Jak powstają wrzody żołądka?

Kształcenie nauczycieli chemii
Jak powstają wrzody żołądka?
Zagadnienia prozdrowotne są obowiązującym elementem kształcenia
na poziomie ponadgimnazjalnym. Wiedza zdobyta podczas lekcji
dotyczących zagadnień interdyscyplinarnych z chemii i biologii często
okazuje się bardzo przydatna w codziennym życiu.
ANNA FLOREK, ALEKSANDRA SZNEIDER
d dawna wiedziano, że żołądek wytwarza jakąś żrącą substancję. Dopiero w 1852 roku dowiedziono, że
jest nią kwas solny. W starożytności niestrawność żołądka intuicyjnie leczono
sproszkowanymi perłami lub rozdrobnioną
kredą w mleku (czyli w roztworze zawierającym, jako jeden ze składników, wodorotlenek wapnia Ca(OH)2). Zachodziła wtedy reakcja zobojętniania kwasu solnego:
O
2HCl + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2H O
2
Na tej podstawie niemiecki fizjolog, Karol Schwarz, w 1910 r. określił następujące
funkcje kwasu żołądkowego: trawienną,
ochronną oraz obronną. Wysunął także hipotezę dotyczącą powstawania niestrawności i wrzodów żołądka, zgodnie z którą dolegliwości te powstawały głównie w wyniku
zaburzeń wymienionych wyżej funkcji.
Patogeneza wrzodów
Błona śluzowa ma bardzo dużą zdolność
regeneracyjną. Małe ubytki błony mogą być
bardzo szybko odnawiane. Nienaruszalność
błony śluzowej jest uwarunkowana przez
wiele czynników 1) czynniki egzogenne, czyli wprowadzane do naszego organizmu z zewnątrz: substancje pokarmowe i wszelkie inne przyjmowane substancje, np. leki, używki
itp. oraz 2) czynniki endogenne (istniejące
wewnątrz organizmu), takie jak ilości wydzielanego kwasu żołądkowego i żółci, związane także z poziomem stresu. Pewną rolę
odgrywają też czynniki genetyczne: dzieci,
których rodzice są chorzy na chorobę wrzodową są 10-krotnie bardziej narażone na to,
że również zachorują.
Proces powstawania wrzodów
W procesie powstawania wrzodów ważną rolę odgrywa jon H+, powstały w wyniku dysocjacji kwasu solnego. Wytwarzanie
kwasu może ulec zaburzeniom, spowodowanym genetycznymi uwarunkowaniami
defektów tkankowych, czynnikami stresowymi oraz toksynami endogennymi powstałymi w wyniku chorób metabolicznych,
jak również toksynami egzogennymi, wprowadzanymi do żołądka jako pokarmy czy
chemikalia.
Wrzody mogą mieć pochodzenie stresowe
lub infekcyjno-zapalne. Powstawanie tych
ostatnich przypisuje się dziś głównie bakteriom Helicobacter pylori (Hp), prawdopodobnie odpowiedzialnym za oporne i często
nawracające przypadki choroby wrzodowej.
Interesujące jest, że pierwszym badaczem,
który opisał bakterię Hp, w 1886 r. był Walery Jaworski z Uniwersytetu Jagiellońskiego1. Zauważył on w żołądku człowieka spiralną bakterię i przypisał jej właściwości
1
W literaturze można znaleźć informacje, iż bakterie te zostały odkryte po raz pierwszy w 1875 r przez naukowców
niemieckich, którym jednak nie udało się wyhodować ich sztucznie w laboratorium (por. http:/pl. wikipedia. org/Wiki/Helicobacter_pylori) (przyp. red).
5/2006
19
Kształcenie nauczycieli chemii
chorobotwórcze. Niestety szybko o tych pracach zapomniano na rzecz kwasowej koncepcji choroby wrzodowej. Dopiero w 1979
Robin Warren dokonał ponownie wielkiego
odkrycia. Badając wycinki błony śluzowej
żołądka, pobrane od chorych, zauważył liczne bakterie, zdolne do ukrywania się
pod warstwą śluzu chroniącą żołądek
przed działaniem kwasu. W 1982 r.
wyhodował bakterie Helicobacter pylori.
