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Schemi terapeutici specifici di Omeprazolo influenzano l’orientamento di Helicobacter pylori

ABSTRACT

Fino ad ora, non è stato chiaro come gli inibitori della pompa protonica (PPI) supportano la terapia con Helicobacter pylori. Abbiamo testato se l’omeprazolo PPI agisce sull’orientamento spaziale di H. pylori nel muco gastrico dei gerbilli mongoli infetti. Dopo somministrazione ripetitiva di PPI una volta al giorno ma non dopo dosi singole o somministrazione ogni 8 h, la distribuzione spaziale batterica è cambiata, indicando una perdita di orientamento. Pertanto, lo schema terapeutico della somministrazione di PPI può influire sull’efficienza del trattamento.

Il patogeno gastrico Helicobacter pylori infetta circa la metà di tutti gli esseri umani (15, 22) e causa ulcere (14) e adenocarcinomi gastrici (4, 7). Per curare l’infezione da H. pylori, viene utilizzato un trattamento combinato con antibiotici e un inibitore della pompa protonica (PPI) per la soppressione dell’acido gastrico. Nonostante la frequente somministrazione in terapie triple convenzionali (12) e le terapie sequenziali attualmente in fase di sviluppo (8, 9, 13, 23), l’effetto dei PPI nella terapia per questa infezione è poco compreso. Una scoperta di grande importanza è stata che il trattamento combinato con un PPI provoca un aumento della concentrazione della claritromicina antibiotica regolarmente utilizzata nel muco gastrico (11). A causa della regolazione interdipendente della secrezione di acido e muco, un PPI può ridurre la secrezione di muco (10). Nel caso di sostanze con bassi tassi di clearance gastrica, una diminuzione della secrezione di muco dopo la somministrazione di un PPI potrebbe aumentare le loro concentrazioni nel muco. Tuttavia, questa osservazione non spiega il meccanismo d’azione dei PPI, poiché gli schemi antibiotici senza la claritromicina macrolide (usando, ad esempio, il fluorochinolone moxifloxacina profondamente penetrante ) sono altrettanto efficaci.

Di conseguenza, abbiamo testato la nuova ipotesi che il rappresentante PPI omeprazolo possa agire sull’orientamento spaziale di H. pylori all’interno del muco gastrico. Abbiamo stabilito una H cronica. pylori SS1 infezione nel gerbillo mongolo, Meriones unguicu-latus (Hsd:MON) (Harlan e Winkelmann, Indianapolis, IN); somministrato dosi singole e ripetitive di omeprazolo; e studiato l’effetto sulla densità batterica e la distribuzione all’interno dello strato di muco gastrico. Dosi singole fino a 20 µM di omeprazolo sono state somministrate per perfusione intraperitoneale (ip), che ha funzionato come dialisi. Dosi ripetitive di omeprazolo 10 µM sono state iniettate i. p. durante una breve inalazione di anestesia. La figura 1 mostra la concentrazione plasmatica di omeprazolo e il pH del lume gastrico dopo i.p. somministrazione di 20 µM di omeprazolo (per i dettagli, vedere il materiale supplementare).

Dopo l’ultima iniezione, la distribuzione batterica nel muco è stata misurata in campioni di nanolitri di muco dalla regione dell’antro per determinare il numero di batteri colonizzatori. Utilizzando l’imaging microscopico digitale, è stato possibile ricostruire la distribuzione batterica rispetto alla superficie del tessuto come precedentemente descritto (19, 21).

Il numero di batteri per nanolitro di muco osservato all’interno dei diversi strati di muco seguendo diversi schemi di somministrazione di PPI è mostrato nella Tabella 1. Dosi singole fino a 20 µM (35 µg/ml) di omeprazolo e due dosi successive di 10 µM (0,25 mg i.p.) somministrate ad intervalli di 8 h non hanno influenzato l’orientamento batterico. Quasi tutti i batteri si trovavano all’interno dello strato di muco juxtamucosal, con una percentuale maggiore nei primi 15 µm sopra la superficie del tessuto. La densità batterica e la distribuzione all’interno dei diversi strati di muco in questi gruppi erano simili a quelle degli animali di controllo non trattati. Pertanto, non si è verificata una perdita di orientamento.

