Helicobacter pylori ist ein gramnegatives, mikroaerophiles Stäbchenbakterium, das den menschlichen Magen besiedeln kann. Der spiralig gekrümmte Keim bewegt sich mittels seiner lophotrich angeordneten Geißeln fort.J. Stein, M. Kist: (PDF) In: Infektiologie des Gastrointestinaltraktes 2006, S. 185–187. Der Organismus ist vollständig DNA-sequenziert.
Geschichte Vor der Entdeckung des Helicobacter pylori als Ursache von Geschwüren im Magen und Zwölffingerdarm (gastroduodenale Ulkuskrankheit) wurden „Übersäuerung des Magens“ sowie psychische Faktoren als Grund für die Krankheiten angenommen. Sie wurden mit Medikamenten behandelt, die Magensäure neutralisieren (Antazida) oder ihre Produktion blockieren (Magensäureblocker). Man nahm an, das saure Magenmilieu schließe eine Magenflora aus (vgl. hierzu die Voruntersuchungen und Erkenntnisse von Georg Ernst Konjetzny), obwohl bereits im Jahr 1905 von Walter Krienitz Bakterien im Magen beobachtet worden waren.W. Krienitz: Ueber das Auftreten von Spirochäten verschiedener Form im Mageninhalt bei Carcinoma ventriculi. In: Dtsch. Med. Wochenschr. Band 32, 1906, S. 872.
Barry Marshall und John Robin Warren aus Perth, Western Australia, entdeckten 1983 H. pylori, was aber von der medizinischen Forschung lange Zeit nicht ernst genommen wurde. Erst 1989 kam es zum Durchbruch und das Bakterium wurde weltweit als Ursache des Ulcus anerkannt. Im Dezember 2005 wurden Warren und Marshall für ihre Arbeiten über H. pylori je zur Hälfte mit dem Nobelpreis für Physiologie oder Medizin ausgezeichnet.
Ursprünglich wurde der Keim „Campylobacter pyloridis“ genannt (nach dem Pylorus). Später wurde er in „Campylobacter pylori“ umbenannt. Dieser Name passt besser zu den Namen anderer pathogener Keime im Magen-Darm-Trakt. 1989 erhielt er wegen seiner spiralig gekrümmten Form (Helix = Spirale) endgültig seinen heutigen Namen.
Weitere Helicobacter-Arten wurden seitdem auch in den Mägen anderer Säugetiere und von Vögeln entdeckt.
Häufigkeit und Verbreitung Mit einer Prävalenz von weltweit ca. 50 % ist die Helicobacter-pylori-Infektion eine der häufigsten chronischen bakteriellen Infektionen. Hierbei ist die Infektionsrate in Entwicklungsländern sehr viel höher als in den Industrienationen. In Deutschland sind insgesamt etwa 33 Millionen Menschen mit H. pylori infiziert, von denen ungefähr 10 bis 20 % ein peptisches Geschwür entwickeln.
Es wurde zeitweise behauptet, dass das Vorkommen des Bakteriums im Zusammenhang mit dem sozioökonomischen Status stehe. Jedoch haben Arbeiten aus der Schweiz und Deutschland diese Ansicht nicht stützen können. So sind etwa sieben Prozent der Jugendlichen in der Schweiz und Deutschland von H. pylori befallen, unabhängig vom Status. Nach bisherigen Untersuchungen sind etwa 50 Prozent der älteren Erwachsenen mit dem Bakterium kontaminiert, jedoch nicht jeder entwickelt eine gastroduodenale Ulkuskrankheit.
Eine Studie an 2.219 Kindern in Leipzig ergab die Feststellung, dass bei H. pylori-infizierten Vorschülern etwa 2/3 der Eltern infiziert waren – doppelt so hoch, wie es statistisch zu erwarten war. Etwa 40 % der Kinder gaben Bauchschmerzen an. Die infizierten Kinder waren im Durchschnitt 1,4 cm kleiner und 1,3 kg leichter als die nicht infizierten Kinder.Tilo Richter: Untersuchungen zur Epidemiologie und Klinik der Helicobacter-pylori-Infektion von Leipziger Einschülern und Familienangehörigen (eine populationsbezogene Studie). Dissertation. Medizinische Fakultät der Universität Leipzig, Leipzig 2002.
