfindlichste diagnostische Methode.

Kontrolle des Therapieerfolges

Nach Durchführung einer Eradikationstherapie sollte der Therapieerfolg kontrolliert werden mit:

• Atemtest oder Stuhltest
• Endoskopie und Probeentnahme (falls indiziert)

• Beratung zu Fragen der mikrobiologischen Diagnostik und Therapie für einsendende Ärzt*innen
• Anzucht von Helicobacter pylori aus klinischem Material und Empfindlichkeitstestung (Amoxicillin, Tetracylin, Levofloxacin, Clarithromycin, Metronidazol, Rifampicin)
• Durchführung von molekularen Verfahren zum Nachweis von H.pylori incl. resistenzvermittelnder Mutationen aus Magenbiopsien (Clarithromycin)
• Identifizierung anderer Helicobacter spp. durch PCR und Sequenzierung
• Initiierung von und Mitarbeit bei Surveillanceprojekten  zur Bewertung der Resistenzentwicklung