Tuttavia, la somministrazione di 0,25 mg di omeprazolo due volte con un intervallo di 24 h ha determinato una diminuzione della densità dei batteri che colonizzano lo strato di muco juxtamucosal e un aumento della densità dei batteri che colonizzano gli strati di muco centrale e luminale, indicando che i batteri si erano diffusi in questi strati di muco più luminali (Tabella 1).

H. i batteri pylori sono normalmente allineati parallelamente l’uno all’altro e la superficie del tessuto nello strato juxtamucosal (Fig. 2 BIS). Tuttavia, dopo due dosi successive di omeprazolo una volta al giorno, i batteri H. pylori sono stati distribuiti in tutto gli strati di muco juxtamucosal, centrale e luminale in modo non ordinato (Fig. 2 TER).

L’ulteriore somministrazione di 0,25 mg di omeprazolo ogni 24 ore per un massimo di 5 giorni ha determinato una riduzione cumulativa della carica batterica al di sotto del 5% della densità di colonizzazione nel muco juxtamucosal osservato nei controlli.

Così, omeprazole influenzato l’orientamento di H. pylori solo quando due o più dosi sono state somministrate a intervalli di 24 h, come batteriche densità e la distribuzione in juxtamucosal, centrale, e del lume muco livelli erano significativamente differenti in questi animali rispetto agli animali trattati con altri schemi (vedi significato dei dati in Tabella SA2 nel materiale supplementare). Queste osservazioni possono derivare da una modifica del gradiente di pH del muco bicarbonato-dipendente, che guida l’orientamento di H. pylori all’interno dello strato di muco gastrico (19). A causa del flusso continuo di muco causato dalla secrezione di muco nelle ghiandole e dalla degradazione sulla superficie luminale (20), è necessario un preciso orientamento batterico per impedire che H. pylori venga spazzato via verticalmente nel lume. Il gradiente di pH nello strato di muco da un pH del lume acido a un pH più neutro sulla superficie epiteliale è generato dalla secrezione simultanea di muco, bicarbonato e acido. H. pylori rileva l’acidità locale di questo gradiente di pH utilizzando il recettore della chemiotassi TlpB (6) e trasmette le informazioni al motore flagellare (3). La soppressione acida da parte del PPI può alterare il bicarbonato e la regolazione del pH nell’antro gastrico, che a sua volta disturberebbe l’orientamento dell’Helicobacter. È interessante notare che né una singola dose di omeprazolo né due dosi successive somministrate a brevi intervalli di tempo hanno contribuito a una perdita di orientamento batterico. Tuttavia, quando la seconda(e ulteriore) dose di omeprazolo è stata somministrata ad un intervallo regolare di 24 ore, è stata osservata una perdita di orientamento batterico. Quindi, il pH del lume gastrico neutralizzato di lunga durata dopo una o due dosi somministrate in un intervallo più breve non agisce sull’orientamento di Helicobacter, mentre i cambiamenti nel corso dei valori di pH gastrico dopo la seconda dose somministrata dopo un intervallo di 24 h sono fatali per H. pylori. La figura 3 mostra la concentrazione plasmatica di omeprazolo e il pH luminale gastrico dopo una singola dose di PPI rispetto all’effetto di due somministrazioni successive ogni 8 o ogni 24 h.

La somministrazione di PPI una volta al giorno ha disturbato l’orientamento verticale di H. pylori, molto probabilmente attraverso un complesso corso temporale di soppressione acida, distruggendo così il gradiente di pH del muco bicarbonato-dipendente guida. I batteri Helicobacter pylori che perdono il loro gradiente guida nel muco gastrico si diffondono su tutto lo strato di muco e nel lume (19). A seconda del pH effettivo, l’attività residua della pepsina C nel lume causa una perdita di motilità H. pylori (17, 18), i batteri sono irrimediabilmente persi e la carica batterica è ridotta. Al contrario, due successive somministrazioni di PPI in intervalli di tempo più brevi, in cui il pH gastrico è rimasto neutralizzato, non hanno avuto alcun effetto sull’orientamento di H. pylori. Pertanto, il decorso temporale del pH del lume gastrico che è stato particolarmente fatale per l’orientamento batterico è stato caratterizzato da un recupero della secrezione acida dopo l’ultima dose di PPI e una rapida neutralizzazione dopo la dose successiva. Questi dati sperimentali corrispondono alle notevoli osservazioni cliniche che dosi più basse (2) o frequenze più basse (5) di somministrazione di PPI portano a tassi di eradicazione migliorati o invariati.