Für das weltweit verbreitete Bakterium konnten insgesamt 370 Stämme nachgewiesen werden, die in Details ihrer DNA-Sequenzen sehr große Unterschiede aufweisen. Bei einem Vergleich des Bakteriengenoms wurde festgestellt, dass es bevorzugt innerhalb von Familien weitergegeben wird. Das führt dazu, dass Bakterienstämme in unterschiedlichen geographischen Bevölkerungsgruppen genetisch unterscheidbar sind. Durch Vergleiche des Bakterienerbguts ist es Epidemiologen und Ethnologen möglich, die Ausbreitung der Bakterien und somit indirekt Wanderbewegungen der Menschheit seit mindestens 60.000 Jahren nachzuverfolgen.Magenbakterium. Menschen tragen seit 60.000 Jahren blinden Passagier im Bauch. Spiegel Online, 8. Februar 2007.
Erkrankung Infektionen mit H. pylori werden für eine Reihe von Magenerkrankungen verantwortlich gemacht, die mit einer verstärkten Sekretion von Magensäure einhergehen. Darunter fallen beispielsweise die Typ-B-Gastritis, etwa 75 Prozent der Magengeschwüre und ca. 90 bis 95 Prozent der Zwölffingerdarmgeschwüre. Die Untersuchung auf eine Infektion mit H. pylori ist daher heute ein wesentlicher Bestandteil der Diagnostik von Magenerkrankungen. Eine chronische Infektion mit H. pylori ist ein Risikofaktor für die Entstehung des Magenkarzinoms und des MALT-Lymphoms. Aus diesem Grund hat die WHO H. pylori 1994 in die Gruppe I der definierten Karzinogene eingeordnet. Darüber hinaus wurde H. pylori mit vielen anderen Erkrankungen in Zusammenhang gebracht, z. B. idiopathische chronische Urticaria, chronische Immunthrombozytopenie, ätiologisch unerklärliche Eisenmangelanämie, Morbus Parkinson. Eine Infektion mit dem Magenkeim H. pylori könnte auch das Risiko, an Alzheimer-Demenz zu erkranken, erhöhen: Bei Menschen über 50 Jahren kann das Risiko nach einer Infektion mit Symptomen um durchschnittlich elf Prozent erhöht sein, rund zehn Jahre nach der Infektion sogar um 24 Prozent.
Kolonisation mini|Helicobacter auf einer epithelialen Oberfläche (Silberfärbung) mini|Magenbioptisches Präparat in immunhistochemischer Färbung
Der Übertragungsweg von H. pylori ist bis heute ungeklärt. Es scheint sich auf fäkal-oralem Weg zu verbreiten, also Ausscheidung des Bakteriums über den Stuhl und Wiederaufnahme durch Wasser oder verschmutzte Nahrung. Epidemiologische Daten weisen außerdem auf die Möglichkeit eines oral-oralen oder gastro-oralen (Kontakt mit durch H. pylori infiziertem Magenschleim bei Erbrechen) Übertragungsmechanismus hin. Der Magen gilt nach derzeitigem Kenntnisstand als das Hauptreservoir für die Keime, was die letzteren Auffassungen stärkt.
Ferner wird auch eine mögliche Übertragung durch Schmeißfliegen diskutiert. Die Besiedlung mit H. pylori erfolgt ausgehend vom Antrum cardiacum der Speiseröhre aboral in Richtung Mageneingang (Kardia) und Magenpförtner (Antrum pyloricum). Hierbei bewegt sich der Keim durch Geißelschlag fort. Spezialisierte Haftstrukturen ermöglichen ihm die besonders feste Anbindung an die Epithelzellen der Magenschleimhaut, die die Voraussetzung für das entzündliche Geschehen darstellt.
Im Magen schützt sich der säureempfindliche H. pylori vor der Zerstörung durch Magensäure durch Einnistung in und unter der Magenschleimhautbarriere (Schleim, der die Magenschleimhaut vor Selbstverdauung schützt) und durch die Spaltung von Harnstoff in Ammoniak und Kohlendioxid, wobei Ammoniak den pH-Wert in der unmittelbaren Umgebung des Keims anhebt (neutrales Mikromilieu, „Ammoniakmantel“). Diese Reaktion wird durch das von H. pylori produzierte Enzym Urease katalysiert, welches auch dem diagnostischen Nachweis dient (Helicobacter-Urease-Test).