Rys. 1 Helicobacter pylorii
http://www.eyeofscience.de/eos2/english/gallery/templates/galeriepics/baktviren/helicobacter.jpg
Z odkryciem roli Hp wiąże się poźniejsze, następujące wydarzenia. W 1985
współpracownik Warrena, Barry Marshal
połknął całą hodowlę tych bakterii, by wywołać u siebie zakażenie. Skutkiem było
rozwinięcie się u niego ostrego, bolesnego
zapalenia żołądka, które jednak zniknęło
samoistnie. Dwa lata później 29-letni
ochotnik również dokonał samozakażenia.
Ostre objawy infekcji utrzymywały się
u niego przez 10 dni, ale potem zakażenie
nie ustąpiło. Po 67 dniach od zakażenia
rozpoczęto leczenie pacjenta salicylanem
bizmutu (biały proszek nierozpuszczalny
w wodzie, działa antyseptycznie, osuszająco, złuszczająco, przeciwzapalnie). Leczenie przyniosło żądany efekt, co potwierdziła biopsja wykonana po 5 tygodniach. W 9.
miesiącu od zakończenia leczenia stwier2
20
dzono jednak nawrót zakażenia. Dopiero
po 3 latach leczenia dwoma różnymi antybiotykami oraz salicylanem bizmutu infekcja ustąpiła. W ten sposób zauważono
związek między chorobą żołądka i wprowadzonymi bakteriami Hp.
Odkrycie roli Helicobacter pylori w powstawaniu choroby wrzodowej przyniosło
w roku 2005 obu australijskim naukowcom:
tj. R. Warrenowi i B. Marshallowi, Nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny.
Mechanizm uszkodzenia błony śluzowej
– patogeneza choroby wrzodowej
Helicobacter pylori osiedla się w dołeczkach żołądkowych, pod warstwą śluzu. Taka
lokalizacja pozwala na przebywanie w środowisku obojętnym oraz o niskim stężeniu
tlenu. Bakterie Hp mają zdolność wytwarzania mostków adhezyjnych2, dzięki którym
łączą się z powierzchnią komórek nabłonkowych. Niektóre adhezyny szczególnie silnie wiążą się z pewnymi antygenami krwi,
głównie z grupą krwi „0”, co wyjaśnia częste
występowanie wrzodów trawiennych u osób
mających właśnie tę grupę krwi. Przyczyną
odporności Helicobacter pylori na kwas solny jest wytwarzanie przez nią w dużych ilościach enzymu ureazy, która ma zdolność
przekształcenia mocznika w jony wodorowęglanowe i amoniak, przechodzący pod
wpływem jonów H+ w jony amonowe:
C=O(NH2)2 + H+ + 2H2O →
–
+
→ HCO3 + 2NH4
Towarzyszy temu wzrost pH środowiska,
a roztwór amoniaku tworzy wokół bakterii
warstwę ochronną, chroniącą ją przed
szkodliwym działaniem kwasu żołądkowego. Dlatego bakterie te są odporne na działanie jonów wodorowych. Proces ten odgrywa istotną rolę w patogenezie uszkodzeń błony śluzowej żołądka i dwunastnicy.
Jego potwierdzenie stanowi to, iż obecność
ureazy jest niezbędna tym bakteriom
Adhezja (łac. przyleganie) – łączenie się ze sobą powierzchniowych warstw różnych ciał lub faz (stałych lub ciekłych).
Chemia w Szkole
Kształcenie nauczycieli chemii
do przeżycia. Szczepy pozbawione tego enzymu od razu giną.
Metody wykrywania Helicobacter pylori
Istnieje wiele dostępnych rodzajów badań, za pomocą których można stwierdzić
obecność tej bakterii w naszym organizmie.