Concludiamo che la somministrazione ripetitiva di omeprazolo ogni 24 ore provoca cambiamenti complessi nella secrezione acida gastrica che compromettono l’orientamento batterico. Questo risultato indica che lo schema terapeutico della somministrazione di PPI può essere importante per una cura efficace dell’infezione da H. pylori, un risultato che richiede un ulteriore esame clinico.

FIG. 1.

Corso di concentrazione plasmatica di omeprazolo e pH del lume gastrico dopo iniezione di PPI. La concentrazione plasmatica di omeprazolo (linea verde; misurata mediante cromatografia liquida ad alta pressione) e i cambiamenti nel pH del lume gastrico (linee rosse e blu) sono mostrati dopo un’iniezione IP di omeprazolo nel gerbillo mongolo. L’omeprazolo è stato eliminato entro meno di 1 ora dalla somministrazione. La neutralizzazione del pH del lume gastrico, inizialmente rilevabile nella regione del corpus, è iniziata da 15 a 20 min dopo l’iniezione IP, si è estesa alla regione dell’antro e ha raggiunto un pH gastrico di quasi 7. Il pH luminale ha iniziato a diminuire 3 ore dopo la somministrazione di omeprazolo e, entro 12 ore, la secrezione acida si è ripristinata.

FIG. 2.

Allineamento spaziale di H. pylori all’interno del muco in condizioni normali e dopo la somministrazione di omeprazolo. È indicato il muco juxtamucosal del gerbillo mongolo H. pylori-infettato ad un ingrandimento 1,400-rsp, 900-fold. Il pannello B è un’aggiunta digitale di tre piani di messa a fuoco che si trovano su un altro. Le cellule epiteliali della superficie della mucosa sono visibili nella parte inferiore dei micrografi. A) Negli animali non trattati, i batteri si muovono parallelamente alla superficie cellulare, entro una distanza compresa tra 0 e 25 µm. (B) Dopo 2 giorni di somministrazione di PPI, una volta al giorno, i batteri hanno perso il loro allineamento ordinato e si sono diffusi sull’intero strato di muco.

FIG. 3.

Concentrazione plasmatica di Omeprazolo, pH del lume gastrico ed effetto sull’orientamento batterico seguendo diversi schemi terapeutici. I cicli di concentrazione plasmatica di omeprazolo (linea verde) e pH del lume gastrico (linea blu) sono mostrati dopo un picco di concentrazione plasmatica di omeprazolo 10 µM. A) La somministrazione di omeprazolo ad intervalli di 8 ore ha causato una neutralizzazione di lunga durata e non ha avuto alcun effetto sull’orientamento batterico. (B) Dopo un intervallo di 24 ore dopo la somministrazione, la secrezione acida si è ripristinata e la seconda dose di omeprazolo ha portato ad una rapida reneutralizzazione del lume gastrico, inducendo una perdita di orientamento batterico. C) Quando la seconda dose di PPI è stata sostituita con un solvente, l’orientamento di H. pylori non è stato influenzato.

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TABELLA 1.

Numero di batteri osservati all’interno di diversi strati di muco dopo diversi schemi di somministrazione di PPI

RICONOSCIMENTI

Questo studio è stato in parte supportato dalla Heinrich und Alma Vogelsang Stiftung.

Dichiariamo che non esistono interessi concorrenti.

NOTE IN CALCE

    • Ricevuto il 4 febbraio 2009.
    • Restituito per la modifica 5 aprile 2009.
    • Accettato il 23 maggio 2009.
  • Copyright © 2009 Società Americana di Microbiologia
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