Pathomechanismus mini|Schädigung durch Helicobacter pylori Die durch die Urease-Reaktion gebildete Ammoniakmenge ist normalerweise gering und bei intakter Magenschleimbarriere nicht toxisch. Vielmehr werden folgende schädigende Vorgänge beschrieben. H. pylori sezerniert eine Reihe von schleimhautschädigenden und die körpereigene Immunabwehr paralysierenden Enzymen. Die Entzündung führt zu einer vermehrten Gastrin- und infolgedessen zu einer vermehrten Magensäureproduktion. Dennoch verlaufen viele Typ-B-Gastritiden symptomlos. Nicht selten lässt erst eine zusätzliche Schwächung der Magenschleimhautbarriere (beispielsweise durch Alkoholkonsum, Nikotin, Arzneimittel, Stress usw.), die den Keim vorübergehend zu einer vermehrten Ammoniakbildung veranlasst, um sich selbst zu schützen (Ammoniaksprung),S. E. Miederer u. a.: Digestive diseases and sciences. New York 1996, S. 41 und 944. ein Geschwür entstehen, meist im Bereich des Pylorus oder im Zwölffingerdarm. H.-pylori-Stämme vom Typ I weisen zusätzliche Pathogenitätsfaktoren auf und sind stark krankheitserregend in Bezug auf die gastroduodenale Ulkuskrankheit und auch Krebs. So ist ein grundlegender Auslöser die Exprimierung des entzündungsfördenden sogenannten vakuolisierenden Zytotoxins (VacA Genprodukt). Wie Cesare Montecucco zwischen 1993 und 2000 nachwies, bewirkt es die Bildung von kleinen Zellsafträumen (Vakuolen) in den Epithelzellen, die sich bis zum Zerplatzen mit Säure füllen und damit das Gewebe zerstören. Einen weiteren Mechanismus fanden Forscher des Institut Pasteur in Paris. Demzufolge injiziert das Bakterium über einen nadelartigen Fortsatz ein Peptidoglycan ins Innere der Magenepithelzelle. Dort dockt dieses an einen Rezeptor an und setzt eine Reaktionskette in Gang, die letztlich zur Entzündung der Magenschleimhaut führt.Jérôme Viala u. a., in: Nature Immunology 5.2004, 11(Nov.), 1166–1174. Der Mechanismus ist genetisch codiert, der entsprechende Abschnitt auf dem Bakterienchromosom wird als „Zytotoxin-assoziierte-Gene-Pathogenitätsinsel“ (engl. cytotoxin-associated genes (cag) pathogenicity island) bezeichnet. Infektionen mit H.-pylori-Stämmen vom Typ II, denen die cag-Pathogenitätsinsel und die VacA-Sezernierung fehlen, gehen im Vergleich zu Infektionen mit Stämmen vom Typ I sehr viel seltener mit der gastroduodenalen Ulkuskrankheit einher. Forscher des Deutschen Zentrums für Infektionsforschung entdeckten im Jahr 2016, welche Rezeptoren an der Bindung zwischen Bakterium H. pylori und Wirtszelle beteiligt sind. Dabei konnten sie Rezeptoren auf der Oberfläche der Epithelzellen identifizieren, die sogenannten CEACAMs (karzinoembryonale Antigen-Zelladhäsionsmoleküle, engl.: carcinoembryonic antigen-related cell adhesion molecule). Auf bakterieller Seite vermittelt das Protein HopQ (die engl. Abkürzung Hop steht für 'H. pylori outer membrane protein') die Bindung, wirkt also als Adhäsin. CEACAMs kommen nicht im gesunden Magengewebe, sondern vor allem bei einer durch eine Infektion mit Helicobacter pylori hervorgerufenen Magenschleimhautentzündung vor. Das Molekülpaar CEACAM-HopQ ist nicht nur für die Bindung der Bakterien an ihre Wirtszellen wichtig, sondern auch für die pathogene Wirkung der Bakterien. Krankheitsauslöser ist das bakterielle Protein CagA. Ein zentrales Merkmal vieler H. pylori-Stämme ist das Vorhandensein von Lewis-Antigenen in ihren Lipopolysacchariden, die strukturell den menschlichen Blutgruppen-Antigenen (Lewis-Blutgruppensystem) ähneln. Durch diese molekulare Mimikry kann H. pylori der Immunüberwachung entgehen und chronische Infektionen fördern.
Diagnostik mini|hochkant=1.5|H. pylori im Elektronenmikroskop Der direkte Nachweis des H. pylori geschieht durch Probeentnahmen (Biopsien) aus dem unteren Magendrittel und Mikroskopie. Auch kann aus den Proben mittels des Helicobacter-Urease-Test auf das Vorhandensein der Urease geschlossen werden und damit indirekt auf das Vorhandensein des Bakteriums.