Może to być na przykład test serologiczny,
dostępny w polskich aptekach. Polega on
na oznaczeniu odpowiednich przeciwciał
w surowicy krwi lub ślinie. Wadą tego testu
jest dodatni wynik, wykazywany nawet
po 28 miesiącach od likwidacji (eradykacji)
bakterii w żołądku. Jest to spowodowane
powolnym zanikiem ilości przeciwciał w surowicy krwi. Kolejnym testem jest test oddechowy. Wykorzystuje się w nim mocznik
znakowany izotopem węgla 13C lub 14C.
Bakteria Helicobacter pylori, obecna w żołądku, rozkłada połknięty przez pacjenta
mocznik zawierający jeden z wymienionych
izotopów węgla. Ostatecznym etapem rozpadu tego związku jest woda i dwutlenek
węgla. Ten ostatni jest wydychany, a wychwytywane próbki powietrza są poddawane analizie mającej na celu oznaczenie ilości izotopu węgla.
Innym ważnym z chemicznego punktu
widzenia jest test ureazowy. Polega on
na badaniu pobranego wycinka błony śluzowej żołądka. Użyty w teście ureazowym
mocznik rozkładany jest przez ureazę, który występuje w pobranym wycinku, jeśli jest
on zakażony Helicobacter pylori. Test składa się wskaźnika – czerwieni fenylowej,
która pod wpływem uwalnianego amoniaku alkalizującego środowisko, zmienia barwę z żółtej na czerwoną.
różnymi antybiotykami, przy jednoczesnym
podawaniu środka hamującego wydzielanie kwasu (tzw. inhibitora pompy protonowej). Pojawiają się już pierwsze optymistyczne doniesienia na temat doustnej
szczepionki. Jednocześnie pracuje się także nad farmaceutykiem, który hamowałby
wytwarzanie ureazy przez tę bakterię. Zahamowanie wydzielania tego enzymu pozwoliłoby na wyeliminowanie możliwości
osiedlania się tej bakterii w kwaśnym środowisku żołądka. Badania dowiodły zarazem, że leczeniu powinny poddawać się tylko te osoby, u których występują dolegliwości związane z występowaniem owej
bakterii. Szacuje się przy tym, że ok. 2 mld.
ludzi na świecie jest zakażonych bakteriami
Hp, ale tylko u części osób występują objawy chorobowe.
Na występowanie wrzodów żołądka ma
wpływ także dieta i styl życia. Oto kilka
prostych zasad, o których należy pamiętać:
• Jedz tylko pełnowartościowe posiłki
co 2–3 godziny. Zapobiega to zbytniemu
obciążeniu żołądka
• Pamiętaj o rozdrabnianiu spożywanych
posiłków.
• Najlepsze jest gotowane jedzenie,
a w szczególności na parze.
• Nie jedz gorących potraw – powoduje to
przekrwienie żołądka
• Ogranicz wszelkie ciężkostrawne produkty oraz ostre przyprawy i używki.
L
Leczenie i zapobieganie zakażeniu Hp
Przeprowadzono wiele eksperymentów,
w celu opracowania jak najskuteczniejszego sposobu leczenia bakteryjnego zapalenia żołądka. Nie udało się jednak wyprodukować takiego leku, który wybiórczo
działałby na Helicobacter pylori. Najskuteczniejszą metodą jest leczenie dwoma
5/2006
ITERATURA
[1]. Krusel S., Skrzypek-Fakhour E. „Patomorfologia kliniczna”,
PZWL Warszawa 1996
[2]. Lisowski G. „Ja się kwasu nie boję” „WiŻ” 04.2001
[3]. Blaser M. J. „Helicobacter – wróg czy przyjaciel” „Świat nauki” 3.2005
[4]. Makarewicz-Wujec M. i Kozłowska-Wojciechowska M. „Żyjmy
dłużej” 11.1998 z Instytutu Żywności i Żywienia
[5]. Sarota D www.poradnik.medyczny.pl. „Zapalenie błony śluzowej
żołądka. Helicobacter pylori” z dn. 18.04.2005
[6]. Pluciński T. „Doświadczenia chemiczne”, Wydawnictwo Adamantan, Warszawa 1997
21